[发明专利]一种用于区域供冷的高效节能空调系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑物空调系统的高效节能技术，具体是指一种适合用于区域供冷的冷量逐级利用的高效节能空调系统及其实现方法。

背景技术

目前，我国经济快速发展，能源需求急剧增长，能源的供需矛盾日益尖锐。而另一方面的现实是我国能源利用效率远低于发达国家。因此，解决当前我国能源困境的有效办法是提高能源利用效率。我国建筑能耗约占全国总能耗的30％，单位能耗远高于发达国家；建筑使用能耗中暖通空调系统能耗约占65％，暖通空调系统的节能不仅是建筑节能的关键，而且也是我国实现节约型社会的关键。

区域供冷系统是指为了满足某一特定区域内多个建筑物的冷负荷需求，由专门的空调制冷站集中制造冷冻水，通过冷冻水输配管网向各用冷建筑物输送，从而提供制冷服务的系统。其中，专门的空调制冷站称为区域供冷站，区域供冷站到用户之间的冷冻水输配管网称为冷冻水二次管网，区域供冷站内为制冷主机服务的冷冻水泵称为冷冻水一次泵，将冷冻水由区域供冷站通过二次管网输送至各用户的冷冻水泵称为冷冻水二次泵。区域供冷系统具有节能、环保、经济等特点，从20世纪60年代问世以来，在世界各地的应用很广泛。近年来，我国的区域供冷技术也呈现良好的发展势态。

区域供冷系统中，冷冻水二次管网与二次泵的初投资、二次泵的能耗是其优势能否充分发挥的关键。在输送相同的冷量时，冷冻水供回水温差越大，冷冻水流量越小；而冷冻水二次管网及二次泵的初投资、二次泵的能耗均随冷冻水流量的减少而降低。因此通过增加冷冻水二次管网的供回水温差，可以使得区域供冷系统更具优势。

除特殊设计的制冷主机外，目前，市场上的制冷主机在额定工况下的冷冻水供回水温度为7/12℃，温差5℃。因此，现有的空调系统通常采用5℃作为其冷冻水的供回水温差。当冷冻水为5℃温差时，夏季采用冷凝除湿方式对空气进行降温与除湿，同时去除空调建筑的显热与潜热负荷。而且，无论是对新风、回风、还是新风与回风的混合风都是采用7℃左右的冷冻水进行处理。实际上，对于除去室内的显热负荷，冷冻水温度为16～19℃就可以满足要求，只有除湿时才需要较低温度的冷冻水。这样，就造成了高品位冷量利用上的浪费。

冷源是指为空调系统提供冷量的设备。不采用蓄冷技术时，区域供冷系统由制冷主机提供全部所需冷量。制冷主机通过消耗电能或热能来生产冷能，其中以电力作为驱动能源的称为电制冷主机，以热能作为驱动能源的称为吸收式制冷主机。当区域供冷系统中冷冻水二次管网采用5℃的供回水温差时，区域供冷站内制冷主机的供回水温差也为5℃；制冷主机台数超过1时，制冷主机采用并联布置方式，所有的制冷主机的供回水温度均相同。通常电制冷主机冷冻水最低出口温度为4℃，吸收式制冷主机的最低出口温度为5℃。当不采用冰蓄冷时，对于冷冻水供回水温度7/12℃(Δt＝5℃)的情况，通过将供水温度降低2～3℃，回水温度提高3～7℃，可使冷冻水二次管网供回水温差加大至14～15℃。在冷冻水二次管网供回水温差增加，而且是回水温度升高较多的情况下，该采用什么形式的空调系统来利用冷冻水所输送的冷量，如何生产出大温差的冷冻水，是现有的空调系统无法解决的问题，必须开发新的空调系统才有可能实现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种用于区域供冷的高效节能空调系统，该空调系统可增加冷冻水二次管网供回水温差，降低二次管路的投资与二次泵的能耗，能科学地利用大温差的冷冻水所输送的冷量。

本发明的另一目的在于提供上述用于区域供冷的高效节能空调系统的实现方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于区域供冷的高效节能空调系统，包括制冷主机、冷冻水一次泵、冷冻水二次泵、板式换热器、新风处理设备、回风处理设备、新风预处理设备、用户冷冻水循环泵、全热交换器；所述制冷主机、冷冻水一次泵、冷冻水二次泵、板式换热器冷侧通过冷冻水管依次封闭连接，构成区域供冷站内及区域供冷站到用户的冷冻水环路；所述新风处理设备、回风处理设备、新风预处理设备、板式换热器热侧、用户冷冻水循环泵也通过冷冻水管依次封闭连接，构成用户内部的冷冻水环路。

采用制冷主机串联，两级制冷的方法来生产温差较大的冷冻水。具体来说就是将2台制冷主机串联连接，每台制冷主机实现一部分冷冻水温差，冷冻水的供、回水温差可达14～15℃。当区域供冷系统内制冷主机的台数超过2台时，可采用先将每2台制冷主机串联，而后再将串联后的制冷主机并联的布置方式来获得大温差的冷冻水。区域供冷系统内的制冷主机台数必须为偶数。