[发明专利]中央空调水系统的节能方法及微能耗水系统

说明书

技术领域

本发明涉及中央空调的水系统，特别是利用水的相变过程来传递热量包括冷量的空调水 系统。

背景技术

现有的中央空调的水系统包括冷(热)媒水系统和冷却水系统，其作用是传递热量，其工 作原理是：冷媒水和冷却水在各自的管道中循环流动，冷媒水在空调主机中向蒸发器释放热 量而自身被冷却降温(至7℃左右)，低温水流入空调负载端(空调房)的换热器(表冷器)，与 被处理的空气进行热交换，吸收空气的热量而升温(至12℃左右)，然后再流回到主机中，如 此不断循环，把主机中产生的冷量传递到负载端；相反，冷却水则是在空调主机中吸收冷凝 器释放出来的热量而自身被升温，高温冷却水流入室外换热器(冷却塔)，与外界空气进行热 交换而降温，然后再流回到主机中，如此不断循环，把主机中产生的热量传递到室外空气中 去。以上热量的传递是由水的态变来完成的，即冷媒水在一次循环中温度约变化5K，则每kg 水传递的热量为5kcal。传递的热量越多所需的水量就越大。此外，冷媒水需送到高楼的各 楼层，需克服水的自重和管道阻力，水还需要一定的压力。所以循环管路中必需有水泵来提 供一定压头的循环水量，一般的中央空调系统的水泵组的功率达数百千瓦，其消耗的运行电 费占到空调总电费的很大一部分，可高达20％。一套中央空调系统一天用于水泵的运行费用 可能高达千元以上，成为加剧能源危机的一个重要因素。近来，人们在中央空调节能方面进 行了大量的研究与实践，水系统的节能是其中最重要的部分，其方法几乎都是水泵电机的变 频控制，用于在空调处于轻负荷时降低水泵转速以便减少输水流量，从而减少电能消耗，有 的达到很好的效果，最多可节约水泵耗电的40％，即使这样，水系统的能耗仍然十分可观， 中央空调能耗问题仍未根本解决。

发明内容

本发明的目的是为克服现有空调水系统能耗高的问题而提供一种中央空调水系统的新的 节能方法，并按此方法设计一种新的空调水系统，以便进一步大幅度地降低现有空调水系统 的耗电量。

为实现上述目的，本发明提出一种中央空调水系统的新的节能方法：用水在液相和气相 之间的相变过程向外界介质吸取热量和释放热量，完成热量在空调主机和末端设备之间的传 递；具体技术方案是：将空调水系统做成封闭管路系统，所述封闭管路系统中包括蒸发换热 器、冷凝换热器和将它们串连成封闭回路的管道，将封闭回路内的空气排出，充入气-液两相 水：在两换热器内为气-液两相水共存，连接它们下端口的管道内充满液相水，此段管道为水 管，连接两换热器上端口的管道内充满饱和水蒸汽，此段管道为蒸汽管。

系统运行时，二相水在封闭回路中循环流动并发生气-液二相的相互转变：在蒸发换热器 内，液相水吸取外界介质的热量汽化为气相，气相水从蒸汽管流到冷凝换热器内，在其中向 外界介质释放出汽化热而凝结为液相，液相水从水管进入蒸发换热器再次汽化，如此不断循 环，通过相变过程不断地把热量从蒸发换热器传递到冷凝换热器；在系统运行的动态过程中， 两换热器内呈液-气二相水共存状态。

所述中央空调水系统是制冷循环中的冷媒水系统或冷却水系统，当空调按制热循环工作 时则是热媒水系统或热源水系统；所述外界介质是中央空调中的制冷剂、作为负载的室内的 待处理空气和用作冷源或热源的室外空气。

根据以上中央空调水系统的节能方法设计的一种中央空调微能耗水系统，是一个封闭管 路系统，包括蒸发换热器20、冷凝换热器30和将它们串连成封闭回路的管道10，管道10包 括水管11和蒸汽管12，水管11包括总水管111和支水管112，它们的端口与蒸发换热器20 的下端口21、冷凝换热器30的下端口31连接，蒸汽管12包括总汽管121和支汽管122，它 们的端口与蒸发换热器20的上端口22、冷凝换热器30的上端口32连接；将封闭回路内的 空气排出，在其中充入气-液二相水：在两换热器内为气-液两相水共存，水管11内充满液相 水，蒸汽管12内充满饱和水蒸汽；系统运行时，二相水在封闭回路中循环流动并发生气-液 二相的相互转换。