[实用新型]一种基于能量梯级利用的空调冷冻水循环系统

说明书

本实用新型提供了一种基于能量梯级利用的空调冷冻水循环系统，包括：制冷系统、输配系统和末端设备，输配系统包括：将冷冻水输送至末端设备的供水系统、将末端设备输出的回水输送至降温系统进行降温的回水系统，回水系统处理后的水变成冷冻水进入供水系统循环使用；降温系统为三级串联制冷，末端设备包括低温用户和高温用户，低温用户和高温用户串联。本实用新型采用低温用户和高温用户串联的形式，通过调节末端混水加压泵的混水比（进入混水泵的二次网回水流量和一次网供水流量之比）来调节供水温度，这样就最大限度的提高了空调系统的总回水温度，使冷冻水供、回水温差增大，供、回水温差增大使得供、回水量大幅度降低。

技术领域

本实用新型涉及暖通空调领域，尤其涉及一种基于能量梯级利用的空调冷冻水循环系统。

背景技术

传统的空调系统中，由末端设备对冷冻水供回水温度和温差的要求，冷冻水的供回水温度大都为7/12℃左右，供回水温差约为5℃左右。空调制冷系统通常为单级制冷机系统，直接提供7℃左右冷冻水；冰蓄冷空调系统有二级串联的形式，即蓄冰槽与双工况制冷机串联，通过设置中间换热器的方式进行间接连接，将12℃左右空调系统回水的温度降低到7℃左右，极个别的空调制冷系统也有二级制冷机串联的形式，将12℃左右的空调系统回水逐级降温到7℃左右，或者两台制冷机并联，其中有一台为高温制冷机，两台制冷机分别提供不同温度的冷冻水，然后通过两套输送系统，供给不同的末端设备。

通过逆卡诺循环分析，提高制冷机的蒸发温度，即提高冷冻水供水温度，能提高制冷机的COP（性能系数）。据统计，制冷机的蒸发温度每提高1℃，即冷冻水供水温度每提高1℃（制冷机蒸发温度比冷冻水供水温度一般低1℃左右），COP平均提高3%～5%左右。这就是高温制冷机COP明显大于常规制冷机的原因。

随着我国城市建设的发展，城市土地资源越来越紧缺，城市建筑密度越来越大。近几年全国各地纷纷建设CBD（中央商务区），作为城市的地标性建筑群。CBD中的建筑多为大体量商业综合体，高层甚至超高层很多，建筑密度很大，建筑功能复杂多样，空调系统负荷较大，运行能耗较高。区域供冷技术在CBD中应用的比较广泛，但是从目前的正在运行的一些区域供冷项目中不难发现，某些系统的综合能效并不是很高。究其原因，主要包括以下两点：一是因为制冷系统在部分负荷运行工况的时间较长，小负荷运行调节非常困难，导致制冷系统能效偏低；二是因为冷冻水输送系统的能耗偏高，特别是远距离输送。当然也包括自动控制系统的不完善和管理制度的不健全等等。

近年来，鉴于空调系统负荷小、系统初投资低、节能、舒适、室内空气品质高等优点，温湿度独立控制空调系统的理念被广泛的接受并进行了大范围的应用。在温湿度独立控制空调系统中，采用温度与湿度两套独立的空调系统，分别控制、调节室内的温度与湿度。（1）排除余热可以采用多种方式实现，只要媒介的温度低于室温即可实现降温效果，可以采用间接接触的方式（辐射末端等），又可以通过低温空气的流动置换来实现。（2）排除余湿的任务、排除CO2、室内异味与其它有害气体的任务，通过低湿度、低浓度的空气与房间空气的置换来实现。由于除湿的任务由独立的湿度控制系统承担，因而处理显热系统的冷冻水供水温度不再需要常规冷凝除湿空调系统中的7ºC，而可以提高到16～18ºC，从而为天然冷源的使用提供了条件，即使采用常规电制冷方式，制冷机的性能系数也有大幅度的提高。余热消除末端装置可以采用辐射末端、干式风机盘管等多种形式。由于温湿度独立控制空调系统将室内排热和排湿过程分开，避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。同时可以满足房间热湿比不断变化的要求，克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数的要求，避免了室内湿度过高（或过低）的现象。

但是，在温湿度独立控制空调系统中，可能同时存在多种形式的末端设备，所要求的冷冻水供水温度不同，比如14ºC、16ºC、18ºC或者其他的温度。如果采用常规的制冷系统，有两种解决办法：（1）制冷机房提供同一温度的冷水，然后在末端设备机房内加多个换热器，使二次侧出水温度满足不同末端设备的需求。（2）在制冷机房内制备出满足不同末端设备的冷水，通过多套管网供给各个末端设备。显然，这两个方案都存在系统初投资高，运行能耗和费用大，系统复杂，调节、控制和管理不便的缺点。