蓄水罐、水蓄冷空调器及其控制方法与流程

1.本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种蓄水罐、水蓄冷空调器及其控制方法。


背景技术：

2.空调用电负荷日益增大并与电网用电高峰相重叠，这是导致我国夏天用电高峰缺电及电站效率低下的重要原因。水蓄冷或冰蓄冷空调技术是指在用电低谷时段将空调系统的冷量储存起来，在用电高峰时段将所储存的能量释放出来，用于空气调节。水蓄冷或冰蓄冷空调可以实现对电网的“削峰填谷”，有利于降低发电装机容量，维持电网的安全高效运行，降低空调使用的成本。
3.水蓄冷空调是在原有的系统中并联一个冰水储水罐，夜间将空调系统的冷量储存在冰水储存罐中，白天将储存在冰水储存罐中的冷量释放出来。当蓄水罐里的水长时间放置时，水温从罐底到水平面会出现自动分层现象，即水温从下至上逐渐升高。当末端负荷变化过大时，蓄水罐的水会迅速供入到末端，由于水温自动分成效应，这会导致经供入末端的水温逐渐增加，无法满足室内制冷除湿要求，达不到客户满意的舒适度要求。
4.因此，在水蓄冷空调系统中，如何解决蓄水罐中水温分布不均匀现象是业内亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提出一种蓄水罐、水蓄冷空调器及控制方法，以解决现有技术中蓄水罐内水温分布不均匀导致的不能满足用户末端制冷要求的问题。
6.本发明提出一种蓄水罐，包括罐体，其上设有进水口和出水口，所述罐体内设有多个搅拌器，用于增加罐体内水的扰动；和多个可转动的挡板，用于调节蓄水罐内水的流速。
7.优选地，所述搅拌器沿罐体内的周边、底部，和/或顶部间隔设置。所述搅拌器采用变频搅拌器。
8.优选地，所述挡板沿罐体的高度间隔设置，不同平面上的挡板相互错开。
9.本发明还提出一种水蓄冷空调器，所述水蓄冷空调器中使用上述的蓄水罐。
10.所述的水蓄冷空调器包括：采集模块，用于采集冷冻侧供水流量和冷冻侧供回水温差；判断模块，用于根据采集的信息选择蓄水罐的运行模式，和判断末端用户侧温湿度是否满足设定的温湿度要求；执行模块，用于控制储水罐内搅拌器和挡板的运行模式；控制模块，用于根据采集模块和判断模块的信息控制各模块协调运行。
11.所述蓄水罐包括以下运行模式：（1）当冷冻侧供回水温差大、流量大时，控制所述搅拌器高频运行，所述挡板旋转成竖直方向；（2）当冷冻侧供回水温差大、流量小时，控制所述搅拌器低频率运行，所述挡板旋
转成竖直方向；（3）当冷冻侧供回水温差小、流量大时，控制所述搅拌器高频率运行，所述挡板旋转成水平方向；（4）当冷冻侧供回水温差小、流量小时，控制所述搅拌器低频率运行，所述挡板旋转成水平方向。
12.优选地，上述四种运行工况中还包括对搅拌器频率的调整。
13.优选地，上述四种运行工况中还包括对挡板的旋转角度的调整。
14.所述储水罐的控制方法包括以下步骤：步骤1.采集冷冻侧供水流量和供回水温差，选择蓄水罐运行模式；步骤2.判断蓄水罐运行模式是否满足末端用户侧设定的温湿度要求，若是，则维持当前运行模式不变；若否，则微调搅拌器频率和/或挡板角度。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.在常规的蓄水罐罐内周边增加变频扰流器，增加蓄水罐罐内水的扰动，让水循环起来，最终使罐内水温分布均匀，使末端供水温度恒定，满足室内除热除湿舒适度要求；2.在常规的蓄水罐罐内增加挡板，该挡板可以旋转任意角度，用来调节蓄水罐蓄水速率的快慢，同时防止供冷系统抽水速度过快导致冷冻水供水温度变化大引起的达不到控制温度问题。
附图说明
16.图1是水蓄冷空调器系统的局部示意图；图2是本发明蓄水罐的结构示意图；图3是本发明控制原理框图；图4是水蓄冷空调器中蓄水罐的控制流程图。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
18.图1是常规水蓄冷空调器系统的冷站冷冻侧水管路布置简图，包含多台制冷机组1、蓄水罐2和回水罐3。现有水蓄冷空调系统中，蓄水罐的水温分布不均匀一直是一个问题，这是由于当蓄水罐存有一定水量时，虽然蓄水罐外的保温材料具有一定的绝热作用，但是白天罐外的环境温度较高，不但会使罐内的水温逐渐增加，罐内的水内部之间由于传热的因素，使罐内上层的水温高于下层的水温。一旦建筑末端负荷迅速增加，相应的冷冻水流量也应该迅速增大，这时系统会迅速抽取蓄水罐内储存的冷冻水，会导致供入末端的冷冻水温度逐步升高，水温过高则无法满足室内制冷除湿要求，达不到满意的舒适度。
19.本发明设计的储水罐在罐内增设搅拌器和挡板，搅拌器的作用是增加蓄水罐罐内水的扰动，使罐内水温分布均匀，挡板的作用是用于调节蓄水罐内水的流动速度。
20.图2是蓄水罐的示意图。蓄水罐2的上面设有进水口，通过管道与机组1的蒸发器出水口连通，下面设有出水口，通过管道与末端用户连通。蓄水罐罐内还设置了多个变频的搅
拌器4，搅拌器沿罐体内的周边、底部，和/或顶部间隔设置。搅拌器用于控制不同供冷工况下，减小因为供水罐内水温度分布不均导致的末端供水温度起伏大的问题、减小罐内消耗的能耗。蓄水罐罐内还设有多个可转动的挡板5，挡板沿罐体的高度间隔设置，不同平面上的挡板相互错开，挡板用于调节蓄水罐内水的流速。
21.末端供冷系统主要涉及的工况如下：工况一，用户末端大负荷：冷冻供水大流量、冷冻侧供回水大温差；工况二，用户末端中负荷：冷冻供水大流量、冷冻侧供回水小温差；工况三，用户末端中负荷：冷冻供水小流量、冷冻侧供回水大温差；工况四，用户末端小负荷：冷冻供水小流量、冷冻侧供回水小温差。
22.针对上述四种工况，蓄水罐运行模式控制如下：当某时刻的用户负荷情况是工况一时，即冷冻侧大温差、大流量，此时通过控制器控制搅拌器4以较大频率、较大转速运行，挡板5旋转成竖直方向，这样可以满足用户末端可以从蓄水罐以较大速度抽取冷冻水，变频搅拌器较大转速可以保证供水储水罐内水温度分布均匀；当某时刻的用户负荷情况是工况二时，即冷冻侧小温差、大流量，此时控制器控制搅拌器4以较小频率、较小转速运行，挡板5旋转成竖直方向，这样既能保证用户末端可以从蓄水罐以较大速度抽取冷冻水，搅拌器较小转速可以保证较低能耗，因为小温差情况下，末端处于部分负荷，普遍采用冷冻侧供水温度较高的策略，变频搅拌器转速调小不影响末端供冷需求，同时保证节能性要求；当某时刻的用户负荷情况是工况三时，即冷冻侧大温差、小流量，此时控制器控制搅拌器4以较大频率、较大转速运行，挡板5旋转成水平方向，这样可以延缓蓄水罐的水被抽取的速度，同时能够充分的保证水温度分布均匀；当某时刻的用户负荷情况是工况四时，即冷冻侧小温差小流量，此时控制器控制搅拌器4以较小频率、较小转速运行，挡板5旋转成水平方向，这样可以延缓蓄水罐的水被抽取的速度，变频搅拌器较小转速可以保证较低能耗，因为小温差情况下，末端处于小负荷，普遍采用冷冻侧供水温度较高的策略，变频搅拌器转速调小不影响末端供冷需求，同时保证节能性要求。
23.如图3所示，储水罐的控制模块包括：采集模块、判断模块、执行模块和控制模块。
24.采集模块，用于采集冷冻侧供水流量和冷冻侧供回水温度，并将采集信号传给判断模块；判断模块，用于根据采集的信息选择蓄水罐的运行模式，以及判断末端用户侧的制冷能力和除湿能力是否满足设定的温湿度要求，并将判断信号传递给控制模块；执行模块用于根据控制模块发出的控制指令控制储水罐内搅拌器和挡板的运行模式；控制模块，用于根据采集模块和判断模块的信息控制各模块协调运行，包括根据对应的工况控制执行模块调整搅拌器的转速和挡板的旋转方向。
25.图4是蓄水罐控制方法的流程图，具体包括以下步骤：步骤1.采集冷冻侧供水流量和供回水温差，选择蓄水罐运行模式。
26.采集模块采集控制参数，包括冷冻供水流量、冷冻侧供回水温差和用户末端的温湿度，并将采集的信号传给判断模块，判断模块根据冷冻供水流量和冷冻侧供回水温差选择对应的运行工况，并将选择信号传递给控制模块，控制模块根据对应的工况向执行模块
发出调整搅拌器的频率和挡板转动方向的指令，执行模块控制搅拌器的运行频率和挡板的转动位置。
27.步骤2.判断蓄水罐运行模式是否满足末端用户侧设定的温湿度要求，若是，则维持当前运行模式不变；若否，则微调搅拌器频率和/或挡板角度。
28.判断模块根据采集模块采集的用户末端的温湿度，并判断用户末端的制冷能力和除湿能力是否满足舒适度要求（与用户设定一致），满足，则保持当前运行模式不变；不满足，则微调搅拌器的频率和/或档板的旋转角度，理论上挡板可以旋转到任意位置，直到调整的搅拌器频率和档板角度满足用户末端的舒适度要求为止。
29.本发明设计的蓄水罐在常规的蓄水罐罐内设置搅拌器，增加蓄水罐罐内水的扰动，让水循环起来，最终使罐内水温分布均匀，使末端供水温度恒定，满足室内除热除湿舒适度要求；另一方面在蓄水罐罐内增加挡板，该挡板可以旋转任意角度，用来调节蓄水罐蓄水速率的快慢，同时防止供冷系统抽水速度过快导致冷冻水供水温度变化大引起的达不到控制温度问题，进一步解决了储水罐内温度分布不均问题。
30.以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。