一种冷冻侧制冷结构、制冷系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及制冷设备技术领域，尤其是涉及一种冷冻侧制冷结构、制冷系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前，常规制冷系统在建筑冷负荷变化较大、较快时，机组加、减机控制需要反应时间，造成系统冷冻水供、回水温度以及冷冻水流量一段时间内会出现较大波动，系统运行不稳，导致室温出现起伏。这显然无法满足一些控制要求较高的建筑。同时，常规供冷系统设计皆采用冷冻侧、冷却侧以及末端系统直接管路连接的闭式方式，整个运行过程中水质无法随时把控，长时间容易造成水路堵塞，系统实际运行流量较小，从而影响系统运行能效，同时也容易造成机组、设备、阀门等损坏，造成经济损失。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种冷冻侧制冷结构、制冷系统及其控制方法，至少解决现有技术中存在的建筑冷负荷变化较大、较快时，制冷系统加、减机控制需要反应时间，造成系统运行不稳，室温出现较大起伏的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
4.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
5.本发明提供的一种冷冻侧制冷结构，包括水泵组件、阀门组件、冷水机组以及与所述冷水机组相连通的冷冻供水管路和冷冻回水管路，其中，所述冷冻供水管路中设置有冷冻供水罐，所述冷冻回水管路中设置有冷冻回水罐；
6.所述冷冻侧制冷结构具有溢流结构，用于调节冷冻水的供求平衡。
7.可选地，所述冷冻供水罐的安装位置高于所述冷冻回水罐的安装位置，且所述冷冻供水罐和所述冷冻回水罐之间设置有溢流管，形成所述溢流结构。
8.可选地，所述冷冻回水罐的容积大于所述冷冻供水罐的容积。
9.可选地，所述冷冻供水管路包括相并联的缓冲支路和供冷主路，所述缓冲支路的第一端连通于所述冷水机组，所述缓冲支路的第二端连通于所述冷冻回水罐；所述冷冻供水罐位于所述供冷主路中，且所述供冷主路的第一端连通于所述冷水机组，所述供冷主路的第二端连通于用冷终端。
10.可选地，所述阀门组件包括支路阀门和主路阀门，所述支路阀门设置于所述缓冲支路中，所述主路阀门设置于所述冷水机组与所述冷冻供水罐之间的所述供冷主路中。
11.可选地，所述主路阀门包括多个蝶阀，所述支路阀门为压力平衡阀。
12.可选地，所述冷冻侧制冷结构还包括旁通管路，所述旁通管路的一端连通于所述冷冻供水罐与所述用冷终端之间的所述供冷主路，所述旁通管路的另一端连通于所述冷冻回水罐；且所述旁通管路中设置有旁通阀。
13.可选地，所述冷冻供水罐和所述冷冻回水罐之间设置有连接管，所述连接管中设
置有连通阀。
14.可选地，所述冷冻供水罐和所述冷冻回水罐之间设置有溢流管。
15.可选地，所述冷冻侧制冷结构还包括检测装置，所述检测装置包括冷冻罐水温监测装置。
16.可选地，所述冷冻侧制冷结构还包括补水净水装置，其通过管路连通于所述冷冻回水罐。
17.可选地，所述冷冻供水罐和所述冷冻回水罐均设置有排污装置。
18.本发明提供的一种制冷系统，用于建筑的低温制冷，包括冷冻侧和冷却侧，其中冷冻侧采用以上任一所述的冷冻侧制冷结构。
19.可选地，所述冷却侧的冷却塔通过管路与所述冷冻供水罐相连通，且管路中设置有输送泵。
20.本发明提供的一种上述的制冷系统的控制方法，包括开机控制步骤、常规供冷步骤和加减机供冷步骤。
21.可选地，所述开机控制步骤包括：控制阀门组件和水泵组件，使冷水机组与冷冻回水罐串联循环，实现开机零热水供冷，使冷水机组出口温度快速达到供冷要求，并为冷冻回水罐中的水降温。
22.可选地，当冷冻回水罐的水温到达供冷设计温度时进入常规供冷，常规供冷步骤包括：控制阀门组件和水泵组件，使冷水机组、冷冻供水罐和冷冻回水罐相串联循环，实现制冷以及冷冻供水罐和冷冻回水罐的蓄水。
23.可选地，当系统冷负荷变化时进入加减机供冷步骤；
24.当需要加机时：
25.s11、新增机组进行所述开机控制步骤，且系统增加的需求量由冷冻供水罐蓄存的低温冷水提供；
26.s12、冷冻回水罐水温达到供冷设计温度后，新增机组冷冻水汇入供冷主路进行常规供冷；
27.当需要减机时，系统减少的需求量由冷冻供水罐蓄存冷水，达到缓冲作用。
28.本发明提供的一种冷冻侧制冷结构、制冷系统及其控制方法，该冷冻侧制冷结构在冷冻供水总管路加设冷冻供水罐，冷冻回水总管路加设冷冻回水罐，结合阀门组件和水泵组件的控制，可以在开机过程利用支路循环起到低温、稳定供冷的作用；在建筑冷负荷变化较大、较快，而机组无法快速加减机控制反应时，可以起到缓冲、蓄冷的作用，来保证一些控制要求较高建筑达到稳定、高效、低温的供冷。解决常规空调系统机组加减机控制时无法快速控制流量、水温等因素，造成系统运行不稳、室温失控等问题。由于具有溢流结构，能够调节冷冻水的供求平衡，在系统运行过程中防止冷冻供水罐冷冻水过多无法排放的问题，提高了系统的运行稳定性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明具体实施方式提供的一种制冷系统的结构示意图；
31.图2是开机运行时冷冻侧制冷结构中冷水的循环路径示意图，图中实心箭头示出了供水的流向，图中空心箭头示出了回水的流向；
32.图3是常规供冷状态下冷水的循环路径示意图，图中实心箭头示出了供水的流向，图中空心箭头示出了回水的流向；
33.图4是加机运行时冷水的循环路径示意图，图中实心箭头示出了供水的流向，图中空心箭头示出了回水的流向；
34.图5是冷冻回水罐与冷冻供水罐的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
36.本发明提供了一种冷冻侧制冷结构，包括水泵组件、阀门组件、冷水机组以及与冷水机组相连通的冷冻供水管路和冷冻回水管路，其中，冷冻供水管路中设置有冷冻供水罐，冷冻回水管路中设置有冷冻回水罐，；所述冷冻侧制冷结构具有溢流结构，用于调节冷冻水的供求平衡。
37.该冷冻侧制冷结构在冷冻供水总管路加设冷冻供水罐，冷冻回水总管路加设冷冻回水罐，结合阀门组件和水泵组件的控制，可以在开机过程利用支路循环起到低温、稳定供冷的作用；在建筑冷负荷变化较大、较快，而机组无法快速加减机控制反应时，可以起到缓冲、蓄冷的作用，来保证一些控制要求较高建筑达到稳定、高效、低温的供冷。解决常规空调系统机组加减机控制时无法快速控制流量、水温等因素，造成系统运行不稳、室温失控等问题。而且由于具有溢流结构，能够调节冷冻水的供求平衡，在系统运行过程中防止冷冻供水罐冷冻水过多无法排放的问题，提高了系统的运行稳定性。
38.作为可选地实施方式，冷冻供水管路包括相并联的缓冲支路和供冷主路，缓冲支路的第一端连通于冷水机组，缓冲支路的第二端连通于冷冻回水罐；冷冻供水罐位于供冷主路中，且供冷主路的第一端连通于冷水机组，供冷主路的第二端连通于用冷终端。
39.作为可选地实施方式，阀门组件包括支路阀门和主路阀门，支路阀门设置于缓冲支路中，主路阀门设置于冷水机组与冷冻供水罐之间的供冷主路中。
40.作为可选地实施方式，主路阀门包括多个电动蝶阀，方便根据系统冷冻水温度控制电动蝶阀以选择不同循环路径；支路阀门为压力平衡阀。
41.作为可选地实施方式，冷冻侧制冷结构还包括旁通管路，旁通管路的一端连通于冷冻供水罐与用冷终端之间的供冷主路，旁通管路的另一端连通于冷冻回水罐；且旁通管路中设置有旁通阀。在水流突然增大时，多余的冷水通过旁通管路流到冷冻回水罐进行缓冲。
42.作为可选地实施方式，冷冻供水罐和冷冻回水罐之间设置有连接管，连接管中设置有连通阀。
43.作为可选地实施方式，冷冻供水罐和冷冻回水罐之间设置有溢流管。
44.作为可选地实施方式，冷冻侧制冷结构还包括检测装置，检测装置包括冷冻罐水温监测装置。通过水温的监测，来控制阀门和水泵，达到系统稳定低温制冷的目的。
45.作为可选地实施方式，冷冻侧制冷结构还包括补水净水装置，其通过管路连通于冷冻回水罐。有利于冷水的充分利用。
46.作为可选地实施方式，冷冻供水罐和冷冻回水罐均设置有排污装置。
47.常规空调设计系统属于闭式系统，无法实时把控水质、水量，长时间容易造成水路堵塞，系统实际运行流量较小，影响系统运行能效，同时，容易造成机组、设备、阀门等损坏，造成经济损失过大等问题。而该空调系统属于开式系统，可以通过冷冻回水罐上的补水管、排污管，灵活的对系统进行检修及水质、水量把控，随时为系统填充水量或把系统污水排出，有利于系统进行清洁维护。
48.本发明提供的一种制冷系统，用于建筑的低温制冷，包括冷冻侧和冷却侧，其中冷冻侧采用以上任一的冷冻侧制冷结构。
49.作为可选地实施方式，冷却侧的冷却塔通过管路与冷冻供水罐相连通，且管路中设置有输送泵。
50.下面结合附图对本发明具体实施方式提供的一种制冷系统作进一步的说明。
51.如图1所示，本发明提供了一种新型双冷冻液罐制冷系统，该制冷系统组成设备包括冷水机组、水泵、双冷冻液罐、管道、阀门等。在冷冻供水总管处加设冷冻供水罐，管路另设旁通管道至冷冻回水罐。冷冻回水总管处加设冷冻回水罐，其中，冷冻回水罐除了有冷冻回水管两根，外加一根旁通管。
52.供水管路、回水管路具有对应的控制阀门(1
‑
1、1
‑
2、1
‑
3、2
‑
1、2
‑
2、2
‑
3、3
‑
1、3
‑
2、3
‑
3、3
‑
4、7
‑
1和10
‑
1为电动蝶阀，缓冲阀9
‑
1为压力平衡阀)、传感装置(包括温度传感器和压力传感器)、水泵等。水泵分为一级水泵和二级水泵，其中水泵(6
‑
1)为一级水泵；水泵(4
‑
1、4
‑
2、4
‑
3)为二级水泵；水泵(5
‑
1、5
‑
2、5
‑
3)为冷却水泵；水泵(8
‑
1)为输送泵。
53.冷冻回水罐和冷冻供水罐(也称为冷冻双液罐)的结构参见图5，冷冻供水罐和冷冻回水罐的结构无特殊要求，容积上冷冻回水罐容积要大于冷冻供水罐容积，同时冷冻供水罐位置要高于冷冻回水罐位置。这样设计的原因在系统运行过程中防止冷冻供水罐冷冻水过多无法排放，可以利用高度差溢流至冷冻回水罐。同时，这样也可以防止低温冷冻水浪费，溢流至冷冻回水罐既可以保证系统水量也可以充分利用冷冻水冷量为回水降温，提高冷机效率。冷冻供水罐有冷冻供水管和排污管装置，冷冻回水罐设有冷冻回水管、旁通管、补水管、溢流管和排污管装置。两个罐之间有上部溢流管、下部连接管连接。
54.该双冷冻液罐制冷系统初运行时，水温监测装置检验冷冻供水罐水温：
55.冷冻供水罐水温在冷冻供水要求范围内，则无需排出；
56.冷冻供水罐水温高于冷冻供水要求范围(根据不同空调系统要求而定，常规空调系统冷冻供水温度在7度左右，低温空调系统要求2度左右)，但低于冷冻回水温度，则将冷冻供水罐的水通过连接管排至冷冻回水罐；
57.冷冻供水罐水温高于冷冻回水温度要求范围(根据不同空调系统要求而定，常规空调系统冷冻回水温度在12度左右)，但低于冷却水温度，可以根据实际情况需要考虑将冷冻供水罐的水通过连接管排至冷却塔或直接通过污水罐排出；
58.通过冷冻供水罐水温监测及转运，可以保证冷冻供水罐冷冻供水温度，实现冷水冷量的充分利用及系统低温稳定供冷的要求。
59.当冷机开机运行时，如图2所示，为了保证系统低温稳定供冷，以#1冷水机组为例，系统水路运行情况为开阀门1
‑
1、3
‑
2、3
‑
3，关闭阀门2
‑
1、9
‑
1，此时为冷水机组与冷冻回水罐串联进行循环，这样可以使冷冻出水温度达到设定值，来实现开机零热水供冷的作用，这样设计既可以满足设定稳定供冷，又可以对冷冻回水罐中的水进行降温。
60.当冷机出口冷冻水温度稳定到达供冷设计温度时，如图3所示，关闭阀门1
‑
1、开启阀门2
‑
1、3
‑
1，此时系统水路为冷水机组、冷冻供水罐、冷冻回水罐串联循环，进行稳定的建筑制冷，冷冻供水罐与冷冻回水罐进行正常的蓄水。
61.当系统需要加减机时，冷机加、减机控制无法快速完成，且无法保证系统冷冻水温度处于低温，所以该系统可以由冷冻供水罐、回水罐排放、蓄存冷水的作用，快速反应实现流量的变化，来保证建筑冷量的需求。
62.系统需要加机时，以冷水机组#2为例开启阀门1
‑
2、关闭2
‑
2进行低温冷却待达到温度设定值汇入主路进行供冷(即关闭阀门1
‑
2、开启2
‑
2，同时开启阀门9
‑
1)。在机组加机过程中，系统实际流量需求变大，需求量由一级泵(6
‑
1)作用通过冷冻供水罐蓄存的低温冷水提供，其中水泵运行频率下，无法运载的水量可以通过旁通管直接转移至冷冻回水罐储存(若水量超过冷冻回水罐容积，则通过溢流管排出系统)。通过加入的冷机及二级泵(4
‑
1、4
‑
2、4
‑
3)作用，随着系统稳定后水量会循环回到冷冻供水罐蓄存达到平衡。参见图4。
63.系统需要减机时，系统实际流量需求变小，需求量通过一级泵(6
‑
1)作用由冷冻供水罐蓄存冷水，来达到蓄冷、缓冲的作用。随着二级泵(4
‑
1、4
‑
2、4
‑
3)联动作用控制冷冻回水罐水量，系统稳定后双冷冻液罐蓄水量会重新达到平衡。若冷冻供水罐蓄水量在减机过程中超过蓄水容积，可通过溢流管将水直接排至冷冻回水罐储存。
64.根据本专利制冷空调系统的设计，结合双冷冻液罐的储蓄协调配合及加减机的操作，可以实现室温控制要求较高的场所或冷藏类建筑达到稳定、高效的供冷。
65.本发明通过在冷冻供水加设冷冻供水罐，冷冻回水加设冷冻回水罐，可以在开机过程利用支水路运行起到稳定、低温供冷的作用；在建筑负荷变化较大、较快时，机组无法快速反应进行加减机运行，使用冷冻供水罐来存储、释放冷冻水，来起到缓冲、蓄冷的作用，保证一些室温控制要求建筑达到稳定、低温、高效的供冷。同时，双液罐具备补水装置、软化装置及污水装置，可以随时进行系统检修及水质、水量把控，利于系统进行清洁维护。
66.在发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，
″
多个
″
的含义是两个或两个以上；术语
″
上
″
、
″
下
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
内
″
、
″
外
″
、
″
前端
″
、
″
后端
″
、
″
头部
″
、
″
尾部
″
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
67.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
″
安装
″
、
″
相连
″
、
″
连接
″
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。