一种冷热水机群节能运行方法和系统与流程

1.本发明涉及一种冷水机群，或热水机群，或冷热水机群的节能方法和系统。


背景技术：

2.冷水机群，或热水机群或冷热水机群，广泛用于工业及商业等领域的工艺用途或舒适用途等，其制冷制热负荷往往变化较大，且大部分时间为部分负荷运行，目前常规的调剂负荷的方法是通过变化机器的运行台数实现的，及在满负荷时，将全部机器开启运行，而在部分负荷时减少机器的台数。上述运行模式，没有充分利用已有设备的能力，导致部分负荷时设备闲置，不利于节能。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种冷热水机群节能运行方法和系统。
4.本发明采用的技术方案具体如下：
5.一种冷热水机群节能运行方法，所述冷热水机群中至少部分冷热水机具有冷热输出调节功能，如变频冷热水机，在要求冷热水机群非满负荷运行时，先开启全部冷热水机，通过冷热水机的冷热输出调节功能调节使冷热水机群运行负荷满足要求，若还不满足要求则再关闭部分冷热水机通过台数调节使冷热水机群运行负荷满足要求，其中，关闭部分冷热水机时优先关闭不具有冷热输出调节功能的冷热水机。通过冷热水机的冷热输出调节功能调节使冷热水机在非满负荷运行时的冷凝温度降低和/或蒸发温度升高，从而实现冷热水机群的节能。
6.进一步地，所述的冷热水机为单冷冷水机，采用的冷源为来自冷却塔的冷却水、地源、水源或环境空气。
7.进一步地，所述的冷热水机为冷水机和热水机，采用的冷热源为来自热源塔的传热介质、地源、水源或环境空气。
8.进一步地，所述的冷热水机为单热水机，采用的热源为环境空气、来自热源塔的传热介质、地源或水源。
9.进一步地，还包括对输送所述冷热水机群制取的冷、热水的输送泵进行变频调节水量，实现输送泵的节能。
10.一种冷水机群节能系统，系统含有多台冷水机、多个用于为冷水机提供冷却水的冷却塔、多个输送冷却水的冷却水泵、多个输送冷水机制取的冷冻水的冷冻水泵，分水器、集水器和控制器。其中，每台冷水机均包括按顺序连接组成压缩制冷循环的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，冷凝器的冷却水通道进出口分别与对应的冷却塔的冷却水进出口连接，冷却水泵设置于冷凝器的冷却水通道与冷却塔的冷却水进出口连接的管路上。每台冷水机对应的冷冻水泵出口均与分水器相连，进口与冷水机对应蒸发器的冷冻水通道出口相连，冷水机对应蒸发器的冷冻水通道进口与集水器相连；多台冷水机中部分具有制冷量调
节功能，所述控制器用于根据运行负荷要求调节冷水机群的负荷，具体为：
11.在要求冷水机群非满负荷运行时，先控制开启全部冷水机，调节冷水机的制冷量使冷水机群运行负荷满足要求，若还不满足要求则再关闭部分冷水机通过台数调节使冷水机群运行负荷满足要求，其中，关闭部分冷水机时优先关闭不具有制冷量调节功能的冷水机。
12.一种风冷冷热水机群节能系统，系统含有多台冷热水机、多个作为冷热水机冷热源的风冷器、多个输送冷热水机制取的冷热水的冷热水泵、分水器和集水器，其中，冷热水机、风冷器、冷热水泵一一对应，每台冷热水机均包括按顺序连接组成压缩制冷循环的压缩机、第一换热器、节流阀和第二换热器，风冷器出口与第一换热器或第二换热器的另一流体通道进出口连接。每台冷热水机对应的冷热水泵出口均与分水器相连，进口与冷热水机对应第一换热器或第二换热器的另一流体通道出口相连，冷热水机对应第一换热器或第二换热器的另一流体通道进口与集水器相连；每台冷热水机通过切换第一换热器、第二换热器与风冷器、分水器和集水器的连接关系或切换压缩制冷循环中的冷媒流向进行制冷制热切换，其中，与分水器和集水器连接的换热器功能为蒸发器时为冷热水机为制冷模式，与分水器和集水器连接的换热器功能为冷凝器时冷热水机为为制热模式。多台冷热水机中部分具有制冷量、制热量调节功能，所述控制器用于根据运行负荷要求调节冷热水机群的负荷，具体为：
13.在要求冷热水机群非满负荷运行时，先控制开启全部冷热水机，调节冷热水机的制冷量、制热量使冷热水机群运行负荷满足要求，若还不满足要求则再关闭部分冷热水机通过台数调节使冷热水机群运行负荷满足要求，其中，关闭部分冷热水机时优先关闭不具有制冷量、制热量调节功能的冷热水机。
14.一种冷热水机群节能系统，系统含有多台冷热水机、冷热源、多个输送冷热水机制取的冷热水的冷热水泵、分水器和集水器，其中，冷热水机、冷热水泵一一对应，每台冷热水机均包括按顺序连接组成压缩制冷循环的压缩机、第一换热器、节流阀和第二换热器，冷热源均与第一换热器或第二换热器的另一流体通道进出口连接。每台冷热水机对应的冷热水泵出口均与分水器相连，进口与冷热水机对应第一换热器或第二换热器的另一流体通道出口相连，冷热水机对应第一换热器或第二换热器的另一流体通道进口与集水器相连；每台冷热水机通过切换第一换热器、第二换热器与冷热源、分水器和集水器的连接关系或切换压缩制冷循环中的冷媒流向进行制冷制热切换，其中，与分水器和集水器连接的换热器功能为蒸发器时冷热水机为制冷模式，与分水器和集水器连接的换热器功能为冷凝器时为冷热水机为制热模式。多台冷热水机中部分具有制冷量、制热量调节功能，所述控制器用于根据运行负荷要求调节冷热水机群的负荷，具体为：
15.在要求冷热水机群非满负荷运行时，先控制开启全部冷热水机，调节冷热水机的制冷量、制热量使冷热水机群运行负荷满足要求，若还不满足要求则再关闭部分冷热水机通过台数调节使冷热水机群运行负荷满足要求，其中，关闭部分冷热水机时优先关闭不具有制冷量、制热量调节功能的冷热水机。
16.进一步地，所述的冷水机，热水机或冷热水机为变频机。
17.进一步地，所述的冷热水机或冷水机或热水机为离心式机器。
18.本发明提出的方法和系统充分利用已有设备的能力，在部分负荷情况下实现节能
运行，事实上部分负荷运行时间远大于满负荷的时间，部分负荷下实现节能运行，也就意味系统在大部分时间均可以实现节能运行。
19.本发明提出的方法和系统，在不增加系统设备投资的情况下，通过充分利用已有设备进行节能运行，具有简单实用的优点，其节能效果显著，尤其适合需要常年运行的工业应用场合。
附图说明
20.图1为本发明的基本原理图一；
21.图2为本发明的基本原理图二；
22.图3为现有常规运行方式原理图；
23.图4为本发明的运行方式原理图。
具体实施方式
24.图1为冷水机群，含有多台冷水机，图中显示为3台。分别为冷水机10，20，和30，每台冷水机均由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器通过制冷剂管道按顺序连接组成一个压缩制冷循环，即，来自蒸发器制冷剂通道出口的气态制冷剂通过压缩机被压缩，然后进入冷凝器被冷却成为液态，并释放热量，再经过节流阀节流后进入蒸发器蒸发并释放冷量制取冷冻水。每台冷水机的蒸发器的冷冻水通道两端分别与分水器100和集水器200相连，通过泵驱动将冷冻水送至分水器100，分水器100的冷水送至末端，来自末端的冷水通过集水器200 回到冷水机群。如图所示，冷水机10由压缩机12，冷凝器11，节流阀13和蒸发器14通过制冷剂管道15按顺序连接组成一个压缩循环，蒸发器14的冷冻水通道两端通过水管16与分水器100和集水器200相连，水管16上设有泵17用于驱动冷冻水流动；冷水机20由压缩机22，冷凝器21，节流阀23和蒸发器24通过制冷剂管道25按顺序连接组成一个压缩循环，蒸发器24的冷冻水通道两端通过水管26与分水器100和集水器200相连，水管26上设有泵27用于驱动冷冻水流动；冷水机30由压缩机32，冷凝器31，节流阀33和蒸发器34 通过制冷剂管道35按顺序连接组成一个压缩循环，蒸发器34的冷冻水通道两端通过水管36 与分水器100和集水器200相连，水管36上设有泵37用于驱动冷冻水流动。冷冻水的运行过程为：泵17、27、37驱动来自各末端并汇集到集水器200的水经过蒸发器14、24、34，水被冷却后送至分水器100，从分水器送到各末端。图1中系统冷凝器可以为风冷，水冷或者其它冷却方式，如土壤冷却等。
25.图1所示的系统在满负荷调节下或部分负荷下均优先开启所有机器，通过调节机器本身降低其制冷量，使其满足末端的负荷要求。常规的方法是通过改变台数来调节负荷。
26.图3，图4显示本发明的方法与常规方法的区别。
27.图3显示常规方法下1/3负荷的冷水机群运行方式，如图3所示，此时仅开启一台冷水机，其它两台不运行，冷水机采用水冷冷凝器，冷却水来自冷却塔，此时冷却水流量为q, 冷却水的温度为26℃
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35℃，考虑冷水机的冷凝温度与冷却水最高温度的温差为3℃，则冷凝温度为38℃，冷冻水流量为q,冷冻水的温度为14℃
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21℃，考虑冷水机的蒸发温度与冷冻水最低温度的温差为2℃，则蒸发温度为12℃。
28.图4显示本发明方法下1/3负荷的冷水机群运行方式，如图4所示，冷水机采用水冷冷凝器，冷却水来自冷却塔，此时3台冷水机全部开启，且所有冷却塔运行。每台冷却水的水
流量不变，均为q，由于冷却塔的负荷为原来的1/3，冷却水的最低温度低于图3中的 26℃，为25℃，同时，由于每台机器的冷却水负荷只为图3中的1/3，冷却水的最高温度也降低，为28℃，即冷却水温度为25℃
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28℃，同理，冷凝器负荷降低，冷水机的冷凝温度与冷却水最高温度的差也小于图3中的温差(3℃),为1.5℃，则，冷凝温度为29.5℃。当3台机器全部开启时，每台机器的冷冻水流量为q/3,冷冻水温度保持不变，即14℃
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21℃，当由于蒸发器的换热负荷变小，蒸发温度与最低冷冻水温度的温差也低于图3中的温差(2℃)，为1℃，则机器的蒸发温度为13℃。
29.综上所述，采用本发明的方法，其冷凝温度和蒸发温度均低于常规的方法，图3中冷凝温度为38℃，而图4中冷凝温度为29.5℃，图3中蒸发温度为12℃，而图4中蒸发温度为 13℃，而冷凝温度降低，可以显著提高制冷剂的能效：温度每减低一度，能效提高3％左右，而蒸发温度的升高，可提高制冷量，从而提高能效。
30.值得说明的是，尽管图4中冷却水泵的能耗会增加，但是由于单台冷冻水泵流量减小，其通过蒸发器的阻力减小，冷冻水泵的能耗会降低，因此补偿冷却水泵能耗的增加，冷冻水泵和冷却水泵的综合能耗可能不变或略有增加，但是即使有所增加，与冷水机组的能耗减少相比，其增加的能耗还是有限的。
31.图2与图1不同在于，图2为制热情形，即热水机应用，图2中冷凝器11、21、31的热水通道两端通过水管与分水器100和集水器200相连，水管上设有泵用于驱动热水流动。热水的运行过程为：泵17、27、37驱动来自各末端并汇集到集水器200的水经过冷凝器11、 21、31，水被冷却后送至分水器100，从分水器送到各末端。
32.对于制热和制冷均需要的情况，即冷热水机，可通过压缩制冷循环中冷媒的流向或转换冷凝器与换热器与冷热源、分水器和集水器的连接关系使得冷热水机实现图1，图2的两种运行方式，其中，与分水器和集水器连接的换热器功能为蒸发器时为制冷，与分水器和集水器连接的换热器功能为冷凝器时为制热。
33.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法把所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围。