專利名稱：應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，尤其涉及中央空調(diào)的余熱循環(huán)回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)資源的有效利用和節(jié)能、環(huán)保，提出了更高的要求。在"十一五"規(guī)劃中，國家對(duì)單位GDP的能源消耗明確提出降低20%，主要的污染排放總量減少10%的目標(biāo)與要求。
由此可見，節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境已提到基本國策的高度，這不僅是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，同時(shí)也給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益，是利國利民的舉措。
隨著我國改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國商業(yè)建筑的面積日趨增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前己經(jīng)建成大約40000多幢高級(jí)賓館和寫字樓，10000多家大型商場，設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng)的建筑面積約45億平方米。根據(jù)商業(yè)建筑的能耗調(diào)査統(tǒng)計(jì)，設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)的商業(yè)建筑每年的能源消耗費(fèi)用接近150元/平方米，現(xiàn)有商業(yè)建筑每年的能源消耗費(fèi)用總計(jì)就高達(dá)225億元人民幣。
而另一方面，我國能源利用率較低，目前仍比先進(jìn)工業(yè)國家要低IO多個(gè)百分點(diǎn)，單位國民生產(chǎn)總值能耗比先進(jìn)國家高6 10倍，生產(chǎn)單位產(chǎn)品的能耗比國外高出50% 100%。能源的低效率使用不僅影響到我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展，也影響到我們賴以生存的環(huán)境。中央空調(diào)系統(tǒng)作為主要用能技術(shù)之一，必須立足于能源合理利用和有效節(jié)能措施的基礎(chǔ)上。
而常規(guī)的中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷劑循環(huán)、冷卻水循環(huán)、冷凍水循環(huán)和空氣循環(huán)組成。在制冷劑循環(huán)中，制冷劑吸熱蒸發(fā)成氣態(tài)的制冷劑，在壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮成為高溫、高壓氣體；高溫高壓的氣態(tài)制冷劑通過排氣管，進(jìn)入冷凝器中被冷卻水冷卻，還原成高壓液體；通過節(jié)流閥減壓，高壓制冷劑變成低壓含少量氣體的氣液混合物；其后，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)定壓(低壓)下吸收大量蒸發(fā)器里冷凍水的熱量，蒸發(fā)變成低壓的氣態(tài)制冷劑；氣態(tài)制冷劑再通過吸氣管路再回到壓縮機(jī)內(nèi)，如此不斷循環(huán)。在冷卻水循環(huán)中，冷卻水在冷凝器中吸收了制冷劑
3的熱量后，由冷卻水泵送到冷卻塔的上部噴下，與逆流上升的空氣進(jìn)行熱濕交換，冷卻水溫度降低，冷卻水再由冷卻水泵送到冷凝器與制冷劑進(jìn)行熱交換，溫度升高，如此循環(huán)?？照{(diào)房間的冷負(fù)荷(即熱量)通過蒸發(fā)器進(jìn)入制冷劑循環(huán)，制冷劑的蒸發(fā)熱量再通過冷凝器進(jìn)入
冷卻水循環(huán)，排到大氣中去。熱量處于一個(gè)搬運(yùn)過程，蒸發(fā)熱量=冷凝熱量(§卩Q蒸發(fā)-Q冷凝)。
因此，對(duì)于常規(guī)空調(diào)制冷機(jī)，其主要作用是空氣調(diào)節(jié)，空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱直接排放到大氣中未加以利用。制冷機(jī)組在空調(diào)工況下運(yùn)行時(shí)，向大氣環(huán)境排放大量的冷凝熱，通常冷凝熱可達(dá)制冷量的1.15 1.3倍。大量的冷凝熱直接排入大氣，白白散失掉，造成較大的能源浪費(fèi)，這些熱量的散發(fā)又使周圍環(huán)境溫度升高，造成嚴(yán)重的環(huán)境熱污染，產(chǎn)生熱島效應(yīng)。
綜上所述，若將制冷機(jī)放出的冷凝熱予以回收，用來加熱生活熱水和生產(chǎn)工藝熱水，不但可以減少冷凝熱對(duì)環(huán)境造成的污染，而且還是一種變廢為寶的節(jié)能方法。
基于上述出發(fā)點(diǎn)，目前的中央空調(diào)冷凝排熱熱回收系統(tǒng)，是通過對(duì)中央空調(diào)冷水機(jī)組進(jìn)行設(shè)置，在常規(guī)冷凝器前串聯(lián)一個(gè)熱回收熱交換器(其實(shí)就是相當(dāng)于增加一個(gè)冷凝器，此時(shí)熱量搬運(yùn)等式變?yōu)镼蒸發(fā)-Q冷凝+0回收)，將壓縮機(jī)排出的高溫冷媒在通過常規(guī)冷凝器進(jìn)行冷卻之前，進(jìn)行余熱回收制備熱水，其不僅取得了免費(fèi)熱水，還減少了通過冷卻塔排放至大氣的熱污染，減少熱島效應(yīng)的產(chǎn)生，有很好的節(jié)能環(huán)保效益！
然而，常規(guī)的中央空調(diào)余熱回收方式是在熱回收熱交換器與熱回收水箱之間，利用管道和水泵連接，用水泵不斷循環(huán)加熱，使水箱里的水在循環(huán)換熱過程中逐漸升溫，直至達(dá)到所需的水溫(55-6(TC)。該循環(huán)式中央空調(diào)余熱回收方式不可避免地存在以下較為嚴(yán)重的缺陷與問題
(1) 、在熱回收的循環(huán)換熱過程中，熱回收水箱的水溫要不斷循環(huán)加熱才能達(dá)到所需水溫，而不能隨時(shí)達(dá)到所需要的水溫；
(2) 、循環(huán)式熱回收使水箱的水溫不斷上升變化，水溫始終處于動(dòng)態(tài)變化之中，即水溫為變量，使得水體溫度不穩(wěn)定，并且在使用過程中需對(duì)水箱補(bǔ)充自來水，又造成水體溫度下降，水溫不穩(wěn)定給使用帶來不便；
(3)、由于在熱回收的循環(huán)換熱過程中循環(huán)水溫不斷上升，循環(huán)水溫與壓縮機(jī)排汽溫度間的溫差減小，使得(Q回收)冷凝熱量變小。而(Q冷凝)冷凝熱量則由此變大，導(dǎo)致冷卻水溫也不斷上升變化，致使冷凝壓力變化，結(jié)果是運(yùn)行工況不穩(wěn)定，對(duì)冷水機(jī)組正常運(yùn)行有影響。發(fā)明內(nèi)容
為解決背景技術(shù)所提出的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，其是在中央空調(diào)系統(tǒng)中實(shí)施節(jié)能減排的一種系統(tǒng)集成技術(shù)。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由供冷負(fù)荷、冷凍泵、冷水機(jī)組壓縮機(jī)、冷凝器、冷卻水系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)所構(gòu)成。其中供冷負(fù)荷通過冷凍泵與冷水機(jī)組壓縮機(jī)連接，冷水機(jī)組壓縮機(jī)與冷凝器相接，冷凝器連接冷卻水系統(tǒng)，所述的冷凝器與余熱回收系統(tǒng)的熱回收熱交換器相串聯(lián)，在熱回收熱交換器出水端管道處設(shè)置有溫度傳感器，通過溫度傳感器采集溫度信息量傳輸至數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)，而后與設(shè)定水溫參數(shù)作對(duì)比判別，由變頻調(diào)速器控制熱水泵的轉(zhuǎn)速與流量，使熱回收熱交換器出水端的水溫達(dá)到設(shè)定的溫度。所述余熱回收系統(tǒng)還包括與熱回收熱交換器相接的變頻熱水泵、冷水箱、空氣源熱水機(jī)組及與之相連的保溫蓄熱水箱，其中所述的保溫蓄熱水箱內(nèi)裝有監(jiān)測保溫蓄熱水箱內(nèi)水位狀況的水位傳感器。
進(jìn)一步的技術(shù)措施是，上述的冷卻水系統(tǒng)主要由變頻冷卻水泵以及冷卻塔組成，于冷卻水系統(tǒng)的回路中設(shè)有溫度傳感器。當(dāng)利用余熱回收生產(chǎn)的熱水量大于所需熱水量時(shí)，需停止余熱回收。此時(shí)，Q回收z0，熱能搬運(yùn)等式變?yōu)镼蒸發(fā)-Q冷凝。蒸發(fā)熱量全部由冷凝器通過冷卻水系統(tǒng)排放，冷卻水的水溫上升，導(dǎo)致冷凝壓力不穩(wěn)定。而此時(shí)，通過設(shè)置于冷卻水系統(tǒng)回路中的溫度傳感器，采集溫度信息量傳輸至數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)，而后與設(shè)定水溫參數(shù)作對(duì)比判別，由變頻調(diào)速器控制冷卻水泵的轉(zhuǎn)速與流量，使冷卻水回水端的水溫達(dá)到設(shè)定的溫度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，采用雙變頻恒溫控制技術(shù)，使中央空調(diào)在回收廢熱免費(fèi)制備恒溫高溫?zé)崴耐瑫r(shí)，使冷卻水系統(tǒng)也能處于設(shè)定的恒溫運(yùn)行，即同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱水水溫穩(wěn)定、冷卻水水溫穩(wěn)定以及冷凝壓力穩(wěn)定的目的；并且由于處于節(jié)能工況運(yùn)行，運(yùn)行工況良好，還能提高中央空調(diào)冷水機(jī)組的制冷效率，延長空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的使用年限，提高運(yùn)行效率、降低能耗、減少熱污染，節(jié)能環(huán)保意義顯著。具體而言，具有以下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步
1、 突破和解決了當(dāng)前中央空調(diào)余熱回收循環(huán)加熱生產(chǎn)熱水過程中，需循環(huán)加熱造成熱水溫度不穩(wěn)定的問題，由直熱恒溫式替代原循環(huán)加溫式。
2、 突破和解決了當(dāng)前中央空調(diào)余熱回收循環(huán)加熱生產(chǎn)熱水過程中，水溫不穩(wěn)定造成空調(diào)冷水機(jī)組運(yùn)行冷凝壓力不穩(wěn)定的問題，由變頻恒溫控制替代原工頻升溫控制。
3、 突破和解決了當(dāng)前中央空調(diào)余熱回收循環(huán)加熱生產(chǎn)熱水過程中，熱回收、冷卻水系統(tǒng)無關(guān)聯(lián)獨(dú)立運(yùn)行造成冷卻水系統(tǒng)水溫不穩(wěn)定的問題，由雙變頻恒溫控制聯(lián)動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)替代原無關(guān)聯(lián)獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)。
因此，本實(shí)用新型創(chuàng)新技術(shù)在于使原有傳統(tǒng)意義上的中央空調(diào)余熱回收生產(chǎn)熱水的方式發(fā)生了根本性改變，可大范圍應(yīng)用于賓館酒店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠和需要同時(shí)制冷和制備熱水的場所，實(shí)用性強(qiáng)，市場前景廣闊。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、供冷負(fù)荷，2、冷凍泵，3、冷水機(jī)組壓縮機(jī)，4、溫度傳感器，5、冷凝器，6、冷卻水系統(tǒng)，601、變頻冷卻水泵，602、冷卻塔，7、余熱回收系統(tǒng)，701、熱回收熱交換器，702、變頻熱水泵，703、給水管，704、冷水箱，705、空氣源熱水機(jī)組，706，保溫蓄熱水箱，
6707、溫度傳感器，708、水位傳感器。
具體實(shí)施方式
參照
圖1所示，本應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，其組成包括供冷負(fù)荷l、冷凍泵2、冷水機(jī)組壓縮機(jī)3、冷凝器5、冷卻水系統(tǒng)6、余熱回收系統(tǒng)7，供冷負(fù)荷1經(jīng)冷凍泵2與冷水機(jī)組壓縮機(jī)3相連，冷水機(jī)組壓縮機(jī)3與冷凝器5相接，冷凝器5連接冷卻水系統(tǒng)6，余熱回收系統(tǒng)7由熱回收熱交換器701、變頻熱水泵702、給水管703、冷水箱704、空氣源熱水機(jī)組705、保溫蓄熱水箱706構(gòu)成，在冷凝器5之前串聯(lián)有一個(gè)熱回收熱交換器701，在熱回收熱交換器701的出水端管道處設(shè)置有溫度傳感器707，通過采集溫度信息量后傳輸至數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)，然后與設(shè)定的水溫參數(shù)進(jìn)行對(duì)比判別，再根據(jù)此判別結(jié)果指令變頻傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)值進(jìn)行跟蹤逼近直至達(dá)到目標(biāo)值；保溫蓄熱水箱706內(nèi)裝有水位傳感器708，該水位傳感器708用于監(jiān)測保溫蓄熱水箱內(nèi)的水位狀況。冷卻水系統(tǒng)6主要由變頻冷卻水泵601及冷卻塔602組成，在冷卻水系統(tǒng)6的回路中設(shè)有溫度傳感器4。
本應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，由變頻熱水泵702將冷水輸送到冷水機(jī)組壓縮機(jī)3，再到熱回收熱交換器701，冷水經(jīng)熱交換器與冷凝器5進(jìn)行熱交換后，輸出的水溫為設(shè)定的水溫(如55'C)，直接進(jìn)入保溫蓄熱水箱706供使用。具體的操作實(shí)現(xiàn)過程以及工作原理如下
1. 采用雙變頻直熱恒溫式熱回收技術(shù)通過控制流入熱回收熱交換器701的水流量，使冷水機(jī)組壓縮機(jī)3排出的高溫冷凝熱能與通過的水流進(jìn)行最充分的熱交換。在熱量一定的情況下，水流量與水溫是成反比的。即水流量越大，水溫就越低；反之，水流量越小，則水
溫越高。
2. 雙變頻直熱恒溫式熱回收水溫控制通過在熱回收熱交換器701的出水端管道設(shè)置一溫度傳感器707，將溫度傳感器采集到的溫度信息量傳 到微電腦處理器系統(tǒng)，與設(shè)定的水溫參數(shù)(如設(shè)定為55t:)進(jìn)行對(duì)比判別，微電腦處理器系統(tǒng)根據(jù)對(duì)比判別的結(jié)果，然后指令變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)目標(biāo)值進(jìn)行跟蹤逼近，直至達(dá)到目標(biāo)值(即設(shè)定值)。
3. 保溫蓄熱水箱706水位控制在保溫蓄熱水箱706內(nèi)裝有水位傳感器708,當(dāng)保溫蓄熱 水箱706的熱水裝滿時(shí)，水位傳感器708將高水位信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)，指令變頻熱 水泵702停止運(yùn)行，從而停止進(jìn)行熱回收。當(dāng)水箱里的熱水下降到低水位時(shí)，水位傳感器708 將低水位信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)，指令變頻熱水泵702啟動(dòng)，進(jìn)行熱回收。
4. 當(dāng)進(jìn)行熱回收時(shí)，冷水機(jī)組壓縮機(jī)3排出的冷凝熱量部分已被熱回收熱交換器701交 換到生活熱水里；而另外的部分冷凝熱量要進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)6中進(jìn)行冷卻，由于冷卻水系統(tǒng) 6也設(shè)有溫度傳感器4，使得變頻冷卻水泵601的流量同樣可由設(shè)定的冷卻水回路的水溫及循 環(huán)閉路的溫差來控制。當(dāng)冷卻水回路的水溫高于設(shè)定值(如33"C)時(shí)，變頻冷卻水泵601會(huì) 提速增大流量；反之會(huì)減速，以減少流量。
5. 當(dāng)停止熱回收時(shí)，冷水機(jī)組壓縮機(jī)3排出的冷凝熱量完全進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)6。此時(shí)，置 于冷卻水系統(tǒng)6回路的溫度傳感器4將水溫信息量傳輸給數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng) 將信息量與設(shè)定值(如33。C)進(jìn)行對(duì)比判別，指令變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，跟蹤設(shè)定目標(biāo)值，使冷水 機(jī)組冷卻水溫度處于良好的工況條件。
6. 雙變頻直熱恒溫式熱回收，使進(jìn)入熱回收熱交換器的水始終是冷水，水溫恒定，避免 了循環(huán)式水溫不斷升高影響冷水機(jī)組壓縮機(jī)3的工況不斷改變的情況，更加利于冷水機(jī)組的 運(yùn)行。
本技術(shù)通過在常規(guī)的冷凝器5前串聯(lián)一個(gè)熱回收熱交換器701，使得發(fā)熱量搬運(yùn)等式變 為Q蒸發(fā)-Q冷凝+Q回收，將壓縮機(jī)排出的高溫冷媒在通過常規(guī)冷凝器5進(jìn)行冷卻之前， 進(jìn)行余熱回收制備熱水，將熱回收熱交換器701與常規(guī)的冷凝器5合二為一，通過直熱恒溫 式溫度控制技術(shù)，既控制了熱回收水的出水溫度，使出水水溫可在50^60'C之間的范圍內(nèi)自 由調(diào)節(jié)設(shè)定，又控制了冷水機(jī)組的冷凝壓力，同時(shí)也適應(yīng)了熱回收負(fù)荷與冷卻散熱負(fù)荷的調(diào) 節(jié)需求。本實(shí)用新型技術(shù)通過改用雙變頻恒溫控制中央空調(diào)余熱回收技術(shù)系統(tǒng)生產(chǎn)熱水，在取消 鍋爐使用清潔能源的情況下，可直接降低能耗70%以上，同時(shí)鍋爐廢氣達(dá)到零排放，空調(diào)冷 卻水熱污染排放減少30%以上，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的主要實(shí)施方式所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具 體實(shí)施只局限于這些說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，所作出的其 他若干技術(shù)精確、美化的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，包括供冷負(fù)荷、冷凍泵、冷水機(jī)組壓縮機(jī)、冷凝器、冷卻水系統(tǒng)及余熱回收系統(tǒng)，所述供冷負(fù)荷通過冷凍泵與冷水機(jī)組壓縮機(jī)連接，冷水機(jī)組壓縮機(jī)與冷凝器相接，冷凝器連接冷卻水系統(tǒng)，其特征在于所述的冷凝器與余熱回收系統(tǒng)的熱回收熱交換器相串聯(lián)，在熱回收熱交換器出水端管道處設(shè)置有通過采集溫度信息量后傳輸至數(shù)據(jù)處理器系統(tǒng)、而后與設(shè)定水溫參數(shù)作對(duì)比判別的溫度傳感器，所述的余熱回收系統(tǒng)還包括與熱回收熱交換器相接的變頻熱水泵、由冷水箱、空氣源熱水機(jī)組及與之相連的保溫蓄熱水箱，其中所述的保溫蓄熱水箱內(nèi)裝有監(jiān)測保溫蓄熱水箱內(nèi)水位狀況的水位傳感器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，其特征在 于所述的冷卻水系統(tǒng)至少包括變頻冷卻水泵以及冷卻塔，于冷卻水系統(tǒng)的回路中設(shè)有溫度 傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，包括冷水機(jī)組壓縮機(jī)、冷凝器、冷卻水系統(tǒng)及余熱回收系統(tǒng)，在冷凝器前串聯(lián)有熱回收熱交換器，熱回收熱交換器出水端管道處設(shè)溫度傳感器，余熱回收系統(tǒng)的保溫蓄熱水箱內(nèi)裝有監(jiān)測箱內(nèi)水位狀況的水位傳感器，由變頻冷卻水泵及冷卻塔構(gòu)成的冷卻水系統(tǒng)回路中設(shè)有溫度傳感器。根據(jù)本應(yīng)用雙變頻恒溫控制技術(shù)的中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)，可在回收廢熱制備熱水的同時(shí)，使冷卻水系統(tǒng)也能以恒溫方式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)熱水水溫穩(wěn)定、冷卻水水溫穩(wěn)定、冷凝壓力穩(wěn)定三者兼?zhèn)涞募夹g(shù)目的，并提高中央空調(diào)冷水機(jī)組的制冷效率，降低能耗的同時(shí)又減少熱污染，節(jié)能環(huán)保意義顯著。
文檔編號(hào)F24F11/02GK201407781SQ20092005587
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者希 覃 申請(qǐng)人:希 覃