一种节能式车间空调冷热源设备及其应用.pdf

本发明涉及一种节能式车间空调冷热源设备及其应用，其中设备包括：空调水回路，用于为车间空调系统供冷或供热；还包括：空调冷源装置，与空调水回路连接，用于为空调水回路提供冷却水；蒸汽换热装置，分别与蒸汽产生设备和空调水回路连接，利用蒸汽为空调回路提供热水。与现有技术相比，本发明蒸汽换热装置和空调冷源装置的存在可以为空调系统提供冷却水和热水，实现车间空调的制冷和制热，同时由于蒸汽换热装置利用了厂区原本存在的废弃蒸汽，可以节约能源，并减少热蒸汽的排放。

1.  一种节能式车间空调冷热源设备，包括：
空调水回路，用于为车间空调系统供冷或供热；
其特征在于，还包括：
空调冷源装置，与空调水回路连接，用于为空调水回路提供冷却水；
蒸汽换热装置，分别与蒸汽产生设备和空调水回路连接，利用蒸汽为空调回路提供热水。

2.  根据权利要求1所述的一种节能式车间空调冷热源设备，其特征在于，所述蒸汽换热装置包括相互连接的换热器和热水泵，所述换热器与蒸汽产生设备连接，所述热水泵与空调水回路连接。

3.  根据权利要求2所述的一种节能式车间空调冷热源设备，其特征在于，所述换热器共设有多个且相互并联构成换热组件，所述热水泵共设有多个且相互并联构成热水泵组，所述换热组件的输入端与蒸汽产生设备连接，输出端与热水泵组连接，所述热水泵组还与空调水回路连接。

4.  根据权利要求3所述的一种节能式车间空调冷热源设备，其特征在于，所述冷热源设备还包括用于控制各换热器和各热水泵启停的启停控制器，所述空调水回路的输入端处设有温度传感器，所述换热器、热水泵和温度传感器均与启停控制器连接，所述启停控制器根据空调水回路输入端的水温控制换热器和热水泵的开启数目，其中：热水泵的开启数目与换热器的开启数目一致。

5.  根据权利要求4所述的一种节能式车间空调冷热源设备，其特征在于，所述热水泵的数目大于换热器的数目，所述启停控制器根据各热水泵的开机时间控制各热水泵交替运行。

6.  根据权利要求3所述的一种节能式车间空调冷热源设备，其特征在于，所述热水泵均为变频水泵，所述冷热源设备还包括用于各热水泵运行频率的变频控制器，所述空调水回路的输入端处设有压力传感器，所述热水泵和压力传感器均与变频控制器连接，所述变频控制器根据空调水回路输入端的水压控制热水泵的运行频率。

7.  根据权利要求2-6中任一条所述的一种节能式车间空调冷热源设备，其特 征在于，所述每个换热器和蒸汽产生设备之间均设有蒸汽阀组，所述蒸汽阀组包括两个相互并联的蒸汽阀门。

8.  一种如权利要求4所述的节能式车间空调冷热源设备的换热器加减机方法，其特征在于，包括步骤：
S1：设定空调水回路输入端的目标水温，并由温度传感器采集空调水回路输入端的实时水温；
S2：启停控制器判断实时水温是否低于目标水温，若为是，则执行步骤S3，若为否，则执行步骤S4；
S3：启停控制器判定实时水温是否低于目标水温超过设定时长，若为是，则执行步骤S5，若为否，则返回步骤S1；
S4：启停控制器判定实时水温是否高于目标水温超过设定时间，若为是，则执行步骤S6，若为否，则返回步骤S1；
S5：启停控制器判断最近10分钟是否进行过加减机操作，若为是，则返回步骤S1，若为否，则增加一台换热器运行；
S6：启停控制器判断最近10分钟是否进行过加减机操作，若为是，则返回步骤S1，若为否，则减少一台换热器运行。

9.  根据权利要求8所述的一种节能式车间空调冷热源设备的换热器加减机方法，其特征在于，所述步骤S3中判定的具体过程为，以下三个条件任一个成立，则判定结果为是，若均不成立，则判定结果为否：
a1.实时水温比目标水温低1度以上并持续12分钟；
a2.实时水温比目标水温低3度以上并持续8分钟；
a3.实时水温比目标水温低5度以上并持续4分钟。

10.  根据权利要求8所述的一种节能式车间空调冷热源设备的换热器加减机方法，其特征在于，所述步骤S4中判定的具体过程为，以下两个条件任一个成立，则判定结果为是，若均不成立，则判定结果为否：
b1.实时水温比目标水温高2度以上并持续12分钟；
b2.实时水温比目标水温低4度以上并持续8分钟。

一种节能式车间空调冷热源设备及其应用
技术领域
本发明涉及一种车间空调技术，尤其是涉及一种节能式车间空调冷热源设备及其应用。
背景技术
空调系统的运行需要温度源，目前的车间空调一般仅配置有冷源，但是缺乏热源，例如中国专利CN 203586597 U公开了一种空调冷水机组，冷水机组包括第一压缩机单元和第二压缩机单元，第一压缩机单元和第二压缩机单元均连接有空气处理单元，两个空气处理单元均与冷媒水储存柜相连，冷媒水储存柜连接有第一冷媒水泵和第二冷媒水泵，第一冷媒水泵和第二冷媒水泵均与第一压缩机单元和第二压缩机单元相连。其只能适用于一些仅需要制冷的车间空调系统。
对于整车制造行业，往往一些工艺流程中需要空调制冷，因此其无法满足，当然也有一些空调热源设备，例如中国专利CN 201093642Y公开了一种空调热水机组，包括压缩机，压缩机高压排气管和低压进气管分别与换向阀的两个端口连通，换向阀的另外两个端口分别与室内换热器和室外换热器连通，室内换热器和室外换热器上分别安装室内风机和室外风机，室内换热器和室外换热器分别与集液器连通，集液器底部出液口分别与第一节流器和第二节流器的高压端连通，水冷凝器进水管和出水管分别与冷水源和储水箱连通。然而该空调热水机组不能提供车间空调的冷源，另外其虽然实现了对于空调废热的利用，却不能再其输入端实现节能，厂区一些蒸汽产生设备(例如锅炉和冷冻机等)存在大量的废蒸汽(例如闪蒸蒸汽等)，都没有被空调系统的热水回路利用，造成了能量的大量浪费。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用废弃蒸 汽的节能式车间空调冷热源设备及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种节能式车间空调冷热源设备，包括：
空调水回路，用于为车间空调系统供冷或供热；
还包括：
空调冷源装置，与空调水回路连接，用于为空调水回路提供冷却水；
蒸汽换热装置，分别与蒸汽产生设备和空调水回路连接，利用蒸汽为空调回路提供热水。
所述蒸汽换热装置包括相互连接的换热器和热水泵，所述换热器与蒸汽产生设备连接，所述热水泵与空调水回路连接。
所述换热器共设有多个且相互并联构成换热组件，所述热水泵共设有多个且相互并联构成热水泵组，所述换热组件的输入端与蒸汽产生设备连接，输出端与热水泵组连接，所述热水泵组还与空调水回路连接。
所述冷热源设备还包括用于控制各换热器和各热水泵启停的启停控制器，所述空调水回路的输入端处设有温度传感器，所述换热器、热水泵和温度传感器均与启停控制器连接，所述启停控制器根据空调水回路输入端的水温控制换热器和热水泵的开启数目，其中：热水泵的开启数目与换热器的开启数目一致。
所述热水泵的数目大于换热器的数目，所述启停控制器根据各热水泵的开机时间控制各热水泵交替运行。
所述热水泵均为变频水泵，所述冷热源设备还包括用于各热水泵运行频率的变频控制器，所述空调水回路的输入端处设有压力传感器，所述热水泵和压力传感器均与变频控制器连接，所述变频控制器根据空调水回路输入端的水压控制热水泵的运行频率。
所述每个换热器和蒸汽产生设备之间均设有蒸汽阀组，所述蒸汽阀组包括两个相互并联的蒸汽阀门。
一种节能式车间空调冷热源设备的换热器加减机方法，包括步骤：
S1：设定空调水回路输入端的目标水温，并由温度传感器采集空调水回路输入端的实时水温；
S2：启停控制器判断实时水温是否低于目标水温，若为是，则执行步骤S3，若为否，则执行步骤S4；
S3：启停控制器判定实时水温是否低于目标水温超过设定时长，若为是，则执行步骤S5，若为否，则返回步骤S1；
S4：启停控制器判定实时水温是否高于目标水温超过设定时间，若为是，则执行步骤S6，若为否，则返回步骤S1；
S5：启停控制器判断最近10分钟是否进行过加减机操作，若为是，则返回步骤S1，若为否，则增加一台换热器运行；
S6：启停控制器判断最近10分钟是否进行过加减机操作，若为是，则返回步骤S1，若为否，则减少一台换热器运行。
所述步骤S3中判定的具体过程为，以下三个条件任一个成立，则判定结果为是，若均不成立，则判定结果为否：
a1.实时水温比目标水温低1度以上并持续12分钟；
a2.实时水温比目标水温低3度以上并持续8分钟；
a3.实时水温比目标水温低5度以上并持续4分钟。
所述步骤S4中判定的具体过程为，以下两个条件任一个成立，则判定结果为是，若均不成立，则判定结果为否：
b1.实时水温比目标水温高2度以上并持续12分钟；
b2.实时水温比目标水温低4度以上并持续8分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)蒸汽换热装置和空调冷源装置的存在可以为空调系统提供冷却水和热水，实现车间空调的制冷和制热，同时由于蒸汽换热装置利用了厂区原本存在的废弃蒸汽，可以节约能源，并减少热蒸汽的排放。
2)换热器和热水泵均设有多个可以实现更大的功率。
3)启停控制器根据空调水回路输入端的水温控制蒸汽换热器的开启数目，可以实现对空调水回路输入端的水温的精准把控，同时热水泵的开启数目与换热器的开启数目一致可以通过热水泵和换热器的参数选型实现控制逻辑的简化。
4)热水泵的数目大于换热器的数目，启停控制器根据各热水泵的开机时间控制各热水泵交替运行，可以减小热水泵的工作负荷，延长其使用寿命。
5)变频控制器根据空调水回路输入端的水压控制热水泵的运行频率，可以维持空调水回路输入端水压的稳定，保护管道。
6)对加减机操作具有明确的条件设定，具有更精准地水温控制效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为空调冷源装置的结构示意图；
图3为蒸汽换热装置的结构示意图；
其中：1、空调水回路，2、空调冷源装置，3、蒸汽换热装置，4、冷源阀门，5、热源阀门，21、冷却塔，22、冷却水泵，23、离心式冷冻机，24、冷冻水泵，31、换热器，32、热水泵，33、蒸汽阀门，34、汇聚管路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种节能式车间空调冷热源设备，如图1所示，包括：
空调水回路1，用于为车间空调系统供冷或供热；
还包括：
空调冷源装置2，与空调水回路1连接，用于为空调水回路1提供冷却水；
蒸汽换热装置3，分别与蒸汽产生设备和空调水回路1连接，利用蒸汽为空调回路提供热水。
具体的，本实施例中，空调冷源装置2通过冷源阀门4和空调水回路1连接，蒸汽换热装置3通过热源阀门5与空调水回路1连接，冷热源设备还包括集中控制装置，冷源阀门4和热源阀门5均与集中控制装置连接，根据空调的制冷或制热需要选择空调冷源装置2或蒸汽换热装置3为空调水回路1供水。
如图2所示，空调冷源装置2包括至少一组离心式冷冻机组，离心式冷冻机组包括依次连接的冷却塔21、冷却水泵22、离心式冷冻机23和冷冻水泵24，冷冻水泵24与空调水回路1连接；
离心式冷冻机组开机时，冷却水泵22、冷冻水泵24、冷却塔21和离心式冷冻机23依次开启，离心式冷冻机组关机时，离心式冷冻机23、冷却塔21、冷冻水泵24和冷却水泵22依次停机，且离心式冷冻机23关闭后，冷冻水泵24至少延迟五分钟关闭，冷冻水泵24延迟五分钟关闭可以在离心式冷冻机23关闭后，仍然对空 调冷源装置2中较低温度的水进行导流，进而避免低温水滞留于离心式冷冻机23内损伤离心式冷冻机23，进而可以延长离心式冷冻机23的使用寿命。
如图3所示，蒸汽换热装置3包括相互连接的换热器31和热水泵32，换热器31与蒸汽产生设备连接，热水泵32与空调水回路1连接。
换热器31共设有多个且相互并联构成换热组件，热水泵32共设有多个且相互并联构成热水泵组，换热组件的输入端与蒸汽产生设备连接，输出端与热水泵组连接，热水泵组还与空调水回路1连接，如图3所示，多个通过汇聚管路34汇聚后与热水泵32连接。
冷热源设备还包括用于控制各换热器31和各热水泵32启停的启停控制器，空调水回路1的输入端处设有温度传感器，换热器31、热水泵32和温度传感器均与启停控制器连接，启停控制器根据空调水回路1输入端的水温控制换热器31和热水泵32的开启数目，其中：热水泵32的开启数目与换热器31的开启数目一致。
热水泵32的数目大于换热器31的数目，启停控制器根据各热水泵32的开机时间控制各热水泵32交替运行。
热水泵32均为变频水泵，冷热源设备还包括用于各热水泵32运行频率的变频控制器，空调水回路1的输入端处设有压力传感器，热水泵32和压力传感器均与变频控制器连接，变频控制器根据空调水回路1输入端的水压控制热水泵32的运行频率，过程中，所有运行中的热水泵的运行频率保持一致。
每个换热器31和蒸汽产生设备之间均设有蒸汽阀组，蒸汽阀组包括两个相互并联的蒸汽阀门33。
一种节能式车间空调冷热源设备的换热器31加减机方法，包括步骤：
S1：设定空调水回路1输入端的目标水温以及热水泵32的最低运行频率和最大运行频率，并由温度传感器采集空调水回路1输入端的实时水温；
S2：启停控制器判断实时水温是否低于目标水温，若为是，则执行步骤S3，若为否，则执行步骤S4；
S3：启停控制器判定实时水温是否低于目标水温超过设定时长，若为是，则执行步骤S5，若为否，则返回步骤S1；
S4：启停控制器判定实时水温是否高于目标水温超过设定时间，若为是，则执行步骤S6，若为否，则返回步骤S1；
S5：启停控制器判断最近10分钟是否进行过加减机操作，若为是，则返回步 骤S1，若为否，则：
启停控制器判断热水泵32的运行频率是否高于最大运行频率(本实施例中为48Hz)并持续10分钟，若为是，则增加一台换热器31运行，若为否，则返回步骤S1；
S6：启停控制器判断最近10分钟是否进行过加减机操作，若为是，则返回步骤S1，若为否，则：
启停控制器判断热水泵32的运行频率是否低于最小运行频率(本实施例中为32Hz)并持续10分钟，若为是，则减少一台换热器31运行，若为否，则返回步骤S1；
步骤S3中判定的具体过程为，以下三个条件任一个成立，则判定结果为是，若均不成立，则判定结果为否：
a1.实时水温比目标水温低1度以上并持续12分钟；
a2.实时水温比目标水温低3度以上并持续8分钟；
a3.实时水温比目标水温低5度以上并持续4分钟。
步骤S4中判定的具体过程为，以下两个条件任一个成立，则判定结果为是，若均不成立，则判定结果为否：
b1.实时水温比目标水温高2度以上并持续12分钟；
b2.实时水温比目标水温低4度以上并持续8分钟。