一种光伏水蓄冷空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种暖通领域，更具体的说，它涉及一种光伏水蓄冷空调系统。

背景技术

目前光伏储能技术已经趋于成熟，并逐步应用在暖通领域，通过光伏空调蓄冷技术实现建筑节能，减少碳排放量。但是现有的光伏储能冰蓄冷系统大多采用多台水泵输送冷水系统，并设置板换装置进行冷热交换，不仅增加系统初投资，而且造成蓄冷罐供给温度较高，影响供给能源品质。另外，常规的光伏储能冰蓄冷系统供冷时需经过蓄冷罐缓冲，降低负荷响应速度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种光伏水蓄冷空调系统及其控制方法，该发明采用单泵运行模式，有效降低系统复杂性，降低初投资，而且能够提高制冷机出水温度，提高系统能效，提升建筑节能水平，促进实现碳达峰。

本发明提供了一种光伏水蓄冷空调系统，包括蓄冷罐、制冷机、水泵，以及可提供电量的光伏组件，其中，所述蓄冷罐安装有第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道的另一端连接有制冷机，所述第一管道上依次设置有第一调节阀、第二调节阀、水泵，所述第二管道上连接有第三调节阀，所述第二调节阀与所述第三调节阀之间连接有第三管道，所述第三管道上设置有第四调节阀，所述制冷机连接有冷冻水回水管以及冷冻水供水管，所述冷冻水回水管连接于第一管道上，所述冷冻水供水管连接于第二管道上。

作为本发明的进一步优化，所述所述制冷机连接有冷冻水回水管以及冷冻水供水管，所述冷冻水回水管连接于第一管道上，所述冷冻水供水管连接于第二管道之间设置有压差传感器，所述压差传感器并联有压差旁通阀。

作为本发明的进一步优化，所述蓄冷罐与所述第一调节阀之间连接有高温管压力传感器，所述高温管压力传感器上设置有第一截止阀；所述第一管道上设置有高温管温度传感器。

作为本发明的进一步优化，所述蓄冷罐与所述第三调节阀之间连接有低温管压力传感器，所述低温管压力传感器上设置有第二截止阀；所述第二管道上设置有低温管温度传感器。

作为本发明的进一步优化，所述蓄冷罐、制冷机和/或水泵中制冷模块连接有可正向、反向读取实时功率、统计电能的双向电表，所述双向电表的另一端连接于市电电源，以实现：当光伏组件多余发电量不满于制冷模块需求时，市电经双向电表供给制冷模块；当光伏组件多余发电量多于制冷模块需求时，以向市电送电。

作为本发明的进一步优化，所述蓄冷罐为闭式水罐，所述闭式水罐上设置有自动排气阀。

作为本发明的进一步优化，所述蓄冷罐为开式水罐，所述开式水罐的液位完全浸没第一管道和第二管道的水位距离大于500mm。

作为本发明的进一步优化，所述开式水罐上设置有防漩涡器。

作为本发明的进一步优化，所述开式水罐的安装高度大于定压点高度3m-5m。

作为本发明的进一步优化，所述蓄冷罐上设置有补水装置。

作为本发明的进一步优化，所述第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀和第四调节阀均为电动比例调节阀。

本发明还提供了一种光伏水蓄冷空调系统的控制方法，该控制方法分别为空调制冷模式、空调制冷和蓄冷模式、空调制冷和放冷模式以及放冷模式：

当该系统设置为空调制冷模式时，其开启方法为：第一调节阀、第四调节阀、第三调节阀关闭；第二调节阀开启；压力调节阀自动调节状态；水泵自动调节状态；

当该系统为空调制冷和蓄冷模式时，开启方式为：第四调节阀关闭；第二调节阀开启；第一调节阀、第三调节阀自动调节模式；水泵自动调节；压差旁通阀自动调节模式；

当该系统为放冷模式时，开启方式：第四调节阀开启；第二调节阀、第三调节阀关闭；

当该系统为空调制冷和放冷模式时，开启方式：第二调节阀、第四调节阀开启；第一调节阀、第三调节阀关闭；压差旁通阀自动调节模式。

作为本发明的进一步优化，上述各阀门、水泵调节方式均采用PID控制方式。具体参数应根据实际工程进行调试。

作为本发明的进一步优化，当该系统设置为空调制冷模式时，运行方式：水泵根据系统负荷自动进行调整，采集压力传感器数据，按照定压差控制方式进行加减载控制；压差旁通阀在水泵调节极限后，进行旁通调节；

当该系统为空调制冷和蓄冷模式时，其运行方式：当第三调节阀为开启状态时，水泵调节主机负荷率，使双向电表始终处于正向为零的状态；当第三调节阀为关闭状态后，仍不满足压力传感器的压差时，水泵转变为调节压力传感器定压差控制；第一调节阀从关闭状态缓慢开启为设定压力，第三调节阀从关闭状态缓慢开启调节压力传感器为系统设定压差；

当该系统为放冷模式时，运行方式：水泵根据系统负荷自动进行调整，采集压力传感器数据，按照定压差控制方式进行加减载控制，第一调节阀调节为设定压力。

当该系统为空调制冷和放冷模式时，运行方式：水泵根据系统负荷自动进行调整，采集压力传感器数据，按照定压差控制方式进行加减载控制，当主机满负荷后，第一调节阀逐渐开启，进入调节模式，控制主机出水温度稳定在设定温度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明采用单泵系统设计，对比常规蓄冷系统的从结构上降低的系统的复杂性，降低系统初投资，降低控制难度，常规蓄冷系统大多采用板式换热器的形式进行换热，蓄冷、放冷都存在换热温差，蓄冷罐最终供给温度比主机出水温度高3—4℃；取消换热器后，可实现蓄冷罐出水温度近似等于主机出水温度，提高了蓄冷罐供给能源品质。

本发明在满足末端供水温度需求的同时，不降低主机出水温度，提高主机能效比，制冷机单独供冷不蓄冷时，冷冻水不经过蓄冷罐直接进行供冷，没有蓄冷罐缓冲，负荷变化响应快速。蓄冷罐进水水量相等，罐体可采用空调系统专用密封罐或开式水箱、消防水箱等适配性更高。

本发明通过光伏发电驱动光伏空调进行制冷，并实时跟踪发电功率，通过改变制冷机负荷率使全部发电量应用于制冷机制冷，并在保证末端冷负荷需求的同时将多余冷量存储于蓄冷罐内，应用于夜间空调制冷。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明光伏水蓄冷空调系统的系统图；

图2是电能流向系统图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”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。

下面结合具体的附图对本发明的实施例进行描述。

如图1和图2所示，本发明一种光伏水蓄冷空调系统，包括蓄冷罐1、制冷机2、水泵3，以及可为蓄冷罐、制冷机和/或水泵中制冷模块提供电量的光伏组件，其中，所述蓄冷罐上设置有补水装置17；所述蓄冷罐1安装有第一管道4和第二管道5，所述第一管道和第二管道的另一端连接有制冷机2。优选蓄冷罐1的上方安装有第一管道4，蓄冷罐1的下方安装有第二管道5，所述第一管道4上依次设置有有第一调节阀18、第二调节阀6、水泵3，所述第二管道5上连接有第三调节阀7，所述第二调节阀6与所述第三调节阀7之间连接有第三管道，所述第三管道上设置有第四调节阀，所述制冷机连接有冷冻水回水管以及冷冻水供水管，所述冷冻水回水管连接于第一管道上，所述冷冻水供水管连接于第二管道上第三管道连接于第一管道和第二管道之间，其中，第三管道的一端连接在第一管道的第二调节阀与水泵之间，另一端连接在第三调节阀与低温管温度传感器之间。所述制冷机连接有冷冻水回水管以及冷冻水供水管，所述冷冻水回水管连接于第一管道上，所述冷冻水供水管连接于第二管道上，所述冷冻水回水管以及冷冻水供水管之间设置有压差传感器9，所述压差传感器9并联有压差旁通阀10。

本发明采用单泵系统设计，对比常规蓄冷系统的从结构上降低的系统的复杂性，降低系统初投资，降低控制难度。常规蓄冷系统大多采用板式换热器的形式进行换热，蓄冷、放冷都存在换热温差，蓄冷罐最终供给温度比主机出水温度高3℃—4℃。取消换热器后，可实现蓄冷罐出水温度近似等于主机出水温度，提高蓄冷罐供给能源品质。同时在满足末端供水温度需求的同时，不降低主机出水温度，提高主机能效比。制冷机单独供冷不蓄冷时，冷冻水不经过蓄冷罐直接进行供冷，没有蓄冷罐缓冲，负荷变化响应快速。

本发明的技术方案中，通过光伏发电驱动光伏空调进行制冷，并实时跟踪发电功率，通过改变制冷机负荷率使全部发电量应用于制冷机制冷，并在保证末端冷负荷需求的同时将多余冷量存储于蓄冷罐内，应用于夜间空调制冷。

继续如图1所示，所述蓄冷罐1与所述第一调节阀18之间连接有高温管压力传感器11，所述高温管压力传感器11上设置有第一截止阀12；所述第一管道4上设置有高温管温度传感器13。所述蓄冷罐1与所述第三调节阀7之间连接有低温管压力传感器14，所述低温管压力传感器14上设置有第二截止阀15；所述第二管道5上设置有低温管温度传感器16。

通过在第一管道和第二管道上设置压力传感器和温度传感器，能够实时监测管道内液体的压力和温度。

继续如图2所示，所述蓄冷罐1、制冷机2和/或水泵3中制冷模块连接有可正向、反向读取实时功率、统计电能的双向电表，所述双向电表的另一端连接于市电电源，以实现：当光伏组件多余发电量不满于制冷模块需求时，市电经双向电表供给制冷模块；当光伏组件多余发电量多于制冷模块需求时，以向市电送电。

作为优选，蓄冷罐进水水量相等，罐体可采用空调系统专用密封罐或开式水箱、消防水箱等适配性更高。具体的，当所述蓄冷罐为闭式水罐时，所述闭式水罐上设置有自动排气阀。

当然，所述蓄冷罐也可为开式水罐，所述开式水罐的液位完全浸没第一管道和第二管道的水位距离大于500mm。所述开式水罐上设置有防漩涡器。所述开式水罐的安装高度大于定压点高度3m-5m。

作为优选，所述第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀和第四调节阀均为电动比例调节阀。

通过该光伏水蓄冷空调系统，可实现四种模式的运行方式，分别为空调制冷模式、空调制冷和蓄冷模式、空调制冷和放冷模式以及放冷模式。

当该系统设置为空调制冷模式时，

开启方式：第一调节阀18、第四调节阀8、第三调节阀7关闭；第二调节阀6开启；压力调节阀10自动调节状态；水泵3自动调节状态。

运行方式：水泵3根据系统负荷自动进行调整，采集压力传感器9数据，按照定压差控制方式进行加减载控制。压差旁通阀在水泵调节极限后，进行旁通调节。

当该系统为空调制冷和蓄冷模式时，

开启方式：第四调节阀8关闭；第二调节阀6开启；第一调节阀18、第三调节阀7调节模式；水泵3自动调节；压差旁通阀10自动调节模式。

运行方式：当第三调节阀7为开启状态时，水泵3调节主机负荷率，使双向电表始终处于正向为零的状态；当第三调节阀7为关闭状态后，仍不满足压力传感器9的压差时，水泵3转变为调节压力传感器9定压差控制。第一调节阀18从关闭状态缓慢开启为设定压力(即系统定压点压力)，第三调节阀7从关闭状态缓慢开启调节压力传感器9为系统设定压差。

当该系统为放冷模式时，

开启方式：第四调节阀8开启；第二调节阀6、第三调节阀7关闭；

运行方式：水泵3根据系统负荷自动进行调整，采集压力传感器9数据，按照定压差控制方式进行加减载控制。第一调节阀18调节为设定压力(即系统定压点压力)。

当该系统为空调制冷和放冷模式时，

开启方式：第二调节阀6、第四调节阀8开启；第一调节阀18、第三调节阀7关闭；压差旁通阀10自动调节模式。

运行方式：水泵3根据系统负荷自动进行调整，采集压力传感器9数据，按照定压差控制方式进行加减载控制。当主机满负荷后，第一调节阀18逐渐开启，进入调节模式，控制主机出水温度稳定在设定温度。

上述各阀门、水泵调节方式均采用PID控制方式。具体参数应根据实际工程进行调试。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。