一种循环水节能方法、系统及其控制器

技术领域

本发明涉及工业循环水节能系统技术领域，特别涉及一种循环水节能方法及系统。

背景技术

现有技术中，化工装置的循环水系统是独立单一的系统，每个用热单元循环水体系都遵循6度或8度的温差，并且每个循环水体系的压头规格都是一致的，压头的压力受限于循环水系统中位置最高的冷凝器的位置；此外，循环水单独通过循环水泵供水，压头较大，而制冷设备一般放置在地面，循环水泵的养成基本浪费在凉水塔的布水压头上，并且循环水的进出水温受开式凉水塔的降温能力影响，限制循环水体系中制冷系统的COP效率，导致制冷系统的COP效率较低，使得循环水的运行成本较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种循环水节能方法及系统，能够提高循环水系统的制冷效率，减少循环水系统的运行成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种循环水节能方法，应用于循环水节能系统，所述循环水节能系统包括循环水泵、制冷模块和循环水模块，所述循环水泵、所述制冷模块和所述循环水模块之间管道连接，所述循环水泵和所述制冷模块之间设置有第一阀门，所述制冷模块和所述循环水模块之间设置有第二阀门，所述循环水模块和所述循环水泵之间设置有第三阀门，所述制冷模块包括制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔，所述制冷剂存储单元、所述载冷剂管道、所述制冷泵和所述冷却塔之间管道连接，所述载冷剂管道为高效管或翅片管，所述循环水节能方法包括：

打开所述第三阀门，以控制所述循环水泵的进水口将所述循环水模块中的液体吸入；

打开所述第一阀门，以控制所述液体通过所述循环水泵的出水口和所述管道进入至所述制冷模块的进水口；

所述制冷泵将所述制冷剂存储单元中的制冷剂通过所述载冷剂管道引入至所述冷却塔，对所述液体进行降温，并将降温后的所述液体通过管道引入至所述制冷模块的出水口，打开所述第三阀门，通过所述管道将所述液体引入至所述循环水模块的进水口；

当所述液体完成循环后，从所述循环水模块的出水口重新引出至所述循环水泵的进水口。

在本发明的一些实施例中，所述制冷泵控制所述制冷剂存储单元中的制冷剂通过所述载冷剂管道引入至所述冷却塔，包括：

确认所述制冷泵、所述载冷剂管道和所述冷却塔之间成功连通，所述制冷泵、所述载冷剂管道和所述冷却塔处于正常工作状态；

启动所述制冷泵，确认所述制冷泵的进气阀门和排气阀门处于工作状态，所述制冷泵将所述制冷剂存储单元中的制冷剂通过所述载冷剂通道引入至所述冷却塔。

在本发明的一些实施例中，所述冷却塔顶部还设置有布水压头，所述冷却塔内还设置有冷却片，所述冷却片设置于所述冷却塔内部表面，所述所述制冷泵控制所述制冷剂存储单元中的制冷剂通过所述载冷剂通道引入至所述冷却塔，包括：

所述液体通过所述冷却塔的进水口进入至所述布水压头；

所述布水压头将所述液体进行喷洒，喷洒出的所述液体沿所述冷却塔内部表面的所述冷却片滑落至所述冷却塔底部。

在本发明的一些实施例中，所述当所述液体完成循环后，从所述循环水模块的出水口重新引出至所述循环水模块的进水口，包括：

所述液体从所述冷却塔底部的出水口流出后，通过所述管道引入至所述循环水模块的进水口；

对引入至所述循环水模块的所述进水口的所述液体的流量、压力或温度进行调节，将调节后的所述液体重新引入至所述循环水泵的进水口。

在本发明的一些实施例中，所述制冷模块还包括辅助风机，所述辅助风机与所述循环水模块之间管道连接，通过所述管道将所述液体引入至所述循环水模块的进水口，包括：

将所述辅助风机的出风口与所述循环水模块的进水口连接；

判断所述制冷模块内所述液体的温度，当所述液体的温度未处于液体设定温度区间内，启动所述辅助风机，产生气流以促进所述循环水模块内部的热交换。

第二方面，本发明实施例提供了一种循环水节能系统，包括循环水泵、制冷模块、循环水模块和热回收装置，所述循环水泵、所述制冷模块和所述循环模块之间管道连接，所述热回收装置分别与所述循环水模块、所述冷凝器和所述冷却塔之间管道连接，所述循环水泵、所述制冷模块和所述循环水模块均设置有变频器。

在本发明的一些实施例中，所述制冷模块包括制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔，所述制冷剂存储单元与所述制冷泵之间通过所述载冷剂管道连接，所述冷却塔与所述制冷泵连接。

在本发明的一些实施例中，所述冷却塔的顶部还设置有布水压头，所述冷却塔内还设置有冷却片，所述冷却片设置于所述冷却塔内部表面。

在本发明的一些实施例中，所述制冷模块还包括辅助风机和热回收装置，所述辅助风机与所述循环水模块之间管道连接。

第三方面，本发明实施例提供了一种控制器，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述第一方面所述的循环水节能方法。

根据本发明实施例的循环水节能方法，至少具有如下有益效果：

将制冷剂、载冷剂系统与循环水系统分开，通过循环水泵将载冷剂引入至冷却塔中以使减小循环水的用量，使得更少的循环水即可将载冷剂的热量带走，通过第一阀门、第二阀门和第三阀门与循环水泵、制冷模块和循环水模块之间相互配合以调节各装置和模块之间的流量大小，实现循环水泵、制冷模块和循环水模块之间的压力平衡，当系统出现异常时，通过关闭或开启相应的发明避免循环水系统发生故障；制冷模块包括制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔，载冷剂管道为高效管或翅片管，从而提高载冷剂与周围介质之间的热交换面积，提高传热效率并减少管道尺寸；通过制冷泵将制冷剂存储单元中的制冷剂通过载冷剂管道引入至冷却塔，对液体进行降温，并将降温后的液体通过管道引入至所述制冷模块的出水口，打开第三阀门，通过管道将液体引入至循环水模块的进水口，以使更少的载冷剂将循环水内的热量带走，减少循环水的用量，进而减少循环水系统的运行成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的循环水节能方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的将制冷泵将制冷剂存储单元中的制冷剂通过载冷剂管道引入至冷却塔的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的制冷泵将制冷剂存储单元中的制冷剂通过载冷剂通道引入至冷却塔的流程图；

图4是本发明一个实施例提供的当液体完成循环后，从循环水模块的出水口重新引出至循环水模块的进水口的流程图；

图5是本发明一个实施例提供的管道将液体引入至循环水模块的进水口的流程图；

图6是本发明另一个实施例提供的用于执行循环水节能方法的控制器的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种循环水节能方法，应用于循环水节能系统，循环水节能系统包括循环水泵、制冷模块和循环水模块，循环水泵、制冷模块和循环水模块之间管道连接，循环水泵和制冷模块之间设置有第一阀门，制冷模块和循环水模块之间设置有第二阀门，循环水模块和循环水泵之间设置有第三阀门，制冷模块包括制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔，制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔之间管道连接，载冷剂管道为高效管或翅片管。

通过第一阀门、第二阀门和第三阀门与循环水泵、制冷模块和循环水模块之间相互配合以调节各装置和模块之间的流量大小，实现循环水泵、制冷模块和循环水模块之间的压力平衡，当系统出现异常时，通过关闭或开启相应的发明避免循环水系统发生故障；制冷模块包括制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔，载冷剂管道为高效管或翅片管，从而提高载冷剂与周围介质之间的热交换面积，提高传热效率并减少管道尺寸。

具体地，载冷剂管道采用高效管或翅片管相对于普通管道，在相同的流量条件下，可以使用较小的管径来满足系统要求，可以降低载冷剂在管道中的压降，减小制冷系统的功耗，提高能效，此外，翅片管的设计可以提高载冷剂的流动速度，减少载冷剂在管道运输过程中的温度和浓度变化，使得载冷剂能够更均匀的分布在需要进行热传导的各个功能模块。

下面基于附图，对本发明实施例的循环水节能方法作进一步阐述。

参照图1，图1为本发明实施例提供的一种循环水节能方法的流程图，该循环水节能方法包括但不限于有以下步骤：

步骤S11，打开第三阀门，循环水泵的进水口将循环水模块中的液体吸入；

步骤S12，液体通过循环水泵的出水口和管道进入至制冷模块的进水口；

步骤S13，制冷泵将制冷剂存储单元中的制冷剂通过载冷剂管道引入至冷却塔，对液体进行降温，并将降温后的液体通过管道引入至制冷模块的出水口，打开第三阀门，通过管道将所述液体引入至循环水模块的进水口；

步骤S14，当液体完成循环后，从循环水模块的出水口重新引出至循环水泵的进水口。

需要说明的是，通过打开第三阀门，循环水泵可以将循环水模块中的液体吸入，并输送至需要冷却的装置中，提供有效的冷却效果，防止设备过热，保护设备的正常运行，此外，循环水泵可以根据实际冷却循环用水需求，从循环水模块中吸取适量的液体，避免过量供水或能量浪费，实现能源的有效利用并提高制冷系统的有效性能。

打开第一阀门，液体通过循环水泵的出水口和管道进入至制冷模块的进水口，打开第一阀门后，循环水泵将液体从出水口排出，通过管道引导至制冷模块的进水口，从而为制冷模块提供制冷介质，循环水通过制冷模块的进水口进入至制冷模块，与制冷剂进行热交换没从而实现制冷效果或热能的回收再利用，通过循环水泵降压提引入制冷模块，可以更好地控制制冷系统的工作状态，以使循环水保持稳定循环，保持流体的流动性和水力平衡。

通过制冷泵将制冷剂存储单元中的制冷剂通过载冷剂管道引入至冷却塔，对液体进行降温，并将降温后的液体通过管道引入至制冷模块的出水口，从而保持循环水设备和循环水系统的温度，确保循环水系统的正常运行，减少设备的热损耗，降低设备的使用温度，从而延长设备的使用寿命。打开第三阀门，通过管道将所述液体引入至循环水模块的进水口，从而实现进行循环液体的冷却，提高训话谁系统的热交换效果。

另外，在一实施例中，参照图2，在图1所示实施例的步骤S13中，还包括但不限于有以下步骤：

S21，确认制冷泵、载冷剂管道和冷却塔之间成功连通，制冷泵、载冷剂管道和冷却塔处于正常工作状态；

S21，启动所述制冷泵，确认制冷泵的进气阀门和排气阀门处于工作状态，制冷泵将制冷剂存储单元中的制冷剂通过载冷剂通道引入至冷却塔。

确认制冷泵、载冷剂管道和冷却塔之间的成功连通，能顾保证系统的畅通和协调运行，使得制冷泵能够将载冷剂成功运送至冷却塔，以使冷却塔通过热交换将热量散发到周围环境中，以实现高效制冷，减少热应力和热膨胀对设备造成的损害，进一步节约能源成本。

冷却塔顶部还设置有布水压头，冷却塔内还设置有冷却片，冷却片设置于冷却塔内部表面，在布水压头进行工作时，通过将冷冷却水均匀地喷洒在冷却塔内部，形成水膜流动，冷却片则增加了冷却塔内部的表面积，使得冷却水与冷却塔内部空气之间的接触面积增大，有利于进行热量交换，提高冷却效率，将热量迅速从载冷剂或设备中带走。

在一实施例中，参照图3，在图2所示实施例的步骤S21中，还包括但不限于有以下步骤：

S31,液体通过冷却塔的进水口进入至布水压头；

S32，布水压头将液体进行喷洒，喷洒出的液体沿冷却塔内部表面的冷却片滑落至冷却塔底部。

其中，布水压头喷洒出的液体沿冷却塔内部表面的冷却片滑落至冷却塔底部，可以实现均匀的冷却效果，喷洒液体能够覆盖更大的冷却片表面积，增强热量传递，并将热量从载冷剂或设备中带走，以确保冷却塔内各个位置的温度均匀，避免热点出现，提高冷却效率。此外，由于布水压头喷洒液体并沿冷却片滑落，能够避免冷却塔内部出现局部干燥和堵塞的情况，喷洒的液体能够保持冷却塔内湿润的环境，防止冷却片表面的结垢或污物积聚，从而保证冷却效果的稳定性。

在一实施例中，参照图4，在图1所示实施例的步骤S14中，还包括但不限于有以下步骤：

S41,液体从冷却塔底部的出水口流出后，通过管道引入至循环水模块的进水口；

S42,对引入至循环水模块进水口的所述液体的流量、压力或温度进行调节，将调节后的液体重新引入至循环水泵的进水口。

通过调节液体的流量、压力或温度进一步优化循环水的冷却效果，根据系统实际使用情况，适当增加或减少液体的流量，以及，调整液体的压力或温蒂，可以使循环水与待冷却的设备或载冷剂之间的热量传递更高效，提高冷却效果，避免过量使用水资源和能源，从而降低循环水的运行费用。

在一实施例中，制冷模块还包括辅助风机，通过增强冷却塔内的空气对冷却表面的冷却效果。通过增加风量提高冷却塔的散热效率，加速液体与载冷剂之间的热量传递，从而实现更快速的冷却；辅助风机增加了空气流动，扩大了热量传递的面积和速率，进一步增强了冷却塔的冷却能力，以应对更高的热负荷，提供更大的冷却能力；此外，辅助风机在提供足够冷却能力的同时，通过合理的能源利用和节约措施，降低整体系统的能耗和运行成本。

参照图5，在图1所示实施例的步骤S14中，还包括但不限于有以下步骤：

S51,将辅助风机的出风口与循环水模块的进水口连接；

S52,判断制冷模块内液体的温度，当液体的温度未处于液体设定温度区间内，启动辅助风机，产生气流以促进所述循环水模块内部的热交换。

通过将辅助风机的出风口与循环水模块的进水口连接，可以直接将带有气流的外部空气引导到循环水模块的进水口，这种空气流动可以增强循环水模块内部的热交换效果，提高热传递和冷却效率，通过直接引导外部空气，可以更有效地降低循环水的温度，提供更好的冷却效果。

通过监测液体温度并进行调节，可以确保液体温度在设定温度区间内，当温度超过或低于设定值时，启动辅助风机可以改变空气流动情况，快速调整循环水模块内部的热交换效果，以使载冷剂和液体恢复到设定温度区间，从而实现温度的控制和稳定性。并根据实际需要启动辅助风机，可以避免不必要的能源浪费，只在液体温度未处于设定温度区间时才启动辅助风机，避免了长时间运行的情况，节约能源和资源的消耗，进一步精简运行成本。

第二方面，本发明实施例提供了一种循环水节能系统，包括循环水泵、制冷模块和循环水模块，循环水泵、制冷模块和循环模块之间管道连接。具体地，制冷模块包括制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔，制冷剂存储单元与制冷泵之间通过载冷剂管道连接，冷却塔与所述制冷泵连接，载冷剂管道为高效管或翅片管。

通过第一阀门、第二阀门和第三阀门与循环水泵、制冷模块和循环水模块之间相互配合以调节各装置和模块之间的流量大小，实现循环水泵、制冷模块和循环水模块之间的压力平衡，当系统出现异常时，通过关闭或开启相应的发明避免循环水系统发生故障；制冷模块包括制冷剂存储单元、载冷剂管道、制冷泵和冷却塔，载冷剂管道为高效管或翅片管，从而提高载冷剂与周围介质之间的热交换面积，提高传热效率并减少管道尺寸。载冷剂管道采用高效管或翅片管相对于普通管道，在相同的流量条件下，可以使用较小的管径来满足系统要求，可以降低载冷剂在管道中的压降，减小制冷系统的功耗，提高能效，此外，翅片管的设计可以提高载冷剂的流动速度，减少载冷剂在管道运输过程中的温度和浓度变化，使得载冷剂能够更均匀的分布在需要进行热传导的各个功能模块。

冷却塔的顶部还设置有布水压头，冷却塔内还设置有冷却片，冷却片设置于冷却塔内部表面，布水压头喷洒出的液体沿冷却塔内部表面的冷却片滑落至冷却塔底部，可以实现均匀的冷却效果，喷洒液体能够覆盖更大的冷却片表面积，增强热量传递，并将热量从载冷剂或设备中带走，以确保冷却塔内各个位置的温度均匀，避免热点出现，提高冷却效率，由于布水压头喷洒液体并沿冷却片滑落，能够避免冷却塔内部出现局部干燥和堵塞的情况，喷洒的液体能够保持冷却塔内湿润的环境，防止冷却片表面的结垢或污物积聚，从而保证冷却效果的稳定性。

制冷模块还包括辅助风机，辅助风机与循环水模块之间管道连接，辅助风机可以增加空气流动，增强冷却塔内的空气对冷却表面的冷却效果。通过增加风量，辅助风机可以提高冷却塔的散热效率，加速热量传递，以更快速度将热量带走，从而实现更快速的冷却。此外，辅助风机可以根据实际需要进行控制，可以通过调节风机的转速或运行状态来适应不同的工作负荷和环境条件，提供更多的操作灵活性，根据需求调整冷却效果，满足不同设备的不同冷却要求。

在本发明的一些实施例中，通过循环水泵将制冷剂进行吸入，并将制冷剂压缩成高温高压的气体，高温高压的制冷介质进入制冷模块的冷凝器(相当于换热器)，通过冷却介质与外界或冷凝器冷却介质之间的热传递以使制冷介质失去热量，并与空气结合变成液体，高压液体通过采用高效管或翅片管的载冷剂管道传输至需要冷却的装置，高压液体通过在传输过程中不断地与待降温装置进行热交换，从而吸收待降温装置的热量，并重新返回至制冷模块，从而加速待降温装置温度的降低速度，并进一步的精简循环水系统的运行成本。

值得说明的是，载冷剂管道可以循环缠绕至待降温装置的外部，或者，直接穿设于待降温装置，从而达到加速降温的目的。

在本发明的一些实施例中，循环水系统还设置有热回收装置，热回收装置分别与循环水模块、冷凝器和冷却塔之间管道连接，通过设置一个独立的回收水管道，将循环水引导至热回收装置。经过热回收装置后，热回收装置将废热传递给循环水，然后将回收后的水再次引导回循环水系统中；冷凝器通过热回收装置，以使待降温装置产生的废热可以直接传递给循环水而不与载冷剂混合，从而实现热能的回收利用，节约运行成本；热回收装置通过与冷却塔的连接，利用循环水的流动特性，将废热传递给循环水，利用循环水的热量对待降温装置进行降温，从而减少载冷剂的消耗。

在本发明的一些实施例中，循环水系统中的循环水泵、制冷模块和循环水模块均设置有变频器，通过变频器根据实际需求智能地调整设备的转速、功率和循环时间等变量，以根据不同待降温装置提供不同的冷却效果，避免能源浪费。通过减少设备的能耗，进而显著降低运行成本。

第三方面，参照图6，本发明实施例提供了一种控制器，包括：处理器601和存储器602，存储器602中存储指令，指令由处理器601加载并执行，以实现如第一方面实施例的循环水节能方法。

处理器601，可以采用通用的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案；

存储器602，可以采用只读存储器(Read Only Memory，ROM)、静态存储设备、动态存储设备或者随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等形式实现。存储器802可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器602中，并由处理器601来调用执行本申请实施例的循环水节能方法；

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，实现了以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。