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空气调节系统及空气调节系统的控制方法

文献发布时间:2024-07-23 01:35:12


空气调节系统及空气调节系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种空气调节系统及空气调节系统的控制方法。

背景技术

近年来,随着能源节约的需求日趋增大,随着碳达峰、碳中和的目标的提出,储能技术和节能技术正处于不断研究和发展的过程中。

在空气调节领域,空气调节系统或空气调节装置的耗电量在一天中随着时间的变化而起伏较大。例如,在白天这样的用电高峰区间,空气调节的需求非常庞大,用于空气调节的电力消耗量也相应很大。在夜晚这样的用电低谷区间,与白天相比,空气调节的需求显著减小,电力足够使用,甚至有时会存在电力过剩的情况。

为此,现在有一种蓄能式空气调节系统,根据电力的使用情况进行蓄能。具体而言,当电力使用存在过剩的情况时,利用蓄能介质将过剩的电力转换成冷量(或热量)进行积蓄。在用电需求较大的情况下,使预先积蓄有冷量(或热量)的蓄能介质与冷媒进行热交换,以冷量(或热量)传递给冷媒用于制冷或制热,从而实现节能的效果。

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而,在现有的蓄能式空气调节系统中,蓄能装置中积蓄的冷量(或热量)需要与冷媒进行热交换。其结果是,在热交换过程中,存在冷量或热量的耗散、转化率低等问题,从而可能导致积蓄的冷量或热量的利用效率低。

此外,在现有的蓄能式空气调节系统中,由于蓄能装置中积蓄的冷量或热量需要与冷媒进行热交换,因此,必须要开启压缩机以进行蓄能利用。其结果是,无法进一步削减电价峰值区间的电力消耗,削减电费较少,经济性较为一般。

本发明是为了解决上述技术问题而形成的,其目的在于提供一种空气调节系统及该空气调节系统的控制方法,能够更有效地利用预先积蓄的冷量或热量,从而能够进一步提高节能性能、削减电费、提高经济性。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的第一技术方案提供一种空气调节系统,包括:

冷媒利用回路,所述冷媒利用回路包括通过冷媒利用配管连接的压缩机、热源热交换器以及第一利用热交换器;

蓄能回路,所述蓄能回路由设置有蓄能介质的蓄能装置经由冷媒旁通配管连接至所述冷媒利用配管的方式构成,包括蓄能子回路,所述蓄能子回路配置成能够实现对所述蓄能装置的蓄冷功能;

蓄能直接利用回路,所述蓄能直接利用回路通过所述蓄能装置经由蓄能直接利用配管与第二利用热交换器连接的方式构成;以及

控制装置,所述控制装置能够对所述蓄能直接利用回路的工作、不工作进行控制。

在第一技术方案的基础上,在第二技术方案的空气调节系统中,所述空气调节系统具有第一运转模式,

在所述第一运转模式下,所述蓄能直接利用回路工作,所述蓄能介质从所述蓄能装置经由所述蓄能直接利用配管供给至所述第二利用热交换器。

在第二技术方案的基础上,在第三技术方案的空气调节系统中,所述控制装置在所述蓄能装置中的所述蓄能介质的温度小于规定的阈值或比所述空气调节系统进行空气调节的对象空间的空间内温度低规定值的情况下,进行使所述蓄能直接利用回路工作的控制,以使所述空气调节系统以所述第一运转模式进行运转。

在第三技术方案的基础上,在第四技术方案的空气调节系统中,所述蓄能直接利用配管包括介质流入配管和介质流出配管,所述介质流入配管的一端与所述蓄能装置的流入端连接,另一端与所述第二利用热交换器的流出端连接,所述介质流出配管的一端与所述蓄能装置的流出端连接,另一端与所述第二利用热交换器的流入端连接。

在第四技术方案的基础上,在第五技术方案的空气调节系统中,所述蓄能直接利用回路包括设置于所述介质流入配管或所述介质流出配管的泵机构,所述控制装置通过将所述泵机构打开或关闭而使所述蓄能直接利用回路工作或不工作。

在第五技术方案的基础上,在第六技术方案的空气调节系统中,所述空气调节系统包括至少两个所述第二利用热交换器,所述蓄能直接利用回路包括压差传感器,所述压差传感器对所述泵机构的上游侧与下游侧之间的压差进行检测,在所述压差传感器检测到的压差变小的情况下,所述控制装置对所述泵机构进行控制而使所述泵机构加载,在所述压差传感器检测到的压差变大的情况下,所述控制装置对所述泵机构进行控制而使所述泵机构卸载。

在第六技术方案的基础上,在第七技术方案的空气调节系统中,所述泵机构是变频泵或并联设置的至少两台定频泵,在所述泵机构是变频泵的情况下,所述控制装置使所述泵机构加载为提高所述泵机构的目标转速,使所述泵机构卸载为降低所述泵机构的目标转速,在所述泵机构是并联设置的至少两台定频泵的情况下,每台定频泵具有识别编号,所述控制装置在使所述泵机构加载时按照所述识别编号打开所述定频泵,在使所述泵机构卸载时按照所述识别编号关闭所述定频泵。

在第五技术方案的基础上,在第八技术方案的空气调节系统中,所述空气调节系统包括至少两个所述第二利用热交换器,所述控制装置配置成:

获取所述第二利用热交换器的开启状态以及所述第二利用热交换器对应的容量;以及

根据开启的第二利用热交换器的容量的总和与所述空气调节系统中的所述至少两个所述第二利用热交换器的总容量的比例的变化,对所述泵机构进行控制而使所述泵机构加载或卸载。

在第八技术方案的基础上,在第九技术方案的空气调节系统中,所述泵机构是变频泵或并联设置的至少两台定频泵,在所述泵机构是变频泵的情况下,所述泵机构根据所述比例的上升或下降,提高或降低目标转速,在所述泵机构是并联设置的至少两台定频泵的情况下,根据所述比例与预设的开启等级的匹配结果,使所述定频泵打开的台数与匹配的开启等级对应。

在第二技术方案的基础上,在第十技术方案的空气调节系统中,所述蓄能回路还包括蓄能利用子回路,所述蓄能利用子回路配置成能够实现蓄冷利用功能,所述空气调节系统还具有第二运转模式,在所述第二运转模式下,所述蓄能直接利用回路不工作,所述压缩机运转,所述蓄能装置中的蓄能介质的冷量通过所述蓄能利用子回路传递给所述冷媒。

在第十技术方案的基础上,在第十一技术方案的空气调节系统中,所述控制装置在所述蓄能容器中的所述蓄能介质的温度达到规定的阈值以上或与所述空气调节系统进行空气调节的对象空间的空间内温度的差值小于规定值的情况下,进行使所述蓄能利用子回路工作的控制,以使所述空气调节系统以所述第二运转模式进行运转。

在第一技术方案的基础上,在第十二技术方案的空气调节系统中,所述冷媒旁通配管包括第一冷媒旁通配管以及第二冷媒旁通配管,所述第一冷媒旁通配管的一端与所述冷媒利用配管中的液体冷媒配管在所述液体冷媒配管的第一位点处连接,另一端与所述蓄能装置的第一端口连接,所述第二冷媒旁通配管的一端与所述冷媒利用配管中的气体冷媒配管连接,另一端与所述蓄能装置的第二端口连接,所述液体冷媒配管中流动的冷媒的至少一部分能够经由所述第一位点流入所述第一冷媒旁通配管,在所述蓄能装置中将冷量传递至所述蓄能介质后流入所述第二冷媒旁通配管而流动至所述气体冷媒配管,从而返回至所述压缩机。

在第十技术方案的基础上,在第十三技术方案的空气调节系统中,所述冷媒旁通配管包括第一冷媒旁通配管、第二冷媒旁通配管以及第三冷媒旁通配管,所述第一冷媒旁通配管的一端与所述冷媒利用配管中的液体冷媒配管在所述液体冷媒配管的第一位点处连接,另一端与所述蓄能装置的第一端口连接,所述第二冷媒旁通配管的一端与所述冷媒利用配管中的气体冷媒配管连接,另一端与所述蓄能装置的第二端口连接,所述第三冷媒旁通配管的一端与所述液体冷媒配管在所述液体冷媒配管的比所述第一位点靠近所述第一利用热交换器的第二位点处连接,另一端与所述蓄能装置的第二端口连接,在所述第二运转模式下,在所述液体冷媒配管中流动的冷媒的至少一部分经由所述第一位点流入所述第一冷媒旁通配管,在所述蓄能装置中从所述蓄能介质获取冷量后流入所述第三冷媒旁通配管,并且经由所述第二位点返回至所述液体冷媒配管而流入所述第一利用热交换器。

在第十三技术方案的基础上,在第十四技术方案的空气调节系统中,所述第二冷媒旁通配管设置有第一阀机构,所述第三冷媒旁通配管设置有第二阀机构,所述控制装置在所述蓄能容器中的所述蓄能介质的温度达到规定的阈值以上或与所述空气调节系统进行空气调节的对象空间的空间内温度的差值小于规定值时,将所述第一阀机构设为关闭状态且将所述第二阀机构设为打开状态,以使所述空气调节系统以所述第二运转模式运转。

在第一技术方案的基础上,在第十五技术方案的空气调节系统中,所述空气调节系统包括利用机组,所述第一利用热交换器和所述第二利用热交换器分别设置于不同的利用机组或者共同设置于相同的利用机组。

在第一技术方案的基础上,在第十六技术方案的空气调节系统中,所述第一利用热交换器和所述第二利用热交换器在所述空气调节系统中分别设置于不同的功能段。

在第一技术方案的基础上,在第十七技术方案的空气调节系统中,所述蓄能装置包括分离设置的蓄能容器和蓄能热交换器,所述蓄能容器内部贮存有所述蓄能介质,所述蓄能热交换器通过所述冷媒旁通配管与所述冷媒利用配管连接,供所述蓄能介质与所述冷媒之间进行热交换。

在第一技术方案的基础上,在第十八技术方案的空气调节系统中,所述蓄能热交换器是板式热交换器,具有与所述冷媒旁通配管连接的第一端口和第二端口。

在第一技术方案的基础上,在第十九技术方案的空气调节系统中,所述蓄能装置包括蓄能罐和换热盘管,所述蓄能罐的内部贮存有所述蓄能介质,在所述蓄能罐的内部或外表面设置有与所述冷媒旁通配管连接的换热盘管。

在第一技术方案的基础上,在第二十技术方案的空气调节系统中,所述空气调节系统包括热源机组,所述热源热交换器设置于所述热源机组,所述热源机组以风冷或水冷的方式进行热交换。

在第一技术方案的基础上,在第二十一技术方案的空气调节系统中,所述空气调节系统还包括锅炉和热水配管,所述锅炉通过所述热水配管与所述第二利用热交换器连接,使得所述锅炉中的热水通过所述热水配管流入所述第二利用热交换器。

本发明的第二十二技术方案提供一种空气调节系统的控制方法,用于控制第一技术方案至第二十一技术方案中任一技术方案所述的空气调节系统,其特征在于,

当蓄能装置中的蓄能介质的温度小于规定的阈值或比所述空气调节系统进行空气调节的对象空间的空间内温度低规定值时,通过控制装置使蓄能直接利用回路工作,以使所述空气调节系统以第一运转模式运转,

在所述第一运转模式下,所述蓄能介质从蓄能装置经由所述蓄能直接利用配管供给至第二利用热交换器。

在第二十二技术方案的基础上,在第二十三技术方案的空气调节系统的控制方法中,

所述蓄能回路还包括蓄能利用子回路,

当所述蓄能装置中的蓄能介质的温度达到所述阈值以上或与所述空气调节系统进行空气调节的对象空间的空间内温度的差值小于所述规定值时,通过所述控制装置使压缩机运转且使所述蓄能直接利用回路不工作,以使所述空气调节系统以第二运转模式运转,

在所述第二运转模式下,所述蓄能装置中的蓄能介质的冷量通过所述蓄能利用子回路传递给所述冷媒。

发明效果

根据第一技术方案的空气调节系统,与现有的蓄能式空气调节系统相比,该空气调节系统包括蓄能直接利用回路。通过设置蓄能直接利用回路,本发明的空气调节系统能够将预先积蓄的冷量直接传递给利用热交换器而进行室内制冷。如此,能够减少预先积蓄的冷量的传递步骤,从而提高该冷量的利用效率,进而减少电力消耗,提高空气调节系统的节能性和经济性。

根据第二技术方案的空气调节系统,通过空气调节系统执行第一运转模式(即,蓄能直接利用运转模式),能够向设置于对象空间的第二利用热交换器直接供给冷量来进行室内制冷,因此,能够提高冷量的利用效率、减少电力消耗并提高空气调节系统的节能性和经济性。

根据第三技术方案的空气调节系统,根据贮存在蓄能装置内的蓄能介质的温度来判断是否执行第一运转模式。由此,能够对是否执行第一运转模式进行量化控制,从而能够进一步提高冷量的利用效率。

根据第四技术方案和第五技术方案的空气调节系统,能够提供一种将积蓄在蓄能装置内的冷量供给至第二利用热交换器的供给结构。

根据第六技术方案的空气调节系统,有时,空气调节系统包括至少两个第二利用热交换器。在该情况下,由于至少两个利用热交换器中每个利用热交换器的开启、停止会发生变化,因此,泵机构的上游侧与下游侧之间的压差会发生变化。对此,通过在蓄能直接利用回路设置压差传感器来检测泵机构的上游侧与下游侧之间的压差变化,根据压差的变化来使泵机构加载或卸载。由此,能够根据第二利用热交换器的开启数量来提供适量的冷量。

根据第七技术方案的空气调节系统,泵机构可以是变频泵,也可以是并联设置的至少两台定频泵。在泵机构是变频泵的情况下,能够通过改变泵机构的目标转速来使泵机构加载或卸载。在泵机构是并联设置的至少两台定频泵的情况下,每台定频泵具有特定的识别编号,按照识别编号打开或关闭定频泵,能够使泵机构加载或卸载。

根据第八技术方案和第九技术方案的空气调节系统,能够更精细地控制泵机构的加载、卸载。

根据第十技术方案和第十一技术方案的空气调节系统,空气调节系统除了具有第一运转模式(即,蓄能直接利用运转模式),还具有第二运转模式(即,蓄能间接利用运转模式)。如此,能够根据贮存在蓄能装置内的蓄能介质的温度来选择执行第一运转模式还是执行第二运转模式,从而能够更灵活且更合理地利用预先积蓄的冷量,能够使冷量的利用效率最大化。

根据第十二技术方案至第十四技术方案的空气调节系统,能够提供了一种实现蓄能子回路和蓄能利用子回路的管路结构。

根据第十五技术方案和第十六技术方案的空气调节系统,能够根据具体的应用场景和安装情况灵活地布置第一利用热交换器和第二利用热交换器的安装位置。

根据第十七技术方案至第十九技术方案的空气调节系统,能够提供不同种类的蓄能装置,能够根据具体情况采用任意一种,同时提供了一种具体类型的热交换器。

根据第二十技术方案的空气调节系统,能够提供以不同方式进行热交换的热源机组。

根据第二十一技术方案的空气调节系统,由于空气调节系统还包括与第二利用热交换器连接的锅炉和热水配管,因此,能够在不利用冷媒的情况下进行室内制热。特别地,即使在不设置流路切换机构的情况下,由于能够通过热水配管将锅炉中的热水直接供给给第二利用热交换器,因此,能够在简化系统的结构的同时,使系统同时具备制冷能力和制热能力。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的空气调节系统的回路图。

图2是表示处于常规制冷运转模式的第一实施方式的空气调节系统的示意图。

图3是表示处于蓄冷运转模式的第一实施方式的空气调节系统的示意图。

图4是表示处于制冷蓄冷运转模式的第一实施方式的空气调节系统的示意图。

图5是表示处于蓄冷直接利用运转模式的第一实施方式的空气调节系统的示意图。

图6是表示本发明第一实施方式的空气调节系统的装置构成的示意图。

图7是表示本发明第一实施方式的变形例的空气调节系统的回路图。

图8是表示本发明第一实施方式的变形例的空气调节系统的装置构成的示意图。

图9示出了由并联连接的多台定频泵构成的第二循环用泵机构的加载和卸载控制方式的表格。

图10是表示由变频泵构成的第二循环用泵机构的泵转速与后述比例之间的关系的图表。

图11是表示本发明第二实施方式的空气调节系统的回路图。

图12是表示处于蓄冷间接利用运转模式的第二实施方式的空气调节系统的示意图。

图13是表示本发明第二实施方式的空气调节系统的装置构成的示意图。

图14是表示本发明第二实施方式的变形例的空气调节系统的回路图。

图15是表示本发明第二实施方式的变形例的空气调节系统的装置构成的示意图。

图16是表示本发明第三实施方式的空气调节系统的回路图。

图17是表示本发明第三实施方式的变形例的空气调节系统的回路图。

图18是表示本发明第四实施方式的空气调节系统的回路图。

图19是表示本发明第四实施方式的变形例的空气调节系统的回路图。

图20是表示处于制冷蓄冷直接利用运转模式的第一实施方式的空气调节系统的示意图。

符号说明

S1、S1A、S2、S2A、S3、S3A、S4、S4A空气调节系统

RC冷媒利用回路

SC1蓄能回路

SC2蓄能直接利用回路

1 压缩机

2 热源热交换器

3、3A、3B第一利用热交换器

4 蓄能热交换器

5蓄能容器

6、6A、6B第二利用热交换器

LP液体冷媒配管

GP气体冷媒配管

L1第一配管

FV第一利用侧阀机构

SV第二利用侧阀机构

LV液体侧截止阀

GV气体侧截止阀

R 储罐

A 阀机构

B 第二阀机构

C 第一阀机构

BP1第一冷媒旁通配管

BP2第二冷媒旁通配管

BP3第三冷媒旁通配管

CR 控制装置

FP 第一循环用泵机构

IP 介质流入配管

OP 介质流出配管

SP 第二循环用泵机构(泵机构)

RU 热源机组

UU 利用机组

UU1第一利用机组

UU2第二利用机组

UU3第三利用机组

具体实施方式

首先,参照图1,对本申请第一实施方式的空气调节系统S1的回路结构进行详细描述。

(空气调节系统S1的回路结构)

图1示出了本发明第一实施方式的空气调节系统S1的回路图。如图1所示,本实施方式的空气调节系统S1包括冷媒利用回路RC、蓄能回路SC1、蓄能直接利用回路SC2以及控制装置CR(图中的位置仅为示例,并非限定控制装置CR的具体位置)。更具体而言,本实施方式的空气调节系统S1包括一台后述第一利用热交换器3和一台后述第二利用热交换器6。

冷媒利用回路RC是通过使冷媒循环而对空气调节的对象空间的温度(和/或湿度)进行调节的冷媒循环回路,包括压缩机1、热源热交换器2、第一利用热交换器3(本实施方式中的台数是一台)、构成冷媒利用配管的一部分的液体冷媒配管LP和气体冷媒配管GP。冷媒利用回路RC是通过压缩机1、热源热交换器2、第一利用热交换器3经由冷媒利用配管连接而构成的。

压缩机1是将冷媒吸入而进行加压并将加压后的冷媒喷出的冷媒升压机构。压缩机1的喷出端通过第一配管L1与热源热交换器2连接。

热源热交换器2是使冷媒与热源介质(例如,空气、水等)进行热交换的热交换器。热源热交换器2的一端通过第一配管L1与压缩机1的喷出端连接。热源热交换器2的另一端通过液体冷媒配管LP与第一利用热交换器3连接。热源热交换器2可以采用各种类型的热交换器,例如,能够采用翅片管式、板式热交换器或微通道换热器。热源热交换器2的数量可以是一个、两个或多个。

液体冷媒配管LP是连接在热源热交换器2与第一利用热交换器3之间且供液态冷媒(有时是气液两相状态的冷媒)流动的冷媒配管。具体而言,液体冷媒配管LP的一端与热源热交换器2连接,另一端与第一利用热交换器3连接。

第一利用热交换器3是使冷媒与空气进行热交换而对空气进行温度调节的热交换器。在与制冷相关的运转模式下,第一利用热交换器3作为冷媒的蒸发器发挥作用。第一利用热交换器3的一端与液体冷媒配管LP连接,另一端与气体冷媒配管GP连接。在液体冷媒配管LP的中途,与第一利用热交换器3对应地设置有第一利用侧阀机构FV,所述第一利用侧阀机构FV是使流入第一利用热交换器3的冷媒膨胀的减压机构。第一利用热交换器3能够采用各种类型的热交换器,例如,能够采用翅片管式、板式热交换器或微通道换热器。

气体冷媒配管GP是连接在第一利用热交换器3与压缩机1之间且供气态冷媒(有时是气液两相状态的冷媒)流动的冷媒配管。具体而言,气体冷媒配管GP的一端与第一利用热交换器3连接,其另一端与压缩机1的吸入端连接。

以上,对冷媒利用回路RC的主要构成元件进行了说明。需要说明的是,上述冷媒利用回路RC的回路构成仅为一个示例性构成,不限于上述这些构成元件,还可以根据需要适当增加其他构成元件。例如,可以在液体冷媒配管LP的比第一利用热交换器3更靠近热源热交换器2的部分设置液体侧截止阀LV,在气体冷媒配管GP的比第一利用热交换器3更靠近热源热交换器2的部分设置气体侧截止阀GV。此外,可选,在气体冷媒配管GP的靠近压缩机1的部分设置储罐R。储罐R是对流入其内部的冷媒进行气液分离并将液态冷媒贮存在其内部的部件。此外,可选,在液体冷媒配管LP的中途设置阀机构A,通过对阀机构A进行调节,能够允许或禁止冷媒流过该阀机构A。并且,在其他实施方式中,阀机构A还可以对在液体冷媒配管LP中流动的冷媒的流量进行调节,即其开度是可以调节的,并非是固定开度。

蓄能回路SC1是由设置有蓄能介质的蓄能装置SA经由冷媒旁通配管连接至冷媒利用配管的方式构成的回路。具体而言,在本实施方式中,蓄能回路SC1包括蓄能装置SA、构成冷媒旁通配管的第一冷媒旁通配管BP1和第二冷媒旁通配管BP2。此外,在本实施方式中,蓄能装置SA包括分离设置的蓄能热交换器4和蓄能容器5。蓄能热交换器4与蓄能容器5通过蓄能介质流动用配管连接。此外,在蓄能介质流动用配管设置有第一循环用泵机构FP,所述第一循环用泵机构FP是对蓄能介质进行压送的泵机构。蓄能容器5内部贮存有能够积蓄冷量的特定种类的蓄能介质。作为蓄能介质,能够列举的有水、水溶液、冰、油。更具体地,能够列举的有四丁基溴化铵溶液、乙二醇水溶液、硅油、矿油、矿脂、石蜡等。

蓄能热交换器4是使在冷媒旁通配管中循环的冷媒与蓄能容器5内的、经由蓄能介质流动用配管流动至该蓄能热交换器4的蓄能介质(例如,水)之间进行热交换的热交换器。蓄能热交换器4通过第一冷媒旁通配管BP1与冷媒利用配管中的液体冷媒配管LP在该液体冷媒配管LP的第一位点P1处连接,通过第二冷媒旁通配管BP2与冷媒利用配管中的气体冷媒配管GP连接。在本实施方式中,蓄能热交换器4可选为板式热交换器,其具有分别与第一冷媒旁通配管BP1和第二冷媒旁通配管BP2连接的第一端口和第二端口。

在第二冷媒旁通配管BP2的中途设置有第一阀机构C(即,第一阀机构)。通过控制装置CR对第一阀机构C的开闭进行控制,能够使第二冷媒旁通配管BP2连通或断开,从而允许在冷媒利用回路RC中流动的冷媒的至少一部分在冷媒旁通配管中流动。

需要说明的是,在本实施方式中,蓄能装置SA构成为包括分离设置且经由蓄能介质流动用配管连接的蓄能热交换器4和蓄能容器5,但蓄能装置SA的构成方式不限于此。例如,也可以是,蓄能装置SA包括蓄能罐和换热盘管,所述蓄能罐的内部贮存有能够积蓄冷量的特定种类的蓄能介质(例如,水),并且,在所述蓄能罐的内部或外表面设置有与冷媒旁通配管连接的换热盘管。如此,流入冷媒旁通配管的冷媒流动至换热盘管,与贮存在蓄能罐内的蓄能介质之间进行热交换,从而将冷量从冷媒传递至蓄能介质。

蓄能直接利用回路SC2是通过蓄能装置SA(本实施方式中,具体而言是蓄能装置SA中的蓄能容器5)经由蓄能直接利用配管与第二利用热交换器6(本实施方式中的台数是一台)连接而构成的回路。蓄能直接利用配管包括介质流入配管IP和介质流出配管OP。介质流入配管IP的一端与蓄能容器5的流入端连接,另一端与各第二利用热交换器6的流出端连接。介质流出配管OP的一端与蓄能容器5的流出端连接,另一端与各第二利用热交换器6的流入端连接。在本实施方式中,在介质流出配管OP的中途设置有第二循环用泵机构SP(即,泵机构)。不过,第二循环用泵机构SP的设置部位不限于介质流出配管OP,也可设置于介质流入配管IP。即,第二循环用泵机构SP可以设置于介质流出配管OP和介质流入配管IP中的一者。通过控制装置CR对第二循环用泵机构SP的启停进行控制,能够使蓄能直接利用回路SC2连通或断开,从而允许蓄能容器5内的蓄能介质经由蓄能直接利用配管直接供给至第二利用热交换器6。第二循环用泵机构SP可以是变频泵或定频泵。

控制装置CR是对空气调节系统S1中的各构成部件或各构成部件中的一部分进行控制的装置。在本实施方式中,控制装置CR能够对压缩机1、第一循环用泵机构FP和第二循环用泵机构SP的运转以及第一利用侧阀机构FV、第一阀机构C(和阀机构A)的开闭等进行控制。

(空气调节系统S1的运转模式)

接着,在上述回路结构的基础上,对空气调节系统S1的各运转模式进行详细说明。

(常规制冷运转模式)

图2是表示处于常规制冷运转模式的第一实施方式的空气调节系统S1的示意图。在常规制冷运转模式下,热源热交换器2作为冷媒的冷凝器(放热器)发挥作用,第一利用热交换器3作为冷媒的蒸发器发挥作用,第一利用侧阀机构FV保持打开的状态。此外,在该模式下,设置于第二冷媒旁通配管BP2的第一阀机构C被控制成关闭状态,第一循环用泵机构FP和第二循环用泵机构SP被控制成运转停止状态。

在常规制冷运转模式下,从压缩机1的喷出端口喷出的高温高压气态冷媒经由第一配管L1流入热源热交换器2。在热源热交换器2中,上述高温高压气态冷媒与热源介质(例如,空气或水等)进行热交换而冷凝成中压(或低压)的液态(有时是气液两相状态)冷媒。冷凝后的冷媒从热源热交换器2流出而在液体冷媒配管LP中流动。由于第一阀机构C被调节成关闭状态(若设置有阀机构A,则阀机构A被调节成打开状态),因此,上述液态(或者气液两相状态)冷媒不会流入蓄能回路SC1,而是全部在液体冷媒配管LP中流动。接着,上述液态(或者气液两相状态)冷媒在第一利用侧阀机构FV中减压。然后,减压后的液态(或者气液两相状态)冷媒流入第一利用热交换器3。在第一利用热交换器3中,上述冷媒与空气(即待调节介质)进行热交换而蒸发,从而成为气态(或者气液两相状态)冷媒。接着,上述冷媒从第一利用热交换器3流出并流入气体冷媒配管GP。需要注意的是,由于第一阀机构C被调节成关闭状态,因此,上述冷媒依然不会流入蓄能回路SC1(具体而言是第二冷媒旁通配管BP2),而是全部在气体冷媒配管GP中流动而被吸入压缩机1,从而再次被压缩成高温高压的气态冷媒。由此,完成了一个周期的常规制冷运转。

(蓄冷运转模式)

图3是表示处于蓄冷运转模式的第一实施方式的空气调节系统S1的示意图。在蓄冷运转模式下,第一利用侧阀机构FV被设置成关闭状态,第一利用热交换器3处于停止运转状态。或者,当设置有阀机构A的情况下,在蓄冷运转模式下,第一利用侧阀机构FV和阀机构A中的至少一者被设置成关闭状态,第一利用热交换器3处于停止运转状态。此外,热源热交换器2作为冷媒的放热器(冷凝器)发挥作用。并且,在该模式下,第一循环用泵机构FP被控制成运转状态,第一阀机构C被控制成打开状态。

在蓄冷运转模式下,从压缩机1的喷出端口喷出的高温高压其他冷媒经由第一配管L1流入热源热交换器2。在热源热交换器2中,上述高温高压气态冷媒与热源介质(例如,空气或水等)进行热交换而冷凝成中压(或低压)的液态(有时是气液两相状态)冷媒。冷凝后的冷媒从热源热交换器2流出而在液体冷媒配管LP中流动。由于第一利用侧阀机构FV(或者,在设置有阀机构A的情况下,第一利用侧阀机构FV和阀机构A中的至少一者)被控制成关闭状态,因此,冷媒不会流动至第一利用热交换器3。与此同时,由于第一阀机构C被控制成打开状态,因此,在液体冷媒配管LP中流动的上述冷媒在该液体冷媒配管LP的第一位点P1处流入第一冷媒旁通配管BP1,并且进一步流入蓄能热交换器4内。另一方面,在第一循环用阀机构FP的泵送作用下,贮存在蓄能容器5内的蓄能介质(例如,水)经由蓄能介质流动用配管流动至蓄能热交换器4内。接着,在蓄能热交换器4内,蓄能介质与冷媒之间进行热交换,使得冷量从冷媒传递至蓄能介质。然后,在完成热交换后,蓄能介质在第一循环用阀机构FP的泵送作用下经由蓄能介质流动用配管返回至蓄能容器5,而冷媒从蓄能热交换器4流出并经由第二冷媒旁通配管BP2流动至气体冷媒配管GP。进一步地,流动至气体冷媒配管GP的冷媒在气体冷媒配管GP中流动而被吸入压缩机1,从而再次被压缩成高温高压的气态冷媒。由此,完成了一个周期的蓄冷运转模式。

以上,对蓄能装置SA包括分离设置的蓄能热交换器4和蓄能容器5的情况下的蓄冷运转模式进行了说明。不过,如上文所述的那样,蓄能装置SA也可包括蓄能罐和配置于该蓄能罐的外表面或内部的换热盘管的结构形式。在该结构的情况下,当以蓄冷运转模式进行运转时,在第一冷媒旁通配管BP1流动的冷媒经由换热盘管的与第一冷媒旁通配管BP1连接的流入端流入换热盘管。由于换热盘管配置于蓄能罐的外表面或内部,因此,在其中流动的冷媒与贮存在蓄能罐内的蓄能介质进行热交换,从而使得冷量从冷媒传递至蓄能介质而进行蓄冷。在完成蓄冷动作后,冷媒经由换热盘管的与第二冷媒旁通配管BP2连接的流出端从换热盘管流出至第二冷媒旁通配管BP2并进一步流动至气体冷媒配管GP。除此之外的冷媒的流动与蓄能装置SA包括分离设置的蓄能热交换器4和蓄能容器5的情况下的蓄冷运转模式是基本相同的。另外,需要说明的是,在下文所述的相关运转模式(例如,制冷蓄冷运转模式)中,蓄能装置SA为包括蓄能罐和配置于该蓄能罐的外表面或内部的换热盘管的结构形式的情况下冷媒的流动基本上也是如此,因此,在下文中省略重复说明。

(制冷蓄冷运转模式)

图4是表示处于制冷蓄冷运转模式的第一实施方式的空气调节系统S1的示意图。在制冷蓄冷运转模式下,热源热交换器2作为冷媒的冷凝器(放热器)发挥作用,第一利用热交换器3作为冷媒的蒸发器发挥作用,第一利用侧阀机构FV保持打开的状态。此外,在该模式下,设置于第二冷媒旁通配管BP2的第一阀机构C被控制成打开状态,第一循环用泵机构FP被控制成运转状态。

在制冷蓄冷运转模式下,从压缩机1的喷出端口喷出的高温高压气态冷媒经由第一配管L1流入热源热交换器2。在热源热交换器2中,上述高温高压气态冷媒与热源介质(例如,空气或水等)进行热交换而冷凝成中压(或低压)的液态(有时是气液两相状态)冷媒。冷凝后的冷媒从热源热交换器2流出而在液体冷媒配管LP中流动。由于第一阀机构C被调节成打开状态(若设置有阀机构A,则阀机构A被调节成打开状态),因此,上述液态(或者气液两相状态)冷媒中的一部分经由液体冷媒配管LP的连接有第一冷媒旁通配管BP1的第一位点P1流入第一冷媒旁通配管BP1,其余部分经由液体冷媒配管LP流入第一利用热交换器3。同时,在蓄能回路SC1中,在处于运转状态的第一循环用泵机构FP的泵送作用下,贮存在蓄能容器5内的蓄能介质经由蓄能介质流动用配管被供给至蓄能热交换器4。在蓄能热交换器4中,被供给至蓄能热交换器4的蓄能介质与流入该蓄能热交换器4的冷媒进行热交换,冷量从冷媒传递至蓄能介质。然后,在第一循环用泵机构FP的泵送作用下,接收到冷量的蓄能介质经由蓄能介质流动用配管返回至蓄能容器5,同时,冷量被传递后的冷媒成为气态(或者气液两相状态)冷媒,并从蓄能热交换器4流出并经由第二冷媒旁通配管BP2流动至气体冷媒配管GP。与此同时,进入第一利用热交换器3的冷媒在第一利用热交换器3中与空气(即待调节介质)进行热交换而蒸发,从而成为气态(或者气液两相状态)冷媒,并从第一利用热交换器3流出。接着,从第一利用热交换器3流出的冷媒与经由第二冷媒旁通配管BP2流出的冷媒在气体冷媒配管GP中汇合,汇合后的冷媒经由气体冷媒配管GP被吸入压缩机1,从而再次被压缩成高温高压的气态冷媒。由此,完成了一个周期的制冷蓄冷运转。

(蓄冷直接利用运转模式)

图5是表示处于蓄冷直接利用运转模式的第一实施方式的空气调节系统S1的示意图。蓄冷直接利用运转模式是直接利用贮存在蓄能容器5内的蓄能介质所积蓄的冷量的运转模式。在蓄冷直接利用运转模式下,第一阀机构C被控制成关闭状态,第二循环用泵机构SP被控制成运转状态。另外,在蓄冷直接利用运转模式下,根据实际情况,压缩机1可以被控制成运转状态,也可以被控制成运转停止状态。以下,仅对蓄冷直接利用运转模式下的蓄能介质的流动情况进行说明,省略对冷媒的流动说明。

在蓄冷直接利用运转模式下,由于第二循环用泵机构SP被控制成运转状态,因此,在第二循环用泵机构SP的泵送作用下,贮存在蓄能容器5内的、积蓄有一定冷量的蓄能介质经由蓄能直接利用配管在蓄能直接利用回路中循环。具体而言,上述蓄能介质从蓄能容器5流出至介质流出配管OP,并经由介质流出配管OP流入第二利用热交换器6。在第二利用热交换器6中,蓄能介质与空气(即带调节介质)进行热交换,将冷量直接传递给空气,使得空气被冷却,从而进行制冷。接着,进行完热交换的蓄能介质从第二利用热交换器6流出至介质流入配管IP,并经由介质流入配管IP返回至蓄能容器5。由此,完成一次蓄冷直接利用运转模式。

(空气调节系统S1的装置构成)

接着,在上述回路结构的基础上,对第一实施方式的空气调节系统S1的装置构成进行说明。

图6是表示第一实施方式的空气调节系统S1的装置构成的示意图。如图6所示,空气调节系统S1包括热源机组RU以及利用机组UU。

热源机组RU至少包括压缩机1以及热源热交换器2,所述热源机组RU例如以风冷或水冷的方式使冷媒与热源介质之间进行热交换。此外,如上文所述的那样,可选地,热源机组RU还包括储罐R。

利用机组UU设置于对象空间(空气调节的对象空间),同时设置有第一利用热交换器3和第二利用热交换器6。不过,第一利用热交换器3和第二利用热交换器6也可不设置于同一利用机组,也可分别设置于两台不同的利用机组。即,也可以是,在对象空间设置有两台利用机组,一者设置有第一利用热交换器3,另一者设置有第二利用热交换器6。

(空气调节系统S1的控制)

接着,在上述回路结构和装置构成的基础上,对第一实施方式的空气调节系统S1的控制进行详细说明。

(运转模式的切换)

首先,对空气调节系统S1以第一运转模式开始运转或从其他运转模式切换成第一运转模式的控制进行说明。在本实施方式中,第一运转模式即为上文说明的蓄冷直接利用运转模式。

在空气调节系统S1处于停止运转状态或者处于常规制冷运转模式或蓄冷运转模式或制冷蓄冷运转模式的情况下,当空气调节系统S1的控制装置CR接收到需要进行蓄冷利用的指令时,控制装置CR根据贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度的情况来决定是否使空气调节系统S1以蓄冷直接利用运转模式(即,第一运转模式)开始运转或者使空气调节系统S1的运转从当前的运转状态(例如,常规制冷运转模式或蓄冷运转模式或制冷蓄冷运转模式)切换至蓄冷直接利用运转模式(即,第一运转模式)。

具体而言,在空气调节系统S1处于停止运转状态时接收到需要进行蓄冷利用的指令的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的阈值或比对象空间的空间内温度低规定值(例如,蓄能介质的温度比对象空间的空间内温度低至少12℃、13℃、14℃或15℃)时,控制装置CR使设置于蓄能直接利用回路中的第二循环用泵机构SP运转以使蓄能直接利用回路工作。不过,需要说明的是,上述规定值可以是从一个规定的区间内根据实际情况和需求选定的值,12℃、13℃、14℃或15℃仅为示例。由此,贮存在蓄能容器5内的蓄能介质经由蓄能直接利用配管被供给至利用机组UU中的第二利用热交换器6,以使空气调节系统S1以蓄冷直接利用运转模式开始运转。也就是说,在空气调节系统S1处于停止运转状态的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的阈值或比对象空间的空间内温度低规定值时,仅第二循环用泵机构SP开始运转,第一循环用泵机构FP依然处于运转停止状态。由此,能够在不将冷量传递给冷媒的情况下,直接利用预先积蓄的冷量对对象空间进行制冷。如此一来,与现有的蓄能式空气调节系统相比,通过更直接的冷量传递,能够降低冷量损耗,从而能够提高蓄冷冷量的利用效率,进而提高空气调节系统的经济性和节能性。特别地,该空气调节系统与光伏发电系统联用的情况下,不仅能够减少光伏电力的馈网,还能够提高光伏电力转化为蓄冷冷量后的利用效率,避免电力的浪费。

此外,在空气调节系统S1处于例如常规制冷运转模式时接收到需要进行蓄冷利用的指令的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的阈值或比对象空间的空间内温度低规定值时,控制装置CR如上文所述那样进行控制,以使空气调节系统S1从当前的运转模式、例如常规制冷运转模式切换至蓄能直接利用运转模式。由此,能够在不将冷量传递给冷媒的情况下,直接利用预先积蓄的冷量对对象空间进行制冷。如此一来,与现有的蓄能式空气调节系统相比,通过更直接的冷量传递,能够降低冷量损耗,从而能够提高蓄冷冷量的利用效率,进而提高空气调节系统的经济性和节能性。特别地,在蓄能式空气调节系统与光伏发电系统联用的情况下,需要提高蓄能式空气调节系统对光伏电力的利用,减少光伏电力的馈网。根据该实施方式,在将光伏电力转化为积蓄的冷量后,能够提高蓄能式空气调节系统对积蓄的冷量的利用效率,能够避免积蓄的冷量的浪费。

不过,需要说明的是,仅第二循环用泵机构SP开始运转而第一循环用泵机构FP处于运转停止状态仅为一种实施例,并不限于此,第一循环用泵机构FP也可根据实际需求切换至运转状态。

(空气调节系统S1A的回路结构)

接着,参照图7,对第一实施方式的变形例的空气调节系统S1A的回路结构进行说明。需要注意的是,针对与第一实施方式相同的构成要素,标注相同的符号并省略说明,仅针对不同于第一实施方式的部分进行说明。

图7是表示第一实施方式的变形例的空气调节系统S1A的回路图。与第一实施方式不同之处在于,在本变形例中,空气调节系统S1A具有多台(具体而言是两台)第一利用热交换器3A、3B和多台(具体而言是两台)第二利用热交换器6A、6B。即,空气调节系统S1A是多联式空气调节系统。热源热交换器2通过冷媒利用配管(即,液体冷媒配管LP和气体冷媒配管GP)与第一利用热交换器3A、3B连接。蓄能容器5通过蓄能直接利用配管与第二利用热交换器6A、6B连接。此外,在蓄能直接利用配管中,与各第二利用热交换器6A、6B对应地设置有第二利用侧阀机构SV。

在本变形例中,对具有两台第一利用热交换器和两台第二利用热交换器的情况进行说明,但第一利用热交换器和第二利用热交换器的台数不限定,也可以是三台以上。

(空气调节系统S1A的运转模式)

接着,在上述回路结构的基础上,对空气调节系统S1A的各运转模式进行详细说明。不过,在下文中,仅对于第一实施方式的不同点进行说明。

空气调节系统S1A具有常规制冷运转模式、蓄冷运转模式、制冷蓄冷运转模式以及蓄冷直接利用运转模式。在本变形例中,常规制冷运转模式是指第一利用热交换器3A、3B中的至少一台作为蒸发器(冷媒的蒸发器)发挥作用、热源热交换器2作为冷媒的冷凝器发挥作用、第二利用热交换器6A、6B不工作且不进行蓄冷的运转模式。蓄冷运转模式是指在不进行制冷运转的情况下,从热源热交换器2流出的冷媒全部经由冷媒旁通配管流入蓄能热交换器4并将冷量传递给蓄能介质的运转模式。制冷蓄冷运转模式是指在进行制冷运转的同时,从热源热交换器2流出的冷媒的至少一部分经由冷媒旁通配管流入蓄能热交换器4并将冷量传递给蓄能介质的运转模式。蓄能直接利用运转模式是指第二利用热交换器6A、6B中的至少一台作为蒸发器(蓄能介质的蒸发器)发挥作用的运转模式。

由于本变形例中的常规制冷运转模式、蓄冷运转模式,制冷蓄冷运转模式、蓄冷直接利用运转模式与第一实施方式的相同,因此,省略这些运转模式的说明。

(空气调节系统S1A的装置构成)

接着,在上述回路结构的基础上,对变形例的空气调节系统S1A的装置构成进行说明。

图8是表示变形例的空气调节系统S1A的装置构成的示意图。如图8所示,空气调节系统S1A包括热源机组RU、第一利用机组UU1、第二利用机组UU2以及第三利用机组UU3。

热源机组RU至少包括压缩机1以及热源热交换器2,所述热源机组RU例如以风冷或水冷的方式使冷媒与热源介质之间进行热交换。此外,可选,热源机组RU还包括储罐R。

第一利用机组UU1同时设置有第一利用热交换器3A和第二利用热交换器6A(即设置在同一个外壳内,相当于设置在同一个室内机中),第二利用机组UU2仅设置有第一利用热交换器3B,第三利用机组UU3仅设置有第二利用热交换器6B。不过,需要说明的是,第一利用热交换器3B和第二利用热交换器6B也可同时设置于同一利用机组,或者第一利用热交换器3A和第二利用热交换器6A也可以设置在不同的利用机组中。

通过至少一个第一利用热交换器和至少一个第二利用热交换器的不同设置方式,能够满足不同的安装场景,例如新安装场景可以使用第一利用热交换器和第二利用热交换器设置在同一利用机组的机型,对于需要加强调节的区域,可以单独增加仅包括第一利用热交换器或第二利用热交换器的利用机组的机型;对于改造市场,可以根据情况从合并设置和单独设置的机型中选择安装。不同利用机组机型的安装方式灵活多样,能适应不同的安装和使用场景。

另外,当第一利用热交换器和第二利用热交换器分别设置在两个利用机组(即两个室内机)中时,当其中一个发生故障需要更换时,相对方便。

当第一利用热交换器和至少一个第二利用热交换器设置在同一个利用机组(即一个室内机)中时,可以利用同一个风扇组件,因此成本更低。

(空气调节系统S1A的控制)

接着,在上述回路结构和装置构成的基础上,对变形例的空气调节系统S1A的控制进行详细说明。

(运转模式的切换)

首先,对空气调节系统S1A以第一运转模式开始运转或从其他运转模式切换成第一运转模式的控制进行说明。在本变形例中,第一运转模式即为蓄冷直接利用运转模式。

在空气调节系统S1A处于停止运转状态或者处于常规制冷运转模式或蓄冷运转模式或制冷蓄冷运转模式的情况下,当空气调节系统S1A的控制装置CR接收到需要进行蓄冷利用的指令时,控制装置CR根据贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度的情况来决定是否使空气调节系统S1A以第一运转模式开始运转或者使空气调节系统S1A的运转从当前的运转状态(例如,常规制冷运转模式或制冷蓄冷运转模式)切换至第一运转模式。

具体而言,在空气调节系统S1A处于停止运转状态时接收到需要进行蓄冷利用的指令的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的阈值或比对象空间的空间内温度低规定值(例如,蓄能介质的温度比对象空间的空间内温度低至少12℃或15℃)时,控制装置CR使设置于蓄能直接利用回路中的第二循环用泵机构SP运转并将第二利用热交换器6A、6B中的一者或两者侧的第二利用侧阀机构SV打开。由此,贮存在蓄能容器5内的蓄能介质经由蓄能直接利用配管被供给至第一利用机组UU1中的第二利用热交换器6A和/或第三利用机组UU3中的第二利用热交换器6B,以使空气调节系统S1A以第一运转模式中的蓄冷直接利用运转模式开始运转。也就是说,在空气调节系统S1A处于停止运转状态的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的阈值或比对象空间的空间内温度低规定值时,仅第二循环用泵机构SP开始运转。由此,能够在不将冷量传递给冷媒的情况下,直接利用预先积蓄的冷量对对象空间进行制冷。如此一来,与现有的蓄能式空气调节系统相比,通过更直接的冷量传递,能够降低冷量损耗,从而能够提高蓄冷冷量的利用效率,进而提高空气调节系统的经济性和节能性。

此外,在空气调节系统S1A处于例如常规制冷运转模式时接收到需要进行蓄冷利用的指令的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的阈值或比对象空间的空间内温度低规定值时,控制装置CR如上文所述那样进行控制,以使空气调节系统S1A从当前的运转模式、例如常规制冷运转模式切换至第一运转模式。如此一来,与现有的蓄能式空气调节系统相比,通过更直接的冷量传递,能够降低冷量损耗,从而能够提高蓄冷冷量的利用效率,进而提高空气调节系统的经济性和节能性。

(第二循环用泵机构SP的控制)

在空气调节系统S1A处于第一运转模式、即蓄冷直接利用运转模式的情况下,根据设置于蓄能直接利用回路的、对第二循环用泵机构SP的上游侧与下游侧之间的压差进行检测的压差传感器检测到的压差的变化,对第二循环用泵机构SP进行控制以使该第二循环用泵机构SP加载或卸载。

此处,为了更好地进行描述,假设存在M台(M≥2,例如三台以上)第二利用热交换器。当然,该控制也适用于两台的情况。假设M台第二利用热交换器分别设置于M台利用机组。

具体而言,当压差传感器检测到的压差变小时,表明正在工作的第二利用热交换器的台数增多。为此,控制装置CR对第二循环用泵机构SP进行控制以使第二循环用泵机构SP加载,以使上述压差变大。由此,即使在工作的第二利用热交换器的台数增多的情况下,也能够向各第二利用热交换器供给足够的冷量。

另一方面,当压差传感器检测到的压差变大时,表明正在工作的第二利用热交换器的台数减少。为此,控制装置CR对第二循环用泵机构SP进行控制以使第二循环用泵机构SP卸载,以使上述压差变小。由此,在工作的第二利用热交换器的台数减少的情况下,能够相应地减少在蓄能介质第二循环回路中流动的蓄能介质的量,避免冷量的浪费。

关于压差传感器的设置方式,例如,压差传感器包括设置于第二循环用泵机构SP的上游侧的第一压力感测部和设置于第二循环用泵机构SP的下游侧的第二压力感测部。根据由第一压力感测部感测到的上游侧压力和由第二压力感测部感测到的下游侧压力,压差传感器算出第二循环用泵机构SP的上游侧与下游侧之间的压差。

进一步地,对第二循环用泵机构SP的加载、卸载控制进行详细说明。

如上文所述,第二循环用泵机构SP是变频泵或并联设置的多台定频泵。图9示出了由并联连接的多台定频泵构成的第二循环用泵机构SP的加载和卸载控制方式的示意表格,图10是表示由变频泵构成的第二循环用泵机构SP的泵转速与后述比例之间的关系的示意图表。

在第二循环用泵机构SP是并联设置的多台定频泵的情况下,每台定频泵具有识别编号。例如,在图9所示的情况下,第二循环用泵机构SP具有三台定频泵,这些定频泵标识有不同的识别编号。在该情况下,控制装置CR根据处于工作状态的第二利用热交换器的容量的总和与设置有第二利用热交换器的利用机组、即M台利用机组的总容量的比例与预设的开启等级的匹配结果,按照识别编号打开或关闭定频泵。此处的“容量”表示热交换器的额定热交换量的数值。上述比例为预设的多个等级,例如,在图9中,设置有四个等级。如图9所示,当上述比例为0%(即,不进行蓄冷直接利用)时,所有的定频泵均被控制成关闭状态,当上述比例达到0%~39%时,控制装置CR将某一识别编号的定频泵打开。当上述比例达到40%~69%时,控制装置CR在将上述某一识别编号的定频泵维持为打开状态的同时,将另一识别编号的定频泵打开。当上述比例达到70%~100%时,控制装置CR在将上述两台定频泵维持为打开状态的同时,将第三个识别编号的定频泵打开。以上是使第二循环用泵机构SP加载的控制方式,使第二循环用泵机构SP卸载的方式也同样如此。也就是说,在第二循环用泵机构SP是并联设置的至少两台定频泵的情况下,根据上述比例与预设的开启等级的匹配结果,使定频泵打开的台数与匹配的开启等级对应。需要补充的是,当实际比例介于39%~40%或者69%~70%之间时,例如基于根据“四舍五入”的原则设计的控制逻辑来选择定频泵的打开台数。

另一方面,在第二循环用泵机构SP是变频泵的情况下,控制装置CR例如根据图10所示的泵转速与上述比例之间的关系曲线来使第二循环用泵机构SP加载、卸载。具体而言,当上述比例降低时,控制装置CR根据图10所示的变化曲线相应地降低第二循环用泵机构SP的目标转速,当上述比例升高时,控制装置CR根据该变化曲线相应地提高第二循环用泵机构SP的目标转速。

此外,上述比例是通过下述方式确定的。

具体而言,当设置有第二利用热交换器的利用机组中的该第二利用热交换器开启时,该第二利用热交换器的容量和表示开启状态的信号被发送至控制装置CR,控制装置CR接收上述容量和表示开启状态的信号,并算出发送了表示开启状态的信号的第二利用热交换器的容量的总和与所有第二利用热交换器的总容量的比例,从而利用该比例以上述方式对第二循环用泵机构SP进行加载或卸载控制。

根据上述记载可知,通过介质流出配管OP设置第二循环用泵机构SP,能够利用第二循环用泵机构SP的打开或关闭(换言之,运转或停止运转)而使蓄能直接利用回路工作或不工作。在此基础上,通过在蓄能直接利用回路设置对第二循环用泵机构SP的上游侧与下游侧之间的压差进行检测的压差传感器来判断第二利用热交换器的开启数量,能够根据第二利用热交换器的开启数量来及时地调节第二循环用泵机构SP的泵送载荷,从而能够确保向正在工作的第二利用热交换器供给足够的冷量且能够避免冷量的过度供给。

更进一步地,根据第二循环用泵机构SP的类型设置了对应的加载卸载方式。在第二循环用泵机构SP是并联连接的多台定频泵的情况下,向每台定频泵赋予了一个识别编号。如此,在使第二循环用泵机构SP加载或卸载时,能够根据设置有处于工作状态的第二利用热交换器的利用机组的容量的总和与设置有第二利用热交换器的利用机组的总容量的比例的变化,按照识别编号打开或关闭相应的定频泵,从而能够向第二利用热交换器供给足够且适量的冷量。另一方面,在第二循环用泵机构SP是变频泵的情况下,能够根据设置有处于工作状态的第二利用热交换器的利用机组的容量的总和与设置有第二利用热交换器的利用机组的总容量的比例的变化来改变其频率,从而使该变频泵加载或卸载,从而能够向第二利用热交换器供给足够且适量的冷量。

(空气调节系统S2的回路结构)

接着,参照图11,对本申请第二实施方式的空气调节系统S2的回路结构进行详细描述。

与第一实施方式相比,第二实施方式的空气调节系统S2的不同之处在于冷媒旁通配管的结构。具体而言,在第二实施方式中,冷媒旁通配管除了包括第一冷媒旁通配管BP1和第二冷媒旁通配管BP2以外,还包括第三冷媒旁通配管BP3。如图11所示,第三冷媒旁通配管BP3的一端与液体冷媒配管LP在该液体冷媒配管LP的比第一位点P1靠近第一利用热交换器的第二位点P2处连接,另一端和第二冷媒旁通配管BP2的另一端一起与蓄能热交换器4的第二端口连接(例如,第三冷媒旁通配管BP3的该另一端连接与第二冷媒旁通配管BP2的另一端通过汇流管合并后连接至蓄能热交换器4的第二端口)。并且,在第三冷媒旁通配管BP3的中途设置有第二阀机构B(即,第二阀机构)。通过控制装置CR对第二阀机构B的开闭进行控制,能够允许或禁止冷媒在第三冷媒旁通配管BP3中流动。在本实施方式中,通过蓄能热交换器4经由第一冷媒旁通配管BP1和第三冷媒旁通配管BP3连接至液体冷媒配管LP,从而构成了蓄能利用子回路。也就是说,在本实施方式中,冷媒旁通回路包括蓄能子回路和蓄能利用子回路。除此之外,第二实施方式的空气调节系统S2的回路结构与第一实施方式的空气调节系统S1的回路结构基本相同。

(空气调节系统S2的运转模式)

接着,在上述回路结构的基础上,对空气调节系统S2的各运转模式进行说明。与空气调节系统S1相同的是,空气调节系统S2具有常规制冷运转模式、蓄冷运转模式、制冷蓄冷运转模式以及蓄冷直接利用运转模式,因此,省略这些运转模式的说明。此外,空气调节系统S2还具有蓄冷间接利用运转模式。以下,对蓄冷间接利用运转模式进行说明。

(蓄冷间接利用运转模式)

图12是表示处于蓄冷间接利用运转模式的第二实施方式的空气调节系统S2的示意图。蓄冷间接利用运转模式是指贮存在蓄能容器5内的蓄能介质将冷量传递给冷媒而使冷媒利用该冷量的运转模式。在蓄冷间接利用运转模式下,热源热交换器2作为冷媒的冷凝器(放热器)发挥作用,第一利用热交换器3作为冷媒的蒸发器发挥作用,第一利用侧阀机构FV保持打开的状态。此外,在该模式下,设置于第二冷媒旁通配管BP2的第一阀机构C被控制成关闭状态,设置于第三冷媒旁通配管BP3的第二阀机构B被控制成打开状态,第一循环用泵机构FP被控制成运转状态,第二循环用泵机构SP被控制成运转停止状态。此外,若设置有阀机构A,则阀机构A可以被控制为打开状态,也可以被控制为关闭状态。

在蓄冷间接利用运转模式下,从压缩机1的喷出端口喷出的高温高压气态冷媒经由第一配管L1流入热源热交换器2。在热源热交换器2中,上述高温高压气态冷媒与热源介质(例如,空气或水等)进行热交换而冷凝成中压(或低压)的液态(有时是气液两相状态)冷媒。冷凝后的冷媒从热源热交换器2流出而在液体冷媒配管LP中流动。由于第一阀机构C被调节成关闭状态且第二阀机构B被调节成打开状态,因此,上述液态(或者气液两相状态)冷媒中的至少一部分经由第一位点P1流入蓄能利用子回路、具体而言是第一冷媒旁通配管BP1,另一部分经由液体冷媒配管LP流入第一利用侧阀机构FV,并且在第一利用侧阀机构FV中减压后流入第一利用热交换器3。需要说明的是,在设置有阀机构A的情况下,若阀机构A被调节成打开状态,则上述冷媒中的一部分继续保持在液体冷媒配管LP中流动,其余的部分经由第一位点P1流入蓄能利用子回路(具体而言,第一冷媒旁通配管BP1)。另一方面,若阀机构A被调节成关闭状态,则上述冷媒全部经由第一位点P1流入蓄能利用子回路(具体而言,第一冷媒旁通配管BP1)。流入第一冷媒旁通配管BP1的冷媒经由第一冷媒旁通配管BP1流入蓄能热交换器4。同时,在处于运转状态的第一循环用泵机构FP的泵送作用下,贮存在蓄能容器5内的蓄能介质经由蓄能介质流动用配管被供给至蓄能热交换器4。在蓄能热交换器4中,冷媒与蓄能介质进行热交换,冷量从蓄能介质传递至冷媒。然后,在进行完热交换后,蓄能介质在第一循环用泵机构FP的泵送作用下返回至蓄能容器5,冷媒从蓄能热交换器4流出至第三冷媒旁通配管BP3,并且经由第三冷媒旁通配管BP3流动至液体冷媒配管LP的第二位点P2,从而经由液体冷媒配管LP流入第一利用热交换器3。在第一利用热交换器3中,冷媒与空气(即待调节介质)进行热交换而蒸发,从而成为气态(或者气液两相状态)冷媒。接着,上述冷媒从第一利用热交换器3流出并流入气体冷媒配管GP。需要注意的是,由于第一阀机构C被调节成关闭状态,因此,上述冷媒不会流入第二冷媒旁通配管BP2,而是全部在气体冷媒配管GP中流动而被吸入压缩机1,从而再次被压缩成高温高压的气态冷媒。由此,完成了一次蓄冷间接利用运转模式。

根据上述回路结构可知,在第二实施方式的空气调节系统S2中,蓄能回路SC1除了包括蓄能子回路以外,还包括能够实现蓄冷利用功能的蓄能利用子回路。通过设置蓄能利用子回路,空气调节系统还可具有第二运转模式(即,蓄能间接利用运转模式)。也就是说,由于设置有蓄能利用子回路,因此,空气调节系统在具备第一运转模式(即,蓄能直接利用运转模式)的同时,还具备第二运转模式(即,蓄能间接利用运转模式),能够根据需要选择执行第一运转模式还是第二运转模式。如此,能够更灵活且更合理地利用预先积蓄的冷量。

(空气调节系统S2的装置构成)

图13是表示第二实施方式的空气调节系统S2的装置构成的示意图。如图13所示,与第一实施方式相比,第二实施方式的不同点仅在于,冷媒旁通配管包括第一冷媒旁通配管BP1、第二冷媒旁通配管BP2以及第三冷媒旁通配管BP3。除此之外,第二实施方式的空气调节系统S2的装置构成与第一实施方式的空气调节系统S1的装置构成基本相同。

(空气调节系统S2的控制)

接着,在上述回路结构和装置构成的基础上,对第二实施方式的空气调节系统S2的控制进行详细说明。

(运转模式的切换)

首先,对空气调节系统S2以第一运转模式或第二运转模式开始运转或从其他运转模式切换成第一运转模式或第二运转模式或第一运转模式与第二运转模式之间彼此切换的控制进行说明。在本实施方式中,第一运转模式即为上文说明的蓄冷直接利用运转模式,第二运转模式即为上文说明的蓄冷间接利用运转模式

在空气调节系统S2处于停止运转状态或者处于常规制冷运转模式或蓄冷运转模式或制冷蓄冷运转模式的情况下,当空气调节系统S2的控制装置CR接收到需要进行蓄冷利用的指令时,控制装置CR根据贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度的情况来决定使空气调节系统S2以第一运转模式开始运转还是以第二运转模式开始,或者从当前的运转模式切换至第一运转模式还是切换至第二运转模式。

具体而言,在空气调节系统S2处于停止运转状态时接收到需要进行蓄冷利用的指令的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的第一阈值或比对象空间的空间内温度低第一规定值(例如,蓄能介质的温度比对象空间的空间内温度低至少12℃或15℃)时,控制装置CR使设置于蓄能直接利用回路中的第二循环用泵机构SP运转以使蓄能直接利用回路工作。由此,贮存在蓄能容器5内的蓄能介质经由蓄能直接利用配管被供给至利用机组UU中的第二利用热交换器6,以使空气调节系统S2以第一运转模式开始运转。由此,能够在不将冷量传递给冷媒的情况下,直接利用预先积蓄的冷量对对象空间进行制冷。另一方面,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度达到规定的第一阈值以上且小于规定的第二阈值时,或者与对象空间的空间内温度的差值小于第一规定值且大于第二规定值时,控制装置CR使空气调节系统S2以第二运转模式开始运转。

此外,在空气调节系统S2处于例如常规制冷运转模式时接收到需要进行蓄冷利用的指令的情况下,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度小于规定的第一阈值或比对象空间的空间内温度低第一规定值时,控制装置CR如上文所述那样进行控制,以使空气调节系统S1从当前的运转模式、例如常规制冷运转模式切换至第一运转模式。由此,能够在不将冷量传递给冷媒的情况下,直接利用预先积蓄的冷量对对象空间进行制冷。另一方面,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度达到规定的第一阈值以上且小于规定的第二阈值时,或者与对象空间的空间内温度的差值小于第一规定值且大于第二规定值时,控制装置CR使空气调节系统S2从当前的运转模式切换至第二运转模式。

根据上述内容可知,与第一实施方式相比,在接收到需要进行蓄能利用的指令的情况下,第二实施方式的空气调节装置能够根据贮存在蓄能装置SA内的蓄能介质的温度选择执行第一运转模式(即,蓄能直接利用运转模式)还是执行第二运转模式(即,蓄能间接利用运转模式)。如此,能够根据冷量的积蓄程度更合理地利用冷量,在冷量足够的情况下,进行第一运转模式提高冷量的利用效率,在冷量不足以直接给第二利用热交换器利用,但是能够给冷媒利用以进一步降低冷媒温度的情况下,进行第二运转模式,以减少热源机组的电力消耗,从而提高积蓄的冷量的利用效率、降低电力消耗并实现更好的经济性和节能性。

(空气调节系统S2A的回路结构)

图14是表示第二实施方式的变形例的空气调节系统S2A的回路图。与第一实施方式的变形例相比,该变形例的空气调节系统S2A的回路结构的不同点在于,冷媒旁通配管除了具有第一冷媒连通配管BP1和第二冷媒连通配管BP2以外,还具有第三冷媒连通配管BP3。除此之外,本变形例的空气调节系统S2A的回路结构与空气调节系统S1A的回路结构基本相同。

(空气调节系统S2A的运转模式)

与第一实施方式的变形例相比,本变形例的空气调节系统S2A的不同点在于还具有蓄能间接利用运转模式。除此之外,本变形例的空气调节系统S2A的运转模式与空气调节系统S1A的运转模式基本相同。

(空气调节系统S2A的装置构成)

图15是表示第二实施方式的变形例的空气调节系统S2A的装置构成的示意图。与第一实施方式的变形例相比,该变形例的空气调节系统S2A的装置构成的不同点在于,冷媒旁通配管除了具有第一冷媒连通配管BP1和第二冷媒连通配管BP2以外,还具有第三冷媒连通配管BP3。除此之外,本变形例的空气调节系统S2A的装置构成与空气调节系统S1A的装置构成基本相同。

(空气调节系统S2A的控制)

与第一实施方式的变形例相比,空气调节系统S2A的控制的不同点仅在于,当判定为贮存在蓄能容器5内的蓄能介质的温度达到规定的第一阈值以上且小于规定的第二阈值时,或者与对象空间的空间内温度的差值小于第一规定值且大于第二规定值时,控制装置CR使空气调节系统S2A以第二运转模式开始运转。

(空气调节系统3)

图16是表示第三实施方式的空气调节系统S3的回路图。如图16所示,与第一实施方式的空气调节系统S1的不同点在于,在本实施方式的空气调节系统S3中,冷媒利用回路RC是同时具备制冷功能和制热功能的冷媒循环回路,包括四通换向阀V0。四通换向阀V0设置于连接压缩机1与热源热交换器2的第一配管L1的中途,四通换向阀V0是对冷媒的流动方向进行切换的流路切换机构,包括第一切换端口VP1、第二切换端口VP2、第三切换端口VP3以及第四切换端口VP4。第一切换端口VP1与压缩机1的喷出口连接,第三切换端口VP3与压缩机1的吸入端口连接。通过切换上述第一切换端口VP1、第二切换端口VP2、第三切换端口VP3以及第四切换端口VP4彼此之间的连通状态,对冷媒的流动方向进行切换,从而实现要进行的运转模式。四通换向阀2的第二切换端口VP2与热源热交换器3连接,第四切换端口P4与气体冷媒配管GP连接。

通过使第一切换端口VP1与第二切换端口VP2连通且使第三切换端口VP3与第四切换端口VP4连通,空气调节系统3能够执行与空气调节系统1相同的制冷相关运转模式。通过使第一切换端口VP1与第四切换端口VP4连通且使第二切换端口VP2与第三切换端口VP3连通,空气调节系统3能够执行常规制热运转模式。

关于装置构成和控制,本实施方式的空气调节系统3与空气调节系统1基本相同。

(空气调节系统S3A)

图17是表示第三实施方式的变形例的空气调节系统S3A的回路图。如图17所示,与第一实施方式的变形例的空气调节系统S1A相比,该变形例的空气调节系统S3A的不同点在于包括上述四通换向阀V0以及能够执行常规制热运转模式。除此之外,该变形例的空气调节系统S3A的装置构成和控制与空气调节系统S1A的基本相同。

(空气调节系统S4)

图18是表示第四实施方式的空气调节系统S4的回路图。如图18所示,与第二实施方式的空气调节系统S2相比,本实施方式的空气调节系统S4的不同点在于包括上述四通换向阀V0以及能够执行常规制热运转模式。除此之外,本实施方式的空气调节系统S4的装置构成和控制与空气调节系统S2的基本相同。

(空气调节系统S4A)

图19是表示第四实施方式的变形例的空气调节系统S4A的回路图。如图19所示,与第二实施方式的变形例的空气调节系统S2A相比,本变形例的空气调节系统S4A的不同点在于包括上述四通换向阀V0以及能够执行公知的常规制热运转模式。除此之外,本变形例的空气调节系统S4A的装置构成和控制与空气调节系统S2A的基本相同。

(其他实施方式)

在第一实施方式的空气调节系统S1及其变形例的空气调节系统S1A、第二实施方式的空气调节系统S2及其变形例的空气调节系统S2A、第三实施方式的空气调节系统S3及其变形例的空气调节系统S3A、第四实施方式的空气调节系统S4及其变形例的空气调节系统S4A的基础上,可选,还包括锅炉和热水配管。锅炉通过热水配管与第二利用热交换器连接,以使锅炉中的热水通过热水配管流入第二利用热交换器,从而能够在不利用冷媒的情况下进行制热运转。

另外,可选,空气调节系统可以包括分段式空气处理系统,第一利用热交换器和第二利用热交换器在分段式空气处理系统中分别设置于不同的功能段或者设置于相同的功能段。

例如,第一利用热交换器和第二利用热交换器可分别设置于不同的功能段。在大型分段式空气处理机组中,例如AHU空调箱或直膨空调箱中,设置有包括第二利用热交换器的蓄冷直接利用功能段、包括第一利用热交换器的蓄冷间接利用功能段、用于将制冷后的空气从机组中吹出的风机段,制冷后的空气经由风机段中风机的作用吹出并通过风管送到室内。又例如,第一利用热交换器和第二利用热交换器共同设置于相同的功能段。

如此,能够根据具体的应用场景灵活地选择仅有第一利用热交换器的功能段、仅有第二利用热交换器的功能段、或者同时具有第一利用热交换器和第二利用热交换器的功能段。例如,对于新安装市场,可以选择第一利用热交和第二利用热交设置在同一个功能段的装置,节约安装空间;对于改造市场,对于已经有使用第一利用热交换器的功能段的情况,可以增加仅具有第二利用热交换器的功能段,实现改造。

此外,在上述实施方式及其变形例的空气调节系统中,优选,还可具有第一利用热交换器和第二利用热交换器同时运转的运转模式。以第一实施方式的空气调节系统S1为例进行说明。

图20是表示处于制冷蓄冷直接利用运转模式的第一实施方式的空气调节系统S1的示意图。制冷蓄冷直接利用运转模式是在利用冷媒进行常规制冷运转模式的同时直接将蓄能介质供给至第二利用热交换器6进行蓄冷直接利用的运转模式。换言之,制冷蓄冷直接利用运转模式是同时利用第一利用热交换器3和第二利用热交换器6进行制冷的运转模式。由于该运转模式实质上是常规制冷运转模式和蓄冷直接利用运转模式的混合模式,因此,省略其详细描述。

如此,通过同时利用第一利用热交换器3和第二利用热交换器6进行制冷,能够实现空气调节系统的能力最大化。

需要说明的是,制冷蓄冷直接利用运转模式是第一利用热交换器和第二利用热交换器同时运转的一个例子,并不限于此,也可以是蓄冷直接利用运转模式和蓄冷间接利用运转模式混合而成的运转模式,其同样能够实现空气调节系统的能力最大化。

以上,基于各实施方式及其变形例对本公开进行了记述,但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

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