CN101363649B - 基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统，包括地下埋管换热器系统、热泵机组系统以及楼层空调机房内的空调机组，地下埋管换热器系统与热泵机组系统通过管道连接，热泵机组系统与空调机组通过管道连接；热泵机组的空调冷冻水集水器、分水器与空调机组的冷却盘管通过管道连接，空调机组冷却盘管前有一套转轮除湿系统。本发明在空调机组内采用温湿度独立控制，即转轮除湿系统用于降低空气湿度而不改变空气温度，冷却盘管用于降低空气温度而不改变空气湿度，温湿度独立控制有利与室内的温湿度控制，同时冷却盘管只需要负责冷却，而不需要除湿，因此进入冷却盘管的冷冻水温度就不需要很低，这就减轻了热泵机组的工作负担。

Description

基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统

技术领域

本发明涉及的是一种制冷和除湿技术领域的热泵空调系统，特别是一种基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统。

背景技术

能源问题是人类发展面临的一个重大问题，能源和环境的协调发展成为趋势。土壤源热泵是一种有效的能源利用形式，它是利用土壤作为冷热源，通过换热介质，夏季向土壤散热，冬季从土壤吸热，再通过热泵机组向建筑制冷和供热。土壤源属于可再生能源，利用可再生能源作为建筑物制冷和供热的冷热源，既节能又环保。同时，建筑物的室内环境一般要求温湿度控制，现有的大部分除湿方式都是冷却除湿。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利名称为：一种地源热泵系统，申请号为：200510025163.6，该专利公开了一种地源热泵系统，由蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀构成，在冬季制热和夏季制冷过程中，分别切换阀门组，使室内循环水和井水分别按需要流经蒸发器或冷凝器，充分利用地表水体与环境空气的温差实现室内循环水温度的调节。该专利技术主要是针对室内温度控制，并没有进行温度和湿度的独立控制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统，采用热泵系统单独冷却，转轮除湿系统单独除湿，两者结合构成温湿度独立控制的空调系统，对于温度、湿度都便于控制。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：地下埋管换热器系统，热泵机组系统以及楼层空调机房内的空调机组三部分。地下埋管换热器系统与热泵机组系统通过管道连接起来，热泵机组系统与空调机组通过管道连接起来。

所述地下埋管换热器系统包括：地下埋管换热器，地源侧集水器，地源侧分水器。地下埋管换热器由多个埋管井并联组成，所有埋管采用同程式连接。最后通过管道和地源侧集水器、地源侧分水器连接。地源侧集水器、地源侧分水器一端与地下埋管换热器连接，另一端与热泵机组系统通过管道连接。

所述热泵机组系统包括：两台并联的热泵机组，热泵机组包括蒸发器、冷凝器，空调冷冻水集水器、空调冷冻水分水器。蒸发器通过管道同时与地源侧集水器、地源侧分水器以及空调冷冻水集水器、空调冷冻水分水器连接，冷凝器通过管道同时与地源侧集水器、地源侧分水器以及空调冷却水集水器、空调冷却水分水器连接。空调冷冻水集水器、空调冷冻水分水器与空调机组的冷却段内的冷却盘管通过管道连接。

所述空调机组包括：混风段、过滤段、除湿段、冷却段、再热段、加湿段和送风段。混风段为空调机组最前端，有两个入风口，一个入风口没有连接部件，为新风入口，另一个入风口通过管道与房间接连，为回风入口，混风段在机组内部一端与过滤段连接；过滤段一端与混风段连接，另一端与除湿段连接；除湿段一端与过滤段连接，另一端与冷却段连接，除湿段内为转轮除湿设备；冷却段一端与除湿段连接，另一端与再热段连接，冷却段内为一个换热盘管，盘管内通过水流动与空气换热，夏季时，盘管用于冷却空气，称为冷却盘管；再热段一端与冷却段连接，另一端与加湿段连接，再热段内为一个电加热器；加湿段一端与再热段连接，另一端与送风段连接；送风段一端与加湿段连接，另一端通过管道与房间连接。制冷工况时，回风和新风在混风段混合后经过过滤段，过滤后经过除湿段内的转轮除湿，再经过冷却段内的冷却盘管冷却，再经再热段内的加热盘管再热，最后经过加湿段和送风段送入室内。

本发明在制冷工况时，热泵机组工作，热泵机组系统同时与地下埋管换热器系统和空调机组连接，将热量散入地下，热泵机组为空调机组提供冷冻水，冷冻水进入空调机组冷却段的冷却盘管内，与空气换热冷却空气，空气被冷却之前先经过除湿段内的转轮，由转轮进行除湿，除湿的过程中没有改变空气的温度，而在冷却的过程中，没有改变空气的湿度，因此空气的温度和湿度是独立控制的。经过冷却后的空气如果温度太低，还需要再热段的电加热对空气进行加热后送入室内。供热工况时，热泵机组工作，热泵机组系统与地下埋管换热器和空调机组连接，从土壤中吸收热量，热泵机组为空调机组提供热水，热水进入空调机组冷却段内的冷却盘管内，与空气换热加热空气，再经过加湿段提高空气湿度，送入室内。

本发明在空调机组内采用温湿度独立控制，即转轮除湿系统用于降低空气湿度而不改变空气温度，冷却盘管用于降低空气温度而不改变空气湿度，温湿度独立控制有利与室内的温湿度控制，同时冷却盘管只需要负责冷却，而不需要除湿，因此进入冷却盘管的冷冻水温度就不需要很低，这就减轻了热泵机组的工作负担。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图

图2为转轮除湿结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，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。

如图1所示，本实施例包括：地下埋管换热器系统1，热泵机组系统2，空调机组3。连接方式为：地下埋管换热器系统1与热泵机组系统2通过管道连接起来，热泵机组系统2与空调机组3通过管道连接起来。

所述地下埋管换热器系统1包括：地下埋管换热器5，地源侧集水器6，地源侧分水器7。地下埋管换热器5由多个埋管井并联组成，最后通过管道和地源侧集水器6、地源侧分水器7连接。地源侧集水器6、地源侧分水器7一端与地下埋管换热器5连接，另一端与热泵机组系统2通过管道连接。

所述热泵机组系统2包括：热泵机组8，两台热泵机组8并联。热泵机组包括蒸发器9，冷凝器10，空调冷冻水集水器11，空调冷冻水分水器12。蒸发器9通过管道同时与地源侧集水器6、地源侧分水器7以及空调冷冻水集水器11、空调冷冻水分水器12连接，冷凝器10通过管道与地源侧集水器6、地源侧集水器7连接。

所述空调机组3包括：混风段13，过滤段14，除湿段15，冷却段16，再热段17，加湿段18，送风段19。混风段13为空调机组最前端，有两个入风口，一个入风口没有连接东西，为新风入口，另一个入风口通过管道与房间接连，为回风入口，混风段13在机组内部一端与过滤段14连接；过滤段14一端与混风段13连接，另一端与除湿段15连接；除湿段15一端与过滤段14连接，另一端与冷却段16连接，除湿段15内设一套转轮除湿系统4；冷却段16一端与除湿段15连接，另一端与再热段17连接，冷却段16内为一个换热盘管，盘管内通过水流动与空气换热，夏季时，盘管用于冷却空气，称为冷却盘管；再热段17一端与冷却段16连接，另一端与加湿段18连接，再热段17内设一个电加热器；加湿段18一端与再热段17连接，另一端与送风段19连接；送风段19一端与加湿18段连接，另一端通过管道与房间连接。

制冷时冷却水通过地源侧分水器7进入地下埋管换热器5与土壤换热后通过地源侧集水器6进入热泵机组冷凝器10。热泵机组8为空调机组3提供冷冻水，冷冻水经过冷冻水分水器12进入空调机组冷却段16的冷却盘管内，与空气换热冷却空气，换热后的冷冻水从冷却段16内的冷却盘管流入冷冻水集水器11。空气被冷却之前先经过空调机组3的除湿段15内的转轮除湿系统4，由转轮除湿系统4进行除湿，除湿的过程中没有改变空气的温度，而在冷却段16冷却的过程中，没有改变空气的湿度，因此空气的温度和湿度是独立控制的。经过冷却后的空气如果温度太低，还需要再热段17的电加热对空气进行加热后送入室内。

供热工况时正好相反，即冷水通过地源侧分水器7进入地下埋管换热器5与土壤换热后通过地源侧集水器6进入热泵机组蒸发器9。热泵机组8为空调机组3提供热水，热水经过冷冻水分水器12进入空调机组冷却段16的冷却盘管内，与空气换热加热空气，换热后的热水从冷却段16内的冷却盘管流入冷冻水集水器11。被加热后的空气再经过加湿段18提高空气湿度，送入室内。

可以看到，这里制冷工况时采用温湿度独立控制，不仅便于控制室内的温度和湿度，而且空调机组3冷却段16内的冷却盘管只需要负责冷却，而不需要除湿，因此进入冷却盘管的冷冻水温度就不需要很低，这就减轻了热泵机组8的工作负担。

如图2所示，转轮除湿系统4包括除湿与再生两个工作过程，除湿过程中，经过过滤段14的空气20经过转轮21进行除湿，再由送风风机22将低湿空气23送入冷却段16。再生过程中，经过再生加热器24加热的空气经过转轮21对转轮内的介质进行加热再生，再经过再生风机25排出。

本实施例提出地源热泵这种节能环保的空调措施，满足建筑物夏季供冷以及冬季供热的要求。同时针对建筑物室内需要温湿度控制，提出转轮除湿技术，进行温湿度独立控制，使得热泵机组只需要负责冷却，而除湿的部分由转轮完成。空调机组中除湿段内的转轮除湿只降低空气湿度而不改变空气温度，冷却段内的冷却盘管只改变空气的温度而不改变空气湿度。在制冷工况时，热泵机组为空调机组冷却段提供冷冻水用于降低空气温度，空调机组内除湿段的转轮除湿系统用于降低空气湿度，两者相互独立，除湿的过程中不改变空气温度，冷却过程中不改变空气湿度。本实施例大大减轻了热泵机组的工作负担。

Claims (4)

1.一种基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统，其特征在于包括：地下埋管换热器系统、热泵机组系统以及楼层空调机房内的空调机组，地下埋管换热器系统与热泵机组系统通过管道连接，热泵机组系统与空调机组通过管道连接，其中：

所述地下埋管换热器系统包括：地下埋管换热器、地源侧集水器、地源侧分水器，地下埋管换热器通过管道和地源侧集水器、地源侧分水器连接，地源侧集水器、地源侧分水器一端与地下埋管换热器连接，另一端与热泵机组系统通过管道连接；

所述热泵机组系统包括：两台并联热泵机组，热泵机组包括蒸发器、冷凝器，空调冷冻水集水器、空调冷冻水分水器，蒸发器通过管道同时与地源侧集水器、地源侧分水器以及空调冷冻水集水器、空调冷冻水分水器连接，冷凝器通过管道与地源侧集水器、地源侧分水器连接，空调冷冻水集水器、空调冷冻水分水器与空调机组通过管道连接；

所述空调机组包括：混风段、过滤段、除湿段、冷却段、再热段、加湿段和送风段，混风段为空调机组最前端，有两个入风口，一个为新风入口，另一个入风口通过管道与房间接连，为回风入口，混风段在机组内部一端与过滤段连接，过滤段另一端与除湿段连接，除湿段另一端与冷却段连接，除湿段内设一套转轮除湿系统，冷却段另一端与再热段连接，冷却段内设一个换热盘管，为冷却盘管，再热段一端与冷却段连接，另一端与加湿段连接，再热段内设一个电加热器，加湿段另一端与送风段连接，送风段另一端通过管道与房间连接。

2.根据权利要求1所述的基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统，其特征是，所述地下埋管换热器由多个埋管井并联组成，所有埋管采用同程式连接，最后通过管道和地源侧集水器、地源侧分水器连接。

3.根据权利要求1所述的基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统，其特征是，所述热泵机组系统中空调冷冻水集水器、空调冷冻水分水器通过管道与空调机组中的冷却段连接，为冷却段内的冷却盘管在制冷工况时提供冷冻水冷却空气，在供热工况时提供热水加热空气。

4.根据权利要求1所述的基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统，其特征是，所述转轮除湿系统包括除湿与再生两个过程，除湿过程中，经过过滤段的空气经过转轮进行除湿，再由送风风机将低湿空气送入冷却段；再生过程中，经过再热段加热的空气经过转轮对转轮内的介质进行加热再生，再经过再生风机排出。

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