CN101368772B - 多模式热回收水水式地源热泵机组 - Google Patents

多模式热回收水水式地源热泵机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多模式热回收水水式地源热泵机组,其包括压缩机(1),并且还包括:供暖装置,具有供暖换热器(20),其输入端连接到所述压缩机(1)的输出端;以及供冷装置,具有供冷换热器(40),供冷换热器(40)的输入端连接到供暖装置的供暖换热器(20)的输出端,供冷换热器(40)的输出端连接到压缩机(1)的输入端。由此,在同时要求供热与供冷的情况下,只用一台主机就能实现同时制冷、制热以及回收热量的功能。

Description

多模式热回收水水式地源热泵机组
技术领域
本发明涉及一种水源热泵机组,尤其是多模式热回收水水式地源热泵机组。
背景技术
目前的水源(地源)热泵机组,在同一时刻不能同时实现制冷、制热功能,制冷时将冷凝热排放到地表水、地下水或者土壤中,制热时从地表水、地下水或者土壤中吸收热量。在春、秋季或者大型建筑物等需要同时供暖与供冷的场合,如果能用一台主机将能量从供冷区域例如建筑物内区、朝南房房间等转移到供暖区域例如建筑物周边区、朝北房间等,实现建筑物内部的热回收,则不仅能节约能源,具有明显的环保效益,而且能减小初投资。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多模式热回收水水式地源热泵机组,其在同时要求供热与供冷的情况下,只用一台主机就能实现同时制冷、制热并能回收热量的功能。
为实现上述目的,根据本发明的多模式热回收水水式地源热泵机组,包括压缩机、供暖装置、热源换热系统、供冷装置、以及节流机构;所述供暖装置具有供暖换热器,所述供暖换热器一端通过第一阀门与所述压缩机的输出端连接,另一端通过第二阀门与所述节流机构的输入端连接;所述热源换热系统具有热源侧换热器,所述热源侧换热器一端通过第三阀门与所述压缩机的输出端连接,另一端通过第四阀门与所述节流机构的输入端连接;所述供冷装置具有供冷换热器,所述供冷换热器一端通过第五阀门与所述压缩机的输入端连接,另一端通过第六阀门与所述节流机构的输出端连接;并且,所述供暖装置的供暖换热器另一端还通过所述第二阀门和所述第四阀门连接于所述热源换热系统的热源侧换热器另一端,所述热源换热系统的热源侧换热器一端还通过第七阀门连接于所述压缩机的输入端,所述热源换热系统的热源侧换热器另一端还通过第八阀门和第九阀门连接于所述节流机构输出端。
其中,在上述多模式热回收水水式地源热泵机组中,节流机构包括储液器和第十阀门,所述压缩机输入端连接有气液分离器。
另外,在上述多模式热回收水水式地源热泵机组中,第一阀门、第三阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门为电磁阀,所述第二阀门、第四阀门、第五阀门、第九阀门为单向阀,第十阀门为膨胀阀。
另外,在上述多模式热回收水水式地源热泵机组中还包括:至少一套连接在所述供暖装置与地板辐射采暖系统之间的供暖用热水接口,至少一套连接在所述供冷装置与风机盘管系统之间的供冷用冷水接口,以及至少一套与热源水接通、且均连接于所述热源换热系统的热源进、出水接口。由此,多模式热回收水水式地源热泵机组可实现纯制冷、纯制热、纯热回收、制冷带热回收、以及制热带热回收五种运行模式。
此外,根据本发明的另一方面,提供一种多模式热回收水水式地源热泵机组,包括压缩机,还包括:供暖装置,具有供暖换热器,其输入端连接到所述压缩机的输出端;以及供冷装置,具有供冷换热器,所述供冷换热器的输入端连接到所述供暖装置的供暖换热器的输出端,所述供冷换热器的输出端连接到所述压缩机的输出端。
其中,上述多模式热回收水水式地源热泵机组中还包括:热源换热系统,具有热源侧换热器,所述热源侧换热器具有:第一端,通过阀门连接到所述压缩机的输出端,并且通过阀门连接到所述压缩机的输入端;第二端,通过阀门连接到所述供暖装置的供暖换热器的输出端,并且通过阀门连接到所述压缩机的输入端。
优选方式为,在多模式热回收水水式地源热泵机组中还包括节流机构,该节流机构输入端通过阀门与所述供暖装置的供暖换热器输出端连接,并通过阀门与所述热源换热系统的热源侧换热器第二端连接,节流机构输出端通过阀门所述供冷装置的供冷换热器输入端连接,并通过电磁阀和单向阀连接于所述热源换热系统的热源侧换热器第二端。
另外,在上述多模式热回收水水式地源热泵机组中还包括:至少一套连接在所述供暖装置与地板辐射采暖系统之间的供暖用热水接口,至少一套连接在所述供冷装置与风机盘管系统之间的供冷用冷水接口,以及至少一套与热源水接通、且均连接于所述热源换热系统热源进、出水接口。
并且,在上述多模式热回收水水式地源热泵机组中,连接于所述供暖装置的供暖换热器输入端、连接于所述供冷装置的供冷换热器输入端、以及连接于所述热源换热系统的热源侧换热器第一端的阀门均为电磁阀,连接于所述供暖装置的供暖换热器输出端、连接于所述供冷装置的供冷换热器输出端、以及连接在所述热源换热系统的热源侧换热器第二端与节流机构输入端之间的阀门均为单向阀。
另外,在上述多模式热回收水水式地源热泵机组中,所述节流机构包括储液器和膨胀阀,所述压缩机的输入端连接有气液分离器。
综上所述,本发明只需要利用一台主机,就能实现同时制冷、制热的功能,回收建筑物内供冷区域的热量并能将其转移到需要热量的区域,既达到了节能效果,又减小了初投资。
附图说明
图1表示根据本发明的多模式热回收水水式地源热泵机组的构成原理示意图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的多模式热回收水水式地源热泵机组的优选实施方式进行详细描述。
图1示出根据本发明的多模式热回收水水式地源热泵机组的构成原理示意图,如该图所示,本发明的多模式热回收水水式地源热泵机组A分别连接于地板辐射采暖系统B和风机盘管系统C,其至少包括压缩机1、供暖装置、供冷装置、热源换热系统、以及节流机构。该供暖装置包括供暖换热器20、电磁阀22和单向阀(其流向为从空白三角形到非空白三角形)24,其中供暖换热器20用作冷凝器;该供冷装置包括供冷换热器40、电磁阀42和单向阀44,其中供冷换热器40用作蒸发器;该热源换热系统包括热源侧换热器60、电磁阀62、92、72和单向阀64、74,其中热源侧换热器60既可以作为蒸发器,也可以作为冷凝器;该节流机构包括高压储液器80和膨胀阀82。
在多模式热回收水水式地源热泵机组A中,压缩机1的一端既可以通过电磁阀22与冷凝器20连接,又通过电磁阀62与热源侧换热器60连接,压缩机1的另一端连接于气液分离器94,供暖系统中单向阀24的一端与节流系统中储液器80连接,节流系统中膨胀阀82的输出端与供冷系统中电磁阀42连接,同时通过电磁阀72及单向阀74与热源侧换热器60连接,并且,热源侧换热器60还通过电磁阀92与气液分离器94连接,供冷装置中单向阀44也与气液分离器94连接。
另外,多模式热回收水水式地源热泵机组A还具有多套水管接口,至少包括一套供暖用热水接口、一套供冷用冷水接口和一套热源进、出水接口66、68。在本实施方式中,该供暖用热水接口包括热水出水接口28和热水回水接口27,该热水出水接口28连接在供暖装置中冷凝器20的一端与地板辐射采暖系统B之间,该热水回水接口27连接在供暖装置中冷凝器20的另一端与地板辐射采暖系统B之间;该供冷用冷水接口包括冷水出水接口48和冷水回水接口46,该冷水出水接口48连接在供冷装置中蒸发器40的一端与风机盘管系统C之间,该冷水回水接口46连接在供冷装置中蒸发器40的另一端与风机盘管系统C之间;热源进水接口66及热源出水接口68与热源水接通,且分别连接于热源换热系统中热源侧换热器60的两端。
本发明的多模式热回收水水式地源热泵机组A能实现五种运行模式,即纯制冷、纯制热、纯热回收、制冷带热回收、以及制热带热回收模式。
接着,对多模式热回收水水式地源热泵机组A的各种运行模式详述如下:
一、纯制冷模式
此时,电磁阀22、72、92关闭,电磁阀62、42打开,制冷剂从压缩机1依次流经电磁阀62、热源侧换热器60和单向阀64(即热源换热系统)、储液器80和膨胀阀82(即节流机构)、电磁阀42、蒸发器40和单向阀44(即供冷装置),然后经由气液分离器94流回压缩机1,此时热源水作为冷却水,热源侧换热器60作为冷凝器,而供暖装置中的冷凝器20不运行。多模式热回收水水式地源热泵机组A提供冷水供风机盘管C制冷,用于只有冷负荷、没有热负荷的场合。
2、纯制热模式
此时电磁阀62、42关闭,电磁阀22、72、92打开,制冷剂从压缩机1依次流经电磁阀22、冷凝器20和单向阀24(供暖装置)、储液器80和膨胀阀82(节流机构)、电磁阀72、单向阀74、热源侧换热器60、电磁阀92,然后经由气液分离器94流回压缩机1,此时热源侧换热器60作为蒸发器,从热源水中吸收热量,而供冷装置中的蒸发器40不运行。多模式热回收水水式地源热泵机组A提供热水给地板辐射采暖系统B,用于冷、热负荷之比为0,只有热负荷、没有冷负荷的场合。
3、纯热回收模式
此时将电磁阀62、72、92关闭,将电磁阀22、42打开,制冷剂从压缩机1依次流经电磁阀22、冷凝器20和单向阀24(供暖装置)、储液器80和膨胀阀82(节流机构)、电磁阀42、蒸发器40和单向阀44(供冷装置),然后经由气液分离器94流回压缩机1,此时热源换热系统中换热器60不工作,热源水不参与热交换,冷凝器20、蒸发器40投入运行。多模式热回收水水式地源热泵机组A提供冷水供风机盘管C制冷,同时提供热水给地板辐射采暖系统B,用于冷、热负荷之比接近1的场合,此时冷热负荷基本相当。
4、制冷热回收模式
此时将电磁阀22、62、42打开,将电磁阀72、92关闭,热源侧进水作为冷却水,热源侧换热器60作为冷凝器,冷凝器20、蒸发器40投入运行。制冷剂从压缩机1出来后分为两路,一路经过电磁阀22、冷凝器20和单向阀24(即供暖装置),另一路经过电磁阀62、热源侧换热器60和单向阀64(即热源换热系统),两路制冷剂会合后流经储液器80和膨胀阀82(节流机构)、以及电磁阀42、蒸发器40和单向阀44(供冷装置),然后经由气液分离器94流回压缩机1。此时,多模式热回收水水式地源热泵机组A同时向冷水供风机盘管C提供冷水制冷、向地板辐射采暖系统B提供热水供暖,用于冷、热负荷比例大于1即冷负荷大于热负荷的场合。
5、制热热回收模式
此时将电磁阀22、72、92、42打开,将电磁阀62关闭,热源侧换热器60作为蒸发器,从热源水中吸收热量,冷凝器20、蒸发器40投入运行。制冷剂从压缩机1依次流经电磁阀22、冷凝器20和单向阀24(供暖装置)、以及储液器80和膨胀阀82(节流机构),从膨胀阀出来的制冷剂分为两路,一路流经电磁阀72、热源侧换热器60和电磁阀92,另一路经过电磁阀42、蒸发器40和单向阀44(供冷装置),两路制冷剂会合后通过气液分离器94流回压缩机1。此时多模式热回收水水式地源热泵机组A同时向冷水供风机盘管C提供冷水制冷、向地板辐射采暖系统B提供热水供暖,用于冷、热负荷比例小于1,热量需求大于冷量需求的场合。
在纯热回收模式、制冷热回收模式、以及制热热回收模式中、当同时制冷、制热时,多模式热回收水水式地源热泵机组A可以根据同一时刻冷负荷、热负荷的大小自动切换热源换热系统,热源侧换热器60既可以作为蒸发器,也可以作为冷凝器,从而比较灵活地改变制冷、制热量的大小,满足不同的负荷需求。
综上所述,本发明的具有余热回收功能的水水型地源热泵机组,不仅能够单独制冷、制热,而且具有同时制冷、制热的功能。在要求同时供热与供冷的场合,只用一台主机就能实现同时制冷、制热并能回收热量,回收建筑物内供冷区域的热量并能将其转移到需要热量的区域,从而实现以往多台主机才能实现的功能,既达到了节能效果,又减小了初投资。
而且,多模式热回收水水式地源热泵机组A能根据冷热负荷的比例例如大于1、接近1或者小于1自动转换热源侧换热器的功能,从而灵活改变制冷、制热量的大小,供给冷、供暖区域同时提供足够的冷热量。
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。在上述实施例中,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。
符号说明
A     地源热泵机组          B        地板辐射采暖系统
C     风机盘管系统          1        压缩机
20    供暖换热器(冷凝器)    22       电磁阀
24    单向阀                27、28   热水回、出水接口
40    供冷换热器(蒸发器)    42       电磁阀
44    单向阀                46、48   冷水回、出水接口
60    热源侧换热器          62       电磁阀
64    单向阀                66、68   热源进、出水接口
72    电磁阀                74       单向阀
80    储液器                82       膨胀阀
92    电磁阀                94       气液分离器

Claims (6)

1.一种多模式热回收水水式地源热泵机组,包括压缩机(1),其特征在于:
所述多模式热回收水水式地源热泵机组还包括供暖装置、热源换热系统、供冷装置、以及节流机构;
所述供暖装置具有供暖换热器(20),所述供暖换热器(20)一端通过第一阀门(22)与所述压缩机(1)的输出端连接,另一端通过第二阀门(24)与所述节流机构的输入端连接;
所述热源换热系统具有热源侧换热器(60),所述热源侧换热器(60)一端通过第三阀门(62)与所述压缩机(1)的输出端连接,另一端通过第四阀门(64)与所述节流机构的输入端连接;
所述供冷装置具有供冷换热器(40),所述供冷换热器(40)一端通过第五阀门(44)与所述压缩机(1)的输入端连接,另一端通过第六阀门(42)与所述节流机构的输出端连接;
并且,所述供暖装置的供暖换热器(20)另一端还通过所述第二阀门(24)和所述第四阀门(64)连接于所述热源换热系统的热源侧换热器(60)另一端,所述热源换热系统的热源侧换热器(60)一端还通过第七阀门(92)连接于所述压缩机(1)的输入端,所述热源换热系统的热源侧换热器(60)另一端还通过第八阀门(72)和第九阀门(74)连接于所述节流机构输出端。
2.根据权利要求1所述的多模式热回收水水式地源热泵机组,其特征在于,所述节流机构包括储液器(80)和第十阀门(82),所述压缩机(1)的输入端连接有气液分离器(94)。
3.根据权利要求2所述的多模式热回收水水式地源热泵机组,其特征在于,所述第一阀门(22)、第三阀门(62)、第六阀门(42)、第七阀门(92)、第八阀门(72)为电磁阀,所述第二阀门(24)、第四阀门(64)、第五阀门(44)、第九阀门(74)为单向阀,所述第十阀门(82)为膨胀阀。
4.根据权利要求3所述的多模式热回收水水式地源热泵机组,其特征在于,还包括:
至少一套供暖用热水接口,连接在所述供暖装置与地板辐射采暖系统之间;
至少一套供冷用冷水接口,连接在所述供冷装置与风机盘管系统之间;以及
至少一套热源进、出水接口(66、68),与热源水接通、且均连接于所述热源换热系统。
5.根据权利要求2所述的多模式热回收水水式地源热泵机组,其特征在于,所述储液器(80)的输入端与所述供暖装置的供暖换热器(20)输出端的第二阀门(24)相连,并且所述第十阀门(82)的一端与所述储液器(80)相连,另一端连接至所述供冷装置的供冷换热器(40)输入端的第六阀门(42)。
6.根据权利要求5所述的多模式热回收水水式地源热泵机组,其特征在于,所述气液分离器(94)的输入端分别连接于所述第七阀门(92)和所述第五阀门(44)。
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