CN102997361B - 地铁车站地源热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地铁车站地源热泵空调系统，包括：地源热泵机组、地埋管换热器、储水箱、若干地铁车站空调末端和若干周边建筑空调末端，地源热泵机组包括地源侧换热器和负载侧换热器，地埋管换热器与地源侧换热器连接，储水箱和地铁车站空调末端均通过管路与负载侧换热器连接，且储水箱和地铁车站空调末端并联，周边建筑空调末端通过管路与储水箱连接。本发明能够满足地铁车站空调负荷需求，具有噪音低、经济性好、使用范围广泛、高效节能，运行稳定的优点。

Description

地铁车站地源热泵空调系统

技术领域

本发明涉及楼宇节能降噪技术领域，具体地，涉及一种地铁车站地源热泵空调系统。

背景技术

地面交通拥挤已经成为我国许多城市普遍存在的突出问题。地铁以其运量大、速度快、时间准、污染少、安全舒适等优势，日益成为改善城市交通状况的必然选择。

地铁车站大多建在城市的繁华地段，而目前的地铁环控设计方案中采用的冷却塔存在占地面积大、噪声大、发热量高、对环境影响大的缺点，不适合在诸多繁华地段使用。地源热泵空调系统在满足舒适性要求的基础上，还具有环保、节能、高效、低噪声、无需冷却塔、对地上建筑影响较小等特点，适合取代常规冷水空调系统在地铁车站推广应用。但是大多数的地下地铁车站只需夏季制冷，冬季无供暖需求，造成了地埋管换热器周围土壤的热失衡率大，给地源热泵的使用带来了较大的困难。因此，有必要对地源热泵系统或其运行方法进行一定的优化，减小地埋管换热器周围土壤的热失衡率。

中国专利申请号为CN201020046907.9的实用新型专利公开了一种新型地源热泵空调系统，该系统利用冷却塔来辅助地源热泵，从而解决地埋管换热器周围土壤热失衡的问题。但是该系统依然选择了冷却塔，噪音较大，不适合城市中心区地铁车站的应用，此外，该空调系统在冬季使用率低，经济性较差。

综上所述，设计一种能够有效满足地铁车站空调负荷需求且噪声小、经济性高的地源热泵空调系统是地铁车站空调节能设计及运行中急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种地铁车站地源热泵空调系统，本发明适用于地下地铁车站，能够有效满足地铁车站的空调负荷及降噪需求，且经济性好。

根据本发明的一个方面，提供一种地铁车站地源热泵空调系统，包括：地源热泵机组、地埋管换热器、储水箱、若干地铁车站空调末端和若干周边建筑空调末端，地源热泵机组包括地源侧换热器和负载侧换热器，地埋管换热器与地源侧换热器连接，储水箱和地铁车站空调末端均通过管路与负载侧换热器连接，且储水箱和地铁车站空调末端并联，周边建筑空调末端通过管路与储水箱连接。

优选地，该地铁车站地源热泵空调系统还包括若干地铁车站空调末端控制阀门和若干周边建筑空调末端控制阀门，地铁车站空调末端控制阀门设置在负载侧换热器与地铁车站空调末端之间的管路上，周边建筑空调末端控制阀门设置在负载侧换热器与储水箱之间的管路上。

优选地，该地源热泵机组还包括：压缩机、节流阀和四通换向阀，地源侧换热器、四通换向阀和负载侧换热器依次连接，压缩机与四通换向阀连接，节流阀分别与地源侧换热器和负载侧换热器连接。

本发明的工作原理如下：夏季供冷工况，地源热泵机组负载侧换热器与地铁车站空调末端相连，为地铁车站供冷；冬季供热工况，地源热泵机组负载侧换热器经储水箱与周边建筑空调末端相连，为周边建筑供热。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明采用储水箱，避免常规冷却塔的使用，大大降低了系统噪音，且减少占地面积。另外，本发明在地铁车站冬季无供暖需求时，为周边建筑供暖，减小了地埋管换热器周围土壤的热失衡，促进地源热泵在地铁车站等负荷波动大、冷热负荷不平衡建筑中的推广应用。综上所述，本发明能够满足地铁车站空调负荷需求，具有噪音低、经济性好、使用范围广泛、高效节能，运行稳定的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明地铁车站地源热泵空调系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的地源热泵机组的工作原理示意图。

图中：1为地源热泵机组，2为地埋管换热器，3为地铁车站空调末端，4为储水箱，5为周边建筑空调末端，6为压缩机，7为地源侧换热器，8为节流阀，9为负载侧换热器，10为四通换向阀，11为地铁车站空调末端控制阀门，12为周边建筑空调末端控制阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请参阅图1，一种地铁车站地源热泵空调系统，包括：地源热泵机组1、地埋管换热器2、储水箱4、若干地铁车站空调末端3、若干周边建筑空调末端5、若干地铁车站空调末端控制阀门11和若干周边建筑空调末端控制阀门12。地源热泵机组1包括地源侧换热器7、负载侧换热器9、压缩机6、节流阀8和四通换向阀10，地源侧换热器7、四通换向阀10和负载侧换热器9依次连接，压缩机6与四通换向阀10连接，节流阀8分别与地源侧换热器7和负载侧换热器9连接。地埋管换热器2与地源侧换热器7连接，储水箱4和地铁车站空调末端3均通过管路与负载侧换热器9连接，且储水箱4和地铁车站空调末端3并联，周边建筑空调末端5通过管路与储水箱4连接。地铁车站空调末端控制阀门11设置在负载侧换热器9与地铁车站空调末端3之间的管路上，周边建筑空调末端控制阀门12设置在负载侧换热器9与储水箱4之间的管路上。

如图2所示，其为本发明的地源热泵机组1的工作原理示意图。夏季工况，四通换向阀10中a与d相连，b与c相连，地源侧换热器7为冷凝器，负载侧换热器9为蒸发器，制冷剂循环过程为地源侧换热器7-节流阀8-负载侧换热器9-四通换向阀10（a-d）-压缩机6-四通换向阀10（b-c）-地源侧换热器7，地源热泵机组1的地源侧换热器7将热量传送给地埋管换热器2，通过地埋管换热器2排入土壤，负载侧换热器9将冷冻水送入地铁车站空调末端3，为地铁车站建筑供冷。冬季工况，四通换向阀10中a与b相连，c与d相连，地源侧换热器7为蒸发器，负载侧换热器9为冷凝器，制冷剂循环过程为地源侧换热器7-四通换向阀10（c-d）-压缩机6-四通换向阀10（b-a）-负载侧换热器9-节流阀8-地源侧换热器7，地源热泵机组1的地源侧换热器7通过地埋管换热器2从土壤吸收热量，负载侧换热器9将热水送入储水箱4，再由储水箱4送往周边建筑空调末端5，为周边建筑供暖。

本发明的原理就是利用地铁车站周边建筑冬季的热负荷来平衡地铁车站夏季的冷负荷，从而使地源热泵系统可以在地铁车站正常应用。

具体实施中，夏季工况，地铁车站空调末端控制阀门11开启，周边建筑空调末端控制阀门12关闭，地埋管换热器2向土壤排放热量，地源热泵机组1产生低温的冷冻水，并通过阀门11送往地铁车站空调末端3，降低地铁车站内环境温度，满足地铁车站夏季空调冷负荷需求。冬季工况，地铁车站不需要制冷，地铁车站空调末端控制阀门11关闭，周边建筑空调末端控制阀门12开启，地埋管换热器2从土壤吸收热量，地源热泵机组1产生高温的热水，经阀门12送至储水箱4，缓冲分流后送往地铁车站周边建筑的空调末端5，为地铁车站周围的建筑供暖。

本发明的地源热泵机组冬季承担的周边建筑热负荷可达到地铁车站夏季空调冷负荷的70%，相对于常规冷水机组+锅炉的供能方式，该地铁车站地源热泵空调系统运行策略可节约年运行费用34%左右，且无噪音污染。

本发明采用储水箱，避免常规冷却塔的使用，大大降低了系统噪音，且减少占地面积。另外，本发明在地铁车站冬季无供暖需求时，为周边建筑供暖，减小了地埋管换热器周围土壤的热失衡，促进地源热泵在地铁车站等负荷波动大、冷热负荷不平衡建筑中的推广应用。综上所述，本发明能够满足地铁车站空调负荷需求，具有噪音低、经济性好、使用范围广泛、高效节能，运行稳定的优点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种地铁车站地源热泵空调系统，其特征在于，包括：地源热泵机组、地埋管换热器、储水箱、若干地铁车站空调末端、若干周边建筑空调末端、若干地铁车站空调末端控制阀门和若干周边建筑空调末端控制阀门，所述地源热泵机组包括地源侧换热器和负载侧换热器，所述地埋管换热器与所述地源侧换热器连接，所述储水箱和地铁车站空调末端均通过管路与所述负载侧换热器连接，且所述储水箱和地铁车站空调末端并联，所述周边建筑空调末端通过管路与所述储水箱连接，所述地铁车站空调末端控制阀门设置在所述负载侧换热器与地铁车站空调末端之间的管路上，所述周边建筑空调末端控制阀门设置在所述负载侧换热器与储水箱之间的管路上。

2.根据权利要求1所述的地铁车站地源热泵空调系统，其特征在于，所述地源热泵机组还包括：压缩机、节流阀和四通换向阀，所述地源侧换热器、四通换向阀和负载侧换热器依次连接，所述压缩机与所述四通换向阀连接，所述节流阀分别与所述地源侧换热器和负载侧换热器连接。