CN103383125B - 一种地下水源辐射板式空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下水源辐射板式空调系统，包括地下水辐射吊顶系统、冷冻水系统和置换通风系统，其特征是：地下水辐射吊顶系统包括地下水入口管、生活水池、空气冷却器、吊顶辐射单元，地下水入口管的出口端分为第一旁通管路、第一旁通支路、第二旁通管路三路管路，第一旁通管路与吊顶辐射单元连接，第二旁通管路与生活水池连接，第一旁通支路与空气冷却器连接，空气冷却器的出水口接入第一旁通管路；冷冻水系统包括制冷机组、组合式空调机组；置换通风系统包括空气冷却器、组合式空调机组、静压箱、70℃防火阀、置换通风器。其优点是：节能、舒适性好，适用于严寒、寒冷或夏热冬冷地区以地下水作为主要供水形式的建筑物。

Description

一种地下水源辐射板式空调系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，特别涉及一种地下水源辐射板式空调系统。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，工业现代化步伐的加快，空调系统在各行业中得到了广泛应用，空调系统的大量使用导致空调能耗在社会总能耗中的比重越来越大。空调作为耗能大户，与能源供应紧张特别是当前电力供应紧张有着密切的关系。同时，随着人们生活水平的不断提高，对建筑热湿环境的要求也不断提高，空调的应用越来越广泛，而且对空调节能方面的要求越来越高，这样普通的空调系统形式可能不能同时满足节能和舒适性要求。因此，开发新的空调系统，采用新的空调方式，对于降低空调系统的能耗，继而减少建筑系统的能耗、缓解当前电力供应紧张状况、优化能源结构、提高能源利用效率等方面都有着非常重要的意义。

经调研发现，地表20米以下的水温常年保持在该地区的年平均温度，且逐年变化不大，根据地区不同一般介于10-18℃之间，即地下水中蕴含有可观的天然冷量。利用地下水冷量的一般做法是采用热泵技术，但目前地下水源热泵系统的应用还存在很多弊端，诸如设备系统复杂，投资较高，运行中还存在冬夏负荷不匹配、地下水回灌等问题。

发明内容

本发明的目的主要是针对地下水冷量利用，提供一种与置换通风系统相结合的能够将低温地下水直接送到用户端辐射吊顶，直接向室内供冷，消除室内冷负荷，供冷升温之后的水注入建筑的生活给水水池，用于建筑的生活生产用水的地下水源辐射板式空调系统。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

本发明包括地下水辐射吊顶系统、冷冻水系统和置换通风系统（新风系统），其中：地下水辐射吊顶系统包括地下水入口管、生活水池、空气冷却器、吊顶辐射单元，在地下水入口管上连接有过滤器、软接头、水泵、止回阀、蝶阀，地下水入口管的出口端分为第一旁通管路、第一旁通支路、第二旁通管路三路管路，第一旁通管路与吊顶辐射单元的入口端连接，第二旁通管路与生活水池连接，第一旁通支路与空气冷却器的入水口连接，空气冷却器的出水口通过连接管道接入第一旁通管路，吊顶辐射单元的出口端通过连接管道与生活水池连接；冷冻水系统包括制冷机组、组合式空调机组，制冷机组和组合式空调机组通过连接管道连接成闭合的水循环系统，在制冷机组和组合式空调机组的连接管道上安装有水泵、阀门和测量仪表；置换通风系统包括空气冷却器、组合式空调机组、静压箱、70℃防火阀、置换通风器，空气冷却器的出风口与组合式空调机组的进风口连接，组合式空调机组的出风口连接70℃防火阀，70℃防火阀连接静压箱，静压箱的出风管上幷联连接置换通风器，每个置换通风器配有一个电动多叶调节阀。

所述组合式空调机组包括过滤器和水冷盘管组成的表冷器；

所述空气冷却器为地下水辐射吊顶系统和置换通风系统的共用设备，组合式空调机组为冷冻水系统和置换通风系统的共用设备；

在所述地下水入口管上还安装有压力表、温度计和流量计；

在所述第一旁通管路、第一旁通支路、第二旁通管路上均安装有止回阀和蝶阀；

在所述空气冷却器的出水口接入第一旁通管路的连接管道上，以及第一旁通管路接入吊顶辐射单元前的管段上均设有温度计；

所述在制冷机组和组合式空调机组的连接管道上安装的阀门为：止回阀和蝶阀，安装的测量仪表为：压力表、温度计和流量计。

所述地下水源辐射板式空调系统，将建筑内的生产生活用水系统与辐射板吊顶系统相结合，利用地下水中蕴含的天然冷能直接为建筑物供冷；

所述地下水源辐射板式空调系统，当地下水冷量富余时，可通过阀门调节，将多余地下水直接注入生活水池；当地下水冷量不足时，可通过开启冷冻水系统进行人工制冷，补充不足的冷量；

所述地下水源辐射板式空调系统，其人工制冷的制冷方式可以采用冷水机组、风冷模块机组、蒸发冷却机组等，但应具备变负荷工作能力。

所述地下水源辐射板式空调系统，由于辐射吊顶形式不能满足室内的新风要求和去湿要求，吊顶辐射单元表面不允许结露，因此采用置换通风系统与地下水辐射吊顶系统相结合，以实现新风供给和除湿。

所述地下水源辐射板式空调系统，将抽取地下水的一部分送入空气冷却器，对新风进行降温、去湿处理，升温后的空气冷却器出口水与第一旁通管路的低温地下水混合后，送入吊顶辐射单元消除室内全部或部分冷负荷。设置第一旁通支路一方面可以调节吊顶辐射单元的进口水温，另一方面可以对新风进行预冷处理，降低人工制冷能耗。

所述地下水源辐射板式空调系统，进入空气冷却器和第一旁通管路水量调节的方法是：根据监测空气冷却器出口水温、第一旁通管路水温及混合后水温，结合用户吊顶辐射单元的水温要求，通过蝶阀调节进入空气冷却器和第一旁通管路的水量；

所述地下水源辐射板式空调系统，经过空气冷却器预冷处理的新风进入组合式空调机组中进行再处理，如果地下水冷量富余，能够将新风处理到所需的温湿度，则制冷机组不启动，新风只是经过组合式空调机组，如果地下水冷量不足，则开启制冷机组，向组合式空调机组供应冷冻水。

所述地下水源辐射板式空调系统，所用的地下水水温根据地区不同应介于10-18℃之间，在此温度区间的水温，根据本发明提出的流程，通过调节运行方式可满足实际应用的需要。

综上所述，本发明的工作流程简述为：将水泵抽出的低温地下水直接送到用户端吊顶辐射单元，直接向室内供冷，消除室内冷负荷，供冷升温之后的水注入建筑的生活水池，用于建筑的生活生产用水，当供冷冷量不足时，辅助人工制冷；在过渡季节，若地下水冷量有富余时，富余部分地下水通过阀门调节直接进入生活水池。

本发明的优点是：本发明绕开热泵循环，提出一种与建筑用水结合直接利用地下水中天然冷能的空调流程，即地下水源辐射板式空调系统。将辐射板空调与地下水冷源相结合，原因在于辐射板空调系统：1）节能。其能效比COP较普通空调高出不少，运行成本低；2）舒适性好。此种空调系统采用辐射吊顶加独立新风系统，从人体摘除热量的方式包含对流和辐射两种方式，使得人体的散热方式更加合理，增加了舒适度。

本发明提出的流程将辐射板式空调系统与建筑物生产生活用水系统相结合，利用了地下水源蕴含的天然冷量，节约了建筑物人工供冷的设备能耗，达到了建筑物供冷经济运行的功能。该系统适用于严寒、寒冷或夏热冬冷地区以地下水作为主要供水形式的建筑物，尤其适合这些地区中人员密集、用水量大、用水频率高的公共建筑，如学校、医院等。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

附图符号说明：1.地下水入口管，2.Y型过滤器，3.软接头，4.水泵，5.止回阀，6.蝶阀，7.压力表，8.温度计，9.流量计，10.吊顶辐射单元，11.生活水池，12.生活用水管，13.新风入口管，14.空气冷却器，15.组合式空调机组，16.70℃防火阀，17.静压箱，18.电动多叶调节阀，19.置换通风器，20.制冷机组。

具体实施方式

下面根据附图和典型实施例对本发明作进一步详细说明：

系统的具体流程如图1所示，地下水在水泵4提供的动力作用下由地下水入口管1经Y型过滤器2进入系统，泵前后设置软接头3进行隔振，软接头后接止回阀5，防止停泵时水池中的水因重力作用回流，之后安装蝶阀6起关断功能。在蝶阀6后管道上先后安装压力表7、温度计8和流量计9，用于监测地下水参数和流量。此后地下水有三个可能的路径，路径一：一部分水由第一旁通支路通过止回阀5和蝶阀6，进入空气冷却器14，对新风进行预冷处理，从空气冷却器中出来的升温后的地下水与第一旁通管路（路径二）的低温地下水混合达到合适温度，送入用户端吊顶辐射单元10，向室内供冷，消除室内部分冷负荷，从吊顶辐射单元10出来的升温后的水最终进入生活水池11，通过取水管12向建筑供给生产生活用水。温度计8的作用是测量水温，基于测量的水温，用蝶阀6调节经过空气冷却器（路径一）和第一旁通管路（路径二）的水量，目的是使吊顶辐射单元10的进水温度大于室内设计参数下的露点温度，以保证吊顶辐射单元10表面不发生结露现象。当地下水冷量富余时（如过渡季），多余的地下水不流经吊顶辐射系统而通过第二旁通管路直接进入生活水池11，即路径三。

当地下水水温较高或室内冷负荷较大，单纯利用地下水冷量不能满足需求时，可通过人工制冷补充，但补充的冷量是由新风带入室内。具体流程如下：制冷机组20制取出来的冷冻水，进入组合式空调机组15，对经过空气冷却器预冷的新风进一步处理，以达到室内对新风的温湿度要求，吸热升温后的冷冻水先后经过Y型过滤器、软接头、冷冻水泵、止回阀、蝶阀再次回到冷水机组20中进行冷却，通过监测制冷机组进出口水温，调节制冷机组的负荷输出。系统中的所有冷水管道外表面包裹有保温材料（如丁腈橡胶、聚氨酯泡沫塑料），以减少循环过程中冷量损失，减少冷量浪费。

在置换通风系统中，新风在风机作用下经过新风入口管13进入空气冷却器14中进行预冷处理，经过预处理的新风如果不满足温湿度要求，再进入组合式空调机组15中进行再处理，如果地下水冷量富余，能够将新风处理到所需的温湿度，则制冷机不启动，新风只是经过组合式空调机组。从组合式空调机组出来的新风先后经过防火阀16、静压箱17和电动多叶调节阀18，最后通过置换通风器19送入室内消除全部湿负荷和部分冷负荷并满足室内新风要求。其中，防火阀16是70℃防火阀，其作用是建筑物内发生火灾时，当风管内的烟气温度达到70℃时，防火阀16自动关闭，以防止火势通过风管发生蔓延；静压箱17的作用是稳定新风的压力，使送入室内的新风尽可能的均匀；电动多叶调节阀18可以根据室内对新风的要求调节送入室内的新风量。

上述的地下水辐射吊顶系统、冷冻水系统和置换通风系统联合运行，共同组成了地下水源辐射板式空调系统的整体。

Claims (9)

1.一种地下水源辐射板式空调系统，包括地下水辐射吊顶系统、冷冻水系统和置换通风系统，其中，冷冻水系统包括制冷机组、组合式空调机组，制冷机组和组合式空调机组通过连接管道连接成闭合的水循环系统，在制冷机组和组合式空调机组的连接管道上安装有水泵、阀门和测量仪表，其特征是：地下水辐射吊顶系统包括地下水入口管、生活水池、空气冷却器、吊顶辐射单元，在地下水入口管上连接有过滤器、软接头、水泵、止回阀、蝶阀，地下水入口管的出口端分为第一旁通管路、第一旁通支路、第二旁通管路三路管路，第一旁通管路与吊顶辐射单元的入口端连接，第二旁通管路与生活水池连接，第一旁通支路与空气冷却器的入水口连接，空气冷却器的出水口通过连接管道接入第一旁通管路，吊顶辐射单元的出口端通过连接管道与生活水池连接；置换通风系统包括空气冷却器、组合式空调机组、静压箱、70℃防火阀、置换通风器，空气冷却器的出风口与组合式空调机组的进风口连接，组合式空调机组的出风口连接70℃防火阀，70℃防火阀连接静压箱，静压箱的出风管上幷联连接置换通风器，每个置换通风器配有一个电动多叶调节阀。

2.根据权利要求1所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：组合式空调机组包括过滤器和水冷盘管组成的表冷器。

3.根据权利要求2所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：在所述地下水入口管上还安装有压力表、温度计和流量计。

4.根据权利要求3所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：在所述第一旁通管路、第一旁通支路、第二旁通管路上均安装有止回阀和蝶阀。

5.根据权利要求4所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：在所述空气冷却器的出水口接入第一旁通管路的连接管道上，以及第一旁通管路接入吊顶辐射单元前的管段上均设有温度计。

6.根据权利要求5所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：将抽取地下水的一部分送入空气冷却器，对新风进行降温、去湿处理，升温后的空气冷却器出口水与第一旁通管路的低温地下水混合后，送入吊顶辐射单元消除室内全部或部分冷负荷。

7.根据权利要求6所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：当地下水冷量富余时，通过阀门调节，将多余地下水直接注入生活水池；当地下水冷量不足时，通过开启冷冻水系统进行人工制冷，补充不足的冷量。

8.根据权利要求7所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：根据监测空气冷却器出口水温、第一旁通管路水温及混合后水温，结合用户吊顶辐射单元的水温要求，通过蝶阀调节进入空气冷却器和第一旁通管路的水量。

9.根据权利要求8所述的地下水源辐射板式空调系统，其特征是：经过空气冷却器预冷处理的新风进入组合式空调机组中进行再处理，如果地下水冷量富余，能够将新风处理到所需的温湿度，则制冷机组不启动，新风只是经过组合式空调机组，如果地下水冷量不足，则开启制冷机组，向组合式空调机组供应冷冻水。