CN104748278B - 一种内置循环水盘管的水环热泵系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内置循环水盘管的水环热泵系统及其运行方法。本发明涉及系统包括循环水系统及与循环水系统连通的用户末端机组(多台)。其中，循环水系统包括由管道连接的冷却塔、锅炉(辅助热源)、循环水泵；用户末端机组包括压缩机、气液分离器、四通换向阀、循环水蒸发/冷凝器、双向流通阀组、空气蒸发/冷凝器、循环水盘管、第一电动阀门、第二电动阀门、循环水温度传感器，以及用于末端用户运行模式控制的末端机组控制器。本发明涉及运行方法包括当室内为冷负荷且循环水温度传感器检测的循环水温低于转换温度时，用户末端机组不需开启制冷系统，压缩机停止运行，利用用户末端机组中内置的循环水盘管提供冷量满足室内冷负荷需求，节能。

Description

一种内置循环水盘管的水环热泵系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及中央空调领域，具体涉及一种内置循环水盘管的水环热泵系统及其运行方法。
背景技术
水环热泵空调系统是一种用水环路将室内小型的水/空气热泵机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一套回收建筑物内部余热作为低位热源的热泵供暖、供冷的空调系统。典型的水环热泵空调系统由三部分组成：(1)末端机组，即室内小型水/空气热泵机组；(2)循环水环路；(3)辅助设备，如冷却塔、加热设备、蓄热装置等。
水环热泵优点在于：可以同时供冷供暖，适合具有内外区的大型综合体建筑；系统布置简洁、灵活，设计方便，设计周期短，施工方便；运行调节方便，具节能性。因此，该系统在很多大型综合体中央空调系统设计中有良好的应用。
水环热泵系统中，不同末端机组可同时运行在制热与制冷模式，运行模式由所负担房间负荷决定。夏季，所有末端机组均需负担冷负荷，处于制冷模式。冬季，外区末端机组负担热负荷，处于制热模式；内区，末端机组负担冷负荷，处于制冷模式。冬季，水环热泵通过循环水环路将内区余热作为外区末端机组制热的低位热源，从而达到提高机组制热效率、节能的目的。
水环热泵实际运行过程中，还存在进一步提高节能效果的空间。比如：冬季内区末端机组处于制冷模式，在冷负荷较低时仍需运行，造成压缩机运行时间过长，能耗增加；冬季，甚至过渡季，为了负担外区热负荷，外区末端机组处于制热模式，可能在内区冷负荷较低时形成低温循环水，可提供的低成本冷量未得到充分利用。
因此，如何缩短末端机组压缩机运行时间，合理利用低温循环水，降低水环热泵运行成本，减少能耗，具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有水环热泵系统的上述缺陷，本发明提供一种内置循环水盘管的水环热泵系统及其运行方法，通过循环水盘管与室内水/空气热泵机组并联运行，解决目前系统中存在的上述缺陷。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种内置循环水盘管的水环热泵系统，该系统包括循环水系统及与循环水系统连通的用户末端机组。
其中，循环水系统包括由管道连接的冷却塔、锅炉、循环水泵。
用户末端机组包括压缩机、气液分离器、四通换向阀、循环水蒸发/冷凝器、双向流通阀组、空气蒸发/冷凝器、循环水盘管、第一电动阀门、第二电动阀门、循环水温度传感器，以及用于末端用户运行模式控制的末端机组控制器。
其中，压缩机的出口与四通换向阀第一端口连接，四通换向阀的第二端口与气液分离器入口相连，气液分离器的出口与压缩机的入口相连；四通换向阀的第三、四端口与循环水蒸发/冷凝器制冷剂第一进/出口和空气蒸发/冷凝器制冷剂第一进/出口相连，循环水蒸发/冷凝器制冷剂第二进/出口与空气蒸发/冷凝器制冷剂第二进/出口通过双向流通阀组相连，形成制冷剂回路；
循环水蒸发/冷凝器中循环水由管道经第一电动阀门形成热泵支路，循环水盘管中循环水由管道经第二电动阀门形成盘管支路，热泵支路与盘管支路并联形成热泵/盘管通路，热泵/盘管通路的循环水通过管道连接三通、冷却塔与旁通管形成的并联支路、三通、锅炉与旁通管形成的并联支路、循环水泵、最后与热泵/盘管通路的进口端相连，形成热泵/盘管复合循环水回路；
循环水温度传感器的温度探头接入循环水系统中，并布置在热泵/盘管通路出口的下游干管区域，用以检测循环水经过循环水蒸发/冷凝器或循环水盘管后的水温；
循环水温度传感器采集的信号输入末端机组控制器，末端机组控制器输出的信号控制第一电动阀门、第二电动阀门及压缩机；
在本发明中，根据室内不同冷热负荷，以及循环水温度传感器检测的循环水温与转换温度ts的关系，用户末端机组分为三种运行模式。
模式一：供热模式。当室内存在热负荷，四通换向阀动作，用户末端机组热泵系统工作在制热模式。压缩机运行，第一电动阀门开启，循环水蒸发/冷凝器内制冷剂蒸发吸热、循环水放热降温，空气蒸发/冷凝器内制冷剂冷凝放热、空气吸热升温。第二电动阀门关闭，循环水盘管内循环水不流动。
模式二：热泵制冷模式。当室内存在冷负荷且循环水温度传感器检测的循环水温高于转换温度ts，四通换向阀动作，用户末端机组热泵系统工作在制冷模式。压缩机运行，第一电动阀门开启，循环水蒸发/冷凝器内制冷剂冷凝放热、循环水吸热升温，空气蒸发/冷凝器内制冷剂蒸发吸热、空气放热降温。第二电动阀门关闭，循环水盘管内循环水不流动。
模式三：循环水盘管制冷模式。当室内存在冷负荷且循环水温度传感器检测的循环水温低于转换温度ts，压缩机停止运行，第一电动阀门关闭，用户末端机组热泵系统不工作，制冷剂不流动，循环水蒸发/冷凝器与空气蒸发/冷凝器不换热。第二电动阀门开启，循环水盘管内循环水流动，循环水盘管吸热升温、空气放热降温。利用低温循环水提供的冷量满足室内冷负荷需求，不需开启末端机组的制冷系统，节能。
本发明的有益技术效果是：
本发明涉及的内置循环水盘管水环热泵系统采用“循环水盘管制冷”模式运行时，在循环水回水温度低于控制温度ts时，不开启用户末端机组的制冷系统，利用低温循环水的冷量冷却循环水盘管，满足室内供冷需求。从而，有效缩短用户末端机组中压缩机运行时间，节能、节电，减少噪音，降低运行费用。
附图说明
图1是本发明的一种内置循环水盘管的水环热泵系统示意图。
【附图符号说明】1.压缩机；2.气液分离器；3.四通换向阀；4.循环水蒸发/冷凝器；5.双向流通阀组；6.空气蒸发/冷凝器；7.循环水盘管；8.冷却塔；9.锅炉(辅助热源)；10.循环水泵；11.第一电动阀门；12.第二电动阀门；13.循环水温度传感器；14.末端机组控制器；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1本发明提供一种内置循环水盘管的水环热泵系统及运行方法，该系统包括循环水系统及与循环水系统连通的用户末端机组。
其中，循环水系统包括由管道连接的冷却塔(8)、锅炉(9)、循环水泵(10)。
用户末端机组包括压缩机(1)、气液分离器(2)、四通换向阀(3)、循环水蒸发/冷凝器(4)、双向流通阀组(5)、空气蒸发/冷凝器(6)、循环水盘管(7)、第一电动阀门(11)、第二电动阀门(12)、循环水温度传感器(13)，以及用于末端用户运行模式控制的末端机组控制器(14)。
其中，压缩机(1)的出口与四通换向阀(3)第一端口连接，四通换向阀(3)的第二端口与气液分离器(2)入口相连，气液分离器(2)的出口与压缩机(1)的入口相连；四通换向阀(3)的第三、四端口与循环水蒸发/冷凝器(4)制冷剂第一进/出口和空气蒸发/冷凝器(6)制冷剂第一进/出口相连，循环水蒸发/冷凝器(4)制冷剂第二进/出口与空气蒸发/冷凝器(6)制冷剂第二进/出口通过双向流通阀组(5)相连，形成制冷剂回路；
循环水蒸发/冷凝器(4)中循环水由管道经第一电动阀门(11)形成热泵支路，循环水盘管(7)中循环水由管道经第二电动阀门(12)形成盘管支路，热泵支路与盘管支路并联形成热泵/盘管通路，热泵/盘管通路的循环水通过管道连接三通、冷却塔(8)与旁通管形成的并联支路、三通、锅炉(9)与旁通管形成的并联支路、循环水泵(10)、最后与热泵/盘管通路的进口端相连，形成热泵/盘管复合循环水回路；
循环水温度传感器(13)的温度探头接入循环水系统中，并布置在热泵/盘管通路出口的下游干管区域，用以检测循环水经过循环水蒸发/冷凝器(4)或循环水盘管(7)后的水温；
循环水温度传感器(13)采集的信号输入末端机组控制器(14)，末端机组控制器(14)输出的信号控制第一电动阀门(11)、第二电动阀门(12)及压缩机(1)；
在本发明中，根据室内不同冷热负荷，以及循环水温度传感器(13)检测的循环水温与转换温度ts的关系，用户末端机组分为三种运行模式。下面结合附图对三种运行模式的适用条件及运行方法进行说明。
模式一：供热模式。当室内存在热负荷，此时四通换向阀(3)动作，用户末端机组热泵系统工作在制热模式。压缩机(1)运行，第一电动阀门(11)开启，循环水蒸发/冷凝器(4)内制冷剂蒸发吸热、循环水放热降温，空气蒸发/冷凝器(6)内制冷剂冷凝放热、空气吸热升温。第二电动阀门(12)关闭，循环水盘管(7)内循环水不流动。
模式二：热泵制冷模式。当室内存在冷负荷且循环水温度传感器(13)检测的循环水温高于转换温度ts，此时，四通换向阀(3)动作，用户末端机组热泵系统工作在制冷模式。压缩机(1)运行，第一电动阀门(11)开启，循环水蒸发/冷凝器(4)内制冷剂冷凝放热、循环水吸热升温，空气蒸发/冷凝器(6)内制冷剂蒸发吸热、空气放热降温。第二电动阀门(12)关闭，循环水盘管(7)内循环水不流动。
模式三：循环水盘管制冷模式。当室内存在冷负荷且循环水温度传感器(13)检测的循环水温低于转换温度ts，压缩机(1)停止运行，第一电动阀门(11)关闭，用户末端机组热泵系统不工作，制冷剂不流动，循环水蒸发/冷凝器(4)与空气蒸发/冷凝器(6)不换热。第二电动阀门(12)开启，循环水盘管(7)内循环水流动，循环水盘管(7)吸热升温、空气放热降温。利用低温循环水提供的冷量即可满足室内冷负荷需求，不需开启末端机组的制冷系统，节能。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种内置循环水盘管的水环热泵系统的运行方法，其特征在于：
系统包括循环水系统及与循环水系统连通的用户末端机组；循环水系统包括由管道连接的冷却塔(8)、锅炉(9)、循环水泵(10)；用户末端机组包括压缩机(1)、气液分离器(2)、四通换向阀(3)、循环水蒸发/冷凝器(4)、双向流通阀组(5)、空气蒸发/冷凝器(6)、循环水盘管(7)、第一电动阀门(11)、第二电动阀门(12)、循环水温度传感器(13)，以及用于末端用户运行模式控制的末端机组控制器(14)；
其中，压缩机(1)的出口与四通换向阀(3)第一端口连接，四通换向阀(3)的第二端口与气液分离器(2)入口相连，气液分离器(2)的出口与压缩机(1)的入口相连，四通换向阀(3)的第三、四端口与循环水蒸发/冷凝器(4)制冷剂第一进/出口和空气蒸发/冷凝器(6)制冷剂第一进/出口相连，循环水蒸发/冷凝器(4)制冷剂第二进/出口与空气蒸发/冷凝器(6)制冷剂第二进/出口通过双向流通阀组(5)相连，形成制冷剂回路；
循环水蒸发/冷凝器(4)中循环水由管道经第一电动阀门(11)形成热泵支路，循环水盘管(7)中循环水由管道经第二电动阀门(12)形成盘管支路，热泵支路与盘管支路并联形成热泵/盘管通路，热泵/盘管通路的循环水通过管道连接三通、冷却塔(8)与旁通管形成的并联支路、三通、锅炉(9)与旁通管形成的并联支路、循环水泵(10)、最后与热泵/盘管通路的进口端相连，形成热泵/盘管复合循环水回路；
循环水温度传感器(13)的温度探头接入循环水系统中，并布置在热泵/盘管通路出口的下游干管区域，用以检测循环水经过循环水蒸发/冷凝器(4)或循环水盘管(7)后的水温；
循环水温度传感器(13)采集的信号输入末端机组控制器(14)，末端机组控制器(14)输出的信号控制第一电动阀门(11)、第二电动阀门(12)及压缩机(1)；
根据室内不同冷热负荷，以及循环水温度传感器(13)检测的循环水温与转换温度ts的关系，用户末端机组分为三种运行模式；
1)供热模式：当室内存在热负荷，用户末端机组热泵系统工作在制热模式；循环水盘管(7)内循环水不流动；
2)热泵制冷模式：当室内存在冷负荷且循环水温度传感器(13)检测的循环水温高于转换温度ts，用户末端机组热泵系统工作在制冷模式，循环水盘管(7)内循环水不流动；
3)循环水盘管制冷模式：当室内存在冷负荷且循环水温度传感器(13)检测的循环水温低于转换温度ts，压缩机(1)停止运行，用户末端机组热泵系统不工作；循环水盘管(7)内循环水流动吸热升温，利用低温循环水提供的冷量满足室内冷负荷需求，不需开启末端机组的制冷系统，节能。
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