CN105157179A - 一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，所述复合式空调包括地源热泵机组、地埋管和空调末端，所述地源热泵机组包括第一～第四接口，所述地源热泵机组的第一接口与所述空调末端的一端相连，所述空调末端的另一端与所述地源热泵机组的第二接口相连，所述自动控制系统包括控制箱、温度变送器、电动三通调节阀、闭式冷却塔、冷却塔循环泵和地埋管循环泵，所述控制箱分别与所述电动三通调节阀、闭式冷却塔、冷却塔循环泵和温度变送器电连接。本发明以地埋管出水温度做为控制参数，将地源热泵和冷却塔串联运行，相比传统的地源热泵空调，更加精确、高效，更加有利于地源热泵的长期稳定运行。

Description

一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统

技术领域

本发明涉及一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，属于暖通空调工程技术领域。

背景技术

在地埋管地源热泵系统的设计与应用中，土壤的热平衡问题逐渐得到人们的重视。以我国为例，当地埋管地源热泵系统冬夏兼用时，在南方地区建筑冷负荷大于热负荷，所以系统夏天排入土壤的热量比冬天从土壤中取出的热量大，于是就会造成土壤得失热量的不平衡。长期如此，会导致地埋管与土壤的换热效果越来越差，无法发挥地埋管地源热泵的节能优越性，甚至有可能更耗能。复合式地埋管地源热泵是如今解决土壤热平衡问题效果显著、应用较广泛的方法。复合式地埋管地源热泵即把地埋管地源热泵与其它形式的加热(散热)设备结合使用，弥补在某些地区单独使用地源热泵时的缺陷，可有效改善地源热泵系统的循环性能,减少埋管井数量,有利于平衡全年排热量和吸热量,减少地下土壤的热积聚，使其优越的性能得到很好的发挥。如在我国南方因夏季冷负荷高于冬季热负荷，经常采用地源热泵加冷却塔的复合式系统，而串联式相对来说结构比较简单，易于控制，系统运行比较稳定。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述现有技术存在的问题，而提供一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，特别适用于夏季冷负荷明显高于冬季热负荷的地源热泵空调系统，闭式冷却塔和地源热泵空调串联运行，运用合理的控制方式来控制冷却塔的启停运行，保证地埋管出水温度在合理范围，避免地埋管系统的土壤热堆积问题。

实现上述目的的技术方案是：一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，所述复合式空调包括地源热泵机组、地埋管和空调末端，所述地源热泵机组包括第一～第四接口，所述地源热泵机组的第一接口与所述空调末端的一端相连，所述空调末端的另一端与所述地源热泵机组的第二接口相连，所述自动控制系统包括控制箱、温度变送器、电动三通调节阀、闭式冷却塔、冷却塔循环泵和地埋管循环泵，其中：

所述电动三通调节阀的第一端与所述地源热泵机组的第三接口相连；

所述电动三通调节阀的第二端、冷却塔循环泵、闭式冷却塔和电动三通调节阀的第三端依次相连；

所述电动三通调节阀和冷却塔循环泵的相接端与所述地埋管的进口相连；

所述地埋管的出口通过所述地埋管循环泵与所述地源热泵机组的第四接口相连；

所述温度变送器设置在所述地埋管循环泵与所述地源热泵机组的第四接口的相接端上；

所述控制箱分别与所述电动三通调节阀、闭式冷却塔、冷却塔循环泵和温度变送器电连接。

上述的一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，其中，所述地源热泵机组的第一接口和所述空调末端之间依次设置有第一压力表和循环泵；

所述地源热泵机组的第二接口和所述空调末端之间依次设置有第二压力表、第一流量计和第一Y型过滤器；

所述地源热泵机组的第三接口和所述电动三通调节阀之间设置有第三压力表；

所述地源热泵机组的第四接口和所述温度变送器之间依次设置有第四压力表、第二流量计和第二Y型过滤器。

本发明的地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，与现有技术相比的有益效果体现在：

(1)本发明的自动控制系统通过地埋管出水温度来精确控制串联的冷却塔的启停运行，保证地源热泵系统一直处于高效运行状态，避免地埋管系统产生热堆积现象，同时又保证整套复合式空调系统的稳定运行；

(2)整个系统全部自动运行及切换，减少人工成本，确保系统更高效和稳定的运行。

附图说明

图1是本发明的地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明的实施例，地源热泵和冷却塔串联复合式空调包括地源热泵机组101、地埋管102和空调末端103，所述地源热泵机组101包括第一～第四接口a、b、c、d，地源热泵机组101的第一接口a与空调末端103的一端相连，空调末端103的另一端与地源热泵机组101的第二接口b相连。

一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，包括控制箱5、温度变送器1、电动三通调节阀2、闭式冷却塔3、冷却塔循环泵4和地埋管循环泵6。

电动三通调节阀2的第一端e与地源热泵机组101的第三接口c相连；电动三通调节阀2的第二端f、冷却塔循环泵4、闭式冷却塔3和电动三通调节阀2的第三端g依次相连；电动三通调节阀2和冷却塔循环泵4的相接端与地埋管102的进口相连；地埋管102的出口通过地埋管循环泵6与地源热泵机组101的第四接口d相连；温度变送器1设置在地埋管循环泵6与地源热泵机组101的第四接口d的相接端上；控制箱5分别与电动三通调节阀2、闭式冷却塔3、冷却塔循环泵4和温度变送器1电连接。

地源热泵机组101的第一接口a和空调末端103之间依次设置有第一压力表71和循环泵10；地源热泵机组101的第二接口b和空调末端103之间依次设置有第二压力表72、第一流量计81和第一Y型过滤器91；地源热泵机组101的第三接口c和电动三通调节阀2之间设置有第三压力表73；地源热泵机组101的第四接口d和温度变送器1之间依次设置有第四压力表74、第二流量计82和第二Y型过滤器92。

本发明的地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，有以下特点：

(1)整套系统以地埋管102出水温度作为控制参数，设定最低和最高限值；

(2)冷却塔和地源热泵机组101通过串联的方式进行连接，地埋管102系统一直运行，冷却塔通过自控系统切换运行；

(3)采用的冷却塔为闭式冷却塔3，保证复合式地源热泵系统处于闭式循环。

(4)电动三通阀2处于第一状态时，电动三通阀2的第一端e和第二端f连通，闭式冷却塔3处于被旁通状态，不参与复合式空调系统运行；电动三通阀2处于第二状态时，电动三通阀2的第一端e和第三端d连通，冷却塔处于接入复合式空调系统状态，参与复合式空调系统运行。

本发明的地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，工作原理为：整套复合式空调系统运行前，控制系统默认电动三通阀2处于第一状态，将闭式冷却塔3旁通，不参与系统运行。整套空调系统运行之后，控制箱5自行检测、判断温度变送器1传输的地埋管102出水温度数据来实施控制策略：

当地埋管102出水温度高于其最高出水温度设定值时，说明地埋管102换热系统换热能力已经接近饱和，长期运行下去会造成系统的换热效率进一步下降。此时，控制箱5给电动三通阀2控制信号，使其切换到第二状态，延时20s,开启冷却塔循环泵4，同时启动闭式冷却塔3，此时冷却塔3和地埋管102系统串联；

当地埋管102出水温度低于其最低出水温度设定值时，控制箱5给闭式冷却塔3控制信号，关闭闭式冷却塔3，同时关闭冷却塔循环泵4，延时20s，控制电动三通阀2，使其切换回第一状态，此时闭式冷却塔3不参与复合式空调系统运行。

综上所述，本发明的地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，特别适用于夏季冷负荷明显高于冬季热负荷的地源热泵空调系统。闭式冷却塔3和地源热泵机组101通过串联的方式进行连接，地埋管102系统一直运行，闭式冷却塔3通过自控系统切换运行，整个自动控制系统通过地埋管出水温度来精确控制串联的冷却塔的启停运行，保证地源热泵系统一直处于高效运行状态，避免地埋管系统产生热堆积现象，同时又保证整套复合式空调系统的稳定运行；整个系统全部自动运行及切换，减少人工成本，确保系统更高效和稳定的运行。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，所述复合式空调包括地源热泵机组、地埋管和空调末端，所述地源热泵机组包括第一～第四接口，所述地源热泵机组的第一接口与所述空调末端的一端相连，所述空调末端的另一端与所述地源热泵机组的第二接口相连，其特征在于，所述自动控制系统包括控制箱、温度变送器、电动三通调节阀、闭式冷却塔、冷却塔循环泵和地埋管循环泵，其中：

所述电动三通调节阀的第一端与所述地源热泵机组的第三接口相连；

所述电动三通调节阀的第二端、冷却塔循环泵、闭式冷却塔和电动三通调节阀的第三端依次相连；

所述电动三通调节阀和冷却塔循环泵的相接端与所述地埋管的进口相连；

所述地埋管的出口通过所述地埋管循环泵与所述地源热泵机组的第四接口相连；

所述温度变送器设置在所述地埋管循环泵与所述地源热泵机组的第四接口的相接端上；

所述控制箱分别与所述电动三通调节阀、闭式冷却塔、冷却塔循环泵和温度变送器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种地源热泵和冷却塔串联复合式空调的自动控制系统，其特征在于，所述地源热泵机组的第一接口和所述空调末端之间依次设置有第一压力表和循环泵；

所述地源热泵机组的第二接口和所述空调末端之间依次设置有第二压力表、第一流量计和第一Y型过滤器；

所述地源热泵机组的第三接口和所述电动三通调节阀之间设置有第三压力表；

所述地源热泵机组的第四接口和所述温度变送器之间依次设置有第四压力表、第二流量计和第二Y型过滤器。