CN105823145A - 基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，包括地埋管、第一换热循环管路、换热器、第二换热循环管路、第一公共变频水泵和若干用户换热机组；所述地埋管设置在地表以下，所述地埋管通过第一换热循环管路与换热器构成第一换热循环回路；所述第二换热循环管路由高层建筑底部至顶部竖直方向设置，与换热器构成第二换热循环回路，且在所述第二换热循环回路中串接有第一公共变频水泵；若干所述用户机组分别对应由下至上的各高层建筑用户，若干所述用户换热机组分别与第二换热循环回路构成多个相互独立的第三换热循环回路。本发明用户使用公摊费用少，特别适用于高层建筑，同样可以适用于中低层洋房。

Description

基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统
技术领域
本发明属于能源技术领域，尤其涉及适用高、低层建筑的多用户地源热泵。
背景技术
人类对能源的利用主要有三大转换：第一次是煤炭取代木材等成为主要能源；第二次是石油取代煤炭而居主导地位；第三次是20世纪后半叶开始出现的向多能源结构过度的转换。18世纪前，人类只限于对风力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用，尤其是木材，在世界一次能源消费结构中长期占据首位。蒸汽机的出现加速了18世纪开始的产业革命，促进了煤炭的大规模开采。到19世纪下半叶，出现了人类历史上第一次能源转换。1860年，煤炭在世界一次能源消费结构中占24％，1920年上升为62％，从此世界进入了煤炭时代。19世纪70年代，电力代替了蒸汽机，电器工业迅速发展，煤炭在世界能源消费结构中的比重逐渐下降。1965年，石油首次取代煤炭占居首位，世界进入了“石油时代”。但是地球上石油的储量有限，石油的大量消费，使能源供应严重短缺。在我国的能源消费中，化石能源占居主导地位。煤炭与石油等化石能源在加工转化的过程中排放出大量污染物，造成环境污染。二氧化硫、烟尘等主要污染物与的排放量呈上升趋势。
环保部长周生贤介绍，按照新的环境空气质量标准，全国70％左右的城市不达标。京津冀、长三角、珠三角等区域PM2.5污染严重，一些城市灰霾天数达100天以上，个别城市甚至超过200天。世界能源正面临一个新的转折点。在能源消费结构中，已开始从石油为主要能源逐步向多元能源结构过渡。寻找替代能源及利用新能源成为中国经济发展的决定力量。新能源包括地热、低品位放射性矿物、地磁等地下能源；还包括潮汐、海浪、海流、海水温差、海水盐度、海水重氢等海洋能和风能、生物能等地面能源；以及太阳能、宇宙射线等太空能源。日前在中国，可以形成产业的新能源主要包括风能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。现有的长期地源热泵的应用，可能会造成地表以下土壤环境的逐年恶化，比如我国北方夏季较短，冬季较长，冬天使用空调的时间变长，这会使得土壤温度日益降低，如不加以早期预防，可能会造成土壤温度环境的恶化程度的进一步升级。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，用户使用公摊费用少，特别适用于高层建筑，同样可以适用于中低层洋房。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，包括地埋管、第一换热循环管路、换热器、第二换热循环管路、第一公共变频水泵和若干用户换热机组；所述地埋管设置在地表以下，所述地埋管通过第一换热循环管路与换热器构成第一换热循环回路；所述第二换热循环管路由建筑底部至顶部竖直方向设置，与换热器构成第二换热循环回路，且在所述第二换热循环回路中串接有第一公共变频水泵；若干所述用户机组分别对应由下至上的各高层建筑用户，若干所述用户换热机组分别与第二换热循环回路构成多个相互独立的第三换热循环回路。
进一步的技术方案，所述第三换热循环回路中串接用户自用水泵。
进一步的技术方案，还包括用户换热状态计数模块，各用户的用户自用水泵的信号输出端与用户换热状态计数模块的信号输入端连接，所述用户换热状态计数模块的信号输出端与第一公共变频水泵的信号输入端连接。
进一步的技术方案，在所述第二换热循环回路中，所述换热器的进水端串接有第一进水温度计，所述换热器的出水端串接有第一出水温度计，所述第一进水温度计和第一出水温度计的信号输出端与第一温差比较器的信号输入端连接，所述第一温差比较器的信号输出端与第一公共变频水泵的信号输入端连接。
进一步的技术方案，所述用户换热机组分别与空调风机、地暖和生活热水箱换热循环连接。
进一步的技术方案，所述第一换热循环回路中串接有第二公共变频水泵。
进一步的技术方案，在所述第一换热循环回路中，所述换热器的进水端串接有第二进水温度计，所述换热器的出水端串接有第二出水温度计，所述第二进水温度计和第二出水温度计的信号输出端与第二温差比较处理器的信号输入端连接，所述第二温差比较处理器的信号输出端与第二公共变频水泵的信号输入端连接。
进一步的，所述换热器设置在地表以上；或者设置在地表以下，所述换热器的顶部低于地坪表面，保障换热器所处环境温差妨碍等不良因素较小。
进一步的，所述第二换热循环管路内设有若干循环水缓冲层结构，若干所述循环水缓冲层结构设置在换热器的进水端之前的位置，且越靠近换热器的进水端，所述循环水缓冲层结构分布的密度越大。每个所述循环水缓冲层结构包括两块导流板，两块导流板沿第二换热循环管路的水流方向相互垂直设置；各循环水缓冲层结构中的每块导流板不共面。
有益效果：本发明在用户换热机组的第三换热循环回路设置有用户自用水泵；在第二换热循环管路中的第二换热循环回路中设置第一公共变频水泵；在第一换热循环管路的第一换热循环回路中设置第二公共变频水泵，可以通过最经济的公摊费用和尽可能最少的用电总量解决户主的换热需求。本发明中，用户换热状态计数模块实时计算正在使用的该系统的换热用户总数量，以此调节控制第一公共变频水泵和第二公共变频水泵的实时功率大小；各户主仅需支付对应到各户的用户自用水泵的用电费用及公摊过后的第一公共变频水泵和第二公共变频水泵的用电费用。另外，本发明中，第一公共变频水泵和第二公共变频水泵的工作功率还可以通过进出换热器的温差来调节，温差越大，工作功率增加，直到将各自对应的第一换热循环回路(或第二换热循环回路)的温差缩小到5℃。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的靠近换热器进水部分第二换热循环管路内部结构示意图；
附图3为循环水缓冲层结构的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示，基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，包括地埋管1、第一换热循环管路2、换热器3、第二换热循环管路4、第一公共变频水泵6和若干用户换热机组5；所述地埋管1设置在地表以下，所述地埋管1通过第一换热循环管路2与换热器3构成第一换热循环回路；所述第二换热循环管路4由高层或者中低层建筑底部至顶部竖直方向设置，与换热器3构成第二换热循环回路，且在所述第二换热循环回路中串接有第一公共变频水泵6；若干所述用户机组分别对应由下至上的各高层或中低层建筑用户，若干所述用户换热机组5分别与第二换热循环回路构成多个相互独立的第三换热循环回路9。所述用户换热机组5分别与空调风机、地暖和生活热水箱换热循环连接。
所述第一换热循环回路中串接有第二公共变频水泵7。在所述第一换热循环回路中，所述换热器3的进水端串接有第二进水温度计，所述换热器3的出水端串接有第二出水温度计，所述第二进水温度计和第二出水温度计的信号输出端与第二温差比较处理器的信号输入端连接，所述第二温差比较处理器的信号输出端与第二公共变频水泵7的信号输入端连接。第二温差比较器检测到的温度差越大，对应的第二公共变频水泵7的工作功率增加，直至将温差缩小至5℃为止，第二公共变频水泵7的工作功率下降至预设定正常维持功率。
在所述第三换热循环回路9中串接用户自用水泵8，在该设计技术基础之上，系统包括以下两种可行性实施例。
本发明实施例一，在所述第二换热循环回路中，所述换热器3的进水端串接有第一进水温度计，所述换热器3的出水端串接有第一出水温度计，所述第一进水温度计和第一出水温度计的信号输出端与第一温差比较器的信号输入端连接，所述第一温差比较器的信号输出端与第一公共变频水泵6的信号输入端连接。第一温差比较器检测到的温度差越大，对应的第一公共变频水泵6的工作功率增加，直至将温差缩小至5℃为止，第一公共变频水泵6的工作功率下降至预设定正常循环维持功率。若用户的空调风机、地暖或生活热水箱开启使用，对应用户换热机组5的用户自用水泵8开启，将第二换热循环回路中的换热循环接入第三换热循环回路9中来。
本发明实施例二，在上述技术基础之上的进一步的实施例，系统还包括用户换热状态计数模块，各高层建筑用户的用户自用水泵8的信号输出端与用户换热状态计数模块的信号输入端连接，用户换热状态计数模块实时统计正在使用换热的用户数量，所述用户换热状态计数模块的信号输出端与第一公共变频水泵6的信号输入端连接。以此调节控制第一公共变频水泵6的工作功率。若用户的空调风机、地暖或生活热水箱开启使用，对应用户换热机组5的用户自用水泵8开启，将第二换热循环回路中的换热循环接入第三换热循环回路9中来。
所述换热器3设置在在本发明中可以设置在地表以上，为了更好的实现本系统的功能，延长本系统的使用寿命，也可以设置在地表以下，所述换热器3的顶部低于地坪表面，通过土壤层的常年常温保障换热器所处环境温差妨碍等不良因素较小。
如附图2和3，为了进一步保护换热器3，避免高速水循环的冲击，在所述第二换热循环管路4内设有若干循环水缓冲层结构41，若干所述循环水缓冲层结构41设置在换热器3的进水端之前的位置，且越靠近换热器3的进水端，所述循环水缓冲层结构41分布的密度越大。每个所述循环水缓冲层结构41包括两块导流板411，两块导流板411沿第二换热循环管路4的水流方向相互交错垂直设置；各循环水缓冲层结构41中的每块导流板411相互之间不共面。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：包括地埋管(1)、第一换热循环管路(2)、换热器(3)、第二换热循环管路(4)、第一公共变频水泵(6)和若干用户换热机组(5)；所述地埋管(1)设置在地表以下，所述地埋管(1)通过第一换热循环管路(2)与换热器(3)构成第一换热循环回路；所述第二换热循环管路(4)由建筑底部至顶部竖直方向设置，与换热器(3)构成第二换热循环回路，且在所述第二换热循环回路中串接有第一公共变频水泵(6)；若干所述用户机组分别对应由下至上的各高层建筑用户，若干所述用户换热机组(5)分别与第二换热循环回路构成多个相互独立的第三换热循环回路(9)。
2.根据权利要求1所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：所述第三换热循环回路(9)中串接用户自用水泵(8)。
3.根据权利要求2所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：还包括用户换热状态计数模块，各用户的用户自用水泵(8)的信号输出端与用户换热状态计数模块的信号输入端连接，所述用户换热状态计数模块的信号输出端与第一公共变频水泵(6)的信号输入端连接。
4.根据权利要求2或3所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：在所述第二换热循环回路中，所述换热器(3)的进水端串接有第一进水温度计，所述换热器(3)的出水端串接有第一出水温度计，所述第一进水温度计和第一出水温度计的信号输出端与第一温差比较器的信号输入端连接，所述第一温差比较器的信号输出端与第一公共变频水泵(6)的信号输入端连接。
5.根据权利要求2所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：所述用户换热机组(5)分别与空调风机、地暖和生活热水箱换热循环连接。
6.根据权利要求1所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：所述第一换热循环回路中串接有第二公共变频水泵(7)。
7.根据权利要求6所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：在所述第一换热循环回路中，所述换热器(3)的进水端串接有第二进水温度计，所述换热器(3)的出水端串接有第二出水温度计，所述第二进水温度计和第二出水温度计的信号输出端与第二温差比较处理器的信号输入端连接，所述第二温差比较处理器的信号输出端与第二公共变频水泵(7)的信号输入端连接。
8.根据权利要求1所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：所述换热器(3)设置在地表以上；或者设置在地表以下，所述换热器(3)的顶部低于地坪表面。
9.根据权利要求1所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：所述第二换热循环管路(4)内设有若干循环水缓冲层结构(41)，若干所述循环水缓冲层结构(41)设置在换热器(3)的进水端之前的位置，且越靠近换热器(3)的进水端，所述循环水缓冲层结构(411)分布的密度越大。
10.根据权利要求9所述基于公用水泵的适用高层建筑的多用户地源热泵空调系统，其特征在于：每个所述循环水缓冲层结构(41)包括两块导流板(411)，两块导流板(411)沿第二换热循环管路(4)的水流方向相互垂直设置；各循环水缓冲层结构(41)中的每块导流板(411)不共面。
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