CN106969536A - 地水气三源一体热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地水气三源一体热泵机组。它解决了现有热泵机组功能单一等技术问题。包括具有室内用户侧进水管口和室内用户侧出水管口的室内用户侧进出水管，室内用户侧进出水管上并联有地表水源进出口管，室内用户侧进水管口和室内用户侧出水管口之间分别连接有间接式空气源热泵冷热水机组、制冰蓄能机组以及风机水喷淋塔体，且间接式空气源热泵冷热水机组、制冰蓄能机组以及风机水喷淋塔体中任意两个相互连接。优点在于：可最大限度的以小的机体提供冷热能源；可适用于严酷的环境；环境友好，无污染；最大限度利用可再生能源；一机多用。

Description

地水气三源一体热泵机组

技术领域

本发明属于冷暖能源供应技术领域，具体涉及一种地水气三源一体热泵机组。

背景技术

建筑及工业工艺中，广泛使用电动热泵冷(热)源机组，用以向所服务对象提供冷源，如0～20℃的冷水或者热源，如35～50℃的热水。其工作的前提条件是电动压缩机只是一种能量提升转换装置，高压高温一侧视为放热一侧，称为供热，另一侧需要吸取周边水中/空气中/土壤中的热量，称为制冷降温。根据阶段性目的不同，冷/热端可互换角色运行。

传统的这类机器被设计成专用规格，如吸热(放热)的对象是大气(空气源)，称为空气源热泵，又如吸热(放热)的对象是水(地表水-江河湖泊、地源水-地下水/埋地管换热水)，称为水源热泵。他们都各自有地域或气候区的使用限制条件。近年出现的为突破传统热泵的使用条件限制，将只能夏天用于散热的空气源冷却塔改为加盐水溶液的方式后，夏天可用于散热冷却后，冬天低温时也可用于从空气中吸热，使同一机组可实现冬季供暖，一机多用。但是这种方式下冷却塔气流中的盐雾散发，造成对周边环境的污染，又成了新的难题。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如，中国专利文献公开了一种自复叠式能源塔热泵系统[申请号：201410463489.6]：该自复叠式能源塔热泵系统包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路。本发明在保证55℃热水温度的前提下，利用自复叠系统低的蒸发温度完成从低温高湿环境吸收低品位能源和制冰浓缩乙二醇喷淋液的任务,进而通过能源塔更高效的提取空气中的低位热源。

上述方案虽然在一定程度上缓解了热泵机组功能单一的问题，但是该方案依然存在着：无法灵活的运用可再生能源来源，无法实现一机多用等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种能灵活的运用可再生能源来源的地水气三源一体热泵机组。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本地水气三源一体热泵机组，其特征在于，本热泵机组包括具有室内用户侧进水管口和室内用户侧出水管口的室内用户侧进出水管，所述的室内用户侧进出水管上并联有地表水源进出口管，所述的室内用户侧进水管口和室内用户侧出水管口之间分别连接有间接式空气源热泵冷热水机组、制冰蓄能机组以及风机水喷淋塔体，且所述的间接式空气源热泵冷热水机组、制冰蓄能机组以及风机水喷淋塔体中任意两个相互连接。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的风机水喷淋塔体包括塔体，所述的塔体上端设有风机，下端设有水盘，所述的水盘下端与室内用户侧出水管口相连，在塔体内设有用于放置填料的填充区域，所述的塔体内设有位于风机和填充区域之间且与室内用户侧进水管口相连的塔内喷淋管，且所述的塔内喷淋管上设有若干与水盘相对应的喷淋头。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的水盘下端与排冰槽相连，且所述的排冰槽与地表水源进出口管的地表水源出口管口相连通，且所述的地表水源进出口管的地表水源进口管口和地表水源出口管口均与室内用户侧进水管口相连。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的塔内喷淋管上并联有若干外融冰水管，且所述的外融冰水管上设有外融冰喷头。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的水盘内设有水盘液位控制器，且所述的水盘连接有水质控制器。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的制冰蓄能机组包括位于排冰槽上方的制冰机，所述的制冰机一端与蓄热罐双向连通，且所述的蓄热罐与室内用户侧进水管口相连，所述的制冰机另一端通过冰水循环泵与水盘相连，所述的水盘分别与制冰机和蓄热罐并联接。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的间接式空气源热泵冷热水机组包括空气源压缩机，所述的空气源压缩机一侧设有分别与室内用户侧进水管口和室内用户侧出水管口相连的冷凝器，所述的空气源压缩机另一侧分别与制冰蓄能机组和风机水喷淋塔体相连的蒸发组件。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的蒸发组件包括设置在空气源压缩机一侧的蒸发器，所述的蒸发器一端通过不冻液循环水泵连接在制冰机和蓄热罐之间，且所述的不冻液循环水泵分别与外融冰水管相连，所述的蒸发器另一端连接有若干位于塔体内的水翅片盘管换热器，蒸发器两端通过切换阀门相连且切换阀门连接有变温控制器，所述的水翅片盘管换热器位于水盘上方且分别位于填充区域两侧，且所述的水翅片盘管换热器分别连接在制冰机和蓄热罐之间。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的水翅片盘管换热器以直立方式置于风机水喷淋塔体的进风口处。

在上述的地水气三源一体热泵机组中，所述的塔体由若干玻璃钢板体拼合而成，且所述的蓄热罐设置在风机水喷淋塔体的下端。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：1.可最大限度的以小的机体提供冷热能源；2.可适用于严酷的环境；3.环境友好，无污染；4.最大限度利用可再生能源；5.一机多用，可广泛用于纬度小20～50℃的干旱或温热的气候带用作建筑/工业厂房的冷热空调场合，市场空间广阔。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图中，空气源压缩机1、蒸发器2、冷凝器3、水翅片盘管换热器4、不冻液循环水泵5、制冰机6、蓄热罐7、冰水循环泵8、风机9、填料10、水盘11、塔体12、室内用户侧进出水管13、室内用户侧出水管口13a、室内用户侧进水管口13b、地表水源进出口管14、地表水源进口管口14a、地表水源出口管口14b、水盘液位控制器15、塔内喷淋管16、喷淋头161、排冰槽17、水质控制器18、外融冰水管19、外融冰喷头191、变温控制器20、间接式空气源热泵冷热水机组21、制冰蓄能机组22、风机水喷淋塔体23、切换阀门24。

具体实施方式

如图1所示，本地水气三源一体热泵机组，包括具有室内用户侧进水管口13b和室内用户侧出水管口13a的室内用户侧进出水管13，室内用户侧进出水管13上并联有地表水源进出口管14，室内用户侧进水管口13b和室内用户侧出水管口13a之间分别连接有间接式空气源热泵冷热水机组21、制冰蓄能机组22以及风机水喷淋塔体23，且间接式空气源热泵冷热水机组21、制冰蓄能机组22以及风机水喷淋塔体23中任意两个相互连接。

本实施例中的风机水喷淋塔体23包括塔体12，塔体12优选由若干玻璃钢板体拼合而成，塔体12上端设有风机9，下端设有水盘11，水盘11下端与室内用户侧出水管口13a相连，在塔体12内设有用于放置填料10的填充区域，塔体12内设有位于风机9和填充区域之间且与室内用户侧进水管口13b相连的塔内喷淋管16，且塔内喷淋管16上设有若干与水盘11相对应的喷淋头161。

这里的水盘11下端与排冰槽17相连，且排冰槽17与地表水源进出口管14的地表水源出口管口14b相连通，且地表水源进出口管14的地表水源进口管口14a和地表水源出口管口14b均与室内用户侧进水管口13b相连。

优选地，这里的塔内喷淋管16上并联有若干外融冰水管19，且外融冰水管19上设有外融冰喷头191，水盘11内设有水盘液位控制器15，且水盘11连接有水质控制器18。

进一步地，这里的制冰蓄能机组22包括位于排冰槽17上方的制冰机6，制冰机6一端与蓄热罐7双向连通，且蓄热罐7与室内用户侧进水管口13b相连，制冰机6另一端通过冰水循环泵8与水盘11相连，水盘11分别与制冰机6和蓄热罐7并联接。

这里的间接式空气源热泵冷热水机组21包括空气源压缩机1，空气源压缩机1一侧设有分别与室内用户侧进水管口13b和室内用户侧出水管口13a相连的冷凝器3，空气源压缩机1另一侧分别与制冰蓄能机组22和风机水喷淋塔体23相连的蒸发组件。优选地，这里的蒸发组件包括设置在空气源压缩机1一侧的蒸发器2，蒸发器2一端通过不冻液循环水泵5连接在制冰机6和蓄热罐7之间，且不冻液循环水泵5分别与外融冰水管19相连，蒸发器2另一端连接有若干位于塔体12内的水翅片盘管换热器4，蒸发器2两端通过切换阀门24相连且切换阀门24连接有变温控制器20，水翅片盘管换热器4位于水盘11上方且分别位于填充区域两侧，且水翅片盘管换热器4分别连接在制冰机6和蓄热罐7之间。

本发明的结构特征之一是，间接式空气源热泵冷热水机组21、制冰蓄能机组22、风机水喷淋塔体23三个功能模块各自独立，但又可以相互拼装而成为地水气三源一体热泵机组，在有地源侧换流水、地表水源、空气源之任一种的条件下，本机组均能可靠运行，尤其是三种都有时，其经济性更优，适应性更强。

本发明的结构特征之二是，间接式空气源热泵冷热水机组21中，采用了防冻液循环翅片盘管空气换热器，在冬季供暖模式下，具有更好的融霜化霜特性，因此适合于高温低温气候区高效地从空气中提取能源。

本发明的结构特征之三是，间接式空气源热泵冷热水机组21中，蒸发器和冷凝器的联接管路，通过阀门的开关组合切换使外部管路的冷热流向换向运行。如用塔内喷淋管16作为夏季冷却降温之用。

本发明的结构特征之四是，制冰蓄能机组22中，制冰机仅在地表水源在零度左右且以此为冬季的供暖主模式时，扩大了地表水源的使用温度范围。

本发明的热泵机组性能为：①夏季可通过室内用户侧进出水管13，提供5～15℃冷水，冬季可提供35～45℃热水。②机组外部环境条件可适合于地源5～45℃温度范围，地表水源温度-5～30℃温度范围，空气源温度范围-30～45℃。

这里的水翅片盘管换热器4以直立方式置于风机水喷淋塔体23的进风口处，这里的制冰机6的蓄能罐7置于风机水喷淋塔体23内下部区。本间接式空气源热泵冷热水机组21以一个独立完整的箱体为外壳可与风机水喷淋塔体23联为一体成为三源一体热泵机组的一部分，亦可在必要时分隔开一定距离安装，并不影响其功能。制冰蓄能机组22也可以一个独立完整的箱体为外壳与风机喷淋塔体23联为一体成为三源一体热泵机组的一部分，亦可在必要时分开隔一定距离安装，并不影响其功能。

当本发明的三源一体热泵机组运行时：

1、夏季用于冷却目的使用方式：第一优先顺序是风机水喷淋塔体23以大气水雾蒸发冷却方式工作，第二优先顺序是地源水地表水循环冷却方式工作。当需要深度冷却时，亦可追加运行间接式空气源热泵冷热水机组21。

2、秋季用于冷却目的使用方式：第一优先顺序是风机水喷淋塔体23以大气水雾蒸发冷却方式工作。

3、冬季用于供暖目的使用方式：

a.空气源优先方式：运行间接式空气源热泵冷热水机组21，水翅片盘管换热器4从气流中吸收热量，进而转移至用户侧管路中的升温效应。由于蒸发器回路中的乙二醇水溶液回路和制冰机回路的蓄能功能，可使水翅片盘管换热器4处于高效换热状态，且能适于低温高温气候区。

b.地表水源优先方式：运行江河湖海地表水源，当水温低至0℃以下时，可同时运行制冰蓄能机组22，将冰块/片排放至出水回路并进入水源地水体中，因此本机组的效能是建筑物内接水温的幅度提高3～5℃以上。

c.地源水源优先方式：运行地源水(地埋管换热(地热水直抽循环)，本机组其他模块处于备用或补充方式下运行，以提高单位机组的最大供冷热能力和稳定性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了空气源压缩机1、蒸发器2、冷凝器3、水翅片盘管换热器4、不冻液循环水泵5、制冰机6、蓄热罐7、冰水循环泵8、风机9、填料10、水盘11、塔体12、室内用户侧进出水管13、室内用户侧出水管口13a、室内用户侧进水管口13b、地表水源进出口管14、地表水源进口管口14a、地表水源出口管口14b、水盘液位控制器15、塔内喷淋管16、喷淋头161、排冰槽17、水质控制器18、外融冰水管19、外融冰喷头191、变温控制器20、间接式空气源热泵冷热水机组21、制冰蓄能机组22、风机水喷淋塔体23、切换阀门24等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种地水气三源一体热泵机组，其特征在于，本热泵机组包括具有室内用户侧进水管口(13b)和室内用户侧出水管口(13a)的室内用户侧进出水管(13)，所述的室内用户侧进出水管(13)上并联有地表水源进出口管(14)，所述的室内用户侧进水管口(13b)和室内用户侧出水管口(13a)之间分别连接有间接式空气源热泵冷热水机组(21)、制冰蓄能机组(22)以及风机水喷淋塔体(23)，且所述的间接式空气源热泵冷热水机组(21)、制冰蓄能机组(22)以及风机水喷淋塔体(23)中任意两个相互连接。

2.根据权利要求1所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的风机水喷淋塔体(23)包括塔体(12)，所述的塔体(12)上端设有风机(9)，下端设有水盘(11)，所述的水盘(11)下端与室内用户侧出水管口(13a)相连，在塔体(12)内设有用于放置填料(10)的填充区域，所述的塔体(12)内设有位于风机(9)和填充区域之间且与室内用户侧进水管口(13b)相连的塔内喷淋管(16)，且所述的塔内喷淋管(16)上设有若干与水盘(11)相对应的喷淋头(161)。

3.根据权利要求2所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的水盘(11)下端与排冰槽(17)相连，且所述的排冰槽(17)与地表水源进出口管(14)的地表水源出口管口(14b)相连通，且所述的地表水源进出口管(14)的地表水源进口管口(14a)和地表水源出口管口(14b)均与室内用户侧进水管口(13b)相连。

4.根据权利要求3所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的塔内喷淋管(16)上并联有若干外融冰水管(19)，且所述的外融冰水管(19)上设有外融冰喷头(191)。

5.根据权利要求4所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的水盘(11)内设有水盘液位控制器(15)，且所述的水盘(11)连接有水质控制器(18)。

6.根据权利要求4或5所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的制冰蓄能机组(22)包括位于排冰槽(17)上方的制冰机(6)，所述的制冰机(6)一端与蓄热罐(7)双向连通，且所述的蓄热罐(7)与室内用户侧进水管口(13b)相连，所述的制冰机(6)另一端通过冰水循环泵(8)与水盘(11)相连，所述的水盘(11)分别与制冰机(6)和蓄热罐(7)并联接。

7.根据权利要求6所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的间接式空气源热泵冷热水机组(21)包括空气源压缩机(1)，所述的空气源压缩机(1)一侧设有分别与室内用户侧进水管口(13b)和室内用户侧出水管口(13a)相连的冷凝器(3)，所述的空气源压缩机(1)另一侧分别与制冰蓄能机组(22)和风机水喷淋塔体(23)相连的蒸发组件。

8.根据权利要求7所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的蒸发组件包括设置在空气源压缩机(1)一侧的蒸发器(2)，所述的蒸发器(2)一端通过不冻液循环水泵(5)连接在制冰机(6)和蓄热罐(7)之间，且所述的不冻液循环水泵(5)分别与外融冰水管(19)相连，所述的蒸发器(2)另一端连接有若干位于塔体(12)内的水翅片盘管换热器(4)，蒸发器(2)两端通过切换阀门(24)相连且切换阀门(24)连接有变温控制器(20)，所述的水翅片盘管换热器(4)位于水盘(11)上方且分别位于填充区域两侧，且所述的水翅片盘管换热器(4)分别连接在制冰机(6)和蓄热罐(7)之间。

9.根据权利要求8所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的水翅片盘管换热器(4)以直立方式置于风机水喷淋塔体(23)的进风口处。

10.根据权利要求6所述的地水气三源一体热泵机组，其特征在于，所述的塔体(12)由若干玻璃钢板体拼合而成，且所述的蓄热罐(7)设置在风机水喷淋塔体(23)的下端。