CN107120868A - 一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，包括地源热泵系统、室内末端系统、冷却水系统和控制系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组﹑地埋管系统和地源侧水泵，所述室内末端系统包括末端设备和室内循环水泵，所述冷却水系统包括闭式冷却塔、冷却循环泵和补水装置，所述控制系统包括第一电动阀﹑第二电动阀、第三电动阀和温度传感器。本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，将地源热泵系统与冷却水系统复合，充分利用电动阀的调节对冷却塔流量进行有效的控制，有效解决地下土壤的冷热平衡问题，成本低﹑能耗低﹑运行稳定﹑可靠性强。

Description

一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统

技术领域

本发明涉及一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统。

背景技术

在地源热泵系统由于不同气候造成地下土壤的冷热不平衡情况的平衡补偿问题。夏热冬冷地区，建筑夏季冷负荷比冬季热负荷大，即：夏季向土壤排热多，冬季自土壤吸热少，引起地下土壤的冷热不平衡，从而导致地源热泵系统运行效率低，制冷或采暖达不到预期效果，运行费用高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，将地源热泵系统与冷却水系统复合，充分利用电动阀的调节对冷却塔流量进行有效的控制，有效解决地下土壤的冷热平衡问题，成本低﹑能耗低﹑运行稳定﹑可靠性强。

实现上述目的的技术方案是：一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，包括地源热泵系统、室内末端系统、冷却水系统和控制系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组﹑地埋管系统和地源侧水泵，所述室内末端系统包括末端设备和室内循环水泵，所述冷却水系统包括闭式冷却塔、冷却循环泵和补水装置，所述控制系统包括第一电动阀﹑第二电动阀、第三电动阀和温度传感器，其中：

所述地埋管系统通过管道与所述地源热泵机组循环连通，所述地源侧水泵设置在所述地埋管系统与所述地源热泵机组之间的管道上；

所述末端设备的进口通过室内供水管与所述地源热泵机组相连，所述末端设备的出口通过室内回水管与所述地源热泵机组相连；

所述室内循环水泵设置在所述室内回水管上；

所述补水装置与所述闭式冷却塔相连；

所述闭式冷却塔的出口通过冷却水回水管与所述地源热泵机组相连，所述第一电动阀和冷却循环泵分别设置在所述冷却水回水管上；

所述闭式冷却塔的进口通过冷却水供水管与所述地源热泵机组相连，所述第二电动阀设置在所述冷却水供水管上；

所述冷却水回水管和所述冷却水供水管通过旁通水管连通，所述第三电动阀设置在所述旁通水管上；

所述温度传感器设置在所述冷却水回水管上，且所述温度传感器与所述第三电动阀电连接。

上述的一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，其中，所述冷却水控制系统还包括控制器，所述第一电动阀﹑第二电动阀、第三电动阀和温度传感器分别与所述控制器电连接。

上述的一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，其中，在夏季运行时，所述第一电动阀和第二电动阀开启，所述第三电动阀关闭，所述闭式冷却塔的冷却水通过所述地源热泵机组的冷凝器吸热后，循环到所述闭式冷却塔进行散热，同时所述地埋管系统将所述地源热泵机组的冷凝器中吸收的热量送至地源井，与地下土壤进行热交换，将热量传递给土壤；

在冬季运行时，所述第一电动阀﹑第二电动阀和第三电动阀分别关闭，所述地源热泵机组直接对所述末端设备进行供暖，从地下土壤源中吸收热量；

在过渡季节时，所述第一电动阀﹑第二电动阀和第三电动阀分别开启，所述闭式冷却塔独立为所述地源热泵机组散热，并根据热量分布，部分冷却水经过所述旁通水管直接回到所述闭式冷却塔。

本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，将地源热泵系统与冷却水系统复合，充分利用电动阀的调节对冷却塔流量进行有效的控制，有效解决地下土壤的冷热平衡问题，成本低﹑能耗低﹑运行稳定﹑可靠性强，利用电动阀的调节，从而控制冷却塔流量，将夏季多余的热量排到空气当中，补偿地下土壤的冷热量不平衡，以保证地埋管系统在夏季和冬季时期冷热平衡的需求，使地源热泵系统可以长期稳定经济的运行。本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，与现有技术相比，有益效果体现在：

(1)本发明能够使地源热泵系统与冷却水系统结合，解决建筑冷热负荷的差异会导致地下历年累积的排热量与取热量存在的差异，即土壤的吸热量和释放量趋于平衡，运行稳定，提高系统效率；

(2)本发明能解决间歇运行问题，给地埋管换热器周围土壤的温度恢复提供时间；

(3)本发明将地源热泵系统和冷却水系统复合，可以在夏季的时候，优先使用冷却塔，冬季时关闭冷却塔，在过渡时期利用电动阀控制冷却水系统的流量，可以保证地源热泵系统更加的高效﹑节能，作为地埋管系统的辅助，使系统稳定性和可靠性大大提高。

附图说明

图1为本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水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，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的最佳实施例，一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，包括地源热泵系统、室内末端系统、冷却水系统和控制系统，地源热泵系统包括地源热泵机组1﹑地埋管系统6和地源侧水泵2，室内末端系统包括末端设备8和室内循环水泵4，冷却水系统包括闭式冷却塔3、冷却循环泵5和补水装置7，控制系统包括第一电动阀V1﹑第二电动阀V2、第三电动阀V3和温度传感器T。

地埋管系统6通过管道与地源热泵机组1循环连通，地源侧水泵2设置在地埋管系统6与地源热泵机组1之间的管道上；末端设备8的进口通过室内供水管81与地源热泵机组1相连，末端设备8的出口通过室内回水管82与地源热泵机组1相连；室内循环水泵4设置在室内回水管82上；补水装置7与闭式冷却塔3相连；闭式冷却塔3的出口通过冷却水回水管32与地源热泵机组1相连，第一电动阀V1和冷却循环泵5分别设置在冷却水回水管32上；闭式冷却塔3的进口通过冷却水供水管31与地源热泵机组1相连，第二电动阀V2设置在冷却水供水管31上；冷却水回水管32和冷却水供水管31通过旁通水管33连通，第三电动阀V3设置在旁通水管33上；温度传感器T设置在冷却水回水管32上，且温度传感器T与第三电动阀V3电连接。

本发明的一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统还包括控制器，第一电动阀V1﹑第二电动阀V2、第三电动阀V3和温度传感器T分别与控制器电连接。

本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，工作原理为：

(1)在夏季运行时，第一电动阀V1和第二电动阀V2开启，第三电动阀V3关闭；由于夏季热负荷较大，闭式冷却塔3对于地源热泵系统的散热起到了一个很好的补充，即地埋管换热器进(出)口温度与室外空气湿球温度差值大于设定值，闭式冷却塔3的冷却水通过地源热泵机组1的冷凝器吸热后，循环到闭式冷却塔3进行散热，同时地埋管系统6将地源热泵机组1的冷凝器中吸收的热量送至地源井，与地下土壤进行热交换，将热量传递给土壤；

(2)在冬季运行时，由于冬季热负荷较小，第一电动阀V1﹑第二电动阀V2和第三电动阀V3关闭，即地埋管换热器进(出)口温度与室外空气湿球温度差值小于设定值，关闭闭式冷却塔3，地源热泵机组1直接对末端设备8进行供暖，从地下土壤源中吸收热量；

(3)在过渡季节时，第一电动阀V1﹑第二电动阀V2和第三电动阀V3开启；由于这个时期供冷需求较小时且室外环境温度的湿球温度较低时，闭式冷却塔3的冷却效率较高，可以选择闭式冷却塔3独立为地源热泵机组1散热，并根据热量分布，有部分冷却水经过旁通水管33直接回到闭式冷却塔3，降低能耗，为地下土壤的冷热平衡提供恢复时间，解决土壤的热堆积问题。

本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，通过第一电动阀V1﹑第二电动阀V2和第三电动阀V3根据不同季节温差的切换，控制了闭式冷却塔的冷却水流量，实现了对地源热泵系统的工作效率COP的提高，有效解决地下土壤冷热平衡，运行更经济性。

本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，在夏热冬冷地区，控制闭式冷却塔的开启或关闭，有利于提高地源热泵系统的运行效率，降低运行成本，保证地下土壤的吸热与散热的能量平衡。本发明采用能耗低的浅层土壤作为冷热源，闭式冷却塔作为全年热平衡的辅助，是一种地源热泵系统与冷却水系统补偿复合型制冷、采暖技术。

综上所述，本发明的提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，将地源热泵系统与冷却水系统复合，充分利用电动阀的调节对冷却塔流量进行有效的控制，有效解决地下土壤的冷热平衡问题，成本低﹑能耗低﹑运行稳定﹑可靠性强，利用电动阀的调节，从而控制冷却塔流量，将夏季多余的热量排到空气当中，补偿地下土壤的冷热量不平衡，以保证地埋管系统在夏季和冬季时期冷热平衡的需求，使地源热泵系统可以长期稳定经济的运行。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，其特征在于，包括地源热泵系统、室内末端系统、冷却水系统和控制系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组﹑地埋管系统和地源侧水泵，所述室内末端系统包括末端设备和室内循环水泵，所述冷却水系统包括闭式冷却塔、冷却循环泵和补水装置，所述控制系统包括第一电动阀﹑第二电动阀、第三电动阀和温度传感器，其中：

所述地埋管系统通过管道与所述地源热泵机组循环连通，所述地源侧水泵设置在所述地埋管系统与所述地源热泵机组之间的管道上；

所述末端设备的进口通过室内供水管与所述地源热泵机组相连，所述末端设备的出口通过室内回水管与所述地源热泵机组相连；

所述室内循环水泵设置在所述室内回水管上；

所述补水装置与所述闭式冷却塔相连；

所述闭式冷却塔的出口通过冷却水回水管与所述地源热泵机组相连，所述第一电动阀和冷却循环泵分别设置在所述冷却水回水管上；

所述闭式冷却塔的进口通过冷却水供水管与所述地源热泵机组相连，所述第二电动阀设置在所述冷却水供水管上；

所述冷却水回水管和所述冷却水供水管通过旁通水管连通，所述第三电动阀设置在所述旁通水管上；

所述温度传感器设置在所述冷却水回水管上，且所述温度传感器与所述第三电动阀电连接。

2.根据权利要求1所述的一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，其特征在于，所述冷却水控制系统还包括控制器，所述第一电动阀﹑第二电动阀、第三电动阀和温度传感器分别与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种提高地源热泵系统能效比的冷却水控制系统，其特征在于，在夏季运行时，所述第一电动阀和第二电动阀开启，所述第三电动阀关闭，所述闭式冷却塔的冷却水通过所述地源热泵机组的冷凝器吸热后，循环到所述闭式冷却塔进行散热，同时所述地埋管系统将所述地源热泵机组的冷凝器中吸收的热量送至地源井，与地下土壤进行热交换，将热量传递给土壤；

在冬季运行时，所述第一电动阀﹑第二电动阀和第三电动阀分别关闭，所述地源热泵机组直接对所述末端设备进行供暖，从地下土壤源中吸收热量；

在过渡季节时，所述第一电动阀﹑第二电动阀和第三电动阀分别开启，所述闭式冷却塔独立为所述地源热泵机组散热，并根据热量分布，部分冷却水经过所述旁通水管直接回到所述闭式冷却塔。