CN112856552B - 一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统 - Google Patents

一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统，包括水源热泵机组、喷气增焓空气源热泵机组、喷液增焓空气源热泵机组、水源热泵机组循环水泵、空气源热泵机组循环水泵、软水箱、供暖系统定压补水罐、旋流除沙器、多功能软化除污器、除污器、喷气增焓空气源热泵循环泵、喷气增焓空气源定压罐，各部分通过管道连接。该复合供热系统利用水源热泵机组提供热水，喷气增焓空气源热泵机组为水源侧提供热量，提高进入水源热泵机组蒸发器的水温，水源热泵机组的能效提高，拓展了水源热泵的应用范围，降低供热系统的能耗，具有环境保护和节能减排的优势。

Description

一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统
技术领域
本发明属于供热设备技术领域，涉及一种复合供热系统，具体涉及一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统。
背景技术
水源热泵技术在供热领域中应用已经取得了一定的成果，当水源侧水温过低，水源热泵蒸发器侧蒸发温度降低，制热效率降低，制取的热水温度下降，机组能耗增加；若采用喷气增焓空气源热泵机组制取的热水加热从水源井抽取的地下水，提高进入水源热泵机组蒸发器的进水温度，水源热泵机组蒸发温度升高，制热效率增加，制取的热水水温升高。喷液增焓空气源热泵可制取温度较高的热水，但其能效比低，与水源热泵制取的热水切换或者混合为热用户提供热水。
发明内容
本发明的目的是提供一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统，提高水源热泵机组的能效，降低供热系统运行能耗。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统，包括水源热泵机组，水源热泵机组中蒸发器的出口与水源井连通，水源热泵机组中蒸发器的进口接换热器的一端，换热器的另一端分别与多功能软化除污器、旋流除沙器和水源井连通，多功能软化除污器和旋流除沙器与水源井连通；
换热器顶部通过安装有阀门a的管道分别与安装有阀门b的管道和喷气增焓空气源热泵机组的出口连通，喷气增焓空气源热泵机组的进口分别与安装有阀门d的管道的和安装有阀门c的管道的一端连通，安装有阀门c的管道的另一端与并联设置的两台喷气增焓空气源热泵循环泵的出口连通，其中一台喷气增焓空气源热泵循环泵的进口和第二除污器的顶部与侧壁均通过安装有阀门的管路与换热器的底部连通；另一台喷气增焓空气源热泵循环泵的进口与喷气增焓空气源定压罐连通；
水源热泵机组中冷凝器的进口通过安装有阀门n的管道分别与安装有阀门d的管道的另一端和并联设置的至少两台水源热泵机组循环水泵的出口相连，水源热泵机组中冷凝器的出口通过安装有阀门m的管道与热用户端的进口连通；沿远离水源热泵机组的方向、安装有阀门m的管道依次与安装有阀门b的管道的另一端和喷液增焓空气源热泵机组的出口相连；空气源热泵机组循环水泵的进口、水源热泵机组循环水泵的进口和供暖系统定压补水罐均与安装有热计量装置E.M.的管道连通；热用户端的出口分别与第一除污器的顶部、第一除污器的侧部和安装有热计量装置E.M.的管道连通；
安装有阀门d的管道的另一端分别与喷气增焓空气源热泵机组的进口和安装有阀门c的管道相连，安装有阀门c的管道的另一端接喷气增焓空气源热泵循环泵的出口；喷气增焓空气源热泵循环泵的进口分别与和第二除污器相连，第二除污器的顶部和侧部均与换热器的喷气增焓空气源热泵侧出口相连；
供暖系统定压补水罐和喷气增焓空气源定压罐均与软水箱相连。
本发明复合供热系统中出水温度低的喷气增焓空气源热泵机组，加热从水源井抽取的地下水，从水源井抽取的地下水由喷气增焓空气源热泵机组制取的热水加热；水源热泵机组制取温度较高的供暖热水。利用喷气增焓空气源热泵机组和喷液增焓空气源热泵机组的优点，与水源热泵机组复合，各设备之间相互切换、搭配，拓宽了水源热泵机组的适用范围，提高水源热泵机组的能效，降低供暖能耗，同时又符合节能减排的要求。
附图说明
图1是本发明复合供热系统的示意图。
图中：1.水源热泵机组；2.电加热器，3.喷气增焓空气源热泵机组，4.喷液增焓空气源热泵机组，5.水源热泵机组循环水泵，6.空气源热泵机组循环水泵，7.软水器，8.软水箱，9.供暖系统定压补水罐，10.旋流除沙器，11.多功能软化除污器，12.第一除污器，13.第二除污器，14.喷气增焓空气源热泵循环泵，15.喷气增焓空气源定压罐，16.换热器，17.水源井，18.第一阀门，19.第二阀门，20.第三阀门，21.第四阀门，22.第五阀门，23.第六阀门，24.第七阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明复合供热系统，包括水源热泵机组1，水源热泵机组1中蒸发器的出口与设置于机房外的水源井17连通，水源热泵机组1中蒸发器的进口接换热器16的一端，换热器16的另一端与安装有第一阀门18的管道相连，安装有第一阀门18的管道的另一端与多功能软化除污器11的顶部连通，安装有第一阀门18的管道上还安装有第二阀门19，安装有第一阀门18的管道与安装有第三阀门20的管道的一端连通，安装有第三阀门20的管道与安装有第一阀门18的管道的连接处位于第一阀门18与第二阀门19之间，安装有第三阀门20的管道的另一端与旋流除沙器10的顶部连通，安装有第三阀门20的管道上还安装有第六阀门23，安装有第三阀门20的管道通过安装有第四阀门21的管道与旋流除沙器10的侧壁连通，安装有第三阀门20的管道还通过安装有第七阀门24的管道连通水源井17，安装有第七阀门24的管道与安装有第三阀门20的管道的连接处位于第三阀门20与第六阀门23之间，安装有第四阀门21的管道与安装有第三阀门20的管道的连接处位于第三阀门20和安装有第四阀门21的管道与安装有第三阀门20的管道的连接处之间；旋流除沙器10底部与多功能软化除污器11底部均与明沟连通。
换热器16的顶部通过安装有阀门a的管道分别与安装有阀门b的管道和喷气增焓空气源热泵机组3的出口连通，喷气增焓空气源热泵机组3的进口分别与安装有阀门d的管道的和安装有阀门c的管道的一端连通，安装有阀门c的管道的另一端与并联设置的两台喷气增焓空气源热泵循环泵14的出口连通，其中一台喷气增焓空气源热泵循环泵14的进口和第二除污器13的顶部与侧壁均通过安装有阀门的管路与换热器16的底部连通。另一台喷气增焓空气源热泵循环泵14的进口与喷气增焓空气源定压罐15连通，
水源热泵机组1中冷凝器的进口通过安装有阀门n的管道分别与安装有阀门d的管道的另一端和并联设置的至少两台水源热泵机组循环水泵5的出口相连，水源热泵机组1中冷凝器的出口通过安装有阀门m的管道与热用户端的进口连通，沿远离水源热泵机组1的方向、安装有阀门m的管道依次与安装有阀门b的管道的另一端、喷液增焓空气源热泵机组4的出口、安装有阀门f的管道的一端和安装有阀门g的管道的一端相连；喷液增焓空气源热泵机组4的进口分别与并联设置的至少两台空气源热泵机组循环水泵6的出口连通；安装有阀门f的管道与安装有阀门g的管道之间并联有至少两台电加热器2，电加热器2的一端与安装有阀门f的管道连通，电加热器2的另一端与安装有阀门g的管道连通；
空气源热泵机组循环水泵6的进口、水源热泵机组循环水泵5的进口和供暖系统定压补水罐9均与安装有热计量装置E.M.的管道连通；热用户端的出口分别与第一除污器12的顶部、第一除污器12的侧部和安装有热计量装置E.M.的管道连通。
安装有阀门d的管道的另一端分别与喷气增焓空气源热泵机组3的进口和安装有阀门c的管道相连，安装有阀门c的管道的另一端接喷气增焓空气源热泵循环泵14的出口；喷气增焓空气源热泵循环泵14的进口分别与和第二除污器13相连，第二除污器13的顶部和侧部均与换热器16的喷气增焓空气源热泵侧出口相连；
供暖系统定压补水罐9和喷气增焓空气源定压罐15均与软水箱8相连，软水箱8的进水口与软水器7出水口相连，软水器7的进水口接自来水。
第一除污器12的排污口和第二除污器13的排污口均与明沟连通。
水源热泵机组1制取的热水通过水源热泵机组循环水泵5送至热用户。
当水源热泵机组1从水源井17中抽取的地下水的温度过低（7℃）时，经喷气增焓空气源热泵机组3加热至温度为12℃后，送入水源热泵机组1的蒸发器，在水源热泵机组1内换热后温度降低至4℃，回灌至水源井17。热用户供热后回水的温度为45℃，经第一除污器12过滤后，送入水源热泵机组循环水泵5，经水源热泵机组循环水泵5泵加压送入水源热泵机组1的冷凝器，在水源热泵机组1内换热后温度升高至50℃供给热用户。
在夜晚（晚22：00～次日8：00），室外温度较低、热用户房间热负荷较大，喷气增焓空气源热泵机组3的出水温度25℃，送至喷气增焓空气源热泵机组3与来自水源井温度7℃的地下水进行换热；换热后的喷气增焓空气源热泵机组3的回水温度20℃回至喷气增焓空气源热泵机组3。白天（早8：00～晚22：00）室外温度较高，热用户房间热负荷较小时，通过阀门切换，水源热泵机组1不再运行，喷气增焓空气源热泵机组3直接提供50℃或45℃的供热热水。
也可以采用喷液增焓空气源热泵机组4直接供热至热用户侧，供水温度50℃，回水温度45℃。喷液增焓空气源热泵机组4和水源热泵供暖系统分别设置循环水泵（喷液增焓空气源热泵机组4使用空气源热泵机组循环水泵6；水源热泵供暖系统使用水源热泵机组循环水泵5），喷液增焓空气源热泵机组4和水源热泵供暖系统共用一套补水定压系统，可相互切换或混合使用。
供暖室外温度降至-20℃以下，空气源热泵机组出力不足时，对机房内的供水管道进行辅助加热，总供水管上配置电加热辅助设备，即电加热器2。在水源热泵机组1和喷液增焓空气源热泵机组4提供的水温达不到供暖需求时，开启电加热器2为供暖系统提供热水。
喷液增焓空气源热泵机组4和空气源热泵机组循环水泵6构成空气源热泵机组；水源热泵机组1、喷气增焓空气源热泵机组3、水源热泵机组循环水泵5和喷气增焓空气源热泵循环泵14构成水源热泵供暖系统。
喷气增焓空气源热泵机组3加热从水源井17抽取的地下水送至水源热泵机组1的蒸发器。水源热泵机组1制取热水；喷液增焓空气源热泵机组4制取供暖热水，两种机组切换或者混合为供暖用户提供热水。电加热器2做为补充。
软水器7、软水箱8、供暖系统定压补水罐9和喷气增焓空气源定压罐15组成补水定压系统。
本发明复合供热系统各组成部分之间连接成回路，其间装设循环水泵、温控阀、测温测压装置、截止阀、三通阀等，以满足水系统的需要。设备之间具体阀门切换详见表1。
表1 主要阀门切换
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。

Claims (3)

1.一种水源热泵与空气源热泵复合供热系统，其特征在于：包括水源热泵机组（1），水源热泵机组（1）中蒸发器的出口与水源井（17）连通，水源热泵机组（1）中蒸发器的进口接换热器（16）的一端，换热器（16）的另一端分别与多功能软化除污器（11）、旋流除沙器（10）和水源井（17）连通，多功能软化除污器（11）和旋流除沙器（10）与水源井（17）连通；
换热器（16）顶部通过安装有阀门a的管道分别与安装有阀门b的管道和喷气增焓空气源热泵机组（3）的出口连通，喷气增焓空气源热泵机组（3）的进口分别与安装有阀门d的管道的和安装有阀门c的管道的一端连通，安装有阀门c的管道的另一端与并联设置的两台喷气增焓空气源热泵循环泵（14）的出口连通，其中一台喷气增焓空气源热泵循环泵（14）的进口和第二除污器（13）的顶部与侧壁均通过安装有阀门的管路与换热器（16）的底部连通；另一台喷气增焓空气源热泵循环泵（14）的进口与喷气增焓空气源定压罐（15）连通；
水源热泵机组（1）中冷凝器的进口通过安装有阀门n的管道分别与安装有阀门d的管道的另一端和并联设置的至少两台水源热泵机组循环水泵（5）的出口相连，水源热泵机组（1）中冷凝器的出口通过安装有阀门m的管道与热用户端的进口连通；沿远离水源热泵机组（1）的方向、安装有阀门m的管道依次与安装有阀门b的管道的另一端和喷液增焓空气源热泵机组（4）的出口相连；空气源热泵机组循环水泵（6）的进口、水源热泵机组循环水泵（5）的进口和供暖系统定压补水罐（9）均与安装有热计量装置E.M.的管道连通；热用户端的出口分别与第一除污器（12）的顶部、第一除污器（12）的侧部和安装有热计量装置E.M.的管道连通；
安装有阀门d的管道的另一端分别与喷气增焓空气源热泵机组（3）的进口和安装有阀门c的管道相连，安装有阀门c的管道的另一端接喷气增焓空气源热泵循环泵（14）的出口；喷气增焓空气源热泵循环泵（14）的进口分别与和第二除污器（13）相连，第二除污器（13）的顶部和侧部均与换热器（16）的喷气增焓空气源热泵侧出口相连；
供暖系统定压补水罐（9）和喷气增焓空气源定压罐（15）均与软水箱（8）相连；
水源热泵机组（1）制取的热水通过水源热泵机组循环水泵（5）送至热用户；
当水源热泵机组（1）从水源井（17）中抽取的地下水的温度7℃时，经喷气增焓空气源热泵机组（3）加热至温度为12℃后，送入水源热泵机组（1）的蒸发器，在水源热泵机组（1）内换热后温度降低至4℃，回灌至水源井（17）；热用户供热后回水的温度为45℃，经第一除污器（12）过滤后，送入水源热泵机组循环水泵（5），经水源热泵机组循环水泵（5）泵加压送入水源热泵机组（1）的冷凝器，在水源热泵机组（1）内换热后温度升高至50℃供给热用户；
在夜晚，室外温度较低、热用户房间热负荷较大，喷气增焓空气源热泵机组（3）的出水温度25℃，送至喷气增焓空气源热泵机组（3）与来自水源井温度7℃的地下水进行换热；换热后的喷气增焓空气源热泵机组（3）的回水温度20℃回至喷气增焓空气源热泵机组（3）；白天室外温度较高，热用户房间热负荷较小时，通过阀门切换，水源热泵机组（1）不再运行，喷气增焓空气源热泵机组（3）直接提供50℃或45℃的供热热水；
也可以采用喷液增焓空气源热泵机组（4）直接供热至热用户侧，供水温度50℃，回水温度45℃；喷液增焓空气源热泵机组（4）和水源热泵供暖系统分别设置循环水泵，喷液增焓空气源热泵机组（4）和水源热泵供暖系统共用一套补水定压系统，相互切换或混合使用；
供暖室外温度降至-20℃以下，空气源热泵机组出力不足时，对机房内的供水管道进行辅助加热，总供水管上配置电加热辅助设备，即电加热器（2）；在水源热泵机组（1）和喷液增焓空气源热泵机组（4）提供的水温达不到供暖需求时，开启电加热器（2）为供暖系统提供热水；
喷气增焓空气源热泵机组（3）加热从水源井（17）抽取的地下水送至水源热泵机组（1）的蒸发器；
水源热泵机组（1）制取热水；喷液增焓空气源热泵机组（4）制取供暖热水，两种机组切换或者混合为供暖用户提供热水。
2.如权利要求1所述的水源热泵与空气源热泵复合供热系统，其特征在于：换热器（16）的另一端与安装有第一阀门（18）的管道相连，安装有第一阀门（18）的管道的另一端与多功能软化除污器（11）的顶部连通，安装有第一阀门（18）的管道上还安装有第二阀门（19），安装有第一阀门（18）的管道与安装有第三阀门（20）的管道的一端连通，安装有第三阀门（20）的管道与安装有第一阀门（18）的管道的连接处位于第一阀门（18）与第二阀门（19）之间，安装有第三阀门（20）的管道的另一端与旋流除沙器（10）的顶部连通，安装有第三阀门（20）的管道上还安装有第六阀门（23），安装有第三阀门（20）的管道通过安装有第四阀门（21）的管道与旋流除沙器（10）的侧壁连通，安装有第三阀门（20）的管道还通过安装有第七阀门（24）的管道连通水源井（17），安装有第七阀门（24）的管道与安装有第三阀门（20）的管道的连接处位于第三阀门（20）与第六阀门（23）之间，安装有第四阀门（21）的管道与安装有第三阀门（20）的管道的连接处位于第三阀门（20）和安装有第四阀门（21）的管道与安装有第三阀门（20）的管道的连接处之间。
3.如权利要求1所述的水源热泵与空气源热泵复合供热系统，其特征在于：沿远离水源热泵机组（1）的方向、安装有阀门m的管道与安装有阀门f的管道的一端和安装有阀门g的管道的一端相连；喷液增焓空气源热泵机组（4）的进口分别与并联设置的至少两台空气源热泵机组循环水泵（6）的出口连通；安装有阀门f的管道与安装有阀门g的管道之间并联有至少两台电加热器（2），电加热器（2）的一端与安装有阀门f的管道连通，电加热器（2）的另一端与安装有阀门g的管道连通。
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