CN113790485B - 一种多能互补耦合能源系统装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多能互补耦合能源系统装置,包括空气源热泵机组、水源热泵机组、冷却塔、集水器和分水器,各个零部件之间设置有循环水管,空气源热泵机组与冷却塔之间设置有空气源循环水泵,集水器与分水器之间设置有空调循环水泵,水源热泵机组与冷却塔之间包括并联设置的第三阀门和第四阀门以及串联设置的第八阀门,水源热泵机组与分水器之间包括并联设置的第一阀门、第二阀门以及串联的第五阀门,空气源热泵机组与集水器之间设置有第十阀门。本发明结构简单,一方面可有效避免空气源热泵机组冬季低效、结霜等问题,另一方面可充分利用空气源热泵机组“即开即用”、水源热泵机组“运行稳定”的优势,综合能效比冬季在3.0以上、夏季在5.5以上。
Description
技术领域
本发明涉及智能设备技术领域,具体涉及一种多能互补耦合能源系统装置。
背景技术
现有的中央空调的水冷主机制冷状况的COP一般都较高,按《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2015第4.2.10条,名义制冷量528KW(150RT)以上的其COP值(夏热冬冷地区)不低于5.20;但是水冷主机不能解决冬季的制热问题,必须要有天然气气源,而且要建锅炉房。所以许多用户就选择空气源热泵机组系统(也叫风冷热泵系统),但是空气源热泵机组系统其COP均比较低;按《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2015第4.2.10条,空气源热泵机组系统其制冷性能系数COP螺杆机(夏热冬冷地区)不低于2.90。从这两个COP值一个是5.20,一个是2.90;可以看出空气源热泵机组系统的制冷性能系数还是很低的。
从上可以看出空气源热泵机组系统夏天不节能。空气源热泵机组系统在冬季运行时,特别是在我们长江流域冬季室外湿度很大,按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012,苏州冬季空调室外计算相对湿度为77%,而北京冬季空调室外计算相对湿度为44%;所以除霜就在所难免,而除霜时往往也是需要热负荷最大的时候。所以选用空气源热泵机组系统的往往都反映制热效果不好。故规范规定:按《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2015第4.2.15条,空气源热泵机组系统:1.具有先进可靠的融霜控制,融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%;2冬季设计工况下,冷热风机组性能系数(COP)不应小于1.8,冷热水机组性能系数(COP)不应小于2.0;这从规范的角度也可以看出冬季机组性能系数并不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多能互补耦合能源系统装置,结构简单,一方面可有效避免空气源热泵机组冬季低效、结霜等问题,另一方面可充分利用空气源热泵机组“即开即用”、水源热泵机组“运行稳定”的优势,保证系统运行稳定,综合能效比冬季始终在3.0以上、夏季始终在5.5以上。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种多能互补耦合能源系统装置,包括空气源热泵机组、水源热泵机组、冷却塔、集水器和分水器,各个零部件之间设置有循环水管,所述空气源热泵机组与所述冷却塔之间设置有空气源循环水泵,所述集水器与所述分水器之间设置有空调循环水泵,所述水源热泵机组与所述冷却塔之间包括并联设置的第三阀门和第四阀门以及串联设置的第八阀门,所述水源热泵机组与所述分水器之间包括并联设置的第一阀门、第二阀门以及串联的第五阀门,所述空气源热泵机组与所述集水器之间设置有第十阀门。
进一步地,所述空气源热泵机组与所述水源热泵机组之间设置有保温蓄水箱,所述保温蓄水箱与所述水源热泵机组之间设置有第七阀门,所述保温蓄水箱与所述空气源热泵机组、空气源循环水泵之间均设置有第九阀门。
进一步地,所述保温蓄水箱与所述水源热泵机组之间设置有换热循环水泵,所述换热循环水泵与所述冷却塔连接,所述换热循环水泵与所述冷却塔之间设置有第六阀门,所述水源热泵机组与所述换热循环水泵之间并联设置有第三阀门和第四阀门。
进一步地,所述水源热泵机组与所述空调循环水泵之间包括并联设置的第一阀门、第二阀门以及串联的第十阀门。
进一步地,所述水源热泵机组包括蒸发器和冷凝器,所述蒸发器连接第三阀门和第二阀门,所述冷凝器连接第一阀门和第四阀门。
进一步地,所述空调循环水泵与所述空气源循环水泵上均设置有旁流水处理器。
进一步地,所述循环水管包括供水管和回水管。
进一步地,包括定压膨胀补水装置,所述定压膨胀补水装置包括软化水装置、泄压管和补压管,所述泄压管连接至所述空气源热泵机组与所述集水器之间的所述供水管,所述补压管连接至所述空气源热泵机组与所述集水器之间的回水管,所述软化水装置连接至保温蓄水箱。
进一步地,所述分水器、定压膨胀补水装置上均设置有泄水口。
进一步地,所述水源热泵机组与所述冷却塔之间设置有化学加药装置。
本发明的有益效果:采用空气源热泵机组加水源热泵机组互补耦合技术,取代燃气锅炉和冷水机组,解决建筑冬季采暖和夏季空调制冷问题。在采暖时,当环境温度较高时(11月、3月),利用空气源热泵机组直接制取45℃~50℃热水补充;当环境温度较低时(12月~次年2月),先利用空气源热泵机组制取25℃循环水,再以25℃循环水作为水源热泵机组低温热源制取50℃~60℃热水供热。在制冷时,以冷却塔为热汇,采用水源热泵机组制取7℃冷冻水;
在上述运行方式下,一方面可有效避免空气源热泵机组冬季低效、结霜等问题,另一方面可充分利用空气源热泵机组“即开即用”、水源热泵机组“运行稳定”的优势,保证系统运行稳定,综合COP冬季始终在3.0以上、夏季始终在5.5以上。此外,因热源布置在用能建筑附近,可有效减少管道散热损失;风机盘管作为采暖末端时供热量可调,也可最大限度减少能量的浪费。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中标号说明:1、空气源热泵机组;2、水源热泵机组;21、蒸发器;22、冷凝器;3、冷却塔;4、集水器;5、分水器;6、循环水管;61、供水管;62、回水管;7、空气源循环水泵;8、保温蓄水箱;9、定压膨胀补水装置;91、软化水装置;92、泄压管;93、补压管;10、换热循环水泵;11、空调循环水泵;12、旁流水处理器;13、泄水口;14、化学加药装置;F1、第一阀门;F2、第二阀门;F3、第三阀门;F4、第四阀门;F5、第五阀门;F6、第六阀门;F7、第七阀门;F8、第八阀门;F9、第九阀门;F10、第十阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
参照图1所示,本发明的一种多能互补耦合能源系统装置的一实施例,包括空气源热泵机组1、水源热泵机组2、冷却塔3、集水器4、分水器5和定压膨胀补水装置9,各个零部件之间设置有循环水管6,循环水管6包括供水管61和回水管62,空气源热泵机组1与冷却塔3之间设置有空气源循环水泵7,集水器4与分水器5之间设置有空调循环水泵11,水源热泵机组2与冷却塔3之间包括并联设置的第三阀门F3和第四阀门F4以及串联设置的第八阀门F8,水源热泵机组2与分水器5之间包括并联设置的第一阀门F1、第二阀门F2以及串联的第五阀门F5,空气源热泵机组1与集水器4之间设置有第十阀门F10,定压膨胀补水装置9包括软化水装置91、泄压管92和补压管93,泄压管92连接至空气源热泵机组1与集水器4之间的供水管61,补压管93连接至空气源热泵机组1与集水器4之间的供水管61,软化水装置91连接至保温蓄水箱8。
空气源热泵机组1与水源热泵机组2之间设置有保温蓄水箱8,保温蓄水箱8与水源热泵机组2之间设置有第七阀门F7,保温蓄水箱8与空气源热泵机组1、空气源循环水泵7之间均设置有第九阀门F9;保温蓄水箱8与水源热泵机组2之间设置有换热循环水泵10,换热循环水泵10与冷却塔3连接,换热循环水泵10与冷却塔3之间设置有第六阀门F6,水源热泵机组2与换热循环水泵10之间并联设置有第三阀门F3和第四阀门F4;水源热泵机组2与空调循环水泵11之间包括并联设置的第一阀门F1、第二阀门F2以及串联的第十阀门F10;水源热泵机组2与冷却塔3之间设置有化学加药装置14。
使用时,在冬季,当环境温度较高时(11月、3月),开启第十阀门F10,关闭其他阀门,空气源热泵机组在电能驱动下从室外空气中提取热量制取45℃采暖循环水。当环境温度较低时(12月~次年2月),开启第一阀门F1、第三阀门F3、第五阀门F5、第七阀门F7、第九阀门F9,关闭第二阀门F2、第四阀门F4、第六阀门F6、第八阀门F8、第十阀门F10,空气源热泵机组在电能驱动下从室外空气中提取热量制取25℃低温水,水源热泵机组再以25℃低温水作低温热源,在电能驱动下制取50℃~60℃采暖循环水。采暖循环水通过分水器5分配进入供水管61道供给建筑末端,将室内温度加热至20℃以上(《室内空气质量标准》GB/T18883-2002规定冬季室内采暖标准为16~24℃),采暖循环水温度降至40℃后通过回水管62道输送至采暖集水器4,再送回热泵、热回收机组循环使用。
在夏季,开启第二阀门F2、第四阀门F4、第六阀门F6、第八阀门F8、第十阀门F10,关闭第一阀门F1、第三阀门F3、第五阀门F5、第七阀门F7、第九阀门F9。水源热泵机组在电能驱动下,从空调循环水中提取热量,空调循环水温度由12℃降至7℃,消耗的电能和提取的热量全部传递给冷却循环水,冷却循环水温度由32℃升至37℃。7℃空调循环水通过分水器5分配进入供水管61道供给建筑末端,将室内温度冷却至25℃左右(《室内空气质量标准》GB/T18883-2002规定夏季室内空调标准为22~28℃),空调循环水温度升至12℃后输送至集水器4,再通过回水管62道送回水源热泵机组循环使用。37℃冷却循环水进入冷却塔3内与空气进行热交换,温度降至32℃后返回水源热泵机组循环使用。
空调循环水泵11与所述空气源循环水泵7上均设置有旁流水处理器12,与其形成闭式循环水系统,集水器4、分水器5、定压膨胀补水装置9上均设置有泄水口13,方便处理维修时排空水所用,水源热泵机组2与所述冷却塔3之间还设置有化学加药装置14。
空调集水器4和空调分水器5之间还设置有旁通阀。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种多能互补耦合能源系统装置,其特征在于,包括空气源热泵机组、水源热泵机组、冷却塔、集水器和分水器,各个零部件之间设置有循环水管,所述空气源热泵机组与所述水源热泵机组之间设置有保温蓄水箱,所述空气源热泵机组与所述保温蓄水箱之间设置有空气源循环水泵,所述保温蓄水箱与所述水源热泵机组之间设置有换热循环水泵;所述换热循环水泵与所述冷却塔连接,所述换热循环水泵与所述冷却塔之间设置有第六阀门,所述水源热泵机组与所述换热循环水泵之间并联设置有第三阀门和第四阀门;
所述集水器与所述分水器之间设置有空调循环水泵和水源热泵机组,所述水源热泵机组与所述冷却塔之间包括并联设置的第三阀门和第四阀门以及串联设置的第八阀门,所述水源热泵机组与所述分水器之间包括并联设置的第一阀门、第二阀门以及串联的第五阀门,所述空气源热泵机组与所述集水器之间设置有第十阀门;
所述保温蓄水箱与所述水源热泵机组之间设置有第七阀门,所述保温蓄水箱与所述空气源热泵机组、空气源循环水泵之间均设置有第九阀门;所述水源热泵机组与所述空调循环水泵之间包括并联设置的第一阀门、第二阀门以及串联的第十阀门;所述水源热泵机组包括蒸发器和冷凝器,所述蒸发器连接第三阀门和第二阀门,所述冷凝器连接第一阀门和第四阀门。
2.如权利要求1所述的多能互补耦合能源系统装置,其特征在于,所述空调循环水泵与所述空气源循环水泵上均设置有旁流水处理器。
3.如权利要求1所述的多能互补耦合能源系统装置,其特征在于,所述循环水管包括供水管和回水管。
4.如权利要求3所述的多能互补耦合能源系统装置,其特征在于,包括定压膨胀补水装置,所述定压膨胀补水装置包括软化水装置、泄压管和补压管,所述泄压管连接至所述空气源热泵机组与所述集水器之间的所述供水管,所述补压管连接至所述空气源热泵机组与所述集水器之间的回水管,所述软化水装置连接至保温蓄水箱。
5.如权利要求4所述的多能互补耦合能源系统装置,其特征在于,所述分水器、定压膨胀补水装置上均设置有泄水口。
6.如权利要求1所述的多能互补耦合能源系统装置,其特征在于,所述水源热泵机组与所述冷却塔之间设置有化学加药装置。
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- 2021-08-17 CN CN202110940860.3A patent/CN113790485B/zh active Active
Patent Citations (1)
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CN105783336A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-20 | 威森节能科技(天津)有限公司 | 一种具有空气源热泵的复合冷热源系统 |
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CN113790485A (zh) | 2021-12-14 |
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