CN1710356A

CN1710356A - 热回收蓄能型水源热泵

Info

Publication number: CN1710356A
Application number: CN 200510026976
Authority: CN
Inventors: 张小力
Original assignee: SHANGHAI AIRUTE AIR-CONDITIONING SYSTEM Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI AIRUTE AIR-CONDITIONING SYSTEM Co Ltd
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2005-12-21

Abstract

一种热回收蓄能型水源热泵，包括热水换热器，水源水中间换热器，建筑物水中间换热器，与热水换热器、水源水中间换热器、建筑物水中间换热器相连的配置有膨胀水箱、管路切换阀、水泵、水管路的冷水和冷却水系统，动力控制箱，蓄能槽以及水源热泵主机。蓄能槽制冷时蓄冷、制热时可蓄热，采用低谷电，同时满足制冷采暖生活热水的要求，节能经济、可靠性高、维护费用低、环保，适用于使用集中式空调和生活热水的建筑物。

Description

热回收蓄能型水源热泵

技术领域

本发明涉及一种热回收蓄能型水源热泵。

背景技术

水源热泵利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，为建筑空调供暖。地球表面或浅层水源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，水源热泵同时解决了空调系统的冷热源，保证了系统的高效性和经济性。近几年来，水源热泵在中国得到迅速发展。

传统的水源热泵的水源水利用温差较小，一般为5-10℃，夏季制冷时需要一直使用水源水。这使得取水回灌流量大，取水回灌泵的耗能高，部分负荷时水源利用温差更小。采用井水时取水回灌流量大还会带来相关地质水文的影响，这些限制了水源热泵的进一步发展。

电网低负荷期的电力廉价，如夜间电力，通过将水源热泵主机制取的能量贮存在蓄能槽中，而在电价昂贵的电网高负荷期如白天，将蓄能槽中的能量释放出来向建筑物供冷或采暖，从而减少电网高负荷期对电力的需求、实现电力系统“移峰填谷”、并且可显著减少水源热泵系统的取水回灌流量。

当今，许多建筑物设有集中式空调系统和生活热水供应，需设置生活热水制取设备。在集中式空调系统使用水源热泵场合，制冷时水源热泵主机排出的冷凝热为耗电的5-8倍，这些冷凝热需要由水源水连续取水回灌来带走，如果能将冷凝热回收来加热生活热水的话，可以减少水源水的取水回灌时间，不必设置独立的生活热水制取设备，投资省、能源消耗低；制热时，水源热泵主机多数时间工作在部分负荷状态，水源水利用温差小，若能同时将冷凝热制取生活热水、则利用水源水温差大。

发明内容

本发明针对传统的水源热泵水源水取水回灌流量大、取水回灌时间长，生活热水制取设备需单独投资、能源消耗高的不足，其目的在于提供一种经济、可靠、高效的热回收蓄能型水源热泵。

为了达到上述目的，本发明为一种热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，包括热水换热器，水源水中间换热器，建筑物水中间换热器，与热水换热器、水源水中间换热器、建筑物水中间换热器相连的配置有膨胀水箱、管路切换阀、水泵、水管路的冷水和冷却水系统，动力控制箱，蓄能槽以及水源热泵主机。

所使用的热水换热器、建筑物水中间换热器、水源水中间换热器是水水换热器，可以是板式、也可以是壳管式、套管式中的任一种。冷水和冷却水系统全部是闭式系统，配置的膨胀水箱是闭式膨胀水箱，冷水和冷却水系统的“水”采用乙二醇溶液这样的介质。为了统一控制水源热泵系统，动力控制箱具有和水源热泵主机相连的通讯接口和对外通讯接口，通讯接口形式可以是干接点、RS485、RS232、USB中的任一种。

本发明的优点是：

(1)节能经济。制取生活热水热量主要是制冷季节的冷凝废热和供暖季节没有充分利用的水源水热量。大量节约了制取生活热水的相关能源消耗和费用。热回收蓄能型水源热泵比常规水源热泵设备输入功率减少、耗水量相应减低，同时，全部采用闭式冷水和冷却水系统后，水源水温差利用达到12-20℃，外部水源水取水回灌流量比传统方法10℃温差的水源热泵减少42％-65％。减少打井和相关设备费用。

(2)可靠性高。取水回灌泵工作时间少，水源热泵主机在稳定的工况下运行，可靠性提高。取水回灌泵检修或故障时，蓄能槽或生活热水系统依然保证系统稳定制冷制热。

(3)维护费用低。取水回灌泵工作时间少，故障率减低。使用闭式清洁的冷水和冷却水系统，可以少做或不做水源热泵主机蒸发器和冷凝器的维护工作。

(4)环保。热回收蓄能型水源热泵使用可再生能源、利用谷间廉价电力、耗用水源水省、综合利用冷凝废热，环保性能佳。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明热回收蓄能型水源热泵作进一步描述。

图1是本发明的热回收蓄能型水源热泵一例实施方式的流程图。

图2是本发明的热回收蓄能型水源热泵另一例实施方式的流程图。

具体实施方式：

图1是本发明的热回收蓄能型水源热泵的一实施例的流程图。热回收蓄能型水源热泵的运行模式有制冷、释冷制冷、释冷、制冷热回收、释冷制冷热回收，蓄冷、蓄冷热回收；制热、热回收、制热热回收、蓄热、蓄热热回收、释热、释热热回收十四种运行模式。

制冷运行模式：管路切换阀7、9、11、13、27、30关，管路切换阀8、10、12、14、26、29开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路关。水源水20在水源水中间换热器2中吸收水21热量；水21制冷运行模式时作为冷却水，温度降低的水21通过管路切换阀8经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀29、管路切换阀14流回水源水中间换热器2完成冷却水系统一个循环。来自建筑物的水22在建筑物水中间换热器23中被水25冷却降温；水25制冷时作为冷水，升温后的水25经三通管路切换阀28、管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机蒸发器17降温制冷，再通过管路切换阀12、管路切换阀26返回建筑物水中间换热器23完成冷水系统一个循环。

释冷制冷运行模式：管路切换阀7、9、11、13、27、30关，管路切换阀8、10、12、14、26、29开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路开。水源水20在水源水中间换热器2中吸收水21热量；水21释冷制冷运行模式时作为冷却水，温度降低的水21通过管路切换阀8经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀29、管路切换阀14流回水源水中间换热器2完成冷却水系统一个循环。来自建筑物的水22在建筑物水中间换热器23中被水25冷却降温；水25释冷制冷运行模式时作为冷水，升温后的水25部分或全部通过蓄能槽24，全部的水25流过三通管路切换阀28、管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机蒸发器17降温制冷，再通过管路切换阀12、管路切换阀26返回建筑物水中间换热器23完成冷水系统一个循环。

释冷运行模式：管路切换阀7、9、11、13、27、30关，管路切换阀8、10、12、14、26、29开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路开，水源热泵主机1和水泵5停机，水源水20的取水回灌泵停。来自建筑物的水22在建筑物水中间换热器23中被水25冷却降温；升温后的水25部分或全部通过蓄能槽24，全部的水25通过三通管路切换阀28后流过管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机蒸发器17，再通过管路切换阀12、管路切换阀26返回建筑物水中间换热器23完成冷水系统一个循环。

制冷热回收运行模式：管路切换阀7、9、11、13、27关，管路切换阀8、10、12、14、26、30开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路关。管路切换阀29关时，水源水20的取水回灌泵停止工作，水21在热水换热器32中加热生活热水31，水21制冷热回收运行模式时作为冷却水，温度降低的水21经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀30流回热水换热器32完成冷却水系统一个循环；管路切换阀29开时，一部分水21流过管路切换阀30在热水换热器32中加热生活热水31，其余的水21流过管路切换阀29、14至水源水中间换热器2、再通过管路切换阀8与经过热水换热器32的部分汇合，经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后回到管路切换阀29和30完成冷却水系统一个循环。来自建筑物的水22在建筑物水中间换热器23中被水25冷却降温，水25制冷热回收运行模式时作为冷水，升温后的水25经三通管路切换阀28、管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机蒸发器17降温制冷，再通过管路切换阀12、管路切换阀26返回建筑物水中间换热器23完成冷水系统一个循环。

释冷制冷热回收运行模式：管路切换阀7、9、11、13、27关，管路切换阀8、10、12、14、26、30开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路开。管路切换阀29关时，水源水20的取水回灌泵停止工作，水21在热水换热器32中加热生活热水31，水21释冷制冷热回收运行模式时作为冷却水，温度降低的水21经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀30流回热水换热器32完成冷却水系统一个循环；管路切换阀29开时，一部分水21流过管路切换阀30在热水换热器32中加热生活热水31，其余的水21流过管路切换阀29、14至水源水中间换热器2、再通过管路切换阀8与经过热水换热器32的部分汇合，经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后回到管路切换阀29和30完成冷却水系统一个循环。来自建筑物的水22在建筑物水中间换热器23中被水25冷却降温，水25释冷制冷热回收运行模式时作为冷水，升温后的水25部分或全部通过蓄能槽24，与其余的水25在三通管路切换阀28汇合后流过管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机蒸发器17降温制冷，再通过管路切换阀12、管路切换阀26返回建筑物水中间换热器23完成冷水系统一个循环。

蓄冷运行模式：管路切换阀7、9、11、13、26、30关，管路切换阀8、10、12、14、27、29开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路全开。水源水20在水源水中间换热器2中吸收水21热量，水21蓄冷运行模式时作为冷却水，温度降低的水21通过管路切换阀8经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀29、管路切换阀14流回水源水中间换热器2完成冷却水系统一个循环。水25蓄冷运行模式时作为冷水，水25全部流过蓄能槽24，在蓄能槽24内蓄冷，升温后的水25经三通管路切换阀28、管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机蒸发器17降温，再通过管路切换阀12、管路切换阀27返回蓄能槽24完成冷水系统一个循环。

蓄冷热回收运行模式：管路切换阀7、9、11、13、26关，管路切换阀8、10、12、14、27、30开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路全开。管路切换阀29关时，水源水20的取水回灌泵停止工作，水21在热水换热器32中加热生活热水31，水21蓄冷热回收运行模式作为冷却水，温度降低的水21经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀30流回热水换热器32完成冷却水系统一个循环；管路切换阀29开时，一部分水21流过管路切换阀30在热水换热器32中加热生活热水31，其余的水21流过管路切换阀29、14至水源水中间换热器2、再通过管路切换阀8与经过热水换热器32的部分汇合，经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后回到管路切换阀29和30完成冷却水系统一个循环。水25蓄冷热回收运行模式作为冷水，水25全部流过蓄能槽24，在蓄能槽24内蓄冷，升温后的水25经三通管路切换阀28、管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机蒸发器17降温，再通过管路切换阀12、管路切换阀27返回蓄能槽24完成冷水系统一个循环。

制热运行模式：管路切换阀7、9、11、13、26、29开，管路切换阀8、10、12、14、27、30关，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路关。水21在水源水中间换热器2中吸收水源水20的热量；水21制热运行模式时作为冷水，温度升高的水21通过管路切换阀7经水泵6加压后进入水源热泵主机1的蒸发器17，温度降低后经管路切换阀11流回水源水中间换热器2完成冷水系统一个循环。来自建筑物的水22在建筑物水中间换热器23中被水25加热升温；水25制热运行模式时作为冷却水，降温后的水25经三通管路切换阀28、管路切换阀9，通过水泵5加压后经水源热泵主机1的冷凝器18加热升温，再通过管路切换阀29、管路切换阀13、管路切换阀26返回建筑物水中间换热器23完成冷却水系统一个循环。

热回收运行模式：管路切换阀7、9、11、13、26、30开，管路切换阀8、10、12、14、27、29关，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路关，来自建筑物的水22停止流动，水25在热水换热器32中加热生活热水31，水25热回收运行模式时作为冷却水，温度降低的水25经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀30流回热水换热器32完成冷却水系统一个循环。水21在水源水中间换热器2中吸收水源水20的热量，水21热回收运行模式时作为冷水，温度升高的水21通过管路切换阀7经水泵6加压后进入水源热泵主机1的蒸发器17，温度降低后经管路切换阀11流回水源水中间换热器2完成冷水系统一个循环。

制热热回收运行模式：管路切换阀7、9、11、13、26、29、30开，管路切换阀8、10、12、14、27关，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路关。水25制热热回收运行模式时作为冷却水，一部分水25流过管路切换阀30在热水换热器32中加热生活热水31；其余的水25流过管路切换阀29、管路切换阀13、管路切换阀26至建筑物水中间换热器23中加热来自建筑物的水22，温度降低的水25通过管路切换阀28、管路切换阀9与经过热水换热器32的部分汇合，经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后回到管路切换阀29和30完成冷却水系统一个循环。水21在水源水中间换热器2中吸收水源水20的热量，水21制热热回收运行模式时作为冷水，温度升高的水21通过管路切换阀7经水泵6加压后进入水源热泵主机1的蒸发器17，温度降低后经管路切换阀11流回水源水中间换热器2完成冷水系统一个循环。

蓄热运行模式：管路切换阀7、9、11、13、27、29开，管路切换阀8、10、12、14、26、30关，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路全开。水21在水源水中间换热器2中吸收水源水20的热量，水21蓄热运行模式时作为冷水，温度升高的水21通过管路切换阀7经水泵6加压后进入水源热泵主机1的蒸发器17，温度降低后经管路切换阀11流回水源水中间换热器2完成冷水系统一个循环。水25蓄热运行模式时是冷却水，全部流过蓄能槽24，在蓄能槽24内蓄热，降温后的水25经三通管路切换阀28、管路切换阀9，通过水泵5加压后经水源热泵主机1的冷凝器18加热升温，再通过管路切换阀29、13、管路切换阀27返回蓄能槽24完成冷却水系统一个循环。

蓄热热回收运行模式：管路切换阀7、9、11、13、27、29、30开，管路切换阀8、10、12、14、26关，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路全开。水25蓄热热回收运行模式时作为冷却水，一部分水25流过管路切换阀30在热水换热器32中加热生活热水31，其余的水25流过管路切换阀29、管路切换阀13、管路切换阀27至蓄能槽24中蓄热，温度降低的水25通过管路切换阀28、管路切换阀9与经过热水换热器32的部分汇合，经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后回到管路切换阀29和30完成冷却水系统一个循环。水21在水源水中间换热器2中吸收水源水20的热量，水21蓄热热回收运行模式时作为冷水，温度升高的水21通过管路切换阀7经水泵6加压后进入水源热泵主机1的蒸发器17，温度降低后经管路切换阀11流回水源水中间换热器2完成冷水系统一个循环。

释热运行模式：管路切换阀7、9、11、13、26、29开，管路切换阀8、10、12、14、27、30关，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路开，水源热泵主机1、水泵6停机，水源水20的取水回灌泵停。来自建筑物的水22在建筑物水中间换热器23中被水25加热升温，降温后的水25部分或全部通过蓄能槽24，与其余的水25在三通管路切换阀28汇合后流过管路切换阀9，通过水泵5加压后经水源热泵主机1的冷凝器18，再通过管路切换阀29、管路切换阀13、管路切换阀26返回建筑物水中间换热器23完成冷却水系统一个循环。

释热热回收运行模式：管路切换阀7、9、11、13、26、29关，管路切换阀8、10、12、14、27、30开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路开，水源水20的取水回灌泵停止工作。水21在热水换热器32中加热生活热水31，水21释热热回收运行模式时作为冷却水，温度降低的水21经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀30流回热水换热器32完成冷却水系统一个循环。水25释热热回收运行模式时作为冷水，水25部分或全部通过蓄能槽24，与其余的水25在三通管路切换阀28汇合后流过管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机1的蒸发器17降温，再通过管路切换阀12、管路切换阀27，返回蓄能槽24完成冷水系统一个循环。

其中，膨胀水箱3、4为膨胀水箱，16是水管路，水21和水25是指乙二醇溶液这样的介质。各运行模式时，动力控制箱15与水源热泵主机1的动力控制箱19进行通讯控制热回收蓄能型水源热泵运行。

图2是本发明的热回收蓄能型水源热泵的另一实施例的流程图。图2与图1相比增加了管路切换阀门33、34、35。热回收蓄能型水源热泵的运行模式有制冷、释冷制冷、释冷、制冷热回收、释冷制冷热回收，蓄冷、蓄冷热回收；制热、热回收、制热热回收、蓄热、蓄热热回收、释热、释热热回收、释热制热、释热制热热回收十六种运行模式。

在制冷、释冷制冷、释冷、制冷热回收、释冷制冷热回收，蓄冷、蓄冷热回收；制热、热回收、制热热回收、蓄热、蓄热热回收、释热、释热热回收的运行模式时，一直保保持管路切换阀33关和管路切换阀34、35开，其余与图1相同。

释热制热运行模式：管路切换阀7、9、11、14、30、34、35关，管路切换阀8、10、12、13、26、27、29、33开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路开，水源水20的取水回灌泵停止工作。水21释热制热运行模式时作为冷却水，水21经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后经管路切换阀29、13、26在建筑物水中间换热器23中加热来自建筑物的水22，降温后的水21经管路切换阀33流回水泵5完成冷却水系统一个循环。水25释热制热运行模式时作为冷水，水25部分或全部通过蓄能槽24，与其余的水25在三通管路切换阀28汇合后流过管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机1的蒸发器17降温，再通过管路切换阀12、管路切换阀27，返回蓄能槽24完成冷水系统一个循环。

释热制热热回收运行模式；管路切换阀7、9、11、14、34、35关，管路切换阀8、10、12、13、26、27、29、30、33开，三通管路切换阀28与蓄能槽24连接回路开，水源水20的取水回灌泵停止工作。水21释热制热热回收运行模式时作为冷却水，水21经水泵5加压后进入水源热泵主机1的冷凝器18，温度升高后，一部分经管路切换阀29、13、26建筑物水中间换热器23中加热来自建筑物的水22，降温后的水21流过管路切换阀33，其余的水21流过管路切换阀30在热水换热器32中加热生活热水31，两部分水汇合后进入水泵5完成冷却水系统一个循环。水25释热制热热回收运行模式时作为冷水，水25部分或全部通过蓄能槽24，与其余的水25在三通管路切换阀28汇合后流过管路切换阀10，通过水泵6加压后经水源热泵主机1的蒸发器17，再通过管路切换阀12、管路切换阀27，返回蓄能槽24完成冷水系统一个循环。

Claims

1.一种热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，包括热水换热器，水源水中间换热器，建筑物水中间换热器，与热水换热器、水源水中间换热器、建筑物水中间换热器相连的配置有膨胀水箱、管路切换阀、水泵、水管路的冷水和冷却水系统，动力控制箱，蓄能槽以及水源热泵主机。

2.根据权利要求1记载的热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，前述的热水换热器、建筑物水中间换热器、水源水中间换热器是水水换热器。

3.根据权利要求1记载的热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，前述的冷水和冷却水系统是闭式系统。

4.根据权利要求1记载的热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，前述的膨胀水箱是闭式膨胀水箱。

5.根据权利要求1记载和权利要求4的热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，前述的热水换热器、建筑物水中间换热器、水源水中间换热器是板式、壳管式、套管式中的任一种。

6.根据权利要求1记载的热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，前述冷水和冷却水系统的“水”是指乙二醇溶液这样的介质。

7.根据权利要求1记载的热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，前述的动力控制箱具有和水源热泵主机相连的通讯接口和对外通讯接口。

8.根据权利要求1和权利要求7记载的热回收蓄能型水源热泵，其特征在于，前述的通讯接口可以是干接点、RS485、RS232、USB中的任一种。