CN201037718Y - 一种三工况地源热泵机组系统 - Google Patents

一种三工况地源热泵机组系统 Download PDF

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CN201037718Y CNU2007201094590U CN200720109459U CN201037718Y CN 201037718 Y CN201037718 Y CN 201037718Y CN U2007201094590 U CNU2007201094590 U CN U2007201094590U CN 200720109459 U CN200720109459 U CN 200720109459U CN 201037718 Y CN201037718 Y CN 201037718Y
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严伟林
刘月琴
陈永林
叶水泉
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Abstract

本实用新型公开了一种三工况地源热泵机组系统。该系统包括三工况地源热泵机组、用户空调水系统部分、冰蓄冷部分、水蓄热部分、以及地下冷热源部分。三工况地源热泵机组由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀和蒸发器等部件组成,机组的控制系统中,具有制冷、制冰和制热三种运行模式;该系统以大地为冷热源,通过管路控制阀门的切换,实现夏季制冷、制冰,冬季制热的功能;系统中的冰蓄冷和水蓄热部分起到了有效的蓄能作用。因此该系统有效结合了地源热泵和蓄能技术的优点,既有较高的运行能效比,节能环保,又可实现电力削峰填谷,节省运行费用。

Description

一种三工况地源热泵机组系统技术领域本实用新型涉及一种三工况地源热泵机组系统。 背景技术冰蓄冷技术主要为了平衡电网的昼夜峰谷差,在夜间电力低谷时段制冰来 蓄得冷量,在日间电力高峰时段释放蓄得的冷量,减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗,是进行电力"削峰填谷"的最佳途径。我国从20世纪90年代开始推 广这项技术,目前己有许多建成的工程项目。由于电力部门实行了电力峰谷差 价,使用户可以节省运行费用。地源热泵技术通过在地下埋管,或是直接抽取地下水的方式,以大地作为 热泵机组运行的冷热源,来实现夏季制冷、冬季供暖的目的,是可再生能源的 开发和利用技术,并具有较高的运行能效比。采用地源热泵技术,可以大幅降 低用户的能源使用费用,也可大量取代燃煤锅炉,解决环保的压力。但是这两种技术都具有一定的局限性:冰蓄冷技术只能应用于夏季空调季 节,可起到削峰填谷的作用,但无法提供冬季的供暖;地源热泵技术虽然可以 同时提供冬季供暖和夏季制冷,但实现不了削峰填谷的功效。如果把这两项技 术结合起来,则既可利用地源热泵技术满足制冷和供暖的需求,又可采用冰蓄 冷技术进行电网的削峰填谷,可谓一举多得。 发明内容本实用新型的目的是针对地源热泵和冰蓄冷技术的结合,提供一种三工况 地源热泵机组系统。为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是包括三工况地源热泵机组、 用户空调水系统部分、冰蓄冷部分、水蓄热部分、以及地下冷热源部分;其中:1) 三工况地源热泵机组:压縮机的一端通过制冷剂管道与冷凝器的一端相 连,冷凝器的另一端通过制冷剂管道与干燥过滤器的一端相连,干燥过滤器的 另一端通过制冷剂管道与膨胀阀的一端相连,膨胀阀的另一端通过制冷剂管道 与蒸发器的一端相连,蒸发器的另一端通过制冷剂管道与压縮机的另一端相连;2) 用户空调水系统部分:集水器通过管道连接到空调水泵,然后通过管道 和第五、第六、第七、第八控制阀门组分别连接到第一板式换热器和冷凝器(2) 的一端,分水器通过管道和第一、第二、第三、第四控制阀门组分别连接到第

一板式换热器和冷凝器的另一端;3) 冰蓄冷部分:蒸发器出口端分两路, 一路管道连接蓄冰装置和第十控制 阀门的一端,另一路管道连接第九控制阀门的一端,第九控制阀门的另一端和 第十控制阀门的另一端后汇合成一路后,然后又分为两路, 一路管道经第十二 控制阀门接第一板式换热器的一端,另一路管道连接第十一控制阀门的一端, 板式换热器的另一端和第十一控制阀门的另一端后汇合成一路后连接到乙二醇 泵,再通过管道连接到蒸发器的入口端;4) 水蓄热部分:蓄热水箱、第十三控制阀门、热水循环泵、冷凝器依次通 过管道连接成一个热水回路,蓄热水箱上并接有冷水补给管和热水供应管;5) 地下冷热源部分:地下冷热源部分两端分别接在用户空调水系统部分中 的第五、第六、第七、第八控制阀门组和用户空调水系统部分中的第一、第二、 第三、第四控制阀门控制阀门组上。所述的地下冷热源部分为采用地下埋管的地下冷热源部分:地下埋管一端 通过管道连接到冷却水泵,然后通过管道和第五、第六、第七、第八控制阀门 组分别连接到第一板式换热器和冷凝器的一端,地下埋管另一端通过管道和第 一、第二、第三、第四控制阀门组分别连接到第一板式换热器和冷凝器的另一一山顿。所述的地下冷热源部分为采用由抽水井群、井水泵、第二板式换热器、回 灌井群并依次通过管道连接组成的地下冷热源部分:第二板式换热器的一端通 过管道连接到冷却水泵,然后通过管道和第五、第六、第七、第八控制阀门组 分别连接到第一板式换热器和冷凝器的一端,第二板式换热器另一端通过管道 和第一、第二、第三、第四控制阀门组分别连接到第一板式换热器和冷凝器的 另一端。本实用新型具有的有益效果是:釆用上述技术方案,可有效结合地源热泵和冰蓄冷技术,发挥它们的优点, 既有稳定的冷热源,提高机组运行的效率,又可实现电力"削峰填谷"的目的。 增加的水蓄热装置,可在冬季电力低谷时段或是不需要空调供暖的场合提供生 活热水,而且这对于采用地下埋管系统,也可起到平衡土壤全年热负荷的作用。 附图说明图1是本实用新型的一种实施例系统图。图2是本实用新型的另一种实施例系统图。图中:1,压縮机;2,冷凝器;3,干燥过滤器;4,膨胀阀;5,蒸发器;6,

蓄冰装置;7,第一板式换热器;8,乙二醇泵;9,地下埋管;10,冷却水泵; 11,集水器;12,分水器;13,空调水泵;14,蓄热水箱;15,热水循环泵; 16,第二板式换热器;17,抽水井群;18,井水泵;19,回灌井群;20,冷水 补给管;21,热水供应管;101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108、 109、 110、 111、 112、 113,控制阀门。 具体实施方式如图l所示,在本实施例中,压縮机l、冷凝器2、干燥过滤器3、膨胀阀4、 蒸发器5以及制冷剂管道组成三工况地源热泵机组的制冷剂循环系统:压縮机1 为工况范围较宽的螺杆压縮机,能够适应制冷、制冰和制热这三种工况的运行 要求;冷凝器2为壳管式冷凝器,以水为冷却介质,设计为可以承受制热工况 时较高的冷凝压力;蒸发器5为干式蒸发器或满液式蒸发器结构,载冷剂为常 用的一定浓度的乙二醇水溶液,可以适应机组的制冰工况而不产生结冰。并在 热泵机组控制系统上实行制冷、制冰和制热三种模式的分别控制,以使机组更 能适应不同工况的运行要求。冰蓄冷部分,蒸发器5、蓄冰装置6、第一板式换热 器7、乙二醇泵8以及管道和控制阀门109、 110、 111、 112组成乙二醇水溶液 的载冷剂系统,通过对控制阀门109、 110、 111、 112的控制,可实现整个系统 的蓄冰运行、融冰单独供冷运行、主机单独制冷运行以及融冰加主机制冷运行 的功能。通过地下埋管9,机组可以以大地为冷热源,地下埋管9、冷却水泵IO 以及管道和控制阀门101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108组成冷热源水 系统,分别连接到冷凝器2和第一板式换热器7上;集水器ll、空调水泵13、 分水器12以及管道和控制阀门101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108组 成用户水系统,也分别连接到冷凝器2和第一板式换热器7上;通过控制阀门 101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108的切换,可实现热泵机组夏季制冷、 制冰,冬季制热模式的运行。蓄热水箱14(接有冷水补给管20和热水供应管21)、 控制阀门113、热水循环泵15通过管道连接到冷凝器2上,可在冬季电力低谷 时段或是不需要空调供暖的场合提供生活热水,也有利于平衡全年的土壤热负 荷。如图2所示的另外一种实施例中,地下冷热源部分为采用由抽水井群17、井 水泵18、第二板式换热器16、回灌井群19并依次通过管道连接组成的地下冷 热源形式,并通过冷却水泵10以及管道和控制阀门101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108分别连接到冷凝器2和第一板式换热器7上,可实现以地下水为 热泵机组的冷热源;通过控制阀门IOI、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108

的切换,可实现热泵机组夏季制冷、制冰,冬季制热模式的运行。其余部分结 构和功能和图1实施例中一样。上述实施例中,在夏季时,开启控制阀门101、 103、 105、 107,关闭控制 阀门102、 104、 106、 108,热泵机组向大地释放热量,可进行制冷和制冰模式 的运行;控制阀门113关闭,不进行水蓄热。在冬季时,开启控制阀门102、 106, 关闭控制阀门101、 103、 105、 107,热泵机组从大地吸收热量,可进行制热模 式的运行;控制阀门104、 108和控制阀门113进行切换,可实现向用户供暖或 是提供生活热水。上述控制阀门101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108、 113实现开关 作用,可以是手动截止阀门,也可以是电动截止阀门;控制阀门109、 110、 111、 112是电动调节阀,除实现开关作用,还可实现调节流量作用。具体运行及阀门控制情况见下表中所示:<table>table see original document page 7</column></row> <table>

Claims (3)

1、 一种三工况地源热泵机组系统,其特征在于:包括三工况地源热泵机组、 用户空调水系统部分、冰蓄冷部分、水蓄热部分、以及地下冷热源部分;其中:1) 三工况地源热泵机组:压縮机(1)的一端通过制冷剂管道与冷凝器(2)的一 端相连,冷凝器(2)的另一端通过制冷剂管道与干燥过滤器(3)的一端相连,干燥过滤器(3)的另一端通过制冷剂管道与膨胀阀(4)的一端相连,膨胀阀(4)的另一 端通过制冷剂管道与蒸发器(5)的一端相连,蒸发器(5)的另一端通过制冷剂管道与压縮机(l)的另一端相连;2) 用户空调水系统部分:集水器(11)通过管道连接到空调水泵(13),然后通 过管道和第五、第六、第七、第八控制阀门(105、 106、 107、 108)组分别连接到 第一板式换热器(7)和冷凝器(2)的一端,分水器(12)通过管道和第一、第二、第 三、第四控制阀门(101、 102、 103、 104)组分别连接到第一板式换热器(7)和冷 凝器(2)的另一端;3) 冰蓄冷部分:蒸发器(5)出口端分两路, 一路管道连接蓄冰装置(6)和第十 控制阀门(110)的一端,另一路管道连接第九控制阀门(109)的一端,第九控制阀 门(109)的另一端和第十控制阀门(110)的另一端后汇合成一路后,然后又分为两 路, 一路管道经第十二控制阀门(112)接第一板式换热器(7)的一端,另一路管道 连接第十一控制阀门(lll)的一端,板式换热器(7)的另一端和第十一控制阀门 (111)的另一端后汇合成一路后连接到乙二醇泵(8),再通过管道连接到蒸发器(5) 的入口端;4) 水蓄热部分:蓄热水箱(14)、第十三控制阀门(113)、热水循环泵(15)、冷 凝器(2)依次通过管道连接成一个热水回路,蓄热水箱(14)上并接有冷水补给管 (20)和热水供应管(21);5) 地下冷热源部分:地下冷热源部分两端分别接在用户空调水系统部分中 的第五、第六、第七、第八控制阀门(105、 106、 107、 108)组和用户空调水系统 部分中的第一、第二、第三、第四控制阀门控制阀门(101、 102、 103、 104)组上。
2、 根据权利要求1所述的一种三工况地源热泵机组系统,其特征在于:所 述的地下冷热源部分为采用地下埋管(9)的地下冷热源部分:地下埋管(9)一端通 过管道连接到冷却水泵(IO),然后通过管道和第五、第六、第七、第八控制阀门 (105、 106、 107、 108)组分别连接到第一板式换热器(7)和冷凝器(2)的一端,地 下埋管(9)另一端通过管道和第一、第二第三、第四控制阀门(101、 102、 103、104)组分别连接到第一板式换热器(7)和冷凝器(2)的另一端。
3、根据权利要求1所述的一种三工况地源热泵机组系统,其特征在于:所 述的地下冷热源部分为采用由抽水井群(17)、井水泵(18)、第二板式换热器(16)、 回灌井群(19)并依次通过管道连接组成的地下冷热源部分:第二板式换热器(16)的一端通过管道连接到冷却水泵(IO),然后通过管道和第五、第六、第七、第八 控制阀门(105、 106、 107、 108)组分别连接到第一板式换热器(7)和冷凝器(2)的 一端,第二板式换热器(16)另一端通过管道和第一、第二、第三、第四控制阀门 (101、 102、 103、 104)组分别连接到第一板式换热器(7)和冷凝器(2)的另一端。
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