CN201191049Y - 基于再循环蒸发冷却塔和地源热泵冷热源的辐射空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种基于再循环蒸发冷却塔和地源热泵冷热源的辐射空调系统，包括一蒸发冷却新风机组，蒸发冷却新风机组通过管网分别与冷却塔和地源热泵相连接，冷却塔和地源热泵之间还连接有换热器，蒸发冷却新风机组、冷却塔和地源热泵分别与辐射末端装置相连接，各装置之间通过管网连接，并由三通控制流向。本实用新型的空调系统利用地源热泵技术和冷却塔供冷技术相结合，夏季和冬季分别给辐射末端供冷/暖，采用蒸发冷却技术为空调房间提供新风，并为冷却塔提供经两级间接蒸发预冷器处理后的空气，使处理后的冷却水温度接近露点温度，充分利用了干空气与地热等可再生能源，具有显著的节能减排作用。

Description

基于再循环蒸发冷却塔和地源热泵冷热源的辐射空调系统

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，具体涉及一种基于再循环蒸发冷却技术的冷却塔供冷、地源热泵、辐射供冷/暖和置换通风集成的辐射空调系统。

背景技术

现在大多数辐射供冷/暖空调系统使用的是传统冷热水机组或锅炉作为冷/热源，不仅能耗大而且污染环境，且国家对锅炉的应用有严格的限制。另外，现在辐射空调系统是采用冷却塔直接利用室外空气进行热湿交换来制备冷却水，冷却塔是利用水与室外空气的热湿交换来降低水的温度，但是传统冷却塔利用室外空气进行热湿交换后冷却水的温降幅度有限，而且受环境条件限制，冷却效果不理想。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于再循环蒸发冷却塔和地源热泵冷热源的辐射空调系统，采用地源热泵与辐射供冷/暖系统相结合，利用蒸发冷却技术，实现用冷却塔制备接近空气露点温度，满足辐射供冷要求的冷水。

本实用新型所采用的技术方案是，基于再循环蒸发冷却塔和地源热泵冷热源的辐射空调系统，包括一蒸发冷却新风机组，蒸发冷却新风机组通过管网分别与冷却塔和地源热泵相连接，冷却塔和地源热泵之间还连接有换热器，蒸发冷却新风机组、冷却塔和地源热泵分别与辐射末端装置相连接，其中的，

冷却塔，用于夏季制取冷水，并将冷水通过管网送入辐射末端装置和蒸发冷却新风机组；

地源热泵，用于夏季制取低温冷水、冬季制取低温热水，并将低温冷水或低温热水通过管网送入辐射末端装置；

换热器，连接于冷却塔和地源热泵之间，用于进行冷热水之间的热量交换；

蒸发冷却新风机组，用于接入冷却塔制取的冷水，和用于接入地源热泵制取的低温冷水或低温热水；用于将室外空气制取成新风，并通过置换通风器送入辐射末端装置；用于回收室内排风和回收室内回风的余热；

辐射末端装置，设置于所需控制的房间内，用于夏季接入冷却塔制取的冷水或地源热泵制取的低温冷水，冬季接入地源热泵制取的低温热水；用于接入蒸发冷却新风机组制取的新风。

本实用新型的特点还在于，

蒸发冷却新风机组为多级蒸发冷却装置，按进风方向依次设置有新风段、两级间接预冷/热器、回风段、表冷器、直接蒸发冷却器、加热器和送风机，表冷器通过管网分别与冷却塔和地源热泵相连接。

辐射末端装置的进口处设置有分水器和集水器。

辐射末端装置包括辐射吊顶装置和辐射地板装置，辐射吊顶装置为多个管子组成的毛细管网辐射吊顶，辐射地板装置为PEX冷/热盘管围成。

本实用新型的辐射空调系统，具有以下优点：

1.室外空气经两级间接蒸发预冷段处理后再提供给冷却塔进行热湿交换制备冷却水。与常规冷却塔利用的室外空气不同，经预冷处理后的空气温度更低，可以使产生的冷却水温度接近空气的露点温度，可用于辐射末端的供冷。同时冷却塔制备的冷水可供给新风机组的表冷器用来制冷，实现免费供冷，节约了机械制冷部分的能耗。其中冷却塔供冷技术应用了再循环原理，利用经两级间接蒸发预冷段处理后的空气作为冷却塔的吸入空气(即再循环风)直接蒸发制取温度接近空气的露点温度的冷水，冷却效率高且节能环保。

2.采用地源热泵技术与冷却塔供冷技术相结合，为辐射末端提供冷水和热水，满足全年空调的需要。与传统冷热水机组相比，地源热泵系统充分利用地热可再生能源，节能减排效果好，且运行费用低。

3.利用两级间接蒸发预冷/热段对室内排出的空气进行二次冷、热回收利用，在夏季利用室内冷空气对室外新风进行预冷，在冬季利用室内热空气对室外新风进行预热，且实现两级预冷/预热，大大提高空调排风的冷、热回收效率，有效的节约了能耗。

附图说明

图1是本实用新型辐射空调系统的结构示意图。

图2是本实用新型辐射空调系统的结构中冷却塔和蒸发冷却新风机组工作过程示意图。

图中，A.蒸发冷却新风机组，1.冷却塔，2.地源热泵，3.PEX辐射地板，4.毛细管网辐射吊顶，5.置换通风器，6.排风口，7.新风段，8.两级间接预冷/热器，9.表冷器，10.直接蒸发冷却器，11.分水器，12.集水器，13.送风机，14.回风段，15.换热器，16.PEX冷/热盘管，17.加热器，18.风管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的辐射空调系统，如图1所示，包括冷却塔1、地源热泵2、换热器15、蒸发冷却新风机组A、风管和辐射末端装置。蒸发冷却新风机组A通过管网分别与冷却塔1和地源热泵2相连接，冷却塔1和地源热泵2之间连接换热器15，蒸发冷却新风机组A、冷却塔1和地源热泵2分别与辐射末端装置相连接。各装置之间装设循环水泵、温控阀、测压测温装置、截止阀、三通调节阀，Y型过滤器等，以满足水系统正常运行需要。

冷却塔1用于夏季制取高温冷水，并将高温冷水通过分水器11或集水器12送入各房间的辐射末端装置。

地源热泵2用于夏季制取低温冷水、冬季制取热水，并将冷水或热水通过分水器11或集水器12送入各房间的辐射末端装置。

换热器15连接于冷却塔1和地源热泵2之间，用于进行冷热水之间的热量交换。

蒸发冷却新风机组A用于接入冷却塔1制取的高温冷水和用于接入地源热泵2制取的低温冷水或热水；用于将室外新风处理后，并通过置换通风器5送入辐射末端装置，同时利用室内回风作为两级蒸发预冷/热段的二次空气，对室外新风进行预冷/预热。

蒸发冷却新风机组A按进风方向依次设置新风段7、两级间接预冷/热器8、表冷器9、回风段14、直接蒸发冷却器10、加热器17和送风机13。表冷器9通过管网分别与冷却塔1和地源热泵2相连接。该蒸发冷却新风机组A采用两级间接蒸发冷却装置，喷淋水为自循环。表冷器9通入冷却塔1制备的冷水。

辐射末端装置设置于所需控制的房间内，为地板和吊顶相复合的冷热两用型，包括辐射吊顶装置和辐射地板装置，辐射吊顶装置为多个管子组成的毛细管网辐射吊顶4，辐射地板装置为PEX冷/热盘管16围成的PEX辐射地板3。用于夏季接入冷却塔1制取的冷水或地源热泵2制取的低温冷水，冬季接入地源热泵2制取的低温热水，还用于接入蒸发冷却新风机组A制取的新风。

本实用新型的辐射空调系统，采用冷却塔1制取冷水，采用地源热泵2装置获得低温冷水和低温热水。供冷与供热采用同一套辐射末端装置，夏季接入冷却塔1制取的高温冷水或地源热泵2制取的低温冷水，冬季接入地源热泵2制取的低温热水。新风由蒸发冷却新风机组A制取，室外新风依次通过新风段7、两级间接预冷器8、表冷器9、直接蒸发冷却器10和送风机13后，经送风管由布置于室内墙角处的1/4圆柱形置换通风器5送入室内，经热湿交换后由布置于顶板附近的百叶排风口6排至室外。

本实用新型系统的特点是辐射供冷/暖采用同一套辐射末端装置，冬季用于供热，夏季用于供冷，采用蒸发冷却技术提供免费冷新风和冷水，并采用置换通风下送风方式供新风。不仅能够实现分室分时控制，避免了辐射供冷表面结露的现象。

本实用新型辐射供空调系统的工作过程是，参照图2：

夏季运行时，通过开启蒸发冷却新风机组A的不同功能段及调节水温的高低来实现。

当室外空气状态点落在室内空气状态点的左侧时，开启蒸发冷却新风机组A的两级间接预冷器8、表冷器9和直接蒸发冷却器10，使室外空气达到送风状态点。此时调整三通阀P1、P2，将冷却塔1制取的冷水通过G1、G2管送至表冷器9，吸热后沿G4、G3返回。当负荷较大时，调整三通阀P5、P6、P7、P8，将地源热泵2经换热器15制取的低温冷水通过G7、G9、G2管送至表冷器9，吸热后沿管G4、G10、G8返回，同时G1、G3管段关闭。同时开启AB段和DE段风管的阀门，将经两级间接预冷/热段处理的空气送入冷却塔1，同时将室内回风送入两级间接预冷/热器8，进行预冷。对于辐射末端，可调整三通阀P3、P4、P1、P2将冷却塔1制取的高温冷水通过G1、G5、G13管分别送至PEX辐射地板3和毛细管网辐射吊顶4，吸热后沿管G14、G6、G3返回，同时G11、G12管段关闭。

当室外空气状态点落在室内空气状态点的右侧时，开启蒸发冷却新风机组A的两级间接预冷器8、表冷器9，使室外空气达到送风状态点。此时调整三通阀P5、P6、P7、P8，将地源热泵2经换热器15制取的低温冷水通过G7、G9、G2管送至表冷器9，吸热后沿管G4、G10、G8返回，同时G1、G3管段关闭。同时开启AB段和DE段风管的阀门，将经两级间接预冷/热器8处理的空气送入冷却塔1，将室内回风送入两级间接预冷/热段，进行预冷。对于辐射末端，可调整三通阀P3、P4、P1和P2，将冷却塔1制取的冷水和地源热泵2经换热器15制取的低温冷水相混合，把配比好温度的高温冷水通过G1、G5、G1、G11、G15管分别送至PEX辐射地板3和毛细管网辐射吊顶4，吸热后沿管G6、G3、G12、G8返回，同时G17、G18管段关闭。

冬季运行时，开启蒸发冷却新风机组A的加热器17、直接蒸发冷却器10。开启DE段风管的阀门，将室内回风送入两级间接预冷/热器8，对新风进行预热。同时利用回风段14回收部分余热，使室外空气达到送风状态点。对于辐射末端，可调整三通阀P3、P4、P5、P6，将地源热泵2制取的低温热水通过G7、G11、G15管分别送至PEX辐射地板3和毛细管网辐射吊顶4，放热后沿管G16、G12、G8返回，同时G9、G10、G13、G14管段关闭。

过度季节运行时，

当室外空气状态点落在室内空气状态点的左侧时，开启蒸发冷却新风机组A的两级间接预冷段8或表冷器9。如开启表冷器9，则需调整三通阀P1、P2、P7、P8，将冷却塔1制取的冷水通过G1、G2管送至表冷器9，吸热后沿G4、G3返回，同时G9、G10管段关闭。同时开启AB段和DE段风管的阀门，将经两级间接预冷/热器8处理的空气送入冷却塔1，将室内回风送入两级间接预冷/热器8，进行预冷。对于辐射末端供回水方式则同夏季运行时室外空气状态点落在室内空气状态点的左侧时相同。

当室外空气状态点落在室内空气状态点的右侧时，同时开启AB段和DE段风管的阀门，将经两级间接预冷/热器8处理的空气送入冷却塔1，将室内回风送入两级间接预冷/热器8，进行预冷。开启表冷器9，使室外空气达到送风状态点。此时调整三通阀P5、P6、P7、P8，将地源热泵2经换热器15制取的低温冷水通过G7、G9、G2管送至表冷器9，吸热后沿管G4、G10、G8返回，同时G17、G18管段关闭。对于辐射末端，可调整三通阀P3、P4、P1、P2，将冷却塔1制取的冷水通过G1、G5、G13、G15管分别送至PEX辐射地板3和毛细管网辐射吊顶4，吸热后沿管G16、G14、G6、G3返回，同时G11、G12管段关闭。

本实用新型采用地源热泵与辐射供冷/暖系统相结合，利用了环保、节能的地热可再生能源作为辐射供冷/暖系统的冷/热源，对当前节能减排具有重要的意义；将冷却塔供冷和蒸发冷却技术相结合，利用经两级间接蒸发预冷段处理后的空气通入冷却塔与水进行热湿交换，可产生接近空气露点温度的冷却水，提高了温降幅度。利用干燥空气可再生能源，提高了冷却塔的冷却效果，所制备的冷水能很好的满足辐射供冷的需求。

Claims (4)

1.一种基于再循环蒸发冷却塔和地源热泵冷热源的辐射空调系统，其特征在于，包括一蒸发冷却新风机组(A)，蒸发冷却新风机组(A)通过管网分别与冷却塔(1)和地源热泵(2)相连接，冷却塔(1)和地源热泵(2)之间还连接有换热器(15)，所述的蒸发冷却新风机组(A)、冷却塔(1)和地源热泵(2)分别与辐射末端装置相连接，其中的，

冷却塔(1)，用于夏季制取冷水，并将冷水通过管网送入辐射末端装置和蒸发冷却新风机组(A)；

地源热泵(2)，用于夏季制取低温冷水、冬季制取低温热水，并将低温冷水或低温热水通过管网送入辐射末端装置；

换热器(15)，连接于冷却塔(1)和地源热泵(2)之间，用于进行冷热水之间的热量交换；

蒸发冷却新风机组(A)，用于接入冷却塔(1)制取的冷水，和用于接入地源热泵(2)制取的低温冷水或低温热水；用于将室外空气制取成新风，并通过置换通风器(5)送入辐射末端装置；用于回收室内排风和回收室内回风的余热；

辐射末端装置，设置于所需控制的房间内，用于夏季接入冷却塔(1)制取的冷水或地源热泵(2)制取的低温冷水，冬季接入地源热泵(2)制取的低温热水；用于接入蒸发冷却新风机组(A)制取的新风。

2.按照权利要求1所述的辐射空调系统，其特征在于，所述的蒸发冷却新风机组(A)为多级蒸发冷却装置，按进风方向依次设置有新风段(7)、两级间接预冷/热器(8)、回风段(14)、表冷器(9)、直接蒸发冷却器(10)、加热器(17)和送风机(13)，所述的表冷器(9)通过管网分别与冷却塔(1)和地源热泵(2)相连接。

3.按照权利要求1所述的辐射空调系统，其特征在于，所述辐射末端装置的进口处设置有分水器(11)和集水器(12)。

4.按照权利要求1所述的辐射空调系统，其特征在于，所述的辐射末端装置包括辐射吊顶装置和辐射地板装置，所述的辐射吊顶装置为多个管子组成的毛细管网辐射吊顶(4)，所述的辐射地板装置为PEX冷/热盘管(17)围成。

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