CN202149554U

CN202149554U - 一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统

Info

Publication number: CN202149554U
Application number: CN201120252266U
Authority: CN
Inventors: 张忠斌; 黄虎; 潘亚梅; 吉磊
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing Normal University
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2021-07-18

Abstract

本实用新型提供了一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统。根据不同的工况自动控制四通换向阀，冬季工况下，该系统对室外新风制热处理送入室内空间，并可以从土壤取热，即采用土壤源热水系统加热生活用水；夏季工况下，该系统对室外新风制冷并送入室内空间的同时，热量一部分传递给水换热器用以加热生活用水，另一部分热量传递给地埋管换热器并储存在地埋管附近的土壤中以满足冬季取热之用；晴好天气条件下，太阳能集热器可以辅助加热生活用水；同时，室内送风部分，采用送风静压箱。本实用新型的系统能降低系统的能源消耗，保证系统运行的稳定性，而且一年四季都可以为用户提供稳定的满足用户要求的室外全新风和生活热水。

Description

一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统

技术领域

本实用新型涉及供热、供燃气、通风和空调工程的技术领域，具体涉及一种地埋管式土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统。

背景技术

地埋管式土壤源全新风空气处理系统，夏季对室外新风进行制冷以提供给对象空间，产生的热量排向地埋管附近的土壤，并在土壤中存储起来；冬季对室外新风进行制热以提供给对象空间，这个热量取自地埋管附近的土壤。以南京为代表的夏热冬冷地区，夏季热负荷大于冬季冷负荷，长期使用土壤源热泵系统，将造成土壤热负荷不平衡，引起埋管附近土壤温度上升，影响系统的性能。

提供生活热水，无论采用电热水器或者燃气热水器方式，都需要大量耗能。将地埋管式土壤源空气处理系统中多余的热负荷加以有效利用，即加热生活用水，比起采用冷却塔等方式将余热耗散，在保证系统稳定性的基础上，更具有节能意义。

传统的住宅空调系统多采用固定送风方式，比如立墙上部固定安装空调器，下部回风上部格栅送风，这种送风方式送风能耗高、不够美观、特别是冬季送热风效果不佳。

发明内容

针对现有全新风空气处理和生活热水供给系统的不足之处，本实用新型提供一种地埋管式土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统，不仅能降低系统的能源消耗、增加系统的能源利用效率、保证系统运行的稳定性，而且可以不受天气影响全天候供给生活热水和满足用户要求的全新风空气。

为了实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统，包括全新风空气处理系统、生活热水供给系统和加速地下水流动装置等，其中，全新风空气处理系统包括室内送风单元与室外热量交换单元，生活热水供给系统包括太阳能集热器、水换热器、水箱、水泵和花洒，室内送风单元由空气换热器与送风机组成；室外热量交换单元包括气液分离器、压缩机、四通换向阀、三通合流调节阀、地埋管换热器、水换热器和双向膨胀阀；四通换向阀连接空气换热器、气液分离器、压缩机和水换热器，所述四通换向阀与水换热器之间、水换热器与双向膨胀阀之间分别设有三通合流调节阀，并所述三通合流调节阀与地埋管换热器连接；所述四通换向阀与空气换热器之间、空气换热器与双向膨胀阀之间分别设有三通合流调节阀，并所述三通合流调节阀与另一个地埋管换热器连接；所述水换热器置于水箱中。

所述全新风空气处理系统部分，冬季工况下，室内全新风送风单元换热器作为冷凝器，地埋管换热器作为蒸发器，制冷剂由压缩机通过四通换向阀进入室内全新风送风单元换热器冷凝后，再进入膨胀阀节流后送入地埋管换热器，然后通过四通换向阀进入气液分离器最后回到压缩机，如此构成冬季制冷剂循环过程。新风在冷凝器处被处理到室内送风状态点，通过送风静压箱的下方格栅对室内提供新风。夏季工况下，地埋管换热器和水换热器作为冷凝器，室内全新风送风单元换热器作为蒸发器，制冷剂由压缩机通过四通换向阀一部分进入地埋管换热器冷凝，另一部分进入水换热器冷凝后，再进入膨胀阀节流，接下来送入室内全新风送风单元换热器，然后通过四通换向阀进入气液分离器最后回到压缩机，如此构成夏季制冷剂循环。控制系统通过三通合流阀控制制冷剂进入地埋管换热器与水换热器的流量，将夏季一部分热量通过水换热器用以加热水箱中的生活热水。地埋管换热器采用并联方式垂直铺设，换热效果好且占地面积小。室外新风在蒸发器内被处理到室内送风状态点，通过送风静压箱的上方格栅向室内提供新风。

所述生活热水供给系统，晴好天气，水箱中的生活用水通过水泵进入太阳能集热器被加热。夏季工况，水换热器和地埋管换热器都作为冷凝器，水换热器用以加热水箱中的水。冬季工况，在全新风空气处理系统不工作的情况下，水换热器做冷凝器，地埋管换热器做蒸发器，水换热器用以加热水箱中的水。

所述加速地下水流动的装置由一个抽水井和八个呈星形分布的地下水回灌井构成。抽水井位于两组地埋管附近，夏季工况下启动抽水井中的水泵，抽出的地下水分为八条线路回灌入距离抽水井一定距离的八个呈星形分布的回灌井中，从而有效加速地下水的渗流，提高地埋管的换热效率。

本实用新型相对于现有技术有以下几点有益效果：

1、比起空气源系统，土壤源全新风空气处理系统稳定性更好，能效比更高。比起土壤源系统，本实用新型实现冬夏季冷热平衡，为对象空间提供稳定的全新风和生活热水。

2、比起采用冷却塔耗散多余夏季热负荷的能量平衡方式，供给生活热水的方式，在保证系统稳定运行的基础上，更具有节能意义。

3、比起单一太阳能热水系统，本实用新型所述热水系统不受阴雨雪环境影响，可以全天候供给生活热水。

4、采用静压箱送风，夏季关闭下方格栅，启用上方格栅送冷风。冬季关闭上方格栅，启用下方格栅送热风。系统美观节能，全年舒适性好。

5、三通合流阀的有效使用，可以定量分配地埋管换热器和水换热器的冷凝热量，从而实现稳定的热水供给。

6、加速地下水流动的装置有效加速地下水的渗流，提高地埋管的换热效率。回灌井数目多，且根据不同的制冷量设置其与抽水井的距离，有效避免热量聚集到地埋管附近，从而提高了整个系统的效率。

附图说明

图1是本实用新型土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统的原理示意图。

图2 是本实用新型采用的三通换向阀接口示意图。

图3是本实用新型的抽水井与地下水回灌井平面布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型的实施方式为：控制系统根据不同的工况自动控制四通换向阀，冬季工况下，该系统对室外新风制热处理送入室内空间；夏季工况下，该系统对室外新风制冷处理送入室内空间。同时，室内送风部分，采用送风静压箱，夏季关闭下方格栅，启用上方格栅送冷风。冬季关闭上方格栅，启用下方格栅送热风。该系统一年四季都可以为用户提供稳定的生活热水。冬季工况下，系统可以从土壤取热，即采用土壤源热水系统加热生活用水。夏季工况下，系统对室外新风制冷并送入室内空间的同时，热量一部分传递给水换热器用以加热生活用水，另一部分热量传递给地埋管换热器并储存在地埋管附近的土壤中以满足冬季取热之用。晴好天气条件下，太阳能集热器可以辅助加热生活用水。

如图1，夏季工况，三通合流阀19、20调节成为直通状态，即AC、DF处于导通状态（见图2），从气液分离器5出来的制冷剂气体进入压缩机7中，被压缩成为高温压缩的制冷剂气体后经由四通换向阀8被三通合流调节阀9分成两路，一路进入水换热器14（冷凝器），一路进入地埋管换热器16（冷凝器），完成冷凝过程以后制冷剂进入三通合流调节阀18合流为一路，接下来进入膨胀阀17，制冷剂在膨胀阀中闪发为气液两相，进入室内全新风送风单元换热器21（蒸发器），制冷器蒸发完成后，再经由四通换向阀8，经过气液分离器5进入压缩机7，完成整个制冷循环过程。处理到室内送风状态点的全新风空气采用静压箱1输送，即关闭下方格栅，启用上方格栅送冷风。

与此同时，水换热器14加热了水箱10中的生活用水。在晴好天气，经由水泵13进入太阳能集热器12中的生活用水也被太阳能加热，同时加热水箱10中的水。城市上水11用来给水箱补水。利用水泵6从水箱中取水，城市上水4和水箱中的热水在三通合流调节阀3的流量控制下，达到洗浴或生活所需的水温，生活热水通过花洒2提供给用户。

为了加速地下水的流动，提高地埋管换热器的换热效果，水泵15启动，从取水井25取水分8路回到回灌井23、24或者26。

冬季工况，三通合流阀19、20调节成为直通状态，即AC、DF处于导通状态，三通合流调节阀9、18调节成为旁通状态，即GH、MN处于导通状态（见图2），从气液分离器5出来的制冷剂气体进入压缩机7中，被压缩成为高温压缩的制冷剂气体后经由四通换向阀8进入室内全新风处理单元换热器21（冷凝器）完成冷凝过程，然后进入膨胀阀17后被闪发成气液两相后，进入地埋管换热器16（蒸发器）完成蒸发过程，接下来经由四通换向阀8和气液分离器5，回到压缩机7，完成制热循环过程。

当全新风空气处理系统无需工作的时候，开启水源热泵生活热水供给系统完成水箱热水制备过程，具体过程为：三通合流调节阀19、20处于旁通状态，即BC、EF处于导通状态，三通合流调节阀9、18处于直通状态，即GL、MO处于导通状态（见图2），从气液分离器5出来的制冷剂气体进入压缩机7中，被压缩成为高温压缩的制冷剂气体后经由四通换向阀8，进入水换热器14（冷凝器）完成冷凝换热过程，然后进入膨胀阀17和地埋管换热器22（蒸发器）完成节流和蒸发换热过程，接下来经由四通换向阀8、气液分离器5，回到压缩机7完成整个制冷剂循环过程。水箱10中的水和水换热器14实现热量交换，生活用水被加热。在晴好天气，经由水泵13进入太阳能集热器12中的生活用水也被太阳能加热，同时加热水箱10中的水。城市上水11用来给水箱补水。利用水泵6从水箱中取水，城市上水4和水箱中的热水在三通合流调节阀3的流量控制下，达到洗浴或生活所需的水温，生活热水通过花洒2提供给用户。

抽水井与地下水回灌井平面布置如图3。对于制冷量50kW以下的全新风空气处理和生活热水供给系统，抽水井25和回灌井26的井间距为500m左右；对于制冷量50kW～100kW之间的全新风空气处理和生活热水供给系统，抽水井25和回灌井24的井间距为1000m左右；对于制冷量在100kW以上的全新风空气处理和生活热水供给系统，抽水井25和回灌井23的井间距为1500m以上。

Claims

1.一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统，包括全新风空气处理系统、生活热水供给系统和加速地下水流动装置等，其中，全新风空气处理系统包括室内送风单元与室外热量交换单元，生活热水供给系统包括太阳能集热器、水换热器、水箱、水泵和花洒，其特征在于，室内送风单元由空气换热器（21）与送风机组成；室外热量交换单元包括气液分离器（5）、压缩机（7）、四通换向阀（8）、三通合流调节阀、地埋管换热器、水换热器（14）和双向膨胀阀（17）；四通换向阀（8）连接空气换热器（21）、气液分离器（5）、压缩机（7）和水换热器（14），所述四通换向阀（8）与水换热器（14）之间、水换热器（14）与双向膨胀阀（17）之间分别设有三通合流调节阀，并所述三通合流调节阀与地埋管换热器（16）连接；所述四通换向阀（8）与空气换热器（21）之间、空气换热器（21）与双向膨胀阀（17）之间分别设有三通合流调节阀，并所述三通合流调节阀与另一个地埋管换热器（22）连接；所述水换热器（14）置于水箱中。

2.根据权利要求1所述的一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统，其特征在于：所述室内送风机采用送风静压箱。

3.根据权利要求1或2 所述的一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统，其特征在于：所述加速地下水流动装置由一个抽水井和八个呈星形分布的地下水回灌井构成。

4.根据权利要求3所述的一种土壤源全新风空气处理和生活热水供给系统，其特征在于：所述地埋管采用并联方式垂直铺设。