CN203147942U - 地源热泵复合空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地源热泵复合空调系统，包括一组地埋管换热器，一个分水器，一个集水器，一分别与该组地埋管换热器、该分水器、该集水器相连通的地源热泵机组，若干分别与该分水器、该集水器相连通的空调末端，一台常规冷水机组，一台与该常规冷水机组相通的冷却塔，及相应的用于控制管路通断的若干控制阀门和水泵，用于通过该控制阀门及该水泵的开闭，实现不同时段空调系统的运行控制。本实用新型一方面通过使用地源热泵空调系统满足地铁车站空调需求，高效节能，运行稳定；另一方面还能促进地源热泵在地铁车站等负荷波动大、冷热负荷不平衡建筑中的推广应用；最后还能降噪。

Description

地源热泵复合空调系统

技术领域

本实用新型涉及楼宇节能降噪技术领域以及热泵技术领域，尤其涉及一种能满足地下地铁车站空调负荷需求和夜间降噪需求的地源热泵复合空调系统。 

背景技术

随着城市化进程的发展，地铁已经成为现代城市人们出行的首要选择，同时人们对地铁及地铁车站的舒适度提出了比较高的要求。目前地铁车站大都采用常规冷水机组空调系统进行车站环境的温湿度调节，耗能较大，且冷却塔占地面积大、噪声大，对周围居民影响大，特别是夜间，严重影响地铁车站周围居民休息。同时，由于地铁车站人流量大，负荷的周期性明显，且具有显著的早晚高峰，导致常规冷水机组空调系统长时间在部分负荷下运行，效率低下。地源热泵空调系统在满足舒适性要求的基础上，以其环保、节能、高效、低噪声、无需冷却塔、对地上建筑影响较小等特点，适合在地铁车站推广应用。 

地源热泵系统冬季可以从土壤吸取热量对建筑供热，夏季则将建筑中的热量排入土壤对建筑制冷，只要使地源热泵系统的吸排热平衡，系统就能稳定高效运行，具有较好的应用前景。但是大多数的地下地铁车站只需夏季制冷，冬季无供暖需求，给地源热泵的使用带来了较大的困难。因此，有必要以地源热泵技术为核心构建复合空调系统。比如申请号CN201110146044.1的专利给出了一种太阳能-地源热泵联合的建筑供能系统，利用太阳能来辅助地源热泵供能，从而解决地埋管换热器周围土壤热失衡的问题。但是该专利的运行模式以及控制方式较为简单，且太阳能具有不稳定性，该系统可以在一定程度上满足普通建筑的供能需求并保持土壤的热平衡，却并不能满足地铁车站这种空调负荷大且波动明显的特殊建筑空调负荷需求。 

如何设计一种能够有效满足地铁车站空调负荷及夜间降噪需求的节能空调系统是地铁车站空调设计中急需解决的问题。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有的地铁车站空调不能够有效满足地铁车站空调负荷且噪声很大的缺陷，提供一种能满足地下地铁车站空调负荷需求和夜间降噪需求的地源热泵复合空调系统。 

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种地源热泵复合空调系统，其包括一组地埋管换热器，一个分水器，一个集水器，一分别与该组地埋管换热器、该分水器、该集水器相连通的地源热泵机组，若干分别与该分水器、该集水器相连通的空调末端，其特点在于，其还包括一台常规冷水机组，一台与该常规冷水机组相通的冷却塔，及相应的用于控制管路通断的若干控制阀门和水泵，用于通过该控制阀门及该水泵的开闭，实现不同时段空调系统的运行控制。例如，常规冷水机组与冷却塔相连；地源热泵机组与地埋管换热器相连；常规冷水机组与地源热泵机组的冷冻水供水管连接同一个分水器后与若干空调末端供水管相连；常规冷水机组与地源热泵机组的冷冻水回水管连接同一个集水器后与空调末端回水管相连；阀门与水泵设在连接管路上，控制管路通断。 

较佳地，若干该空调末端均为一地铁车站空调末端。 

较佳地，所述水泵包括：分别与该常规冷水机组相连通的常规冷水机组蒸发侧水泵、常规冷水机组冷凝侧水泵。 

较佳地，所述水泵还包括：分别与若干该地铁车站空调末端、该集水器相连通的地铁车站空调末端侧水泵；分别与该若干地埋管换热器和该地源热泵机组相连通的地源热泵地源侧水泵；以及分别与该在地源热泵机组、该集水器相连通的地源热泵负载侧水泵。 

较佳地，所述若干控制阀门包括：用于控制该地源热泵机组的进/出水量的地源热泵控制阀门；用于控制该常规冷水机组的进/出水量的常规冷水机组 阀门；以及用于控制该地铁车站空调末端的进/出水流量的地铁车站空调末端阀门。 

较佳地，所述地埋管换热器通过该地源热泵地源侧水泵与该地源热泵机组的地源侧相连，所述地源热泵机组的负载侧出水管通过所述地源热泵控制阀门与所述分水器相连，所述地源热泵机组的负载侧回水管通过所述地源热泵控制阀门、所述地源热泵负载侧水泵与所述集水器相连。 

较佳地，所述冷却塔通过水泵与该常规冷水机组的冷凝侧相连，所述常规冷水机组的冷冻水出水管通过阀门与该分水器相连，所述常规冷水机组的冷冻水回水管通过阀门、水泵与所述集水器相连；所述分水器通过阀门与若干所述空调末端相连；所述集水器通过阀门、水泵与若干所述空调末端相连。 

白天平峰时段，常规冷水机组、冷却塔运行，其连接管路上的常规冷水机组蒸发侧水泵、常规冷水机组冷凝侧水泵、地铁车站空调末端侧水泵、常规冷水机组阀门及地铁车站空调末端阀门开启，常规冷水机组承担地铁车站空调负荷。高峰时段，在常规冷水机组和冷却塔运行的基础上，另使地源热泵机组、地埋管换热器运行，并开启其连接管路上的地源热泵地源侧水泵、地源热泵负载侧水泵、地源热泵控制阀门，地源热泵机组开始供冷，与常规冷水机组共同承担地铁车站空调负荷。夜间时段，常规冷水机组、冷却塔关闭，并关闭其连接管路上的常规冷水机组蒸发侧水泵、常规冷水机组冷凝侧水泵、常规冷水机组阀门；开启地源热泵机组、地埋管换热器，开启其连接管路上的地源热泵地源侧水泵、地源热泵负载侧水泵、地铁车站空调末端侧水泵、地源热泵控制阀门、地铁车站空调末端阀门，地源热泵机组承担地铁车站夜间全部空调负荷。 

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实施例。 

本实用新型的积极进步效果在于：能够满足地铁车站空调负荷需求，高效稳定，节约运行费用；降低地埋管换热器周围土壤的热失衡率；大幅度减小地铁车站空调系统夜间运行的噪音，避免噪音对地铁车站周围居民影响。 

附图说明

图1为本实用新型的地源热泵复合空调系统工作原理示意图。 

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。 

实施例 

本实用新型尤其适用于地铁车站的空调负荷需求。图1为地源热泵复合空调系统的工作原理示意图。本实用新型的地源热泵复合空调系统的主要原理是通过地源热泵机组2和常规冷水机组3的协调控制，满足地铁车站不同时段的空调负荷要求，并实现夜间降低噪音的目的。 

如图1所示的地源热泵复合空调系统，包括：地埋管换热器1、地源热泵机组2、常规冷水机组3、冷却塔4、地铁车站空调末端5、分水器6、集水器7、地源热泵控制阀门8、常规冷水机组阀门9、地铁车站空调末端阀门10、地源热泵地源侧水泵11、地源热泵负载侧水泵12、常规冷水机组蒸发侧水泵13、常规冷水机组冷凝侧水泵14、地铁车站空调末端侧水泵15。 

为了实现地铁车站空调系统的高效节能、稳定运行，所述地埋管换热器1通过地源热泵地源侧水泵11与地源热泵机组2的地源侧相连，所述地源热泵机组2的负载侧出水管通过地源热泵控制阀门8与分水器6相连，所述地源热泵机组2的负载侧回水管通过地源热泵控制阀门8、地源热泵负载侧水泵12与集水器7相连。 

而为了实现地埋管换热器周围土壤温度平衡，采用常规冷水空调系统进行协调，还包括常规冷水机组3、冷却塔4、常规冷水机组蒸发侧水泵13、常规冷水机组冷凝侧水泵14。所述冷却塔4通过常规冷水机组冷凝侧水泵14与常规冷水机组3的冷凝侧相连，所述常规冷水机组3的冷冻水出水管通过常规冷水机组阀门9与分水器6相连，所述常规冷水机组3的冷冻水回水管通过常规冷水机组阀门9、常规冷水机组蒸发侧水泵13与集水器7相连。 

所述分水器6通过地铁车站空调末端阀门10与地铁车站空调末端5相连，可以暂储地源热泵空调系统及常规冷水空调系统产生的冷冻水，并稳压分流后送至地铁车站内空调末端。 

所述集水器7通过地铁车站空调末端阀门10、地铁车站空调末端侧水泵15与地铁车站空调末端5相连，可以汇集地铁车站内空调末端返回的冷水，并稳压后送往地源热泵空调系统及常规冷水空调系统。 

具体实施时，当处地白天平峰时段，本系统的常规冷水机组3、冷却塔4、地铁车站空调末端5开启，常规冷水机组阀门9、地铁车站空调末端阀门10开启，常规冷水机组蒸发侧水泵13、常规冷水机组冷凝侧水泵14、地铁车站空调末端侧水泵15开启。冷却塔4通过与环境换热，将冷却水通过常规冷水机组冷凝侧水泵14输送至常规冷水机组3的冷凝器，完成换热后返回冷却塔4，继续下一次循环；常规冷水机组3的蒸发器将冷冻水降低到设定温度后，通过分水器6的缓冲分流送往地铁车站空调末端5进行换热，降低地铁车站内环境温度，换热完成后的冷冻水通过地铁车站空调末端侧水泵15，经集水器7缓冲汇流后输送回常规冷水机组3的蒸发器，继续下一次循环。如此，便可使常规冷水空调系统在白天平峰时段运行，并给地铁车站供冷。 

由于非高峰时段地铁车站内负荷波动较小，常规冷水机组可以持续保持接近满负荷状态运行，运行效率高。在早晚高峰时段，除保持上述常规冷水机组3、冷却塔4、地铁车站空调末端5，以及常规冷水机组阀门9、地铁车站空调末端阀门10和常规冷水机组蒸发侧水泵13、常规冷水机组冷凝侧水泵14、地铁车站空调末端侧水泵15开启外，另开启地源热泵机组2、地埋管换热器1以及地源热泵控制阀门8和地源热泵地源侧水泵11、地源热泵负载侧水泵12。如此，便可以使地源热泵空调系统在早晚高峰时段运行，给地铁车站供冷，同时减轻常规冷水空调系统的负担，使其能保持相对恒定的负荷，提高常规冷水空调系统的效率。 

地埋管换热器1与土壤换热，降低地源侧冷却水温度，经地源热泵地源 侧水泵11输送至地源热泵机组2的地源侧，完成换热后返回地埋管换热器1，继续下一次循环；地源热泵机组2的负载侧将冷冻水降低到设定温度后，送往分水器6，与常规冷水机组3的冷冻水合流，并缓冲分流至地铁车站空调末端5，用于降低地铁车站内环境温度，换热完成后通过地铁车站空调末端侧水泵15返回集水器7，缓冲并与常规冷水机组3的冷冻水分流后经地源热泵负载侧水泵12返回地源热泵机组2的负载侧，继续下一次循环。由此来使地源热泵空调系统承担地铁车站的夜间负荷，避免冷却塔的使用，减小噪音。 

在此过程中，地源热泵机组2最多承担地铁车站峰值负荷的50%，由于地铁车站峰值负荷最多可达到平均负荷的2倍左右，因此，常规冷水机组3可以一直承担比较恒定的负荷，保持高效率运行，该复合空调系统可节省运行费用15%左右。 

当处于夜间时段，关闭常规冷水机组3、冷却塔4，关闭常规冷水机组阀门9，关闭常规冷水机组蒸发侧水泵13、常规冷水机组冷凝侧14；开启地源热泵机组2、地埋管换热器1，开启地源热泵控制阀门8，开启地源热泵地源侧水泵11、地源热泵负载侧水泵12，使用地源热泵机组2承担地铁车站全部空调负荷。由于地铁车站夜间负荷较小，地源热泵机组完全可以承担全部负荷；同时由于冷却塔4处于关闭状态，无噪音产生，因此实现了地铁车站的夜间降噪，避免了噪音对地铁车站周围居民的影响。 

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。 

Claims (7)

1.一种地源热泵复合空调系统，其包括一组地埋管换热器，一个分水器，一个集水器，一分别与该组地埋管换热器、该分水器、该集水器相连通的地源热泵机组，若干分别与该分水器、该集水器相连通的空调末端，其特征在于，其还包括一台常规冷水机组，一台与该常规冷水机组相通的冷却塔，及相应的用于控制管路通断的若干控制阀门和水泵，用于通过该控制阀门及水泵的开闭，实现不同时段空调系统的运行控制。 

2.如权利要求1所述的地源热泵复合空调系统，其特征在于，若干该空调末端均为一地铁车站空调末端。 

3.如权利要求2所述的地源热泵复合空调系统，其特征在于，所述水泵包括：分别与该常规冷水机组相连通的常规冷水机组蒸发侧水泵、常规冷水机组冷凝侧水泵。 

4.如权利要求3所述的地源热泵复合空调系统，其特征在于，所述水泵还包括：分别与若干该地铁车站空调末端、该集水器相连通的地铁车站空调末端侧水泵；分别与该若干地埋管换热器和该地源热泵机组相连通的地源热泵地源侧水泵；以及分别与该在地源热泵机组、该集水器相连通的地源热泵负载侧水泵。 

5.如权利要求4所述的地源热泵复合空调系统，其特征在于，所述若干控制阀门包括：用于控制该地源热泵机组的进/出水量的地源热泵控制阀门；用于控制该常规冷水机组的进/出水量的常规冷水机组阀门；以及用于控制该地铁车站空调末端的进/出水流量的地铁车站空调末端阀门。 

6.如权利要求5所述的地源热泵复合空调系统，其特征在于，所述地埋管换热器通过该地源热泵地源侧水泵与该地源热泵机组的地源侧相连，所述地源热泵机组的负载侧出水管通过所述地源热泵控制阀门与所述分水器相连，所述地源热泵机组的负载侧回水管通过所述地源热泵控制阀门、所述地源热泵负载侧水泵与所述集水器相连。 

7.如权利要求1至6中任意一项所述的地源热泵复合空调系统，其特 征在于，所述冷却塔通过水泵与该常规冷水机组的冷凝侧相连，所述常规冷水机组的冷冻水出水管通过阀门与该分水器相连，所述常规冷水机组的冷冻水回水管通过阀门、水泵与所述集水器相连；所述分水器通过阀门与若干所述空调末端相连；所述集水器通过阀门、水泵与若干所述空调末端相连。 

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