CN203848425U - 一种地源热泵蓄能中央空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种地源热泵蓄能中央空调系统，包括制冷循环系统、蓄能装置以及空调循环系统。制冷循环系统包括控制阀、地源热泵压缩机、地热换热器单元；蓄能装置包括装有载冷剂的蓄能罐以及设于蓄能罐中的换热盘管；空调循环系统包括输入管、空调循环泵及回流管。地源热泵压缩机吸入压缩制冷剂产生的高温高压气体直接通过地热换热器单元与地下热源层进行冷热交换、以及通过换热盘管与蓄能罐中的载冷剂进行冷热交换，实现制冷剂与地热源及载冷剂的直接冷热交换，减少了冷热交换环节，有效降低整个中央空调系统的运行能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及能量存储技术领域，更具体地说，涉及一种地源热泵蓄能中央空调系统。
背景技术
相关技术中的地源热泵通过地下浅层温度稳定热源的利用为建筑提供制冷或采暖需求，在实际使用中主要通过载冷剂(如水)吸收地下冷热源，在管道中通过泵的传输再与地源热泵主机的冷凝器或蒸发器中的换热器进行冷热能量交换，载冷剂循环泵的使用系统在运行中无形的增加了相应能耗，载冷剂与制冷剂在地源热泵主机中的换热器冷热交换使冷热量使用效率降低。
随着国家阶梯电价的实行，常规的地源热泵中央空调系统在利用可再生的地下冷热源方面有较好的前景，但是无法摆脱用电高峰阶段的用电需求的瓶颈。
虽然可利用相关的蓄能技术在电价低位时进行蓄能然后在高峰电价时候释放，避免热泵主机的运行，但还是不可避免的在实际使用过程中需要载冷剂作(如乙二醇)为载体，在热泵主机的蒸发器位置进行冷热交换然后通过在蓄能装置中对冷热能进行储存。
其中载冷剂作为能源传输的载体在进行热泵与蓄能罐之间的两次能量的交换使效率下降，在传输中输送泵的运行也增加了整个系统的运行能耗，管道及设备的投入也会使整个系统的成本投资增加。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种地源热泵蓄能中央空调系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种地源热泵蓄能中央空调系统，包括：制冷循环系统、蓄能装置以及空调循环系统；
所述制冷循环系统包括：
控制阀，用于调节制冷与采暖工况转换，所述控制阀包括第一通道、第二通道、第三通道、第四通道；制冷工况时，所述第一通道与所述第二通道连通，所述第三通道与所述第四通道连通；在采暖工况时，所述第一通道与所述第四通道连通，所述第二通道与所述第三通道连通；
地源热泵压缩机，包括用于吸入制冷剂以进行压缩的入口，以及将压缩后的高温高压制冷剂气体排出的出口；所述入口与所述第一通道连通，所述出口与所述第三通道连通；
地热换热器单元，用于埋藏于地下热源层以和大地进行冷热交换，所述地热换热器单元与所述第四通道连通；
所述蓄能装置包括装有载冷剂的蓄能罐以及设于所述蓄能罐中的换热盘管，换热盘管的两端分别与所述地热换热器单元和第二通道连通；
所述载冷剂吸收所述换热盘管中制冷剂的能量以制冷或制热；
所述空调循环系统包括：
输入管，两端分别与所述蓄能罐和空调末端连通；
空调循环泵，设置在所述输入管上以将所述蓄能罐中的载冷剂抽送到所述空调末端，与室内的环境进行冷热交换；
回流管，两端分别与所述蓄能罐和所述空调末端连通，以将完成冷热交换后的载冷剂回流到所述蓄能罐。
优选地，所述地热换热器单元包括若干个并联设置的地热换热器。
优选地，每一所述地热换热器上均设有地源换热器阀。
优选地，所述制冷循环系统还包括控制单元，
所述控制单元包括设置在所述蓄能罐内的温度传感器、以及与所述温度传感器电性连接的控制器，所述控制器与各所述地源换热器阀电性连接；
所述温度传感器获取所述蓄能罐内温度变化信号并传递给所述控制器，所述控制器根据温度变化信号控制所述地热换热器单元的地源换热器阀的开启 数量。
优选地，所述温度传感器靠近所述蓄能罐的上端设置。
优选地，所述换热盘管包括与所述地热换热器单元连通的第一端口以及与所述第二通道连通的第二端口，所述第一端口设置在所述蓄能罐的下端，所述第二端口设置在所述蓄能罐的上端。
优选地，所述换热盘管呈螺旋状由下向上旋转设置。
优选地，所述地热换热器单元和所述第一端口之间设有节流阀。
优选地，所述输入管与所述蓄能罐的上端连通，以向所述空调末端输送蓄能罐上端的载冷剂；
所述回流管与所述蓄能罐的下端连通，以向所述蓄能罐下端输入载冷剂。
优选地，所述地热换热器单元安装在地下稳定热源层中以和地下稳定热源进行冷热交换。
实施本实用新型的地源热泵蓄能中央空调系统，具有以下有益效果：通过本实用新型通过地源热泵压缩机吸入制冷剂产生高温高压制冷剂的压力直接通过地热换热器单元与地下热源层进行冷热交换、以及通过换热盘管与蓄能罐中的载冷剂进行冷热交换，实现制冷剂与地热源及载冷剂的直接冷热交换，减少了冷热交换环节，有效降低整个中央空调系统的运行能耗。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型一个优选实施例中的地源热泵蓄能中央空调系统系统原理图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的地源热泵蓄能中央空调系统包括制冷循环系统10、蓄能装置20以及空调循环系统30。
进一步地，制冷循环系统10包括控制阀11、地源热泵压缩机12以及地热换热器单元13。控制阀11用于调节制冷与采暖工况的转换，控制阀11包括第一通道111、第二通道112、第三通道113以及第四通道114。在制冷工况时，第一通道111与第二通道112连通，第三通道113与第四通道114连通；在采暖工况时，第一通道111与第四通道114连通，第二通道112与第三通道113连通，优选地，控制阀11为四通阀，在其他实施例中，控制阀11也可为与四通阀功能相同的其他控制阀替换。
地源热泵压缩机12包括用于吸入制冷剂以进行压缩的入口121以及将压缩后的高温高压气体排出的出口122。其中，入口121与第一通道111连通，出口122与第三通道113连通。
在一些实施例中，地热换热器单元13用于埋藏于地下热源层以和大地进行冷热交换，优选地，地热换热器单元13安装在地下稳定热源层中以和地下稳定热源进行冷热交换。地热换热器单元13包括多个并联设置的地热换热器131，每一地热换热器131上均设有地源换热器阀132，以对各地热换热器131单独控制开启或关闭。
进一步地，蓄能装置20包括装有载冷剂的蓄能罐21以及设于蓄能罐21中的换热盘管22，优选地，载冷剂为水或乙二醇等，换热盘管22的两端分别与地热换热器单元13和第二通道112连通。
在一些实施例中，换热盘管22包括与地热换热器单元13连通的第一端口221以及与第二通道112连通的第二端口222，优选地，第一端口221设置在蓄能罐21的下端，第二端口222设置在蓄能罐21的上端。换热盘管22呈螺旋状由下向上旋转设置，以使其内部的制冷剂充分的和蓄能罐21中的载冷剂进行冷热交换。
可以理解地，在其他实施例中，第一端口221、第二端口222也可设置在蓄能罐21的两相对侧面，换热盘管22也可呈上下来回弯折设置。
地热换热器单元13和第一端口221之间设有节流阀133，以调节制冷剂的流量。
在一些实施例中，空调循环系统30包括输入管31、空调循环泵32以及 回流管33，输入管31的两端分别与蓄能罐21和空调末端34连通；空调循环泵32设置在输入管31上以将蓄能罐21中的载冷剂抽送到空调末端34，与室内的环境进行冷热交换；回流管33的两端分别与蓄能罐21和空调末端34连通，以将完成冷热交换后的载冷剂回流到蓄能罐21中。
优选地，输入管31与蓄能罐21的上端连通，以向空调末端34输送蓄能罐21上端的载冷剂；回流管33与蓄能罐21的下端连通，以向蓄能罐21下端输入载冷剂。
在一些实施例中，制冷循环系统10还包括控制单元14，控制单元14包括设置在蓄能罐21内的温度传感器141、以及与温度传感器141电性连接的控制器142，控制器142还与各地源换热器阀132电性连接。
优选地，温度传感器141设置在蓄能罐21的上端，以获取蓄能罐21向外输出的载冷剂的温度变化信号并传递给控制器142，控制器142根据温度信号的变化控制地热换热器单元13的地源换热器阀132的开启数量。
下面结合附图1对本实施例中的地源热泵蓄能中央空调系统在制冷工况和采暖工况时的工作方式进行说明。
当利用本系统在电价低谷段进行制冷时，调节控制阀11，使第一通道111与第二通道112连通，第三通道113与第四通道114连通。制冷循环系统10中的地源热泵压缩机12吸入制冷剂，并压缩成高温高压的制冷剂气体由出口122排出，流经第三通道113和第四通道114进入埋藏在地下的地热换热器131。
高温高压的制冷剂气体在地热换热器131中释放热量至热源层中变成过冷制冷剂液，过冷制冷剂液流经节流阀133降压后成为低温低压的两相流体，并通过第一端口221进入换热盘管22，将冷量传递至蓄能罐21中的载冷剂，降低载冷剂的温度，制冷剂的冷量被载冷剂吸收存储在蓄能罐21中，以备电价高峰阶段使用。吸热后的制冷剂蒸发成气体流经第二通道112和第一通道111，由地源热泵压缩机12的入口121重新吸入进行下一次循环。
在对空调末端34制冷时，打开空调循环泵32，将蓄能罐21中的低温载冷剂经输入管31输送到空调末端34，用于降低室内的空气温度。经空调末端 34的换热器与室内进行冷热交换后吸收室内的高温使载冷剂升温，在空调循环泵32的作用下高温的载冷剂通过回流管33重新回流到蓄能罐21中进行下一次的循环。
在该制冷工况时，低温制冷剂由下向上输送，高温载冷剂由下输送进蓄能罐21，该过程能保证在冷热交换过程中低温制冷剂的冷量充分吸收，高低温混合均匀，并由上端的第二端口222输出高温的制冷剂。
温度传感器141感应蓄能罐21中的载冷剂的温度变化，同时将温度信号传输给控制器142，控制器142会根据蓄能罐21中载冷剂的温度和空调末端34室内温度的温差调整地源换热器阀132的开启数量。当蓄能罐21中载冷剂的温度偏高，地源换热器阀132的开启数量就增加，加速对蓄能罐21中载冷剂的制冷；当蓄能罐21中载冷剂的温度偏低，地源换热器阀132的开启数量就减少，降低对蓄能罐21中载冷剂的制冷。整个过程保证空调末端34的室内温度不会浮动，实现整个地源热泵蓄能中央空调系统冷热平衡。
当利用本系统在电价低谷段进行采暖时，调节控制阀11，使第一通道111与第四通道114连通，第二通道112与第三通道113连通。制冷循环系统10中的地源热泵压缩机12吸入制冷剂，并压缩成高温高压的制冷剂气体由出口122排出，流经第三通道113和第二通道112，并通过第二端口222进入换热盘管22，将热量传递至蓄能罐21中的载冷剂，升高载冷剂的温度，制冷剂的热量被载冷剂吸收存储在蓄能罐21中，以备电价高峰阶段使用。
高温高压制冷剂经过与载冷剂的冷热交换后成为过冷制冷剂液，过冷制冷剂液经节流阀133降压后成为低温低压两相流体，进入埋藏地下的地热换热器131，从热源层中吸热蒸发成气体，蒸发吸热后的制冷剂气体流经第四通道114和第一通道111，由地源热泵压缩机12的入口121重新吸入进行下一次循环。
空调末端34需要采暖时，打开空调循环泵32，将蓄能罐21中的高温载冷剂经输入管31输送到空调末端34，用于提升室内的空气温度。经空调末端34的换热器与室内进行冷热交换后释放热量至室内使载冷剂降温，在空调循环泵32的作用下低温的载冷剂通过回流管33重新回流到蓄能罐21中进行下一次的循环。
在该采暖工况时，高温制冷剂由上向下输送，低温载冷剂由下输送进蓄能罐21，由于高温始终在上端，该过程能保证在冷热交换过程中低温制冷剂的热量充分吸收，并由下端的第一端口221输出低温的制冷剂。
温度传感器141感应蓄能罐21中的载冷剂的温度变化，同时将温度信号传输给控制器142，控制器142会根据蓄能罐21中载冷剂的温度和空调末端34室内温度的温差调整地源换热器阀132的开启数量。当蓄能罐21中载冷剂的温度偏高，地源换热器阀132的开启数量就减少，降低对蓄能罐21中载冷剂的制热；当蓄能罐21中载冷剂的温度偏低，地源换热器阀132的开启数量就增加，加速对蓄能罐21中载冷剂的制热。整个过程保证空调末端34的室内温度不会浮动，实现整个地源热泵蓄能中央空调系统冷热平衡。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，包括：制冷循环系统(10)、蓄能装置(20)以及空调循环系统(30)；
所述制冷循环系统(10)包括：
控制阀(11)，用于调节制冷与采暖工况转换，所述控制阀(11)包括第一通道(111)、第二通道(112)、第三通道(113)、第四通道(114)；制冷工况时，所述第一通道(111)与所述第二通道(112)连通，所述第三通道(113)与所述第四通道(114)连通；在采暖工况时，所述第一通道(111)与所述第四通道(114)连通，所述第二通道(112)与所述第三通道(113)连通；
地源热泵压缩机(12)，包括用于吸入制冷剂以进行压缩的入口(121)，以及将压缩后的高温高压制冷剂气体排出的出口(122)；所述入口(121)与所述第一通道(111)连通，所述出口(122)与所述第三通道(113)连通；
地热换热器单元(13)，用于埋藏于地下热源层以和大地进行冷热交换，所述地热换热器单元(13)与所述第四通道(114)连通；
所述蓄能装置(20)包括装有载冷剂的蓄能罐(21)以及设于所述蓄能罐(21)中的换热盘管(22)，换热盘管(22)的两端分别与所述地热换热器单元(13)和第二通道(112)连通；所述载冷剂吸收所述换热盘管(22)中制冷剂的能量以制冷或制热；
所述空调循环系统(30)包括：
输入管(31)，两端分别与所述蓄能罐(21)和空调末端(34)连通；
空调循环泵(32)，设置在所述输入管(31)上以将所述蓄能罐(21)中的载冷剂抽送到所述空调末端(34)，与室内的环境进行冷热交换；
回流管(33)，两端分别与所述蓄能罐(21)和所述空调末端(34)连通，以将完成冷热交换后的载冷剂回流到所述蓄能罐(21)。
2.根据权利要求1所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述地热换热器单元(13)包括若干个并联设置的地热换热器(131)。
3.根据权利要求2所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，每一所述地热换热器(131)上均设有地源换热器阀(132)。
4.根据权利要求3所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述制冷循环系统(10)还包括控制单元(14)；
所述控制单元(14)包括设置在所述蓄能罐(21)内的温度传感器(141)、以及与所述温度传感器(141)电性连接的控制器(142)，所述控制器(142)与各所述地源换热器阀(132) 电性连接；
所述温度传感器(141)获取所述蓄能罐(21)内温度变化信号并传递给所述控制器(142)，所述控制器(142)根据温度变化信号控制所述地热换热器单元(13)的地源换热器阀(132)的开启数量。
5.根据权利要求4所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述温度传感器(141)靠近所述蓄能罐(21)的上端设置。
6.根据权利要求1所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述换热盘管(22)包括与所述地热换热器单元(13)连通的第一端口(221)以及与所述第二通道(112)连通的第二端口(222)，所述第一端口(221)设置在所述蓄能罐(21)的下端，所述第二端口(222)设置在所述蓄能罐(21)的上端。
7.根据权利要求6所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述换热盘管(22)呈螺旋状由下向上旋转设置。
8.根据权利要求6所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述地热换热器单元(13)和所述第一端口(221)之间设有节流阀(133)。
9.根据权利要求1所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述输入管(31)与所述蓄能罐(21)的上端连通，以向所述空调末端(34)输送蓄能罐(21)上端的载冷剂；所述回流管(33)与所述蓄能罐(21)的下端连通，以向所述蓄能罐(21)下端输入载冷剂。
10.根据权利要求1所述的地源热泵蓄能中央空调系统，其特征在于，所述地热换热器单元(13)安装在地下稳定热源层中以和地下稳定热源进行冷热交换。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201420135907.4U CN203848425U (zh) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 一种地源热泵蓄能中央空调系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201420135907.4U CN203848425U (zh) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 一种地源热泵蓄能中央空调系统 |
Publications (1)
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Cited By (2)
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| CN103900178A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-07-02 | 深圳达实智能股份有限公司 | 一种地源热泵蓄能中央空调系统 |
| CN105485810A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-04-13 | 山东商业职业技术学院 | 冷热耦合系统 |
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2014
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Cited By (3)
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| CN103900178B (zh) * | 2014-03-24 | 2016-07-06 | 深圳达实智能股份有限公司 | 一种地源热泵蓄能中央空调系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Granted publication date: 20140924 Effective date of abandoning: 20160706 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20140924 Effective date of abandoning: 20160706 |
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| C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |