CN205505495U - 利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，包括制冷剂回路、溶液回路、土壤蓄能回路和冷热水回路，其中制冷剂回路由第一制冷剂回路和第二制冷剂回路组成。本实用新型实现了利用土壤在冬夏季的跨季节蓄能，解决了热源塔热泵因需考虑冬夏季极端天气所导致的机组装机容量过大，效率难以提高的问题，减少热源塔热泵的装机容量和初投资，同时利用土壤的热量实现了热源塔热泵机组夏季的制冷剂过冷以及冬季的溶液再生，极大的提高了热源塔热泵系统的制冷制热效率，同时高效、经济的解决了热源塔热泵冬季溶液再生热源，并实现了系统全年运行的综合高效。

Description

利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统

技术领域

本实用新型属于制冷空调系统设计和制造领域，涉及一种利用土壤实现跨季节蓄能的热源塔热泵系统。

背景技术

热源塔热泵系统作为一种新型的建筑冷热源方案，以其夏季可实现水冷冷水机组的高效，同时冬季可利用溶液在热源塔中与空气换热，吸收空气中的热量作为热泵的低位热源从而实现供热，在夏热冬冷地区得到应用。热源塔热泵相比传统的建筑冷热源方案：空气源热泵、冷水机组+锅炉和水/地源热泵，不存在空气源热泵的冬季结霜问题且夏季具有更高效率；冬季冷水机组不闲置且一次能源利用效率较高；不受地理地质条件限制，且初投资合理。因此热源塔热泵是一种具有发展前景的建筑冷热源方案。

热源塔热泵在冬季制热运行时，利用溶液从空气中吸取热量作为热泵低位热源，其实质为空气源热泵，因此，与常规的空气源热泵类似，在冬季极限温度不太低的夏热冬冷地区应用具有较好的性能，然而，当其应用到冬季极限温度较低的地区时，因极限温度较低，而热源塔热泵的性能随着环境温度的降低而衰减，因此在该地区应用时，对机组容量的选配必须较大，以保证在极限低温下的供热能力，由此导致热源塔热泵机组的装机容量大，其初投资大幅增加且系统综合性能难以提高。因此，如何拓展热源塔热泵系统在较低温度地区的应用，减少热源塔热泵机组的装机容量，及提高在极限低温环境下的系统综合性能，保证系统安全可靠运行成为一种迫切需求，对热源塔热泵系统的进一步推广应用具有重要意义。

因此，如何解决热源塔热泵系统在较低温度地区应用时，因运行环境温度下降而导致系统性能快速衰减，且装机容量过大及系统综合效率难以提升等问题，设计出一种新型高效的热源塔热泵系统成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种解决热源塔热泵系统在较低温度地区应用时，因兼顾最恶劣工况导致热泵装机容量过大，且随运行环境温度下降而引起系统性能快速衰减，系统综合效率难以提高的问题，并实现高效可靠运行的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统。

技术方案：本实用新型的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，包括制冷剂回路、溶液回路、土壤蓄能回路和冷热水回路，其中制冷剂回路由第一制冷剂回路和第二制冷剂回路组成。第一制冷剂回路包括第一压缩机、第一四通阀、第一换热器、第一单向阀、第二单向阀、第一过冷器、第一储液器、第一过滤器、第一电子膨胀阀、第三单向阀和第四单向阀、第二换热器、第一气液分离器及其相关连接管道，所述第一换热器同时也是冷热水回路的构成部件，第二换热器同时也是溶液回路及土壤蓄能回路的构成部件。第一制冷剂回路中，第一压缩机的输出端与第一四通阀第一输入端连接，第一四通阀第一输出端与第二换热器第一输入端连接，第二换热器第一输出端同时与第一单向阀的入口和第三单向阀的出口连接，第一单向阀的出口分成二路，一路与第一过冷器第一输入端连接，另一路与第二单向阀的出口连接，第二单向阀的入口同时与第一换热器第一输入端和第四单向阀的出口连接，第一过冷器第一输出端与第一储液器的输入端连接，第一储液器的输出端通过第一过滤器与第一电子膨胀阀的输入端连接，第一电子膨胀阀的输出端分成两路，一路连接第三单向阀的入口，另一路连接第四单向阀的入口，第一换热器第一输出端与第一四通阀第二输入端连接，第一四通阀第二输出端与第一气液分离器的输入端连接，第一气液分离器的输出端与第一压缩机的输入端连接。

第二制冷剂回路包括第二压缩机、第二四通阀、第三换热器、第五单向阀、第六单向阀、第二过冷器、第二储液器、第二过滤器、第二电子膨胀阀、第七单向阀和第八单向阀、第四换热器、第二气液分离器及其相关连接管道，所述第三换热器同时也是冷热水回路的构成部件，第四换热器同时也是溶液回路及土壤蓄能回路的构成部件。第二制冷剂回路中，第二压缩机的输出端与第二四通阀第一输入端连接，第二四通阀第一输出端与第四换热器第一输入端连接，第四换热器第一输出端同时与第五单向阀的入口和第七单向阀的出口连接，第五单向阀的出口分成二路，一路与第二过冷器第一输入端连接，另一路与第六单向阀的出口连接，第六单向阀的入口同时与第三换热器第一输入端和第八单向阀的出口连接，第二过冷器第一输出端与第二储液器的输入端连接，第二储液器的输出端通过第二过滤器与第二电子膨胀阀的输入端连接，第二电子膨胀阀的输出端分成两路，一路连接第七单向阀的入口，另一路连接第八单向阀的入口，第三换热器第一输出端与第二四通阀第二输入端连接，第二四通阀第二输出端与第二气液分离器的输入端连接，第二气液分离器的输出端与第二压缩机的输入端连接。

溶液回路包括热源塔、第一泵、第二换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第四换热器、第四泵、再生装置、浓溶液储液器、第八电磁阀及其相关连接管道，所述再生装置同时也是土壤蓄能回路的构成部件。溶液回路中，热源塔第一溶液输出端与第一泵的入口连接，第一泵的出口分二路，一路接第二换热器的第二输入端，另一路通过第二电磁阀接第四换热器第二输入端，第二换热器第二输出端接热源塔第一溶液输入端，第四换热器第二输出端分成两路，一路通过第四电磁阀接蓄能型土壤埋管的入口，另一路通过第一电磁阀也与热源塔第一溶液输入端连接，热源塔第二溶液输出端接第四泵的输入端，第四泵的输出端接再生装置第二输入端，再生装置第二输出端接浓溶液储液器的入口，浓溶液储液器的出口经过第八电磁阀接热源塔第二输入端。

土壤蓄能回路包括蓄能型土壤埋管、第二泵、第三电磁阀、第四电磁阀、第四换热器、第一过冷器、第二过冷器、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第九电磁阀、再生装置及其相关连接管道。土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管的输出端接第二泵的输入端，第二泵的输出端分成三路，一路通过第三电磁阀接第四换热器第二输入端，一路通过第六电磁阀接第二过冷器第二输入端，另一路通过第五电磁阀接第一过冷器第二输入端，第四换热器第二输出端经过第四电磁阀接蓄能型土壤埋管的输入端，第二过冷器第二输出端也与蓄能型土壤埋管的输入端连接；第一过冷器第二输出端又分成两路，一路通过第九电磁阀也与蓄能型土壤埋管的输入端连接，另一路通过第七电磁阀接再生装置第一输入端，再生装置第一输出端也与蓄能型土壤埋管的输入端连接。

冷热水回路包括第一换热器、第三换热器、第三泵及其与机组冷热水的回水端和冷热水的供水端之间的相关连接管路。冷热水回路中冷热水的回水端接第三泵的输入端，第三泵的出口分成两路，一路与第一换热器第二输入端连接，另一路与第三换热器第二输入端连接，第一换热器第二输出端与第三换热器第二输出端合并后接机组冷热水的供水端。

进一步的，本实用新型系统中，制冷剂回路由二路以上的制冷剂回路在换热器端相互连接组成。

进一步的，本实用新型系统中，蓄能型土壤埋管仅在在冬季环境温度低于设定值和夏季环境温度高于设定值时作为系统制热的低位热源或制冷时的冷却源。

进一步的，本实用新型系统中，蓄能型土壤埋管的埋管间距小于3米，减少对打井的占地面积要求，扩大了应用范围。

进一步的，本实用新型系统中，蓄能型土壤埋管换出的冷量，在夏季作为第一过冷器、第二过冷器中制冷剂过冷的冷量来源。

进一步的，本实用新型系统中，蓄能型土壤埋管与第一过冷器在冬季运行时串联，蓄能型土壤埋管换出的热量及第一过冷器中制冷剂过冷放出的热量共同作为再生装置中溶液再生的热源。

热源塔热泵夏季制冷运行时，根据冷却水的变化可分成两种模式，即热源塔冷却模式和复合冷却模式。热源塔冷却模式是指当夏季环境温度不太高时，以热源塔来承担机组全部冷凝热的散发。低温低压的制冷剂气体从第一气液分离器中被第一压缩机吸入压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一四通阀进入第二换热器中，制冷剂与冷却水换热，放出热量，冷凝变成液体，从第二换热器中流出，经过第一单向阀后进入第一过冷器，液态制冷剂在其中换热，进一步放出热量，实现过冷，过冷后的制冷剂从第一过冷器流出后再依次经过第一储液器、第一过滤器、第一电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，再经过第四单向阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中吸热蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第一换热器出来经过第一四通阀进入第一气液分离器，然后再次被吸入第一压缩机，从而完成制冷循环，实现制取冷冻水。同样低温低压的制冷剂气体从第二气液分离器中被第二压缩机吸入压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过第二四通阀进入第四换热器中，制冷剂与冷却水换热，放出热量，冷凝变成液体，从第四换热器中流出，经过第五单向阀后进入第二过冷器，液态制冷剂在其中换热，进一步放出热量，实现过冷，过冷后的制冷剂从第二过冷器流出后再依次经过第二储液器、第二过滤器、第二电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，再经过第八单向阀进入第三换热器，制冷剂在第三换热器中吸热蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第三换热器出来经过第二四通阀进入第二气液分离器，然后再次被吸入第二压缩机，从而完成制冷循环，实现制取冷冻水。

此时溶液回路中除浓溶液储液器外都充灌着冷却水，在溶液回路中冷却水从热源塔出来后被第一泵吸入，经过第一泵加压后流出被分成两路，一路进入第二换热器中与制冷剂换热，冷却水温度升高后从第二换热器流出进入热源塔，另一路冷却水经过第二电磁阀后进入第四换热器（此时第三电磁阀关闭），冷却水在其中与制冷剂换热，温度升高后从第四换热器流出（此时第四电磁阀关闭）经过第一电磁阀后也流入热源塔，冷却水在热源塔中温度降低后再次从热源塔流出。此时再生装置、浓溶液储液器、第八电磁阀、第四泵都不工作。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管中的冷却水从其输出端流出后经过第二泵加压流出后被分成两路（此时第三电磁阀关闭），一路经过第五电磁阀进入第一过冷器，冷却水与制冷剂换热，温度升高后从第一过冷器流出（此时第七电磁阀关闭）经过第九电磁阀后（此时第四电磁阀关闭）返回蓄能型土壤埋管的输入端，另一路冷却水经过第六电磁阀后进入第二过冷器，冷却水在其中与制冷剂换热，温度升高后从第二过冷器流出也返回蓄能型土壤埋管的输入端，冷却水进入蓄能型土壤埋管后在其中与土壤进行换热，放出热量给土壤蓄存，自身温度降低后再次流出蓄能型土壤埋管。

冷热水回路中冷冻水从机组冷热水的回水端进入机组经过第三泵加压后被分成两路，一路进入第一换热器中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第一换热器出来后由机组冷热水的供水端流出机组，另一路进入第三换热器中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第三换热器出来后也由机组冷热水的供水端流出机组。

夏季制冷运行复合冷却模式：当空气温度太高，由热源塔承担机组全部冷凝热的散发，将导致机组制冷量衰减厉害，制冷效率较低时，运行该复合冷却模式。此时制冷剂回路中的工作流程与热源塔冷却模式相同。在溶液回路中，冷却水从热源塔出来后被第一泵吸入，经过第一泵加压后流出（此时第一电磁阀、第二电磁阀关闭）进入第二换热器中与制冷剂换热，冷却水温度升高后从第二换热器流出进入热源塔，冷却水在热源塔中与空气换热，冷却水温度降低后再次从热源塔流出，此时再生装置、浓溶液储液器、第八电磁阀、第四泵都不工作。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管中的冷却水从其输出端流出后经过第二泵加压流出后被分成三路，一路经过第五电磁阀进入第一过冷器，冷却水与制冷剂换热，温度升高后从第一过冷器流出（此时第七电磁阀关闭）经过第九电磁阀后返回蓄能型土壤埋管的输入端，一路冷却水经过第六电磁阀后进入第二过冷器，冷却水在其中与制冷剂换热，温度升高后从第二过冷器流出也返回蓄能型土壤埋管的输入端，另一路冷却水经过第三电磁阀进入第四换热器，冷却水在第四换热器中与制冷剂换热，吸收热量温度升高后从第四换热器流出，经过第四电磁阀也后返回蓄能型土壤埋管的输入端，冷却水进入蓄能型土壤埋管后在其中与土壤进行换热，放出热量给土壤蓄存，自身温度降低后再次流出。冷热水回路中的工作流程与热源塔冷却模式相同。

热源塔热泵冬季制热运行时，根据热泵低位热源的变化可分成两种模式，即热源塔热源模式和复合热源模式，热源塔热源模式是指当冬季环境温度不太低时，以热源塔作为热泵的全部低位热源可满足建筑供热负荷，则运行该模式。此时第一气液分离器中低温低压的制冷剂气体被第一压缩机吸入、压缩后排出，通过第一四通阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后经过第二单向阀进入第一过冷器，液态制冷剂在其中换热，进一步放出热量，温度降低实现过冷，制冷剂从第一过冷器流出后依次经过第一储液器、第一过滤器、第一电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相经过第三单向阀进入第二换热器中，在第二换热器中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第二换热器出来流经第一四通阀进入第一气液分离器，最后再次被第一压缩机吸入，从而完成制热循环，制取热水。此时第二气液分离器中低温低压的制冷剂气体被第二压缩机吸入、压缩后排出，通过第二四通阀进入第三换热器，制冷剂在第三换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后依次经过第六单向阀，第二过冷器（此时不工作，无冷却介质流入）、第二储液器、第二过滤器、第二电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相经过第七单向阀进入第四换热器中，在第四换热器中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第四换热器出来流经第二四通阀进入第二气液分离器，最后再次被第二压缩机吸入，从而完成制热循环，制取热水。

此时溶液回路中充灌着溶液，在溶液回路中溶液从热源塔流出后被第一泵吸入，经过第一泵加压后流出被分成两路，一路进入第二换热器中与制冷剂换热，溶液温度降低后从第二换热器流出进入热源塔，另一路溶液经过第二电磁阀后进入第四换热器（此时第三电磁阀关闭），溶液在其中与制冷剂换热，温度降低后从第四换热器流出（此时第四电磁阀关闭）经过第一电磁阀后也流入热源塔，溶液在热源塔中与空气换热，吸收空气中的显热和潜热（吸收潜热将导致溶液浓度变稀），溶液温度升高后再次从热源塔流出，同时热源塔中的溶液经过第四泵后进入再生装置，溶液在其中吸收热量并实现再生，溶液浓度将提高变浓，浓溶液从再生装置流出后进入浓溶液储液器，当热源塔中溶液浓度低于设定值或液位降低时，打开第八电磁阀，浓溶液由浓溶液储液器进入热源塔中。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管中的水（此时不能再称为冷却水，虽就是夏季运行时的水）从其输出端流出后经过第二泵加压流出（此时第三电磁阀、第六电磁阀关闭）后经过第五电磁阀进入第一过冷器，水在其中与制冷剂换热，温度升高后流出第一过冷器后（此时第九电磁阀关闭）经过第七电磁阀进入再生装置，水放出热量用于再生，温度降低后从再生装置流出返回蓄能型土壤埋管，在其中与土壤进行换热，吸收土壤夏季蓄存的热量，水温度升高后再次流出蓄能型土壤埋管。

冷热水回路中热水从机组冷热水的回水端进入机组经过第三泵加压后被分成两路，一路进入第一换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器出来后由机组冷热水的供水端流出机组，另一路进入第三换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器出来后也由机组冷热水的供水端流出机组。

冬季制热运行复合热源模式：当空气温度较低，热源塔作为热泵的全部低位热源将使得热泵的供热量衰减厉害，制热效率较低时，运行该复合热源模式。此时制冷剂回路中的工作流程与热源塔热源模式相同。在溶液回路中溶液从热源塔出来后被第一泵吸入，经过第一泵加压后流出（此时第一电磁阀、第二电磁阀关闭）进入第二换热器中与制冷剂换热，溶液温度降低后从第二换热器流出进入热源塔，溶液在热源塔中与空气换热，吸收空气中的显热和潜热（吸收潜热将导致溶液浓度变稀），溶液温度升高后再次从热源塔流出。同时热源塔中的溶液经过第四泵后进入再生装置，溶液在其中吸收热量并实现再生，溶液浓度将提高变浓，浓溶液从再生装置流出后进入浓溶液储液器，当热源塔中溶液浓度低于设定值或液位降低时，打开第八电磁阀，浓溶液由浓溶液储液器进入热源塔中。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管中的水从其输出端流出经过第二泵加压流出（此时第六电磁阀关闭）后分成两路，一路经过第三电磁阀进入第四换热器，水在其中与制冷剂换热，水温度降低后从第四换热器流出，经过第四电磁阀后返回蓄能型土壤埋管，另一路经过第五电磁阀后进入第一过冷器，水在其中与制冷剂换热，温度升高流出第一过冷器后（此时第九电磁阀关闭）经过第七电磁阀进入再生装置，水放出热量用于再生，温度降低后水从再生装置流出返回蓄能型土壤埋管，在其中与土壤进行换热，吸收土壤蓄存热量，水温度升高后再次流出蓄能型土壤埋管。冷热水回路中的工作流程与热源塔热源模式相同。

当热源塔热泵冬季供热即将结束时，可将溶液回路中的溶液全部经过浓缩后存储于浓溶液储液器中，溶液回路其余部分在夏季制冷时充入冷却水，冬季再次制热时，可将溶液从浓溶液储液器中再次放出。

夏季制冷运行时热源塔冷却模式和复合冷却模式的切换以及冬季制热运行时热源塔热源模式和复合热源模式的切换可由当地夏天和冬天的环境温度变化范围以及蓄能型土壤埋管设计的规模来确定，原则是保证冬夏季土壤中热量的平衡，即保证夏季存储的热量在冬季中被取出。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型提出的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，实现了利用土壤在冬夏季的跨季节蓄能，解决了热源塔热泵因需考虑冬夏季极端天气所导致的机组装机容量过大，效率难以提高的问题，实现了减少热源塔热泵的装机容量和初投资，同时利用土壤的热量实现了热源塔机组夏季的过冷以及冬季用于溶液再生，极大的提高了热源塔热泵系统的制冷制热效率，同时高效、经济的解决了热源塔热泵冬季溶液再生热源。提高了热源塔热泵系统在冬季制热运行的可靠性，并实现了系统全年运行的综合高效。

附图说明

图1是本实用新型利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统的示意图。

图中有：第一压缩机1；第一四通阀2；第一四通阀第一输入端2a；第一四通阀第一输出端2b；第一四通阀第二输入端2c；第一四通阀第二输出端2d；第一换热器3；第一换热器第一输入端3a；第一换热器第一输出端3b；第一换热器第二输入端3c；第一换热器第二输出端3d；第一单向阀4；第二单向阀5；第一过冷器6；第一过冷器第一输入端6a；第一过冷器第一输出端6b；第一过冷器第二输入端6c；第一过冷器第二输出端6d；第一储液器7；第一过滤器8；第一电子膨胀阀9；第三单向阀10；第四单向阀11；第二换热器12；第二换热器第一输入端12a；第二换热器第一输出端12b；第二换热器第二输入端12c；第二换热器第二输出端12d；第一气液分离器13；第一泵14；热源塔15；热源塔溶液第一输入端15a；热源塔溶液第一输出端15b；热源塔溶液第二输入端15c；热源塔溶液第二输出端15d；第一电磁阀16；第二电磁阀17，第二泵18；第三电磁阀19；第四电磁阀20；第二压缩机21；第二四通阀22；第二四通阀第一输入端22a；第二四通阀第一输出端22b；第二四通阀第二输入端22c；第二四通阀第二输出端22d；第三换热器23；第三换热器第一输入端23a；第三换热器第一输出端23b；第三换热器第二输入端23c；第三换热器第二输出端23d；第五单向阀24；第六单向阀25；第二过冷器26；第二过冷器第一输入端26a；第二过冷器第一输出端26b；第二过冷器第二输入端26c；第二过冷器第二输出端26d；第二储液器27；第二过滤器28；第二电子膨胀阀29；第七单向阀30；第八单向阀31；第四换热器32；第四换热器第一输入端32a；第四换热器第一输出端32b；第四换热器第二输入端32c；第四换热器第二输出端32d；第二气液分离器33；第三泵34；第五电磁阀35；第六电磁阀36；蓄能型土壤埋管37；第七电磁阀38；再生装置39；再生装置第一输入端39a；再生装置第一输出端39b；再生装置第二输入端39c；再生装置第二输出端39d；浓溶液储液器40；第八电磁阀41；第四泵42；第九电磁阀43。

具体实施方式

下面结合图1和具体实施例来进一步说明本实用新型。

本实用新型的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，包括制冷剂回路、溶液回路、土壤蓄能回路和冷热水回路，其中制冷剂回路又由第一制冷剂回路和第二制冷剂回路组成。具体的连接方法是：

第一制冷剂回路中，第一压缩机1的输出端与第一四通阀第一输入端2a连接，第一四通阀第一输出端2b与第二换热器第一输入端12a连接，第二换热器第一输出端12b同时与第一单向阀4的入口和第三单向阀10的出口连接，第一单向阀4的出口分成二路，一路与第一过冷器第一输入端6a连接，另一路与第二单向阀5的出口连接，第二单向阀5的入口同时与第一换热器第一输入端3a和第四单向阀11的出口连接，第一过冷器第一输出端6b与第一储液器7的输入端连接，第一储液器7的输出端通过第一过滤器8与第一电子膨胀阀9的输入端连接，第一电子膨胀阀9的输出端分成两路，一路连接第三单向阀10的入口，另一路连接第四单向阀11的入口，第一换热器第一输出端3b与第一四通阀第二输入端2c连接，第一四通阀第二输出端2d与第一气液分离器13的输入端连接，第一气液分离器13的输出端与第一压缩机1的输入端连接。

第二制冷剂回路中，第二压缩机21的输出端与第二四通阀第一输入端22a连接，第二四通阀第一输出端22b与第四换热器第一输入端32a连接，第四换热器第一输出端32b同时与第五单向阀24的入口和第七单向阀30的出口连接，第五单向阀24的出口分成二路，一路与第二过冷器第一输入端26a连接，另一路与第六单向阀25的出口连接，第六单向阀25的入口同时与第三换热器第一输入端23a和第八单向阀31的出口连接，第二过冷器第一输出端26b与第二储液器27的输入端连接，第二储液器27的输出端通过第二过滤器28与第二电子膨胀阀29的输入端连接，第二电子膨胀阀29的输出端分成两路，一路连接第七单向阀30的入口，另一路连接第八单向阀31的入口，第三换热器第一输出端23b与第二四通阀第二输入端22c连接，第二四通阀第二输出端22d与第二气液分离器33的输入端连接，第二气液分离器33的输出端与第二压缩机21的输入端连接。

溶液回路中，热源塔第一溶液输出端15b与第一泵14的入口连接，第一泵14的出口分二路，一路接第二换热器的第二输入端12c，另一路通过第二电磁阀17接第四换热器第二输入端32c，第二换热器第二输出端12d接热源塔第一溶液输入端15a，第四换热器第二输出端32d分成两路，一路通过第四电磁阀20接蓄能型土壤埋管37的入口，另一路通过第一电磁阀16也与热源塔第一溶液输入端15a连接，热源塔第二溶液输出端15d接第四泵42的输入端，第四泵42的输出端接再生装置第二输入端39c，再生装置第二输出端39d接浓溶液储液器40的入口，浓溶液储液器40的出口经过第八电磁阀41接热源塔第二输入端15c。

土壤蓄能回路中蓄能型土壤埋管37的输出端接第二泵18的输入端，第二泵18的输出端分成三路，一路通过第三电磁阀19接第四换热器第二输入端32c，一路通过第六电磁阀36接第二过冷器第二输入端26c，另一路通过第五电磁阀35接第一过冷器第二输入端6c，第四换热器第二输出端32d经过第四电磁阀20接蓄能型土壤埋管37的输入端，第二过冷器第二输出端26d也与蓄能型土壤埋管37的输入端连接；第一过冷器第二输出端6d又分成两路，一路通过第九电磁阀43也与蓄能型土壤埋管37的输入端连接，另一路通过第七电磁阀38接再生装置第一输入端39a，再生装置第一输出端39b也与蓄能型土壤埋管37的输入端连接。

冷热水回路中冷热水的回水端接第三泵34的输入端，第三泵34的出口分成两路，一路与第一换热器第二输入端3c连接，另一路与第三换热器第二输入端23c连接，第一换热器第二输出端3d与第三换热器第二输出端23d合并后接机组冷热水的供水端。

热源塔热泵夏季制冷运行时，根据冷却水的变化可分成两种模式，即热源塔冷却模式和复合冷却模式。热源塔冷却模式是指当夏季环境温度不太高时，以热源塔来承担机组全部冷凝热的散发。低温低压的制冷剂气体从第一气液分离器13中被第一压缩机1吸入压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一四通阀2进入第二换热器12中，制冷剂与冷却水换热，放出热量，冷凝变成液体，从第二换热器12中流出，经过第一单向阀4后进入第一过冷器6，液态制冷剂在其中换热，进一步放出热量，实现过冷，过冷后的制冷剂从第一过冷器6流出后再依次经过第一储液器7、第一过滤器8、第一电子膨胀阀9后变成低温低压的气液两相，再经过第四单向阀11进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中吸热蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第一换热器3出来经过第一四通阀2进入第一气液分离器13，然后再次被吸入第一压缩机1，从而完成制冷循环，实现制取冷冻水。同样低温低压的制冷剂气体从第二气液分离器33中被第二压缩机21吸入压缩后变成高温高压过热蒸气排出，经过第二四通阀22进入第四换热器32中，制冷剂与冷却水换热，放出热量，冷凝变成液体，从第四换热器32中流出，经过第五单向阀24后进入第二过冷器26，液态制冷剂在其中换热，进一步放出热量，实现过冷，过冷后的制冷剂从第二过冷器26流出后再依次经过第二储液器27、第二过滤器28、第二电子膨胀阀29后变成低温低压的气液两相，再经过第八单向阀31进入第三换热器23，制冷剂在第三换热器23中吸热蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第三换热器23出来经过第二四通阀22进入第二气液分离器33，然后再次被吸入第二压缩机21，从而完成制冷循环，实现制取冷冻水。

此时溶液回路中除浓溶液储液器外都充灌着冷却水，在溶液回路中冷却水从热源塔15出来后被第一泵14吸入，经过第一泵14加压后流出被分成两路，一路进入第二换热器12中与制冷剂换热，冷却水温度升高后从第二换热器12流出进入热源塔15，另一路冷却水经过第二电磁阀17后进入第四换热器32（此时第三电磁阀19关闭），冷却水在其中与制冷剂换热，温度升高后从第四换热器32流出（此时第四电磁阀20关闭）经过第一电磁阀16后也流入热源塔15，冷却水在热源塔15中温度降低后再次从热源塔15流出。此时再生装置39、浓溶液储液器40、第八电磁阀41、第四泵42都不工作。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管37中的冷却水从其输出端流出后经过第二泵18加压流出后被分成两路（此时第三电磁阀19关闭），一路经过第五电磁阀35进入第一过冷器6，冷却水与制冷剂换热，温度升高后从第一过冷器6流出（此时第七电磁阀38关闭）经过第九电磁阀43后（此时第四电磁阀20关闭）返回蓄能型土壤埋管37的输入端，另一路冷却水经过第六电磁阀36后进入第二过冷器26，冷却水在其中与制冷剂换热，温度升高后从第二过冷器26流出也返回蓄能型土壤埋管37的输入端，冷却水进入蓄能型土壤埋管37后在其中与土壤进行换热，放出热量给土壤蓄存，自身温度降低后再次流出蓄能型土壤埋管37。

冷热水回路中冷冻水从机组冷热水的回水端进入机组经过第三泵34加压后被分成两路，一路进入第一换热器3中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第一换热器3出来后由机组冷热水的供水端流出机组，另一路进入第三换热器23中，冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低，从第三换热器23出来后也由机组冷热水的供水端流出机组。

夏季制冷运行复合冷却模式：当空气温度太高，由热源塔承担机组全部冷凝热的散发，将导致机组制冷量衰减厉害，制冷效率较低时，运行该复合冷却模式。此时制冷剂回路中的工作流程与热源塔冷却模式相同。在溶液回路中，冷却水从热源塔15出来后被第一泵14吸入，经过第一泵14加压后流出（此时第一电磁阀16、第二电磁阀17关闭）进入第二换热器12中与制冷剂换热，冷却水温度升高后从第二换热器12流出进入热源塔15，冷却水在热源塔15中与空气换热，冷却水温度降低后再次从热源塔15流出，此时再生装置39、浓溶液储液器40、第八电磁阀41、第四泵42都不工作。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管37中的冷却水从其输出端流出后经过第二泵18加压流出后被分成三路，一路经过第五电磁阀35进入第一过冷器6，冷却水与制冷剂换热，温度升高后从第一过冷器6流出（此时第七电磁阀38关闭）经过第九电磁阀43后返回蓄能型土壤埋管37的输入端，一路冷却水经过第六电磁阀36后进入第二过冷器26，冷却水在其中与制冷剂换热，温度升高后从第二过冷器26流出也返回蓄能型土壤埋管37的输入端，另一路冷却水经过第三电磁阀19进入第四换热器32，冷却水在第四换热器32中与制冷剂换热，吸收热量温度升高后从第四换热器32流出，经过第四电磁阀20也后返回蓄能型土壤埋管37的输入端，冷却水进入蓄能型土壤埋管37后在其中与土壤进行换热，放出热量给土壤蓄存，自身温度降低后再次流出。冷热水回路中的工作流程与热源塔冷却模式相同。

热源塔热泵冬季制热运行时，根据热泵低位热源的变化可分成两种模式，即热源塔热源模式和复合热源模式，热源塔热源模式是指当冬季环境温度不太低时，以热源塔作为热泵的全部低位热源可满足建筑供热负荷，则运行该模式。此时第一气液分离器13中低温低压的制冷剂气体被第一压缩机1吸入、压缩后排出，通过第一四通阀2进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后经过第二单向阀5进入第一过冷器6，液态制冷剂在其中换热，进一步放出热量，温度降低实现过冷，制冷剂从第一过冷器6流出后依次经过第一储液器7、第一过滤器8、第一电子膨胀阀9，被节流降压后以气液两相经过第三单向阀10进入第二换热器12中，在第二换热器12中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第二换热器12出来流经第一四通阀2进入第一气液分离器13，最后再次被第一压缩机1吸入，从而完成制热循环，制取热水。此时第二气液分离器33中低温低压的制冷剂气体被第二压缩机21吸入、压缩后排出，通过第二四通阀22进入第三换热器23，制冷剂在第三换热器23中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后依次经过第六单向阀25，第二过冷器26（此时不工作，无冷却介质流入）、第二储液器27、第二过滤器28、第二电子膨胀阀29，被节流降压后以气液两相经过第七单向阀30进入第四换热器32中，在第四换热器32中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第四换热器32出来流经第二四通阀22进入第二气液分离器33，最后再次被第二压缩机21吸入，从而完成制热循环，制取热水。

此时溶液回路中充灌着溶液，在溶液回路中溶液从热源塔15流出后被第一泵14吸入，经过第一泵14加压后流出被分成两路，一路进入第二换热器12中与制冷剂换热，溶液温度降低后从第二换热器12流出进入热源塔15，另一路溶液经过第二电磁阀17后进入第四换热器32（此时第三电磁阀19关闭），溶液在其中与制冷剂换热，温度降低后从第四换热器32流出（此时第四电磁阀20关闭）经过第一电磁阀16后也流入热源塔15，溶液在热源塔15中与空气换热，吸收空气中的显热和潜热（吸收潜热将导致溶液浓度变稀），溶液温度升高后再次从热源塔15流出，同时热源塔15中的溶液经过第四泵42后进入再生装置39，溶液在其中吸收热量并实现再生，溶液浓度将提高变浓，浓溶液从再生装置39流出后进入浓溶液储液器40，当热源塔15中溶液浓度低于设定值或液位降低时，打开第八电磁阀41，浓溶液由浓溶液储液器40进入热源塔15中。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管37中的水（此时不能再称为冷却水，虽就是夏季运行时的水）从其输出端流出后经过第二泵18加压流出（此时第三电磁阀19、第六电磁阀36关闭）后经过第五电磁阀35进入第一过冷器6，水在其中与制冷剂换热，温度升高后流出第一过冷器6后（此时第九电磁阀43关闭）经过第七电磁阀38进入再生装置39，水放出热量用于再生，温度降低后从再生装置39流出返回蓄能型土壤埋管37，在其中与土壤进行换热，吸收土壤夏季蓄存的热量，水温度升高后再次流出蓄能型土壤埋管37。

冷热水回路中热水从机组冷热水的回水端进入机组经过第三泵34加压后被分成两路，一路进入第一换热器3中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第一换热器3出来后由机组冷热水的供水端流出机组，另一路进入第三换热器23中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器23出来后也由机组冷热水的供水端流出机组。

冬季制热运行复合热源模式：当空气温度较低，热源塔作为热泵的全部低位热源将使得热泵的供热量衰减厉害，制热效率较低时，运行该复合热源模式。此时制冷剂回路中的工作流程与热源塔热源模式相同。在溶液回路中溶液从热源塔15出来后被第一泵14吸入，经过第一泵14加压后流出（此时第一电磁阀16、第二电磁阀17关闭）进入第二换热器12中与制冷剂换热，溶液温度降低后从第二换热器12流出进入热源塔15，溶液在热源塔15中与空气换热，吸收空气中的显热和潜热（吸收潜热将导致溶液浓度变稀），溶液温度升高后再次从热源塔15流出。同时热源塔15中的溶液经过第四泵42后进入再生装置39，溶液在其中吸收热量并实现再生，溶液浓度将提高变浓，浓溶液从再生装置39流出后进入浓溶液储液器40，当热源塔15中溶液浓度低于设定值或液位降低时，打开第八电磁阀41，浓溶液由浓溶液储液器40进入热源塔15中。

土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管37中的水从其输出端流出经过第二泵18加压流出（此时第六电磁阀36关闭）后分成两路，一路经过第三电磁阀19进入第四换热器32，水在其中与制冷剂换热，水温度降低后从第四换热器32流出，经过第四电磁阀20后返回蓄能型土壤埋管37，另一路经过第五电磁阀35后进入第一过冷器6，水在其中与制冷剂换热，温度升高流出第一过冷器6后（此时第九电磁阀43关闭）经过第七电磁阀38进入再生装置39，水放出热量用于再生，温度降低后水从再生装置39流出返回蓄能型土壤埋管37，在其中与土壤进行换热，吸收土壤蓄存热量，水温度升高后再次流出蓄能型土壤埋管37。冷热水回路中的工作流程与热源塔热源模式相同。

当热源塔热泵冬季供热即将结束时，可将溶液回路中的溶液全部经过浓缩后存储于浓溶液储液器38中，溶液回路其余部分在夏季制冷时充入冷却水，冬季再次制热时，可将溶液从浓溶液储液器39中再次放出。

夏季制冷运行时热源塔冷却模式和复合冷却模式的切换以及冬季制热运行时热源塔热源模式和复合热源模式的切换可由当地夏天和冬天的环境温度变化范围以及蓄能型土壤埋管37设计的规模来确定，原则是保证冬夏季土壤中热量的平衡，即保证夏季存储的热量在冬季中被取出。

上述实施例仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本实用新型权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，其特征在于，该系统包括制冷剂回路、溶液回路、土壤蓄能回路和冷热水回路，所述制冷剂回路由第一制冷剂回路和第二制冷剂回路组成；

所述第一制冷剂回路包括第一压缩机（1）、第一四通阀（2）、第一换热器（3）、第一单向阀（4）、第二单向阀（5）、第一过冷器（6）、第一储液器（7）、第一过滤器（8）、第一电子膨胀阀（9）、第三单向阀（10）和第四单向阀（11）、第二换热器（12）、第一气液分离器（13）及其相关连接管道，所述第一换热器（3）同时也是冷热水回路的构成部件，第二换热器（12）同时也是溶液回路及土壤蓄能回路的构成部件；

所述第一制冷剂回路中，第一压缩机（1）的输出端与第一四通阀第一输入端（2a）连接，第一四通阀第一输出端（2b）与第二换热器第一输入端（12a）连接，第二换热器第一输出端（12b）同时与第一单向阀（4）的入口和第三单向阀（10）的出口连接，第一单向阀（4）的出口分成二路，一路与第一过冷器第一输入端（6a）连接，另一路与第二单向阀（5）的出口连接，第二单向阀（5）的入口同时与第一换热器第一输入端（3a）和第四单向阀（11）的出口连接，第一过冷器第一输出端（6b）与第一储液器（7）的输入端连接，第一储液器（7）的输出端通过第一过滤器（8）与第一电子膨胀阀（9）的输入端连接，第一电子膨胀阀（9）的输出端分成两路，一路连接第三单向阀（10）的入口，另一路连接第四单向阀（11）的入口，第一换热器第一输出端（3b）与第一四通阀第二输入端（2c）连接，第一四通阀第二输出端（2d）与第一气液分离器（13）的输入端连接，第一气液分离器（13）的输出端与第一压缩机（1）的输入端连接；

所述第二制冷剂回路包括第二压缩机（21）、第二四通阀（22）、第三换热器（23）、第五单向阀（24）、第六单向阀（25）、第二过冷器（26）、第二储液器（27）、第二过滤器（28）、第二电子膨胀阀（29）、第七单向阀（30）和第八单向阀（31）、第四换热器（32）、第二气液分离器（33）及其相关连接管道，所述第三换热器（23）同时也是冷热水回路的构成部件，第四换热器（32）同时也是溶液回路及土壤蓄能回路的构成部件；

所述第二制冷剂回路中，第二压缩机（21）的输出端与第二四通阀第一输入端（22a）连接，第二四通阀第一输出端（22b）与第四换热器第一输入端（32a）连接，第四换热器第一输出端（32b）同时与第五单向阀（24）的入口和第七单向阀（30）的出口连接，第五单向阀（24）的出口分成二路，一路与第二过冷器第一输入端（26a）连接，另一路与第六单向阀（25）的出口连接，第六单向阀（25）的入口同时与第三换热器第一输入端（23a）和第八单向阀（31）的出口连接，第二过冷器第一输出端（26b）与第二储液器（27）的输入端连接，第二储液器（27）的输出端通过第二过滤器（28）与第二电子膨胀阀（29）的输入端连接，第二电子膨胀阀（29）的输出端分成两路，一路连接第七单向阀（30）的入口，另一路连接第八单向阀（31）的入口，第三换热器第一输出端（23b）与第二四通阀第二输入端（22c）连接，第二四通阀第二输出端（22d）与第二气液分离器（33）的输入端连接，第二气液分离器（33）的输出端与第二压缩机（21）的输入端连接；

所述溶液回路包括热源塔（15）、第一泵（14）、第二换热器（12）、第一电磁阀（16）、第二电磁阀（17）、第四换热器（32）、第四泵（42）、再生装置（39）、浓溶液储液器（40）、第八电磁阀（41）及其相关连接管道，所述再生装置（39）同时也是土壤蓄能回路的构成部件；所述溶液回路中，热源塔第一溶液输出端（15b）与第一泵（14）的入口连接，第一泵（14）的出口分二路，一路接第二换热器的第二输入端（12c），另一路通过第二电磁阀（17）接第四换热器第二输入端（32c），第二换热器第二输出端（12d）接热源塔第一溶液输入端（15a），第四换热器第二输出端（32d）分成两路，一路通过第四电磁阀（20）接蓄能型土壤埋管（37）的入口，另一路通过第一电磁阀（16）也与热源塔第一溶液输入端（15a）连接，热源塔第二溶液输出端（15d）接第四泵（42）的输入端，第四泵（42）的输出端接再生装置第二输入端（39c），再生装置第二输出端（39d）接浓溶液储液器（40）的入口，浓溶液储液器（40）的出口经过第八电磁阀（41）接热源塔第二输入端（15c）；

所述土壤蓄能回路包括蓄能型土壤埋管（37）、第二泵（18）、第三电磁阀（19）、第四电磁阀（20）、第四换热器（32）、第一过冷器（6）、第二过冷器（26）、第五电磁阀（35）、第六电磁阀（36）、第七电磁阀（38）、第九电磁阀（43）、再生装置（39）及其相关连接管道；所述土壤蓄能回路中，蓄能型土壤埋管（37）的输出端接第二泵（18）的输入端，第二泵（18）的输出端分成三路，一路通过第三电磁阀（19）接第四换热器第二输入端（32c），一路通过第六电磁阀（36）接第二过冷器第二输入端（26c），另一路通过第五电磁阀（35）接第一过冷器第二输入端（6c），第四换热器第二输出端（32d）经过第四电磁阀（20）接蓄能型土壤埋管（37）的输入端，第二过冷器第二输出端（26d）也与蓄能型土壤埋管（37）的输入端连接；第一过冷器第二输出端（6d）又分成两路，一路通过第九电磁阀（43）也与蓄能型土壤埋管（37）的输入端连接，另一路通过第七电磁阀（38）接再生装置第一输入端（39a），再生装置第一输出端（39b）也与蓄能型土壤埋管（37）的输入端连接；

所述冷热水回路包括第一换热器（3）、第三换热器（23）、第三泵（34）及其与机组冷热水的回水端和冷热水的供水端之间的相关连接管路；所述冷热水回路中，冷热水的回水端接第三泵（34）的输入端，第三泵（34）的出口分成两路，一路与第一换热器第二输入端（3c）连接，另一路与第三换热器第二输入端（23c）连接，第一换热器第二输出端（3d）与第三换热器第二输出端（23d）合并后接机组冷热水的供水端。

2.根据权利要求1所述的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，其特征在于，所述制冷剂回路由二路以上的制冷剂回路在换热器端相互连接组成。

3.根据权利要求1所述的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，其特征在于，所述蓄能型土壤埋管（37）仅在冬季环境温度低于设定值和夏季环境温度高于设定值时作为系统制热的低位热源和制冷时的冷却源。

4.根据权利要求1所述的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，其特征在于，所述蓄能型土壤埋管（37）的埋管间距小于3米。

5.根据权利要求1所述的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，其特征在于，所述蓄能型土壤埋管（37）换出的冷量，在夏季作为第一过冷器（6）、第二过冷器（26）中制冷剂过冷的冷量来源。

6.根据权利要求1所述的利用土壤蓄能的热源塔热泵空调系统，其特征在于，所述蓄能型土壤埋管（37）与第一过冷器（6）在冬季运行时串联，蓄能型土壤埋管（37）换出的热量及第一过冷器（6）中制冷剂过冷放出的热量共同作为再生装置（39）中溶液再生的热源。