CN211290374U

CN211290374U - 一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统

Info

Publication number: CN211290374U
Application number: CN201921879410.2U
Authority: CN
Inventors: 沈小克; 刘启明; 魏俊辉; 张志尧; 高朋; 周宏磊; 朱志刚; 孙保卫; 禇赛; 鲍超
Original assignee: BGI ENGINEERING CONSULTANTS Ltd
Current assignee: BGI ENGINEERING CONSULTANTS Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2029-11-01

Abstract

本实用新型涉及一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，包括：空气源热泵机组，其第一进水口和第一出水口分别通过管路与空调侧管路连接；地源热泵机组，其第二进水口和第二出水口分别通过管路与空调侧管路连接；地埋侧换热器，其第三进水口分别通过管路与第一出水口以及所述第二出水口连接；其第三出水口分别通过管路与所述第一进水口以及所述第二进水口连接；其中，补热工况时，所述空气源热泵机组与所述地埋侧换热器相互连通构成补热循环回路并通过地埋侧换热器对土壤补热。本实用新型采用可再生能源‑空气源热泵作为补热热源，通过地埋侧换热器对土壤进行补热，解决土壤冷热失衡问题，进而提高地源热泵系统在严寒地区的适应性。

Description

一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，尤其涉及一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统。

背景技术

在我国严寒地区，冬冷夏凉，冬季建筑的供暖负荷需求及时长往往大于夏季供冷需求和时长，地源热泵系统在长期运行会存在土壤取热量大于排热量，存在“冷堆积”现象，制约地源热泵系统在严寒地区的适用性。因此，利用辅助热源对地源热泵系统进行补热、优化系统运行形式，是提高地源热泵系统在严寒地区适用性的有效途径之一。但究竟采用何种能源形式的辅助热源可经济高效的解决上述问题，是地源热泵领域亟待解决的一个技术难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，包括：

空气源热泵机组，其第一进水口和第一出水口分别通过管路与空调侧管路连接；

地源热泵机组，其第二进水口和第二出水口分别通过管路与空调侧管路连接；

地埋侧换热器，其第三进水口分别通过管路与第一出水口以及所述第二出水口连接；其第三出水口分别通过管路与所述第一进水口以及所述第二进水口连接；

其中，补热工况时，所述空气源热泵机组与所述地埋侧换热器相互连通构成补热循环回路并通过地埋侧换热器对土壤补热。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的地源热泵系统，将地源热泵机组和空气源热泵机组独立并联设置，采用可再生能源-空气源热泵作为补热热源，优化运行策略，冬季优先运行空气源热泵机组，降低地源热泵系统取热量，同时过渡季运行空气源热泵机组，通过地埋侧换热器对土壤进行补热，从而解决土壤冷热失衡问题，进而提高地源热泵系统在严寒地区的适应性。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述地源热泵机组包括蒸发器和冷凝器，所述第二进水口包括设置在蒸发器上的第二进水口A和设置在冷凝器上的第二进水口B，所述第二出水口包括设置在蒸发器上的第二出水口A和设置在冷凝器上的第二出水口B，所述空调侧管路包括空调侧进水管路和空调侧回水管路；所述第二出水口A以及所述第二出水口B均通过管路各自分别与所述第三进水口以及所述空调侧供水管路连接，所述第二进水口A以及所述第二进水口B均通过管路分别与所述第三出水口以及所述空调侧回水管路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：夏季制冷工况下，地源热泵机组可向用户供冷，地埋侧换热器同时运行；空调侧出水温度偏高时，空气源热泵机组可作为调峰冷源与地源热泵机组联合向用户供冷。冬季制热工况下，当室外气温偏高时，可先利用空气源热泵机组优先向用户供暖；空调侧回水温度偏低时，地源热泵机组作为调峰热源与空气源热泵机组联合向用户供暖；当室外气温偏低时，开启地源热泵机组优先向用户供暖，当空调侧回水温度偏低时，开启空气源热泵机组作为调峰热源与地源热泵机组联合向用户供暖。

进一步，所述空气源热泵机组的进水管路上安装有空气源热泵循环泵，所述地埋侧换热器与所述地源热泵机组之间的管路上安装有地埋侧循环泵，所述空调侧回水管路与所述地源热泵机组之间的管路上安装有空调侧循环泵。

进一步，所述蒸发器的第二进水口A连接有并联设置的第十一管路和第十二管路，所述冷凝器的第二进水口B连接有并联设置的第十三管路和第十四管路；所述第十一管路和所述第十三管路分别与所述地埋侧循环泵相连接，所述第十二管路和所述第十四管路分别与所述空调侧循环泵相连接；所述第十一管路上安装有阀门V₁，所述第十二管路上安装有阀门V₂，所述第十三管路上安装有阀门V₃，所述第十四管路上安装有阀门V₄。

进一步，所述蒸发器的第二出水口A连接有并联设置的第十五管路和第十六管路，所述冷凝器的第二出水口B连接有并联设置的第十七管路和第十八管路；所述第十五管路和所述第十七管路分别与所述第三进水口相连接，所述第十六管路和所述第十八管路汇合后通过阀门V₁₀与所述空调侧供水管路相连接；所述第十五管路上安装有阀门V₅，所述第十六管路上安装有阀门V₆，所述第十七管路上安装有阀门V₇，所述第十八管路上安装有阀门V₈，所述空调侧回水管路通过第八管路与空调侧循环泵连接，所述第八管路上安装有阀门V₉。

进一步，所述第一出水口通过第二管路与空调侧供水管路连接，所述空气源热泵循环泵通过第十管路与空调侧回水管路连接，所述第二管路上安装有阀门V₁₂,所述第十管路上安装有阀门V₁₁。

进一步，所述第一出水口通过第一管路与所述第三进水口连接，所述第三出水口通过第四管路与所述空气源热泵循环泵连接，所述第一管路上安装有阀门V₁₃，所述第四管路上安装有阀门V₁₄。

进一步，所述地埋侧换热器包括分水器、集水器和地埋管换热器，所述分水器与所述地埋管换热器的进水端连通，所述集水器与所述地埋管换热器的出水端连通。

进一步，所述地埋管换热器可为串联的两组或两组以上。

采用上述进一步方案的有益效果是：地埋侧换热器可为两组或两组以上，地埋侧换热器可按供暖季时长轮流切换运行。

进一步，所述空调侧回水管路上安装有温度检测器。

采用上述进一步方案的有益效果是：可根据回水温度控制各个机组的运行策略。

附图说明

图1为本实用新型一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统整体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、第一管路，2、第二管路，3、空调侧供水管路，4、第四管路，5、第五管路，6、第六管路，8、第八管路，9、空调侧回水管路，10、第十管路，11、第十一管路，12、第十二管路，13、第十三管路，14、第十四管路，15、第十五管路，16、第十六管路，17、第十七管路，18、第十八管路，19、空气源热泵机组，20、空气源热泵循环泵，21、分水器，22、集水器，23、地埋侧换热器，23-1、地埋管换热器A，23-2、地埋管换热器B，23-3、地埋管换热器C，24、地源热泵机组，24-1、蒸发器，24-2、冷凝器，25、地埋侧循环泵，26、空调侧循环泵。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例的一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，包括：

空气源热泵机组19，其第一进水口和第一出水口分别通过管路与空调侧管路连接；

地源热泵机组24，其第二进水口和第二出水口分别通过管路与空调侧管路连接；

地埋侧换热器23，其第三进水口分别通过管路与第一出水口以及所述第二出水口连接；其第三出水口分别通过管路与所述第一进水口以及所述第二进水口连接；

其中，补热工况时，所述空气源热泵机组19与所述地埋侧换热器23相互连通构成补热循环回路并通过地埋侧换热器23对土壤补热。

本实施例的地源热泵系统，将地源热泵机组和空气源热泵机组独立并联设置，可为建筑物提供冷热源，采用可再生能源-空气源热泵作为补热热源，优化运行策略，冬季优先运行空气源热泵机组，降低地源热泵系统取热量，同时过渡季运行空气源热泵机组，通过地埋侧换热器对土壤进行补热，从而解决土壤冷热失衡问题，进而提高地源热泵系统在严寒地区的适应性。

如图1所示，本实施例的一个具体方案为，所述地源热泵机组24包括蒸发器24-1和冷凝器24-2，所述第二进水口包括设置在蒸发器24-1上的第二进水口A和设置在冷凝器24-2上的第二进水口B，所述第二出水口包括设置在蒸发器24-1上的第二出水口A和设置在冷凝器24-2上的第二出水口B，所述空调侧管路包括空调侧进水管路和空调侧回水管路；所述第二出水口A以及所述第二出水口B均通过管路各自分别与所述第三进水口以及空调侧供水管路3连接，所述第二进水口A以及所述第二进水口B均通过管路分别与所述第三出水口以及空调侧回水管路9连接。夏季制冷工况下，地源热泵机组24可向用户供冷，地埋侧换热器23同时运行；空调侧出水温度偏高时，空气源热泵机组19可作为调峰冷源与地源热泵机组24联合向用户供冷。冬季制热工况下，当室外气温偏高时，可先利用空气源热泵机组19优先向用户供暖；空调侧回水温度偏低时，地源热泵机组24作为调峰热源与空气源热泵机组19联合向用户供暖；当室外气温偏低时，开启地源热泵机组24优先向用户供暖，当空调侧回水温度偏低时，开启空气源热泵机组19作为调峰热源与地源热泵机组24联合向用户供暖。

如图1所示，本实施例的一个进一步方案为，所述空气源热泵机组19的进水管路上安装有空气源热泵循环泵20，所述地埋侧换热器23与所述地源热泵机组24之间的管路上安装有地埋侧循环泵25，所述空调侧回水管路9与所述地源热泵机组24之间的管路上安装有空调侧循环泵26。

如图1所示，本实施例的一个具体方案为，所述蒸发器24-1的第二进水口A连接有并联设置的第十一管路11和第十二管路12，所述冷凝器24-2的第二进水口B连接有并联设置的第十三管路13和第十四管路14；所述第十一管路11和所述第十三管路13分别与所述地埋侧循环泵25相连接，所述第十二管路12和所述第十四管路14分别与所述空调侧循环泵26相连接；所述第十一管路11上安装有阀门V₁，所述第十二管路12上安装有阀门V₂，所述第十三管路13上安装有阀门V₃，所述第十四管路14上安装有阀门V₄。

如图1所示，本实施例的一个具体方案为，所述蒸发器24-1的第二出水口A连接有并联设置的第十五管路15和第十六管路16，所述冷凝器24-2的第二出水口B连接有并联设置的第十七管路17和第十八管路18；所述第十五管路15和所述第十七管路17分别与所述第三进水口相连接，所述第十六管路16和所述第十八管路18汇合后通过第六管路6与所述空调侧供水管路3相连接，所述第六管路6上安装有阀门V₁₀；所述第十五管路15上安装有阀门V₅，所述第十六管路16上安装有阀门V₆，所述第十七管路17上安装有阀门V₇，所述第十八管路18上安装有阀门V₈，所述空调侧回水管路9通过第八管路8与空调侧循环泵26连接，所述第八管路8上安装有阀门V₉。

其中，所述第十一管路与第十三管路交汇于地源热泵机组的入口J1，所述第二管路与第六管路交汇于所述地源热泵机组的出口J2。所述第十五管路15与第十七管路17交汇于所述地源热泵机组的另一个出口J3，所述第十二管路12与第十四管路14交汇于所述地源热泵机组的另一个入口J4。

如图1所示，具体的，所述第一出水口通过第二管路2与空调侧供水管路3连接，所述空气源热泵循环泵20通过第十管路10与空调侧回水管路9连接，所述第二管路2上安装有阀门V₁₂,所述第十管路10上安装有阀门V₁₁。可根据实际工况，选择是否优先采用空气源热泵机组进行供暖。

如图1所示，具体的，所述第一出水口通过第一管路1与所述第三进水口连接，所述第三出水口通过第四管路4与所述空气源热泵循环泵20连接，所述第一管路1上安装有阀门V₁₃，所述第四管路4上安装有阀门V₁₄。可根据实际工况，选择是否对地埋侧换热管进行补热。

优选的，如图1所示，所述地埋侧换热器23包括分水器21、集水器22和地埋管换热器，所述分水器21与所述地埋管换热器的进水端连通，所述集水器22与所述地埋管换热器的出水端连通。

其中，本实施例的一个优选方案为，所述换热器可为串联的两组或两组以上，例如，可以选择为三组。地埋侧换热器的两组或两组以上换热器可按供暖季时长轮流切换运行。

如图1所示，所述空调侧供水管路3上安装有温度检测器。可根据回水温度控制各个机组的运行工况。

本实施例的基于空气源热泵补热的地源热泵系统的工作流程为：

夏季制冷工况下，开启地源热泵机组24，阀门V₂、V₃、V₆、V₇、V₉、V₁₀开启，其它阀门关闭，地埋侧循环泵25和空调侧循环泵26开启，地源热泵机组24向用户供冷，地埋侧换热器23的地埋侧换热器A 23-1、地埋侧换热器B 23-2、地埋侧换热器C23-3同时运行；空调侧回水管道9的水温度T₁偏高时，开启空气源热泵机组19，空气源热泵循环泵20和阀门V₁₁、V₁₂同时开启，空气源热泵机组19作为调峰冷源与地源热泵机组24联合向用户供冷。

冬季制热工况下，当室外气温偏高时，开启空气源热泵机组19，阀门V₁₁、V₁₂开启，其他阀门关闭，空气源热泵循环泵20开启，空气源热泵机组19优先向用户供暖；空调侧回水管道9的水温度T₁偏低时，开启地源热泵机组，地埋侧循环水泵25和空调侧循环水泵26以及阀门V₁、V₄、V₅、V₈、V₉、V₁₀同时开启，地源热泵机组作为调峰热源与空气源热泵机组联合向用户供暖。当室外气温偏低时，开启地源热泵机组24，阀门V₁、V₄、V₅、V₈、V₉、V₁₀开启,其它阀门关闭，地埋侧循环水泵25和空调侧循环水泵26开启，地源热泵机组24优先向用户供暖，地埋侧换热器23的地埋侧换热器A 23-1、地埋侧换热器B 23-2、地埋侧换热器C23-3按供暖季时长轮流切换运行；空调侧回水管道9的水温度T₁偏低时，开启空气源热泵机组19，空气源热泵循环水泵20和阀门V₁₁、V₁₂同时开启，空气源热泵机组19作为调峰热源与地源热泵机组24联合向用户供暖。

春、秋过渡季节时，开启空气源热泵机组19，阀门V₁₃、V₁₄开启,其它阀门关闭空气源热泵循环水泵20开启，由空气源热泵机组19，通过地埋侧换热器23对土壤进行补热。

本实用新型的一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，如图1所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以同时检测空调侧回水管道9的水温度和室外温度，以及控制地埋侧循环泵、空调侧循环泵和空气源热泵循环泵、阀门的开启。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述地源热泵机组包括蒸发器和冷凝器，所述第二进水口包括设置在蒸发器上的第二进水口A和设置在冷凝器上的第二进水口B，所述第二出水口包括设置在蒸发器上的第二出水口A和设置在冷凝器上的第二出水口B，所述空调侧管路包括空调侧供水管路和空调侧回水管路；所述第二出水口A以及所述第二出水口B均通过管路分别与所述第三进水口以及所述空调侧供水管路连接，所述第二进水口A以及所述第二进水口B均通过管路各自分别与所述第三出水口以及所述空调侧回水管路连接。

3.根据权利要求2所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述空气源热泵机组的进水管路上安装有空气源热泵循环泵，所述地埋侧换热器与所述地源热泵机组之间的管路上安装有地埋侧循环泵，所述空调侧回水管路与所述地源热泵机组之间的管路上安装有空调侧循环泵。

4.根据权利要求3所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述蒸发器的第二进水口A连接有并联设置的第十一管路和第十二管路，所述冷凝器的第二进水口B连接有并联设置的第十三管路和第十四管路；所述第十一管路和所述第十三管路分别与所述地埋侧循环泵相连接，所述第十二管路和所述第十四管路分别与所述空调侧循环泵相连接；所述第十一管路上安装有阀门V₁，所述第十二管路上安装有阀门V₂，所述第十三管路上安装有阀门V₃，所述第十四管路上安装有阀门V₄。

5.根据权利要求3所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述蒸发器的第二出水口A连接有并联设置的第十五管路和第十六管路，所述冷凝器的第二出水口B连接有并联设置的第十七管路和第十八管路；所述第十五管路和所述第十七管路分别与所述第三进水口相连接，所述第十六管路和所述第十八管路汇合后通过阀门V₁₀与所述空调侧供水管路相连接；所述第十五管路上安装有阀门V₅，所述第十六管路上安装有阀门V₆，所述第十七管路上安装有阀门V₇，所述第十八管路上安装有阀门V₈，所述空调侧回水管路通过第八管路与空调侧循环泵连接，所述第八管路上安装有阀门V₉。

6.根据权利要求3所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述第一出水口通过第二管路与空调侧供水管路连接，所述空气源热泵循环泵通过第十管路与空调侧回水管路连接，所述第二管路上安装有阀门V₁₂，所述第十管路上安装有阀门V₁₁。

7.根据权利要求3所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述第一出水口通过第一管路与所述第三进水口连接，所述第三出水口通过第四管路与所述空气源热泵循环泵连接，所述第一管路上安装有阀门V₁₃，所述第四管路上安装有阀门V₁₄。

8.根据权利要求1至7任一项所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述地埋侧换热器包括分水器、集水器和地埋管换热器，所述分水器与所述地埋管换热器的进水端连通，所述集水器与所述地埋管换热器的出水端连通。

9.根据权利要求8所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述地埋管换热器可为串联的两组或两组以上。

10.根据权利要求2至7、9任一项所述一种基于空气源热泵补热的地源热泵系统，其特征在于，所述空调侧回水管路上安装有温度检测器。