CN211854322U - 一种节能型辐射供冷供暖热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种节能型辐射供冷供暖热泵系统，包括冷、热源部件、循环水系统，所述的循环水系统包括水箱，所述的冷、热源部件包括制冷剂‑水换热器；所述的制冷剂‑水换热器的与水箱进行热交换，水箱的与地面埋管和壁面埋管连接，地面埋管和壁面埋管采用可切换串联或者并联的管路连接，根据系统控制器设定的切换温度实现地面埋管和壁面埋管的串并联连接切换，同时根据室外环境温度调整制冷剂‑水换热器的供热或者供冷量，在实现节能环保的同时，提高了人在空调房间内的舒适性。

Description

一种节能型辐射供冷供暖热泵系统

技术领域

本实用新型涉及一种辐射供冷供暖热泵系统，涉及热泵/制冷节能技术领域。

背景技术

由于热泵系统的高效节能和辐射采暖的良好热舒适性，热泵热水辐射采暖系统的应用越来越多。随着人们生活水平的提高，现在也越来越关心夏天制冷的热舒适性，因此具有良好热舒适性的辐射制冷也越来越受到人们的关注。一种一台主机，实现夏天辐射制冷、冬天辐射制热的辐射供冷供暖热泵系统已开始有一些应用案例，并且发展很快。在这一技术发展过程中面对的主要技术问题就是使热舒适性更好、系统运行更加高效节能。辐射供冷供暖热泵系统目前多采用恒温供水的方式，即夏天按设计最高环境温度、冬天按设计最低环境温度确定供冷水温度和供热水温度。由于在整个夏天制冷季节和整个冬天采暖季节室外环境温度变化较大，冷、热负荷变化较大，因此可以采用变供水温度的方式，即夏天环境温度降低时，适当提高供冷水温度，冬天环境温度升高时，适当降低供热水温度，这样系统运行能效会提高，达到运行节能目的。但也面临一个问题，当冬天环境温度较高时，供水温度可以适当降低，如采用的是地埋管方式，地面的温度就有可能会低于人体热舒适推荐温度值，导致舒适度降低。为此，需要提供一种技术，即尽可能通过调节供水温度实现辐射供冷供暖热泵系统运行节能，同时又能较好的满足人体热舒适性要求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种节能型辐射供冷供暖热泵系统，实现夏天辐射制冷、冬天辐射采暖，并且能根据室外环境温度调节夏天制冷供冷水温度、冬天采暖供热水温度，同时冬天在调节供热水温室时，采用地面埋管、壁面埋管串并联切换，保证地面的温度，在实现节能效果时，同时满足空调房间的人体热舒适度要求。

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的，一种节能型辐射供冷供暖热泵系统，包括冷、热源部件、循环水系统，其特征在于：所述的循环水系统包括主路循环水泵7、水箱8、环路循环水泵9、地面埋管供水集管11、地面埋管回水集管12、壁面埋管供水集管16、壁面埋管回水集管17；所述的冷、热源部件包括制冷剂-水换热器；

所述的制冷剂-水换热器6的冷却水出口依次连接主路循环水泵7、水箱8下端的连接口一，水箱8上端的连接口二连接制冷剂-水换热器6的冷却水进口，水箱8下端的连接口三连接环路循环水泵9的进水口，地面埋管供水集管11的进水口与壁面埋管供水集管16的进水口并联后连接环路循环水泵9的出水口，地面埋管供水集管11的进水口与壁面埋管供水集管16的进水口并联管路上设置有壁面埋管供水阀10，所述的地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管回水集管17的出水口并联后连接水箱8上端的连接口四，地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管回水集管17的出水口并联管路上设置有地面埋管回水阀18，地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管供水集管16的进水口间通过管路连接，并且地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管供水集管16的进水口连接管路上设置有连通阀15；

所述的地面埋管供水集管11的出水口与地面埋管回水集管12的进水口之间由若干根地面埋管13并联连接，所述的壁面埋管供水集管16的出水口与壁面埋管回水集管17的进水口之间由若干根壁面埋管14并联连接。

优选地，所述的节能型辐射供冷供暖热泵系统，还包括系统控制器19、室外环境温度传感器20、水箱温度传感器21、房间空气温度传感器22，空调房间的室外设置有室外环境温度传感器20，用于检测室外环境温度T_w，水箱温度传感器21置于水箱8内，用于检测水箱8内的实际供水温度T_gs，房间空气温度传感器22设置在空调房间内，用于检测实际房间温度T_ns，所述的主路循环水泵7、环路循环水泵9通过线路与系统控制器19连接，室外环境温度传感器20、水箱温度传感器21、房间空气温度传感器22通过线路与系统控制器19连接，所述的壁面埋管供水阀10、连通阀15、地面埋管回水阀18均为电磁阀，壁面埋管供水阀10、连通阀15、地面埋管回水阀18通过线路与系统控制器19连接，所述的主路循环水泵7、环路循环水泵9通过线路与系统控制器19连接。

优选地，冷、热源部件还包括压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流阀4、气液分离器5，所述的压缩机1出液口端连接四通阀2的D口，四通阀2的S口连接气液分离器5的进液口，气液分离器5的出液口连接压缩机1的回液口，所述的四通阀2的E口连接室外换热器3的进液口，室外换热器3的出液口连接制冷剂-水换热器6的冷媒进口，且室外换热器3的出液口与制冷剂-水换热器6的冷媒进口连接管路上设置有节流阀4，制冷剂-水换热器6的冷媒出口连接四通阀2的C口。

优选地，所述的四通阀2为电磁阀，四通阀2通过线路与系统控制器19连接。

优选地，所述的水箱8下端的接口一、连接口三位于水箱的异侧；水箱8上端的连接口二、连接口四位于水箱的异侧。

优选地，所述的节能型辐射供冷供暖热泵系统的控制方法，循环水系统控制方法如下：

系统控制器19控制所述主路循环水泵7始终处于运行状态；

（1）夏天制冷运行时，系统控制器19控制壁面埋管供水阀10和地面埋管回水阀18开，连通阀15关，即地面埋管13和壁面埋管14为并联方式；用以实现水箱8的循环水由主路循环水泵7泵入到制冷剂-水换热器6中与冷、热源部件中的制冷剂换热降温后流到水箱8，水箱8中的循环水分两路，一路经地面埋管供水集管11分流到地面埋管13，然后回到地面埋管回水集管12，再经地面埋管回水阀18流出；另一路经壁面埋管供水阀10流到壁面埋管供水集管16，经壁面埋管供水集管16分流到壁面埋管14，然后回到壁面埋管回水集管17后流出，两路回水合并后，回到水箱8；

（2）冬天制热运行时，当实际供水温度T_gs高于系统控制器19设定的切换温度T_qh时，地面埋管13和壁面埋管14按并联方式供水，即系统控制器19控制壁面埋管供水阀10和地面埋管回水阀18开，连通阀15关；

当实际供水温度T_gs低于切换温度T_qh时，按串联方式供水，所述的切换温度T_qh的设定范围为30～40℃，当地面埋管13和壁面埋管14按串联方式供水时，系统控制器19控制壁面埋管供水阀10和地面埋管回水阀18关，连通阀15开，用以实现水箱8中的循环水由主路循环水泵7泵入到制冷剂-水换热器6中与冷、热源设备中的制冷剂换热升温后流到水箱8，水箱8中的循环水经地面埋管供水集管11分流到地面埋管13，然后回到地面埋管回水集管12，再经连通阀15流到壁面埋管供水集管16，经壁面埋管供水集管16分流到壁面埋管14，然后回到壁面埋管回水集管17后，回到水箱8。

优选地，在进行夏天制冷运行时，当实际供水温度T_gs≤T´_gs-2℃时，系统控制器19控制压缩机1停止运行；当实际供水温度T_gs＞T´_gs时，系统控制器19压缩机1开启；在进行冬天制热运行时，当实际供水温度T_gs≥T´_gs+2℃时，系统控制器19控制压缩机1停止运行；当实际供水温度T_gs＜T´_gs时，系统控制器19控制压缩机1开启；所述的理论供水温度T´_gs确定方法如下：

（1）夏天制冷运行时，理论供水温度T´_gs=50-T_w；

（2）冬天制热运行时，理论供水温度T´_gs=37.5-0.5T_w。

优选地，所述控制器19还通过检测房间实际温度T_ns与房间设定温度T´_ns的比较情况来控制环路循环水泵9的开或停：在夏天制冷运行时，当空调房间实际温度T_ns≤房间设定温度T´_ns-2℃时，环路循环水泵9停止运行，当空调房间实际温度T_ns＞房间设定温度T´_ns时，环路循环水泵9开始运行；在系统冬天制热运行时，当空调房间实际温度T_ns≥房间设定温度T´_ns+2℃时，环路循环水泵9停止运行，当空调房间实际温度T_ns＜房间设定温度T´_ns时，环路循环水泵9开始运行。

优选地，所述的切换温度T_qh为37℃。

优选地，在辐射供冷供暖热泵系统运行期间，无论压缩机1是否开停，所述主路循环水泵7始终处于运行状态。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

（1）在夏天环境温度低于设计环境温度时，提高辐射供冷供暖热泵系统供冷水温度；在冬天环境温度高于设计环境温度时，系统降低供热水温度，提高了系统运行能效，实现了运行节能目的；

（2）为提高房间热舒适性，同时设有地面埋管和壁面埋管，循环水系统通过控制壁面埋管供水阀、连通阀和地面埋管回水阀的开、关，实现地面埋管与壁面埋管水路的并联或串联运行。当夏天制冷运行时，地面埋管与壁面埋管水路采用并联方式运行；

（3）冬天制热运行时，设定有地面埋管与壁面埋管水路并联方式或串联方式之间进行切换，当供水温度较高时，地面埋管与壁面埋管水路采用并联方式运行，这样地面与壁面之间的温差小，热舒适度较好；当供水温度较低时，地面埋管与壁面埋管水路采用串联方式运行，即循环水先经地面埋管然后再经壁面埋管，相比并联方式，地面埋管的平均温度提高，保证了热舒适度。

附图说明

图1是本实用新型实施的辐射供冷供暖热泵系统原理图。

附图标记：1-压缩机、2-四通阀、3-室外换热器、4-节流阀、5-气液分离器、6-制冷剂-水换热器、7-主路循环水泵、8-水箱、9-环路循环水泵、10-壁面埋管供水阀、11-地面埋管供水集管、12-地面埋管回水集管、13-地面埋管、14-壁面埋管、15-连通阀、16-壁面埋管供水集管、17-壁面埋管回水集管、18-地面埋管回水阀、19-系统控制器、20-室外环境温度传感器、21-水箱温度传感器、22-房间空气温度传感器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图1中示出。下面通过参考附图1描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型的一种节能型辐射供冷供暖热泵系统，包括压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流阀4、气液分离器5、制冷剂-水换热器6、主路循环水泵7、水箱8、环路循环水泵9、壁面埋管供水阀10、地面埋管供水集管11、地面埋管回水集管12、地面埋管13、壁面埋管14、连通阀15、壁面埋管供水集管16、壁面埋管回水集管17、地面埋管回水阀18以及系统控制器19、室外环境温度传感器20、水箱温度传感器21、房间空气温度传感器22。

冷、热源部件包括压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流阀4、气液分离器5以及制冷剂-水换热器6，所述的压缩机1出液口端连接四通阀2的D口，四通阀2的S口连接气液分离器5的进液口，气液分离器5的出液口连接压缩机1的回液口，所述的四通阀2的E口连接室外换热器3的进液口，室外换热器3的出液口连接制冷剂-水换热器6的冷媒进口，且室外换热器3的出液口与制冷剂-水换热器6的冷媒进口连接管路上设置有节流阀4，制冷剂-水换热器6的冷媒出口连接四通阀2的C口。

冷、热源部件中通过控制四通阀2实现制冷或制热运行，冷、热源部件运行流程如下：

（1）夏天制冷运行时，控制四通阀2为制冷模式，即四通阀2的D口与E口连通、C口与S口连通，制冷剂经压缩机1流到四通阀2的D口,经E口流到室外换热器3进行冷凝，冷凝后的制冷剂经节流阀4进行节流降压到制冷剂-水换热器6，在制冷剂-水换热器6中，制冷剂与循环水系统中的循环水进行换热，制冷剂蒸发吸热，循环水降温，制冷剂继续流到四通阀2的C口，然后经S口流到气液分离器5，最后回到压缩机1；

（2）冬天制热运行时，控制四通阀2切换到制热模式，即四通阀2的D口与E口连通、C口与S口连通，制冷剂经压缩机1流到四通阀2的D口,经C口流到制冷剂-水换热器6中进行冷凝，在制冷剂-水换热器6中，制冷剂与循环水系统中的循环水进行换热，制冷剂冷凝放热，循环水升温，冷凝后的制冷剂经节流阀4进行节流降压到室外换热器3进行蒸发，蒸发后的制冷剂流到四通阀2的E口，然后经S口流到气液分离器5，最后回到压缩机1。

循环水系统包括主路循环水泵7、水箱8、环路循环水泵9、壁面埋管供水阀10、地面埋管供水集管11、地面埋管回水集管12、地面埋管13、壁面埋管14、连通阀15、壁面埋管供水集管16、壁面埋管回水集管17以及地面埋管回水阀18，为空调房间提供冷量、热量。

所述的制冷剂-水换热器6的冷却水出口依次连接主路循环水泵7、水箱8下端的连接口一，水箱8上端的连接口二连接制冷剂-水换热器6的冷却水进口，水箱8下端的连接口三连接环路循环水泵9的进水口，地面埋管供水集管11的进水口与壁面埋管供水集管16的进水口并联后连接环路循环水泵9的出水口，地面埋管供水集管11的进水口与壁面埋管供水集管16的进水口并联管路上设置有壁面埋管供水阀10，所述的地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管回水集管17的出水口并联后连接水箱8上端的连接口四，水箱温度传感器21置于水箱8内，地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管回水集管17的出水口并联管路上设置有地面埋管回水阀18，地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管供水集管16的进水口间通过管路连接，并且地面埋管回水集管12的出水口与壁面埋管供水集管16的进水口连接管路上设置有连通阀15。

所述的水箱8下端的接口一、连接口三位于水箱的异侧；水箱8上端的连接口二、连接口四位于水箱的异侧。

所述的地面埋管供水集管11的出水口与地面埋管回水集管12的进水口之间由一根以上的地面埋管13并联连接，所述的壁面埋管供水集管16的出水口与壁面埋管回水集管17的进水口之间由一根以上的壁面埋管14并联连接。

四通阀2、壁面埋管供水阀10、连通阀15、地面埋管回水阀18均为电磁阀，壁面埋管供水阀10、连通阀15、地面埋管回水阀18通过线路与系统控制器19连接，所述的主路循环水泵7、环路循环水泵9通过线路与系统控制器19连接，室外环境温度传感器20、水箱温度传感器21、房间空气温度传感器22通过线路与系统控制器19连接。

所述循环水系统运行流程如下：

（1）夏天制冷运行时，系统控制器19控制壁面埋管供水阀10和地面埋管回水阀18开，连通阀15关，即地面埋管13和壁面埋管14为并联方式；循环水由主路循环水泵7泵入到制冷剂-水换热器6中与冷、热源部件中的制冷剂换热降温后流到水箱8，水箱8中的循环水分两路，一路经地面埋管供水集管11分流到地面埋管13，然后回到地面埋管回水集管12，再经地面埋管回水阀18流出；另一路经壁面埋管供水阀10流到壁面埋管供水集管16，经壁面埋管供水集管16分流到壁面埋管14，然后回到壁面埋管回水集管17后流出，两路回水合并进入循环水回水管，最后回到水箱8。

（2）冬天制热运行时，当实际供水温度T_gs高于系统控制器19设定的切换温度T_qh时，地面埋管13和壁面埋管14按并联方式供水，当实际供水温度T_gs低于切换温度T_qh时，按串联方式供水，用以提高地面温度，提供室内人的舒适性，切换温度T_qh的设定范围为30～40℃，特别优选的取37℃。地面埋管13和壁面埋管14按并联方式供水时，其循环水流程同前述的夏天制冷时的循环水流程。当地面埋管13和壁面埋管14按串联方式供水时，其循环水流程如下：壁面埋管供水阀10和地面埋管回水阀18关，连通阀15开，循环水由主路循环水泵7泵入到制冷剂-水换热器6中与冷、热源设备中的制冷剂换热升温后流到水箱8，水箱8中的循环水全部经地面埋管供水集管11分流到地面埋管13，然后回到地面埋管回水集管12，再经连通阀15流到壁面埋管供水集管16，经壁面埋管供水集管16分流到壁面埋管14，然后回到壁面埋管回水集管17后进入循环水回水管，最后回到水箱8。

所述室外环境温度传感器20所感应的温度为室外环境温度T_w，水箱温度传感器21所感应的温度为实际供水温度T_gs，房间空气温度传感器22所感应的温度为实际房间温度T_ns。所述系统控制器19检测接收室外环境温度T_w，并确定所需理论供水温度T´_gs，根据实际供水温度T_gs与理论供水温度T´_gs的比较情况来控制压缩机1开停。在系统进行夏天制冷运行时，当实际供水温度T_gs≤T´_gs-2℃时，压缩机1停止运行；当实际供水温度T_gs＞T´_gs时，压缩机1开启。在系统进行冬天制热运行时，当实际供水温度T_gs≥T´_gs+2℃时，压缩机1停止运行；当实际供水温度T_gs＜T´_gs时，压缩机1开启。理论供水温度T´_gs确定方法如下：

（1）夏天制冷运行时，在本实施例中例如设计室外环境温度为35℃，相应的设计供水温度为15℃，理论供水温度T´_gs=50-T_w；

（2）冬天制热运行时，在本实施例中例如设计室外环境温度为-15℃，相应的设计供水温度为45℃，理论供水温度T´_gs=37.5-0.5T_w。

所述控制器19还通过检测房间实际温度T_ns与房间设定温度T´_ns的比较情况来控制环路循环水泵9的开、停。在系统夏天制冷运行时，当空调房间实际温度T_ns≤房间设定温度T´_ns-2℃时，环路循环水泵9停止运行，当空调房间实际温度T_ns＞房间设定温度T´_ns时，环路循环水泵9开始运行。在系统冬天制热运行时，当空调房间实际温度T_ns≥房间设定温度T´_ns+2℃时，环路循环水泵9停止运行，当空调房间实际温度T_ns＜房间设定温度T´_ns时，环路循环水泵9开始运行。

在辐射供冷供暖热泵系统运行期间，无论压缩机1是否开停，所述主路循环水泵7始终处于运行状态。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换及变形，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种节能型辐射供冷供暖热泵系统，包括冷、热源部件、循环水系统，其特征在于：所述的循环水系统包括主路循环水泵(7)、水箱(8)、环路循环水泵(9)、地面埋管供水集管(11)、地面埋管回水集管(12)、壁面埋管供水集管(16)、壁面埋管回水集管(17)；所述的冷、热源部件包括制冷剂-水换热器；

所述的制冷剂-水换热器(6)的冷却水出口依次连接主路循环水泵(7)、水箱(8)下端的连接口一，水箱(8)上端的连接口二连接制冷剂-水换热器(6)的冷却水进口，水箱(8)下端的连接口三连接环路循环水泵(9)的进水口，地面埋管供水集管(11)的进水口与壁面埋管供水集管(16)的进水口并联后连接环路循环水泵(9)的出水口，地面埋管供水集管(11)的进水口与壁面埋管供水集管(16)的进水口并联管路上设置有壁面埋管供水阀(10)，所述的地面埋管回水集管(12)的出水口与壁面埋管回水集管(17)的出水口并联后连接水箱(8)上端的连接口四，地面埋管回水集管(12)的出水口与壁面埋管回水集管(17)的出水口并联管路上设置有地面埋管回水阀(18)，地面埋管回水集管(12)的出水口与壁面埋管供水集管(16)的进水口间通过管路连接，并且地面埋管回水集管(12)的出水口与壁面埋管供水集管(16)的进水口连接管路上设置有连通阀(15)；

所述的地面埋管供水集管(11)的出水口与地面埋管回水集管(12)的进水口之间由若干根地面埋管(13)并联连接，所述的壁面埋管供水集管(16)的出水口与壁面埋管回水集管(17)的进水口之间由若干根壁面埋管(14)并联连接。

2.根据权利要求1所述的节能型辐射供冷供暖热泵系统，其特征在于：还包括系统控制器(19)、室外环境温度传感器(20)、水箱温度传感器(21)、房间空气温度传感器(22)，空调房间的室外设置有室外环境温度传感器(20)，用于检测室外环境温度T_w，水箱温度传感器(21)置于水箱(8)内，用于检测水箱(8)内的实际供水温度T_gs，房间空气温度传感器(22)设置在空调房间内，用于检测实际房间温度T_ns，所述的主路循环水泵(7)、环路循环水泵(9)通过线路与系统控制器(19)连接，室外环境温度传感器(20)、水箱温度传感器(21)、房间空气温度传感器(22)通过线路与系统控制器(19)连接，所述的壁面埋管供水阀(10)、连通阀(15)、地面埋管回水阀(18)均为电磁阀，壁面埋管供水阀(10)、连通阀(15)、地面埋管回水阀(18)通过线路与系统控制器(19)连接，所述的主路循环水泵(7)、环路循环水泵(9)通过线路与系统控制器(19)连接。

3.根据权利要求2所述的节能型辐射供冷供暖热泵系统，其特征在于：冷、热源部件还包括压缩机(1)、四通阀(2)、室外换热器(3)、节流阀(4)、气液分离器(5)，所述的压缩机(1)出液口端连接四通阀(2)的D口，四通阀(2)的S口连接气液分离器(5)的进液口，气液分离器(5)的出液口连接压缩机(1)的回液口，所述的四通阀(2)的E口连接室外换热器(3)的进液口，室外换热器(3)的出液口连接制冷剂-水换热器(6)的冷媒进口，且室外换热器(3)的出液口与制冷剂-水换热器(6)的冷媒进口连接管路上设置有节流阀(4)，制冷剂-水换热器(6)的冷媒出口连接四通阀(2)的C口。

4.根据权利要求3所述的节能型辐射供冷供暖热泵系统，其特征在于：所述的四通阀(2)为电磁阀，四通阀(2)通过线路与系统控制器(19)连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的节能型辐射供冷供暖热泵系统，其特征在于：所述的水箱(8)下端的接口一、连接口三位于水箱的异侧；水箱(8)上端的连接口二、连接口四位于水箱的异侧。

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