CN214581407U - 一种空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统 - Google Patents

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严磊
张亚平
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Abstract

一种空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,涉及热泵技术利用领域,包括水源热泵机组、空气源热泵机组、蓄热水箱、空调末端、地埋管换热器、用户使用热水设备、第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、第四循环水泵、第五循环水泵、第六循环水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门。系统运行模式多样化,不同模式间转换调节灵活,通过空气源热泵机组辅助,有效解决了传统热回收型土壤源热泵三联供系统所出现的土壤热失衡问题,在满足夏季供冷、冬季供热、全年提供生活热水的前提下,实现了系统的持续高效稳定运行。

Description

一种空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统
技术领域
本实用新型涉及热泵技术利用领域,具体涉及到一种可夏季供冷、冬季供热及全年提供生活热水的空气源热泵辅助供冷供热系统。
背景技术
土壤源热泵系统(采用地埋管换热器)作为近年来建筑可再生能源应用技术之一,因其节能、高效、环保、一机多用等优势而受到青睐,并呈现出快速发展趋势。热回收是将冷水机组运行过程中排向外界的大量废热回收作为用户的最终热源或初级热源的一种高效节能技术,已广泛应用于宾馆、工厂、医院等各类建筑中。将热回收技术与土壤源热泵相结合,利用冷凝热回收提供部分生活热水的热回收型土壤源热泵,具有供冷、供热、提供生活热水的一机多用优势,已广泛应用于各类建筑中。
然而,现有热回收型土壤源热泵应用中,由于过度将冷凝热回收用于提供生活热水,导致地下排热量不足,且在过渡季节还需利用土壤源热泵从土壤中取热制取生活热水,从而致使以年为周期时的土壤取热量远远高于土壤排热量,造成严重的土壤“冷堆积”,长期运行后土壤温度下降幅度较大,出现冬季无法正常运行的局面。为此,必须采用辅助热源,提出一种新的土壤源热泵供冷供热系统,以在满足夏季供冷、冬季供热及全年提供生活热水的基础上,实现土壤温度的恢复,维持系统长期高效稳定运行。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种夏季供冷、冬季供热、全年提供生活热水的空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统。
本实用新型的目的是这样实现的:一种空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,包括水源热泵机组、蓄热水箱、空调末端、地埋管换热器和用户使用热水设备;所述水源热泵机组包括蒸发器、冷凝器及热回收冷凝器;所述蒸发器的出口通过第五阀门与地埋管换热器的进口相连,蒸发器的出口还通过第六阀门与空调末端的进口相连;所述蒸发器的进口连接第二循环水泵的出口,第二循环水泵的进口通过第七阀门与地埋管换热器的出口相连,第二循环水泵的进口还通过第八阀门与空调末端的出口相连;所述冷凝器的出口通过第一阀门与地埋管换热器的进口相连,冷凝器的出口还通过第二阀门与空调末端的进口相连;所述冷凝器的进口连接第一循环水泵的出口,第一循环水泵的进口通过第三阀门与地埋管换热器的出口相连,第一循环水泵的进口还通过第四阀门与空调末端的出口相连;所述热回收冷凝器的进口与蓄热水箱的出口相连,热回收冷凝器的出口通过第三循环水泵与蓄热水箱的进口相连,构成循环环路;所述供冷供热系统还包括空气源热泵机组,空气源热泵机组的进口与蓄热水箱的出口相连,空气源热泵机组的出口通过第四循环水泵与蓄热水箱的进口相连,构成循环环路;所述蓄热水箱的进口通过第五循环水泵与空调末端的出口相连,蓄热水箱的出口与空调末端的进口相连,构成循环环路;所述用户使用热水设备的进口通过第六循环水泵与蓄热水箱的出口相连,用户使用热水设备的出口与蓄热水箱的进口相连,构成循环环路。
本实用新型的有益效果是:本申请专利提出的一种空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,由水源热泵机组、空气源热泵机组、空调末端、地埋管换热器、蓄热水箱、热水用户、循环水泵及阀门连接而成。水源热泵机组采用冷凝器和热回收冷凝器,为带热回收的水-水式热泵机组,其热回收量考虑了地埋管换热器全年地下取热量与放热量的平衡,以确保土壤温度的恢复。空气源热泵机组为空气-水式空气源热泵机组,其容量大小的确定要综合考虑全年热水负荷、热回收量及土壤源热泵的土壤热平衡。系统运行模式多样化,不同模式间转换调节灵活,通过空气源热泵机组辅助,有效解决了传统热回收型土壤源热泵三联供系统所出现的土壤热失衡问题,在满足夏季供冷、冬季供热、全年提供生活热水的前提下,实现了系统的持续高效稳定运行。
为了使管道连接更合理,第五阀门与第六阀门并联后与所述蒸发器的出口相连。
同上,第七阀门与第八阀门并联后与第二循环水泵的进口相连。
同上,第一阀门与第二阀门并联后与所述冷凝器的出口相连。
同上,第三阀门与第四阀门并联后与第一循环水泵的进口相连。
附图说明
图1为本实用新型的原理图。
图中,水源热泵机组1、蒸发器1-1、冷凝器1-2、热回收式冷凝器1-3、蓄热水箱3、空调末端4、地埋管换热器5、用户使用热水设备6、第一循环水泵7-1,第二循环水泵7-2,第三循环水泵7-3,第四循环水泵7-4,第五循环水泵7-5,第六循环水泵7-6,第一阀门8-1,第二阀门8-2,第三阀门8-3,第四阀门8-4,第五阀门8-5,第六阀门8-6,第七阀门8-7,第八阀门8-8。
具体实施方式
如图1所示,为空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,包括水源热泵机组1、空气源热泵机组2、蓄热水箱3、空调末端4、地埋管换热器5和用户使用热水设备6。
水源热泵机组1包括蒸发器1-1、冷凝器1-2及热回收冷凝器1-3。
地埋管换热器5的进口连接第五阀门8-5,空调末端4的进口连接第六阀门8-6,第五阀门8-5与第六阀门8-6并联后与蒸发器1-1的出口相连。地埋管换热器5的出口连接第七阀门8-7,空调末端4的出口连接第八阀门8-8,第七阀门8-7与第八阀门8-8并联后与第二循环水泵7-2的进口相连,第二循环水泵7-2的出口与蒸发器1-1的进口相连。
地埋管换热器5的进口还连接第一阀门8-1,空调末端4的进口还连接第二阀门8-2,第一阀门8-1与第二阀门8-2并联后与冷凝器1-2的出口相连。地埋管换热器5的出口还连接第三阀门8-3,空调末端4的出口还连接第四阀门8-4,第三阀门8-3与第四阀门8-4并联后与第一循环水泵7-1的进口相连,第一循环水泵7-1的出口与冷凝器1-2的进口相连。
热回收冷凝器1-3的进口与蓄热水箱3的出口相连,热回收冷凝器1-3的出口通过第三循环水泵7-3与蓄热水箱3的进口相连,构成循环环路。
空气源热泵机组2的进口与蓄热水箱3的出口相连,空气源热泵机组2的出口通过第四循环水泵7-4与蓄热水箱3的进口相连,构成循环环路。
蓄热水箱3的进口通过第五循环水泵7-5与空调末端4的出口相连,蓄热水箱3的出口与空调末端4的进口相连,构成循环环路。
用户使用热水设备6的进口通过第六循环水泵7-6与蓄热水箱3的出口相连,用户使用热水设备6的出口与蓄热水箱3的进口相连,构成循环环路。
系统按不同季节采用以下运行模式:
(1)夏季:土壤源热泵供冷+热回收+空气源热泵供热水运行模式。此模式下土壤源热泵系统(采用地埋管换热器)按制冷工况运行,水源热泵机组1的部分冷凝热经冷凝器1-2通过地埋管换热器5排至地下土壤中,多余部分冷凝热量通过热回收冷凝器1-3用于加热生活用热水,生活热水负荷不足部分采用空气源热泵机组2辅助加热。此时,开启水源热泵机组1、第一循环水泵7-1、第二循环水泵7-2、第三循环水泵7-3、第六循环水泵7-6,第一阀门8-1、第三阀门8-3、第六阀门8-6、第八阀门8-8开启,第二阀门阀门8-2、第四阀门8-4、第五阀门8-5、第七阀门8-7关闭;空气源热泵机组2及第四循环水泵7-4仅在热回收量不足以满足时热水用户负荷时开启。
(2)过渡季:空气源热泵供热水运行模式。此模式下,水源热泵机组1停开,仅开启空气源热泵机组2用于加热蓄热水箱3的水,此时第四循环水泵7-4、第六循环水泵7-6开启。
(3)冬季:土壤源热泵供热+空气源热泵供热水运行模式。此模式下,土壤源热泵系统按制热工况运行,空气源热泵机组2主要用于加热生活热水,多余部分用于辅助供热。此时,开启水源热泵机组1、空气源热泵机组2、第一循环水泵7-1、第二循环水泵7-2、第三循环水泵7-3、第四循环水泵7-4、第六循环水泵7-6,第二阀门8-2、第四阀门8-4、第五阀门8-5、第七阀门8-7开启,第一阀门8-1、第三阀门8-3、第六阀门8-6、第八阀门8-8关闭;第五循环水泵7-5仅在蓄热水箱3提供的热水负荷高于用户使用热水设备6所需热水负荷时开启。
不同运行模式间的切换,在考虑土壤热平衡的前提下,夏季优先使用冷凝热回收提供生活热水,热水不足部分采用空气源热泵机组辅助;冬季优先使用土壤源热泵供热及提供热水,不足部分采用空气源热泵机组辅助。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案,而不应视为对于本实用新型的限制,本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下,可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,包括水源热泵机组(1)、蓄热水箱(3)、空调末端(4)、地埋管换热器(5)和用户使用热水设备(6);其特征在于:所述水源热泵机组(1)包括蒸发器(1-1)、冷凝器(1-2)及热回收冷凝器(1-3);
所述蒸发器(1-1)的出口通过第五阀门(8-5)与地埋管换热器(5)的进口相连,蒸发器(1-1)的出口还通过第六阀门(8-6)与空调末端(4)的进口相连;所述蒸发器(1-1)的进口连接第二循环水泵(7-2)的出口,第二循环水泵(7-2)的进口通过第七阀门(8-7)与地埋管换热器(5)的出口相连,第二循环水泵(7-2)的进口还通过第八阀门(8-8)与空调末端(4)的出口相连;
所述冷凝器(1-2)的出口通过第一阀门(8-1)与地埋管换热器(5)的进口相连,冷凝器(1-2)的出口还通过第二阀门(8-2)与空调末端(4)的进口相连;所述冷凝器(1-2)的进口连接第一循环水泵(7-1)的出口,第一循环水泵(7-1)的进口通过第三阀门(8-3)与地埋管换热器(5)的出口相连,第一循环水泵(7-1)的进口还通过第四阀门(8-4)与空调末端(4)的出口相连;
所述热回收冷凝器(1-3)的进口与蓄热水箱(3)的出口相连,热回收冷凝器(1-3)的出口通过第三循环水泵(7-3)与蓄热水箱(3)的进口相连,构成循环环路;
所述供冷供热系统还包括空气源热泵机组(2),空气源热泵机组(2)的进口与蓄热水箱(3)的出口相连,空气源热泵机组(2)的出口通过第四循环水泵(7-4)与蓄热水箱(3)的进口相连,构成循环环路;
所述蓄热水箱(3)的进口通过第五循环水泵(7-5)与空调末端(4)的出口相连,蓄热水箱(3)的出口与空调末端(4)的进口相连,构成循环环路;
所述用户使用热水设备(6)的进口通过第六循环水泵(7-6)与蓄热水箱(3)的出口相连,用户使用热水设备(6)的出口与蓄热水箱(3)的进口相连,构成循环环路。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,其特征在于:所述第五阀门(8-5)与第六阀门(8-6)并联后与所述蒸发器(1-1)的出口相连。
3.根据权利要求1所述的空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,其特征在于:所述第七阀门(8-7)与第八阀门(8-8)并联后与第二循环水泵(7-2)的进口相连。
4.根据权利要求1所述的空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,其特征在于:所述第一阀门(8-1)与第二阀门(8-2)并联后与所述冷凝器(1-2)的出口相连。
5.根据权利要求1所述的空气源热泵辅助土壤源热泵供冷供热系统,其特征在于:所述第三阀门(8-3)与第四阀门(8-4)并联后与第一循环水泵(7-1)的进口相连。
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