CN216346758U - 水源、地源多工况冷热双蓄空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型水源、地源多工况冷热双蓄空调系统。1、在双压缩机水源、地源空调系统中的水源、地源侧换热器其中一路并联增加一组换热器，通过电磁两通阀对换热器与原水源、地源侧换热器的切换，实现双压缩机水源、地源空调系统由双压缩机并联输出转换为双压缩机串联复叠式输出高温工况的切换功能；2、双压缩机空调系统之间原有的输出端双系统换热器更改为三介质换热器，该三介质换热器即可以实现氟—氟热交换又可以实现氟—水热交换，既可以作为双压缩机系统并联运行时冷热工况模式的输出，又可以作为双压缩机系统串联运行时作为复叠式输出高温热水工况模式的中间换热器。

Description

水源、地源多工况冷热双蓄空调系统

技术领域

本实用新型属于暖通空调及峰谷电蓄能领域，具体涉及水源、地源多工况冷热双蓄空调系统。

背景技术

随着工业发展和人民物质文化生活水平的提高，空调的普及率逐年增长，电力消耗增长迅速，高峰时电力紧张，用电峰谷差日趋扩大。尤其是在大型商场、宾馆、饭店、银行、办公楼、写字楼或工厂等场所，这些场所现有空调冷热负荷相当大，空调制冷负荷持续在白天工作时间内运行，给电网带来巨大的负荷压力，不能有效地利用峰谷电价有效的降低成本。在谷段电价阶段大部分空调系统停止运行，造成电网资源浪费，使电网由很大不稳定因素。本空调系统能够实现一套空调机组解决使用水源、地源既可以实现夏天利用谷电价夜间蓄冰，还可以实现冬季严寒的环境温度下利用夜间谷电价高温蓄热运行，在谷电价阶段把峰段时间所需要的冷热源以廉价的方式存储起来，在峰段时间进行释放，既可以节约运行成本，又可平衡电网负荷。本空调系统还能够直接作为机载空调使用，输出常规的冷热源。

现在冷热蓄能系统的方式主要是夏季使用双工况蓄冰制冷机组配合蓄冰装置完成谷电价蓄冷，冬季使用电锅炉加热配合蓄热水箱或相变储能设备完成谷电价蓄热，不仅系统控制复杂操作繁琐，而且还存在投资成本高，占用场地面积大，还存在电锅炉加热蓄热储能时能效比低，运行成本高的缺点。本实用新型可以实现一套设备既可以满足夏季谷电价蓄冰，还可以在冬季严寒的夜间以高于电锅炉近两倍的效能比蓄热，节约能耗减少了重复投资。

本实用新型水源、地源多工况冷热双蓄空调系统技术是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电动压缩机制冷或制热，利用蓄能介质的显热或潜热特性，用一定的方式将冷热能量储存起来;在电力负荷较高的用电高峰期，把储存的冷热能量释放出来，以满足建筑物内温度调节的需要。与常规空调相比，双蓄空调系统可均衡电网峰谷负荷，优化电网结构，在峰谷分时电价政策下，用户可节省运行费用，从而使各行业受益，具有重要的企业经济效益和社会效益。

发明内容

本实用新型的目的是要从技术上提供了一种水源、地源冷热多工况双蓄空调系统，解决了如何实现第一压缩机系统与第二压缩机系统通过不同的电磁阀及换热器的转换，使两套压缩机系统不同的模式相互转换相互配合，完成不同工况的组合，形成空调系统多种工况模式运行，不同的工况模式可以用于制取不同温度的冷热源。实现蓄冰、蓄热工况的转换，并且可以输出制冷、采暖工况模式的切换，达到各个温度输出所需要的工况。

所述水源、地源多工况冷热双蓄空调系统组成包括第一压缩机（1）、第一膨胀阀（2）、水源、地源侧换热器（3）、三介质换热器（4）、第二压缩机（5）、第二膨胀阀（6）、第一电磁两通阀（7）、第二电磁两通阀（8）、第三电磁两通阀（9）、第四电磁两通阀（10）、高温换热器（11），外围设备有水源、地源输入端（12）、蓄冰水泵（13）、蓄冰设备（14）、蓄热水泵（15）、蓄热设备（16）和设置在器件之间的连通管构成。详见图1、水源、地源多工况冷热双蓄空调系统原理图。

所述的水源、地源多工况冷热双蓄空调系统有两个输出端，第一输出端是第一压缩机系统与第二压缩机系统单级循环双机并联运行时，由三介质换热器（4）联合输出作为蓄冰输出端，此输出端是可输出的-5.6度低温冷冻水用于蓄冰，以盐水类物质溶液、乙二醇溶液等物质的其中一种介质作为载冷剂。第二输出端是第一压缩机系统与第二压缩机系统复叠式热泵循环串联运行时作为中间换热器，由高温换热器（11）作为高温热水输出端，此输出端是可输出85度的高温热水用于水蓄热或相变蓄热，以水为介质。

所述的水源、地源多工况冷热双蓄空调系统利用外部的水源或地源作为冷热源。

所述的第一压缩机系统，主要运营工况为：1、夏季可制取-5.6度的低温冷冻水，2、冬季作为复叠式空调系统的低温机组，通过三介质换热器（4）为第二压缩机系统提供40度冷凝的中间热源。

所述的第二压缩机系统，主要运营工况为：1、夏季可制取-5.6度的低温冷冻水，2、冬季作为复叠式空调系统的高温机组，通过三介质换热器（4）提取第一空调系统提供40度左右冷凝的中间热源，由高温换热器（11）制取85度的高温热水。

所述的水源、地源多工况冷热双蓄空调系统蓄冰工况模式运行时，关闭第二电磁阀（8）和第四电磁阀（10），开启第一电磁阀（7）和第三电磁阀（9），水源、地源侧换热器（3）作为冷凝器，三介质换热器（4）作为两套压缩机系统的蒸发器，冷媒通过第一膨胀阀（2）与第二膨胀阀（6）的调节，在三介质换热器（4）中蒸发，冷量通过三介质换热器（4）进行双路氟-水换热，给第三载冷介质水降温，由水泵（13）循环载冷介质供给蓄冰设备（14）实现蓄冰工况。此工况时，第一压缩机系统冷媒工质循环线路为：第一压缩机（1）→水源、地源侧换热器（3）→第一膨胀阀（2）→三介质换热器（4）→第一压缩机（1），第二压缩机系统冷媒工质循环线路为：第二压缩机（5）→第三电磁两通阀（9）→水源、地源侧换热器（3）→第一电磁两通阀（7）→第二膨胀阀（6）→三介质换热器（4）→第二压缩机（5）。详见图2、水源、地源冷热多工况双蓄空调系统蓄冰模式的冷媒流向控制示意图。

所述的多工况双蓄冷暖空调系统高温热水蓄热工况运行时，关闭第一电磁阀（7）和第三电磁阀（9），开启第二电磁阀（8）和第四电磁阀（10），水源、地源侧换热器（3）作为蒸发器，三介质换热器（4）作为第一压缩机系统的冷凝器同时作为第二压缩机系统的蒸发器，高温换热器（11）作为第二压缩机系统的冷凝器，冷媒通过第一膨胀阀(2)与第二膨胀阀(6)的调节，在高温换热器（11）得到所需高温热水，由水泵（15）循环载热介质水，输出85度的高温热水供蓄热装置（16）用于热水储能或相变储能。此工况时，第一压缩机系统冷媒工质循环线路为：第一压缩机（1）→三介质换热器（4）→第一膨胀阀（2）→水源、地源侧换热器（3）→第一压缩机（1），第二压缩机系统冷媒工质循环线路为：第二压缩机（5）→第四电磁两通阀（10）→高温换热器（11）→第二电磁两通阀（8）→第二膨胀阀（6）→三介质换热器（4）→第二压缩机（5）。详见图2、水源、地源侧换热器多工况冷热双蓄空调系统高温热水蓄热模式的冷媒流向控制示意图。

实施本实用新型带来的有益效果：通过在同一套空调系统中的两个压缩机系统运行模式的转换，既可以实现双压缩机系统单级并联运行，又可以实现双压缩机系统复叠式运行，空调系统设置2个出水侧换热器，可提供2个循环水路，每路循环水路可单独制取不同种类冷热源，满足冬季与夏季蓄热与蓄冷的需求。同时使用复叠式空调模式制热时的能效比可以达到电锅炉的近两倍左右，降低了冬季蓄热的运行费用，并且设备的整体使用率得到了提升，解决了现有设备使用单一所造成的资源浪费。

在国家大力支持峰谷用电差异化的今天，该实用新型有效的解决了现有的大多数空调系统输出只能单一制冷或高温制热的现状，普通空调机组只能提供7度的冷冻水和45度的采暖热水，不能利用谷段电价蓄冰蓄热储能，而双工况蓄冰机组只能提供-5.6度的制冰水和7度的冷冻水不能提供采暖，采暖还需要增加一套能效比低的电锅炉或接入费用高昂的市政供暖管线。该水源、地源侧换热器多工况冷热双蓄空调系统既可以自成体系，脱离市政供暖，又可以享受峰谷电价差异化的政策红利。利用谷电时段进行蓄热蓄冰，有效的降低电网白天的负荷，平衡电网结构。把白天省下来的电力更多的供给工商业用户，可有效地提高工业生产总值，促进国民经济发展。提高人民生活水平，改善人民生活环境，降低生活成本做出贡献。

附图说明

图1、水源、地源侧换热器多工况冷热双蓄空调系统原理图。

图2、水源、地源侧换热器多工况冷热双蓄空调系统蓄冰模式的冷媒流向控制示意图。

图3、水源、地源侧换热器多工况冷热双蓄空调系统高温热水蓄热模式的冷媒流向控制示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。水源、地源侧换热器多工况冷热双蓄空调系统的实现关键主要因素：1、取决于压缩机的性能及运行参数的范围。2、三介质换热器的换热方式。3、由于第二压缩机是高温压缩机，在制冷时要解决提高第二压缩机的制冷效率的问题。针对这些关键的因素点，需要制定相应的解决方案。

1、第一压缩机（1）选用机型范围为，压缩机运行时，冷凝温度参数应满足在40度至55度的运行范围，蒸发温度参数应满足0度至15度的运行范围，由此参数可知该压缩机可选范围非常广。第二压缩机（5）选用机型范围为，压缩机运行时，冷凝温度参数应满足在35度至90度的运行范围，蒸发温度参数应满足-10度至40度的运行范围，由此参数可知该压缩机可选范围为高温型压缩机。压缩机选用机型范围为包括但不限于涡旋压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机、离心压缩机等机型。

2、三介质换热器（4）需要满足不同的三种介质之间都可以进行两两换热，既可以发生氟氟交换，又可以发生氟水交换。在第一压缩机（1）与第二压缩机（5）进行复叠式运行时三介质换热器（5）内部氟与氟之间热交换，此时水路不流动，不会与氟路之间产生热交换。在第一压缩机（1）与第二压缩机（5）进行并联式运行时三介质板式换热器（4）内部两路氟同时与水路之间进行热交换，由于氟此时都处于蒸发状态温度接近，因此两个氟路之间不会发生热交换。

3、水源、地源侧换热器多工况冷热双蓄空调系统拥有两组水路接口独立输出端，低温蓄冰冷冻液接口是（4），该输出端是用来接蓄冰设备，该输出端工作时工况在零度以下温度，使用乙二醇作为载冷剂用于谷电存储冷源。高温热水接口是（11），输出85度高温热水，用于冬季夜间谷电蓄热或者给用户提供生活热水。

Claims (3)

1.一种水源、地源多工况冷热双蓄空调系统，其特征是，包括第一压缩机（1）、第一膨胀阀（2）、水源、地源侧换热器（3）、三介质换热器（4）、第二压缩机（5）、第二膨胀阀（6）、第一电磁两通阀（7）、第二电磁两通阀（8）、第三电磁两通阀（9）、第四电磁两通阀（10）、高温换热器（11），外围设备有水源、地源输入端（12）、蓄冰水泵（13）、蓄冰设备（14）、蓄热水泵（15）、蓄热设备（16）和设置在器件之间的连通管构成；第一压缩机（1）依次连接三介质换热器（4）、第一膨胀阀（2）、水源、地源侧换热器（3）；第二压缩机（5）连接三介质换热器（4）、第二膨胀阀（6）、第一电磁两通阀（7）、第二电磁两通阀（8）、高温换热器（11）、第三电磁两通阀（9）、第四电磁两通阀（10）及水源、地源侧换热器（3）；所诉水源、地源多工况冷热双蓄空调系统采用三介质换热器（4），通过第一电磁两通阀（7）、第二电磁两通阀（8）的切换与第三电磁两通阀（9）、第四电磁两通阀（10）的切换实现高温换热器（11）与水源、地源侧换热器（3）之间的制冷剂流向的转换，可实现第一压缩机（1）与第二压缩机（5）的并联与串联的切换重组；所诉水源、地源多工况冷热双蓄空调系统拥有两个独立输出的换热器端口，三介质换热器（4）通过蓄冰水泵（13）用于给低温蓄冰设备（14）低温输出，高温换热器（11）通过蓄热水泵（15）用于给蓄热设备（16）高温热水输出，实现高温水与低温冷冻液的隔离。

2.根据权利要求1所述的水源、地源多工况冷热双蓄空调系统，其特征在于，所述水源、地源多工况冷热双蓄空调系统拥有两个独立输出的换热器端口，实现高温水与低温冷冻液的隔离。

3.根据权利要求1所述的水源、地源多工况冷热双蓄空调系统，其特征在于，所述采用三介质换热器（4）,该三介质换热器即可以实现氟—氟热交换又可以实现氟—水热交换，既可以作为双压缩机系统并联运行时冷热工况模式的输出，又可以作为双压缩机系统串联运行时作为复叠式输出高温热水工况模式的中间换热器。

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