CN217715238U - 水源地源热泵双蓄空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型水源地源热泵双蓄空调系统。将两套热泵空调系统通过三介质换热器连接在一起，通过电控阀对水源地源侧水路控制的切换，实现水源地源热泵双蓄空调系统两套热泵空调系统并联输出与串联复叠式输出工况的切换功能，实现高温蓄热与低温蓄冷蓄冰的工况输出；该双蓄空调系统有效的利用谷电价时段降低整体运营成本，控制逻辑简单，适用场合多样。

Description

水源地源热泵双蓄空调系统

技术领域

本实用新型属于暖通空调及谷电蓄能领域，具体涉及水源地源热泵双蓄空调系统。

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，给电网造成很大不稳定因素。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夜间谷电价蓄冷蓄冰，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平段时间所需要的冷热源以廉价的方式存储起来，在峰段平段时间进行释放，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。

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。

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使用三介质换热器与不同工况的压缩机系统组成一种新型的水源地源热泵双蓄空调系统，解决了如何实现第一热泵系统回路与第二热泵系统回路通过不同的电控阀对水路的切换及热泵系统不同工况的转换，使两套热泵系统不同的模式相互转换相互配合，完成不同工况的组合，形成第一热泵系统回路与第二热泵系统回路完成双压缩机并联系统与双压缩机串联系统可变工况模式输出运行，不同的工况模式可以用于制取不同温度的冷热源。双压缩机并联系统可以实现制冷及低温蓄冰工况输出，双压缩机串联系统组成复叠式空调系统可以实现高温蓄热工况输出，以达到各个工况输出所需要的温度。

所述水源地源热泵双蓄空调系统组成包括第一压缩机（1）、四通阀（2）、第一膨胀阀（3）、三介质换热器（4）、第一换热器（5）、第二压缩机（6）、第二膨胀阀（7）、第二换热器（8）、第一电控阀（9）、第二电控阀（10）、第三电控阀（11）、第四电控阀（12）、第五电控阀（17）、第六电控阀（18）及设置在器件之间的连通管和附属设备组成；外围设备有水源地源输入端、蓄热设备（13）、蓄热水泵（14）、蓄冷蓄冰设备（15）、蓄冷蓄冰水泵（16）和设置在器件之间的连通管和附属设备构成。由以上设备组成三个回路：第一热泵系统回路，第二热泵系统回路，供冷供热控制回路，由三种不同的回路组成一套完整的空调系统。详见图1、水源地源热泵双蓄空调系统原理图。

所述第一热泵系统回路，包括第一压缩机（1）、四通阀（2）、三介质换热器（4）、第一膨胀阀（3）、第一换热器（5）及依次连接管路和附属设备组成；所述第二热泵系统回路，包括第二压缩机（6）、三介质换热器（4）、第二膨胀阀（7）、第二换热器（8）及依次连接管路和附属设备组成；所述供冷供热控制回路，包括第一电控阀（9）、第二电控阀（10）、第三电控阀（11）、第四电控阀（12）、第五电控阀（17）、第六电控阀（18）及设置在器件之间的连接管路和附属设备组成。

所述第一热泵系统回路与第二热泵系统回路通过三介质换热器（4）连接成为一套可变工况水源地源热泵空调系统，可实现第一热泵系统回路与第二热泵系统回路通过三介质换热器（4）组成双系统空调机组与复叠式空调机组的切换。

所述水源地源热泵双蓄空调系统拥有三个换热器，第一换热器（5）为水源地源水输入端，第二换热器（8）连接第一电控阀（9）、第二电控阀（10）、第三电控阀（11）、第四电控阀（12），通过电控阀的切换实现其水源地源水输入端与高温水输出端功能的转换，三介质换热器（4）连接第五电控阀（17）、第六电控阀（18），通过电控阀的开闭实现其作为中间换热器和输出端换热器的转换。

所述的水源地源热泵双蓄空调系统不同于普通空调系统只有一个输出端，它有两个输出端，第一输出端是第一热泵系统回路与第二热泵系统回路单级循环双系统回路并联运行时作为双系统空调，由三介质换热器（4）输出作为蓄冷蓄冰输出端，此输出端是可输出的低温冷冻水用于蓄冷蓄冰，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，并可以作为普通空调输出制冷或制热输出。此时第一电控阀（9）和第二电控阀（10）打开，水源地源水同时供给第一换热器（5）和第二换热器（8）用于换热，第三电控阀（11）和第四电控阀（12）关闭切断蓄热设备（13）循环，第五电控阀（17）、第六电控阀（18）打开由三介质换热器（4）输出作为蓄冰输出端。此时第一换热器（5）作为第一热泵系统回路冷凝器，第二换热器（8）作为第二热泵系统回路冷凝器，三介质换热器（4）作为第一热泵系统回路和第二热泵系统回路共用的蒸发器。

第二输出端是第一压缩机系统回路与第二热泵系统回路串联运行时组成复叠式热泵循环时，第一热泵系统回路作为低温侧制热空调系统，第二热泵系统回路作为高温侧空调系统，三介质换热器（4）作为中间换热器，第二换热器（8）作为高温热水输出端，此输出端可输出达到85度的高温热水用于水蓄热或相变蓄热，主要以水为介质。此时第一电控阀（9）和第二电控阀（10）关闭，第三电控阀（11）和第四电控阀（12）打开，水源地源水只供给第一换热器（5）用于一级热源换热，第五电控阀（17）、第六电控阀（18）关闭，切断蓄冷蓄冰水泵（16）为蓄冷蓄冰设备（15）输出，三介质换热器（4）作为中间二级热源换热，由第二换热器（8）作为高温热水输出端。此时第一换热器（5）作为第一热泵系统回路蒸发器，三介质换热器（4）作为第一热泵系统回路冷凝器和第二热泵系统回路蒸发器，第二换热器（8）作为第二热泵系统回路冷凝器。

所述的水源地源热泵双蓄空调系统利用外部的水源或地源水作为冷热源。

所述的第一热泵系统回路，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侧机组，通过三介质换热器（4）为第二热泵系统回路提供40-50度的中间热源。

所述的第二热泵系统回路，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）提取第一热泵系统回路提供40-50度的中间热源，由第二换热器（8）制取达到85度的高温热水。

所述第一热泵系统回路设有四通阀，所述第二热泵系统回路无四通阀，通过第一热泵系统回路四通阀转换与不同电控阀对水路的切换实现不同工况的输出。

所述冬季蓄热工况时，开启谷电高温蓄热控制模式，在冬季夜间谷电时段水源地源热泵双蓄空调系统第一热泵系统回路的四通阀（2）转换为制热模式与第二热泵系统回路组成复叠式空调机组制热模式，关闭第一电控阀（9）和第二电控阀（10），水源地源水只进入第一换热器（5），此时第一换热器（5）作为第一热泵系统回路的蒸发器从水源地源水提取热能，将所提取的热能传递给三介质换热器（4），三介质换热器（4）作为第一热泵系统回路的冷凝器为第二热泵系统回路提供低品位热能，同时又作为第二热泵系统回路蒸发器，将第一热泵系统回路提供的低品位热能换热为第二热泵系统回路提供热能，打开第三电控阀（11）和第四电控阀（12），由第二换热器（8）作为第二热泵系统回路的输出端输出高温热水，开启蓄热水泵（14）供给蓄热设备（13）蓄热，其他平段或峰段电时段由蓄热设备（13）释热供暖，此时第五电控阀（17）、第六电控阀（18）为关闭状态，切断蓄冷蓄冰水泵（16）及蓄冷蓄冰设备（15）的循环。

所述夏季蓄冰工况时，开启谷电蓄冷蓄冰控制模式，在夏季夜间谷电时段水源地源热泵双蓄空调系统第一热泵系统回路四通阀（2）转换为制冷模式与第二热泵系统回路组成双系统并联制冷运行模式，打开第一电控阀（9）和第二电控阀（10），关闭第三电控阀（11）和第四电控阀（12），水源地源水同时进入第一换热器（5）和第二换热器（8），此时第一换热器（5）和第二换热器（8）都作为冷凝器，将冷凝的冷媒通过第一膨胀阀（3）和第二膨胀阀（7）传输给三介质换热器（4），此时三介质换热器（4）作为第一热泵系统回路和第二热泵系统回路的共用蒸发器，打开第五电控阀（17）和第六电控阀（18）由三介质换热器（4）输出低温水开启蓄冷蓄冰水泵（16）供给蓄冷蓄冰设备（15），其他平段或峰段电时段由蓄冷蓄冰设备（15）释冷制冷。

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工况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复叠式空调系统输出只能单一高温制热、双工况蓄冰机组只能单一的制冷的现状，而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。该水源地源热泵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、水源地源热泵双蓄空调系统原理图。

图2、水源地源热泵双蓄空调系统结构示意图。

具体实施方式

下面具体实施方式用于对本实用新型的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本实用新型的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本实用新型权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本实用新型的保护范围。

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。水源地源热泵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、由于第二压缩机采用的是宽动态压缩机，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（6）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（6）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（6）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、水源地源热泵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 (7)

1.一种水源地源热泵双蓄空调系统，其特征在于：包括第一热泵系统回路，第二热泵系统回路，供冷供热控制回路；

所述第一热泵系统回路，包括第一压缩机（1）、四通阀（2）、三介质换热器（4）、第一膨胀阀（3）、第一换热器（5）及依次连接管路和附属设备组成；第二热泵系统回路，包括第二压缩机（6）、三介质换热器（4）、第二膨胀阀（7）、第二换热器（8）及依次连接管路和附属设备组成；供冷供热控制回路，包括第一电控阀（9）、第二电控阀（10）、第三电控阀（11）、第四电控阀（12）、第五电控阀（17）、第六电控阀（18）及设置在器件之间的连通管和附属设备组成；

所述三介质换热器（4）作为中间换热器时，第一热泵系统回路与第二热泵系统回路组成复叠式空调机组系统；三介质换热器（4）作为用户端换热器时，第一热泵系统回路与第二热泵系统回路组成双压缩机空调机组系统。

2.根据权利要求1所述的水源地源热泵双蓄空调系统，其特征在于：包括第一热泵系统回路，第二热泵系统回路，供冷供热控制回路，由三种不同的回路组成一套完整的空调系统。

3.根据权利要求1所述的水源地源热泵双蓄空调系统，其特征在于：所述第一热泵系统回路，包括第一压缩机（1）、四通阀（2）、三介质换热器（4）、第一膨胀阀（3）、第一换热器（5）及依次连接管路和附属设备组成；所述第二热泵系统回路，包括第二压缩机（6）、三介质换热器（4）、第二膨胀阀（7）、第二换热器（8）及依次连接管路和附属设备组成。

4.根据权利要求1所述的水源地源热泵双蓄空调系统，其特征在于：所述第一热泵系统回路设有四通阀，所述第二热泵系统回路无四通阀，通过第一热泵系统回路四通阀转换与不同电控阀对水路的切换实现不同工况的输出。

5.根据权利要求1所述的水源地源热泵双蓄空调系统，其特征在于：所述供冷供热控制回路，包括第一电控阀（9）、第二电控阀（10）、第三电控阀（11）、第四电控阀（12）、第五电控阀（17）、第六电控阀（18）及设置在器件之间的连通管和附属设备组成。

6.根据权利要求1所述的水源地源热泵双蓄空调系统，其特征在于，所述第一热泵系统回路与第二热泵系统回路通过三介质换热器（4）连接成为一套可变工况水源地源热泵空调系统。

7.根据权利要求1所述的水源地源热泵双蓄空调系统，其特征在于，所述水源地源热泵双蓄空调系统拥有三个换热器，第一换热器（5）为水源地源水输入端，第二换热器（8）连接第一电控阀（9）、第二电控阀（10）、第三电控阀（11）、第四电控阀（12），通过电控阀的切换实现其水源地源水输入端与高温水输出端功能的转换，三介质换热器（4）连接第五电控阀（17）、第六电控阀（18），通过电控阀的开闭实现其作为中间换热器和输出端换热器的转换。

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