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CN106322813B - 一种节能复合式热泵系统 - Google Patents

一种节能复合式热泵系统 Download PDF

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CN106322813B CN201611033824.4A CN201611033824A CN106322813B CN 106322813 B CN106322813 B CN 106322813B CN 201611033824 A CN201611033824 A CN 201611033824A CN 106322813 B CN106322813 B CN 106322813B
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Abstract

本发明公开了一种节能复合式热泵系统，属于节能环保的制冷/制热技术领域，包括由压缩机、四通换向阀、使用侧换热器、具有双向节流功能的节流机构和冷却侧/热源侧换热器依次顺序连接构成的制冷/制热环路，均设有截止阀的冷却塔、热源塔以及太阳能集热器支路；使用侧换热器与外部的末端设备相连；其中，冷却侧/热源侧换热器由翅片式换热器和壳管式换热器并联构成，所述翅片式换热器和壳管式换热器的两端分别各与1个截止阀连接；所述各支路并联后与壳管式换热器连接；该热泵系统可根据需要，通过相应截止阀门的启停来实现不同冷源或热源的切换，使得机组始终能高效运行，同时节省成本。

Description

一种节能复合式热泵系统
技术领域
本发明属于节能环保的制冷/制热技术领域，特别是涉及一种节能复合式热泵系统。
背景技术
当前以能源为中心的生态环境问题日益突出，开发利用新能源、探索节能优化新途径等方面的问题也倍受关注。其中热泵行业由于其广泛的应用市场，而成为了国内外相关领域的一个研究热点。
市场上现有的水地源热泵机组和空气源热泵机组，都只采用了单一冷源/热源，不能通过调整冷源/热源的形式来与变化的环境条件相匹配，在实际应用中的适应性较差。
传统的热泵技术已不能适应节能环保的新要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种节能复合式热泵系统。本系统在节约成本的同时可提高机组效率，并可利用太阳能、风能、地热能等多种可再生能源。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种节能复合式热泵系统，其特征在于，包括由压缩机(1)、四通换向阀(2)、使用侧换热器(3)、具有双向节流功能的节流机构(4)和冷却侧/热源侧换热器依次顺序连接构成的制冷/制热环路，冷却塔支路以及热源支路；使用侧换热器(3)与外部的末端设备相连；其中，冷却侧/热源侧换热器由翅片式换热器(5)和壳管式换热器(7)并联构成，所述翅片式换热器(5)的两端分别与第一截止阀(6)、第二截止阀(27)连接，所述壳管式换热器(7)的两端分别与第三截止阀截止阀(8)、第四截止阀(26)连接；所述冷却塔支路和热源支路并联后与壳管式换热器(7)连接；
所述热源支路由热源塔支路和太阳能集热器支路并联构成；其中，热源塔支路包括热源塔(15)以及分别连接在该热源塔两端的第五截止阀(14)、第六截止阀(19)，太阳能集热器支路包括太阳能集热器(17)以及分别连接在该太阳能集热器两端的第七截止阀(16)、第八截止阀(18)，热源支路的一端通过第一循环水泵(24)与冷却塔支路的一端并联连接；
所述冷却塔支路由第九截止阀(25)、冷却塔(11)、第十截止阀(9)和第二循环水泵(10)依次顺序连接构成；其中，第九截止阀(25)与热源支路设有第一循环水泵(24)的一端并联连接，第十截止阀(9)和第二循环水泵(10)与热源支路的另一端并联连接。
该复合式热泵系统还包括与所述冷却塔支路和热源支路并联的地热能支路，该地热能支路由第十一截止阀(13)、抽水井/回灌井(20)、回灌井/抽水井(21)、第十二截止阀(22)依次顺序连接构成；其中，该地热能支路设有第十二截止阀(22)的一端与热源支路并联后再通过第一循环水泵(24)与冷却塔支路的一端并联连接；
所述地热能支路的抽水井/回灌井(20)、回灌井/抽水井(21)井口处分别并联有第十三截止阀(12)、第十四截止阀(23)；其中，第十三截止阀(12)的一端与抽水井/回灌井(20)的井口连接、另一端与第二循环水泵(10)的进口连接；第十四截止阀(23)的一端与回灌井/抽水井(21)的井口连接、另一端与第一循环水泵(24)的出口连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的节能复合式热泵系统，在现有技术的基础上，利用了空气能、浅层地热能、太阳能等自然能源，节能环保。
2、本发明的节能复合式热泵系统，制冷可根据实际条件采用空气源热泵系统或换热效率较高的水地源热泵系统；制热时白天可采用空气能、浅层地热能、热源塔、太阳能等多种热源形式相配合，夜间利用谷电以空气能、浅层地热能或热源塔为热源，通过适时调整使得机组始终以最佳热源形式运行，可大幅节省运行成本，提高机组效率。
附图说明
图1所示为本发明节能复合式热泵系统制冷时的系统流程图；
图2所示为本发明节能复合式热泵系统制热时的系统流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提出的一种节能复合式热泵系统的整体结构如图1或图2所示，包括由压缩机1、四通换向阀2、使用侧换热器3、具有双向节流功能的节流机构4和冷却侧/热源侧换热器依次顺序连接构成的制冷/制热环路，冷却塔支路以及热源支路；使用侧换热器3与外部的风机盘管等末端设备相连；其中，冷却侧/热源侧换热器由翅片式换热器5和壳管式换热器7并联构成，所述翅片式换热器5的两端分别与第一截止阀6、第二截止阀27连接，所述壳管式换热器7的两端分别与第三截止阀截止阀8、第四截止阀26连接；冷却塔支路和热源支路并联后再与壳管式换热器7连接；
所述热源支路由热源塔支路和太阳能集热器支路并联构成；其中，热源塔支路包括热源塔15以及分别连接在该热源塔两端的第五截止阀14、第六截止阀19，太阳能集热器支路包括太阳能集热器17以及分别连接在该太阳能集热器两端的第七截止阀16、第八截止阀18，热源支路的一端通过第一循环水泵24与冷却塔支路的一端并联连接；
所述冷却塔支路由第九截止阀25、冷却塔11、第十截止阀9和第二循环水泵10依次顺序连接构成；其中，第九截止阀25与热源支路设有第一循环水泵24的一端并联连接，第十截止阀9和第二循环水泵10与热源支路的另一端并联连接。
此外，所述复合式热泵系统可根据应用地区的地质条件及政策，选用浅层地热能作为地源热泵系统制冷模式时的冷源或者制热模式时的热源；此时，本发明的复合式热泵系统还包括与冷却塔支路和热源支路并联的地热能支路(如图1或图2所示)，该地热能支路由第十一截止阀13、抽水井/回灌井20、回灌井/抽水井21、第十二截止阀22依次顺序连接构成；所述地热能支路设有第十二截止阀22一端与热源支路并联后再通过第一循环水泵24与冷却塔支路的一端并联连接；
所述地热能支路的抽水井/回灌井20、回灌井/抽水井21井口处分别并联有第十三截止阀12、第十四截止阀23；其中，第十三截止阀12的一端与抽水井/回灌井20的井口连接、另一端与第二循环水泵10的进口连接；第十四截止阀23的一端与回灌井/抽水井21的井口连接、另一端与第一循环水泵24的出口连接。
本发明节能复合式热泵系统内的部件均为常规产品，制冷/制热环路内各部件之间通过紫铜管焊接相连或采用其他常规连接方式相连，热源支路、地热能支路以及冷却塔支路内各部件由钢管、法兰等焊接相连或采用其他常规连接方式相连；其中，四通换向阀具有制冷和制热模式的切换开关。
本热泵系统通过四通换向阀2的控制实现制冷模式和制热模式的切换，通过控制相应截止阀的启停实现不同冷源、热源的选用，通过控制第十一截止阀13、第十二截止阀22、第十三截止阀12、第十四截止阀23以及第一循环水泵24和第二循环水泵10的启停可实现地热能支路中抽水井与回灌井的切换。本热泵系统工作过程或原理为：
制冷模式时，将四通换向阀2转向至制冷位置(如图1所示)：开启第三截止阀8、第四截止阀26、第九截止阀25、第十截止阀9以及第二循环水泵10，关闭其余截止阀以及第一循环水泵24，使得所述冷却侧/热源侧换热器中的壳管式换热器7(作为冷凝器)以及所述冷却塔支路(该冷却塔支路中的冷却水作为冷源)工作，此时系统为水源热泵系统；或者，开启第三截止阀8、第四截止阀26、第十四截止阀23、第十三截止阀12以及第二循环水泵10，关闭其余截止阀和第一循环水泵24，使得所述冷却侧/热源侧换热器中的壳管式换热器7(作为冷凝器)以及所述地热能支路(该地热能支路中的井水作为冷源)工作，此时本系统为地源热泵系统；或者，开启第一截止阀6、第二截止阀27，关闭第三截止阀8、第四截止阀26以及所有循环水泵，使得所述冷却侧/热源侧换热器中的翅片管式换热器5(作冷凝器)工作，此时本系统为空气源热泵系统，夜间可利用谷电工作。
制热模式时，将四通换向阀2转向至热泵工作位置(如图2所示)，打开第一截止阀6、第二截止阀27，关闭第三截止阀8、第四截止阀26以及所有循环水泵，使得所述冷却侧/热源侧换热器中的翅片管式换热器5工作，此时本系统为空气源热泵系统；或者，打开第三截止阀8、第四截止阀26、第一循环水泵24，同时打开地热能支路中的第十一截止阀13与第十二截止阀22或热源塔支路的第五截止阀14与第六截止阀19或太阳能集热器支路的第七截止阀16与第八截止阀18当中的至少一组截止阀，使得所述冷却侧/热源侧换热器中的壳管式换热器7以及所述地热能支路或热源塔支路或太阳能集热器支路工作；制热模式时，白天根据情况尽可能使用所述冷却侧/热源侧换热器中的壳管式换热器7作蒸发器，可选用地热能支路、或热源支路的热源塔15或者太阳能集热器17中的任意一个或一个以上同时使用来提供热源，当选用所述地热能支路工作时本系统为地源热泵系统，当选用热源塔15时本系统为水源热泵系统，当选用太阳能集热器17时本系统为太阳能热泵系统；夜间可利用谷电，使用所述冷却侧/热源侧换热器中的翅片管式换热器5作蒸发器，或者使用冷却侧/热源侧换热器中的壳管式换热器7(作蒸发器)以及所述地热能支路或热源塔支路二者之一工作。
综上所述，制冷模式时可根据情况，选用地源热泵系统或空气源热泵系统或由冷却塔11组成的水源热泵系统；制热模式时，白天可根据当地实际天气情况选用空气源热泵系统或地源热泵系统或由热源塔15作为热源的水源热泵系统或由太阳能作为热源的太阳能热泵系统，晚上可利用谷电使用地源热泵系统或空气源热泵系统或由热源塔15作为热源的水源热泵系统；由此通过多种冷、热源形式的适时切换，使得机组运行模式与实际环境条件匹配最佳，进而达到系统运行成本低并且节能的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种节能复合式热泵系统，其特征在于，包括由压缩机(1)、四通换向阀(2)、使用侧换热器(3)、具有双向节流功能的节流机构(4)和冷却侧/热源侧换热器依次顺序连接构成的制冷/制热环路，冷却塔支路以及热源支路；使用侧换热器(3)与外部的末端设备相连；其中，冷却侧/热源侧换热器由翅片式换热器(5)和壳管式换热器(7)并联构成，所述翅片式换热器(5)的两端分别与第一截止阀(6)、第二截止阀(27)连接，所述壳管式换热器(7)的两端分别与第三截止阀(8)、第四截止阀(26)连接；所述冷却塔支路和热源支路并联后与壳管式换热器(7)连接；
所述热源支路由热源塔支路和太阳能集热器支路并联构成；其中，热源塔支路包括热源塔(15)以及分别连接在该热源塔两端的第五截止阀(14)、第六截止阀(19)，太阳能集热器支路包括太阳能集热器(17)以及分别连接在该太阳能集热器两端的第七截止阀(16)、第八截止阀(18)，热源支路的一端通过第一循环水泵(24)与冷却塔支路的一端并联连接；
所述冷却塔支路由第九截止阀(25)、冷却塔(11)、第十截止阀(9)和第二循环水泵(10)依次顺序连接构成；其中，第九截止阀(25)与热源支路设有第一循环水泵(24)的一端并联连接，第十截止阀(9)和第二循环水泵(10)与热源支路的另一端并联连接。
2.根据权利要求1所述的节能复合式热泵系统，其特征在于，该复合式热泵系统还包括与所述冷却塔支路和热源支路并联的地热能支路，该地热能支路由第十一截止阀(13)、抽水井/回灌井(20)、回灌井/抽水井(21)、第十二截止阀(22)依次顺序连接构成；其中，该地热能支路设有第十二截止阀(22)的一端与热源支路并联后再通过第一循环水泵(24)与冷却塔支路的一端并联连接；
所述地热能支路的抽水井/回灌井(20)、回灌井/抽水井(21)井口处分别并联有第十三截止阀(12)、第十四截止阀(23)；其中，第十三截止阀(12)的一端与抽水井/回灌井(20)的井口连接、另一端与第二循环水泵(10)的进口连接；第十四截止阀(23)的一端与回灌井/抽水井(21)的井口连接、另一端与第一循环水泵(24)的出口连接。
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