專利名稱：地源熱泵復合空調系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及樓宇節能降噪技術領域以及熱泵技術領域，尤其涉及一種能滿足地下地鐵車站空調負荷需求和夜間降噪需求的地源熱泵復合空調系統。
背景技術：
隨著城市化進程的發展，地鐵已經成為現代城市人們出行的首要選擇，同時人們對地鐵及地鐵車站的舒適度提出了比較高的要求。目前地鐵車站大都采用常規冷水機組空調系統進行車站環境的溫濕度調節，耗能較大，且冷卻塔占地面積大、噪聲大，對周圍居民影響大，特別是夜間，嚴重影響地鐵車站周圍居民休息。同時，由于地鐵車站人流量大，負荷的周期性明顯，且具有顯著的早晚高峰，導致常規冷水機組空調系統長時間在部分負荷下運行，效率低下。地源熱泵空調系統在滿足舒適性要求的基礎上，以其環保、節能、高效、低噪聲、無需冷卻塔、對地上建筑影響較小等特點，適合在地鐵車站推廣應用。地源熱泵系統冬季可以從土壤吸取熱量對建筑供熱，夏季則將建筑中的熱量排入土壤對建筑制冷，只要使地源熱泵系統的吸排熱平衡，系統就能穩定高效運行，具有較好的應用前景。但是大多數的地下地鐵車站只需夏季制冷，冬季無供暖需求，給地源熱泵的使用帶來了較大的困難。因此，有必要以地源熱泵技術為核心構建復合空調系統。比如申請號CN201110146044.1的專利給出了一種太陽能-地源熱泵聯合的建筑供能系統，利用太陽能來輔助地源熱泵供能，從而解決地埋管換熱器周圍土壤熱失衡的問題。但是該專利的運行模式以及控制方式較為簡單，且太陽能具有不穩定性，該系統可以在一定程度上滿足普通建筑的供能需求并保持土壤的熱平衡，卻并不能滿足地鐵車站這種空調負荷大且波動明顯的特殊建筑空調負荷需求。如何設計一種能夠有效滿足地鐵車站空調負荷及夜間降噪需求的節能空調系統是地鐵車站空調設計中急需解決的問題。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有的地鐵車站空調不能夠有效滿足地鐵車站空調負荷且噪聲很大的缺陷，提供一種能滿足地下地鐵車站空調負荷需求和夜間降噪需求的地源熱泵復合空調系統。本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題:一種地源熱泵復合空調系統，其包括一組地埋管換熱器，一個分水器，一個集水器，一分別與該組地埋管換熱器、該分水器、該集水器相連通的地源熱泵機組，若干分別與該分水器、該集水器相連通的空調末端，其特點在于，其還包括一臺常規冷水機組，一臺與該常規冷水機組相通的冷卻塔，及相應的用于控制管路通斷的若干控制閥門和水泵，用于通過該控制閥門及該水泵的開閉，實現不同時段空調系統的運行控制。例如，常規冷水機組與冷卻塔相連；地源熱泵機組與地埋管換熱器相連；常規冷水機組與地源熱泵機組的冷凍水供水管連接同一個分水器后與若干空調末端供水管相連；常規冷 水機組與地源熱泵機組的冷凍水回水管連接同一個集水器后與空調末端回水管相連；閥門與水泵設在連接管路上，控制管路通斷。較佳地，若干該空調末端均為一地鐵車站空調末端。較佳地，所述水泵包括:分別與該常規冷水機組相連通的常規冷水機組蒸發側水泵、常規冷水機組冷凝側水泵。較佳地，所述水泵還包括:分別與若干該地鐵車站空調末端、該集水器相連通的地鐵車站空調末端側水泵；分別與該若干地埋管換熱器和該地源熱泵機組相連通的地源熱泵地源側水泵；以及分別與該在地源熱泵機組、該集水器相連通的地源熱泵負載側水泵。較佳地，所述若干控制閥門包括:用于控制該地源熱泵機組的進/出水量的地源熱泵控制閥門；用于控制該常規冷水機組的進/出水量的常規冷水機組閥門；以及用于控制該地鐵車站空調末端的進/出水流量的地鐵車站空調末端閥門。較佳地，所述地埋管換熱器通過該地源熱泵地源側水泵與該地源熱泵機組的地源側相連，所述地源熱泵機組的負載側出水管通過所述地源熱泵控制閥門與所述分水器相連，所述地源熱泵機組的負載側回水管通過所述地源熱泵控制閥門、所述地源熱泵負載側水泵與所述集水器相連。較佳地，所述冷卻塔通過水泵與該常規冷水機組的冷凝側相連，所述常規冷水機組的冷凍水出水管通過閥門與該分水器相連，所述常規冷水機組的冷凍水回水管通過閥門、水泵 與所述集水器相連；所述分水器通過閥門與若干所述空調末端相連；所述集水器通過閥門、水泵與若干所述空調末端相連。白天平峰時段，常規冷水機組、冷卻塔運行，其連接管路上的常規冷水機組蒸發側水泵、常規冷水機組冷凝側水泵、地鐵車站空調末端側水泵、常規冷水機組閥門及地鐵車站空調末端閥門開啟，常規冷水機組承擔地鐵車站空調負荷。高峰時段，在常規冷水機組和冷卻塔運行的基礎上，另使地源熱泵機組、地埋管換熱器運行，并開啟其連接管路上的地源熱泵地源側水泵、地源熱泵負載側水泵、地源熱泵控制閥門，地源熱泵機組開始供冷，與常規冷水機組共同承擔地鐵車站空調負荷。夜間時段，常規冷水機組、冷卻塔關閉，并關閉其連接管路上的常規冷水機組蒸發側水泵、常規冷水機組冷凝側水泵、常規冷水機組閥門；開啟地源熱泵機組、地埋管換熱器，開啟其連接管路上的地源熱泵地源側水泵、地源熱泵負載側水泵、地鐵車站空調末端側水泵、地源熱泵控制閥門、地鐵車站空調末端閥門，地源熱泵機組承擔地鐵車站夜間全部空調負荷。在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本實用新型各較佳實施例。本實用新型的積極進步效果在于:能夠滿足地鐵車站空調負荷需求，高效穩定，節約運行費用；降低地埋管換熱器周圍土壤的熱失衡率；大幅度減小地鐵車站空調系統夜間運行的噪音，避免噪音對地鐵車站周圍居民影響。
圖1為本實用新型的地源熱泵復合空調系統工作原理示意圖。
具體實施方式
下面舉個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。[0018]實施例本實用新型尤其適用于地鐵車站的空調負荷需求。圖1為地源熱泵復合空調系統的工作原理示意圖。本實用新型的地源熱泵復合空調系統的主要原理是通過地源熱泵機組2和常規冷水機組3的協調控制，滿足地鐵車站不同時段的空調負荷要求，并實現夜間降低噪音的目的。如圖1所示的地源熱泵復合空調系統，包括:地埋管換熱器1、地源熱泵機組2、常規冷水機組3、冷卻塔4、地鐵車站空調末端5、分水器6、集水器7、地源熱泵控制閥門8、常規冷水機組閥門9、地鐵車站空調末端閥門10、地源熱泵地源側水泵11、地源熱泵負載側水泵12、常規冷水機組蒸發側水泵13、常規冷水機組冷凝側水泵14、地鐵車站空調末端側水泵15。為了實現地鐵車站空調系統的高效節能、穩定運行，所述地埋管換熱器I通過地源熱泵地源側水泵11與地源熱泵機組2的地源側相連，所述地源熱泵機組2的負載側出水管通過地源熱泵控制閥門8與分水器6相連，所述地源熱泵機組2的負載側回水管通過地源熱泵控制閥門8、地源熱泵負載側水泵12與集水器7相連。而為了實現地埋管換熱器周圍土壤溫度平衡，采用常規冷水空調系統進行協調，還包括常規冷水機組3、冷卻塔4、常規冷水機組蒸發側水泵13、常規冷水機組冷凝側水泵14。所述冷卻塔4通過常規冷水機組冷凝側水泵14與常規冷水機組3的冷凝側相連，所述常規冷水機組3的冷凍水出水管通過常規冷水機組閥門9與分水器6相連，所述常規冷水機組3的冷凍水回 水管通過常規冷水機組閥門9、常規冷水機組蒸發側水泵13與集水器7相連。所述分水器6通過地鐵車站空調末端閥門10與地鐵車站空調末端5相連，可以暫儲地源熱泵空調系統及常規冷水空調系統產生的冷凍水，并穩壓分流后送至地鐵車站內空調末端。所述集水器7通過地鐵車站空調末端閥門10、地鐵車站空調末端側水泵15與地鐵車站空調末端5相連，可以匯集地鐵車站內空調末端返回的冷水，并穩壓后送往地源熱泵空調系統及常規冷水空調系統。具體實施時，當處地白天平峰時段，本系統的常規冷水機組3、冷卻塔4、地鐵車站空調末端5開啟，常規冷水機組閥門9、地鐵車站空調末端閥門10開啟，常規冷水機組蒸發側水泵13、常規冷水機組冷凝側水泵14、地鐵車站空調末端側水泵15開啟。冷卻塔4通過與環境換熱，將冷卻水通過常規冷水機組冷凝側水泵14輸送至常規冷水機組3的冷凝器，完成換熱后返回冷卻塔4，繼續下一次循環；常規冷水機組3的蒸發器將冷凍水降低到設定溫度后，通過分水器6的緩沖分流送往地鐵車站空調末端5進行換熱，降低地鐵車站內環境溫度，換熱完成后的冷凍水通過地鐵車站空調末端側水泵15，經集水器7緩沖匯流后輸送回常規冷水機組3的蒸發器，繼續下一次循環。如此，便可使常規冷水空調系統在白天平峰時段運行,并給地鐵車站供冷。由于非高峰時段地鐵車站內負荷波動較小，常規冷水機組可以持續保持接近滿負荷狀態運行，運行效率高。在早晚高峰時段，除保持上述常規冷水機組3、冷卻塔4、地鐵車站空調末端5，以及常規冷水機組閥門9、地鐵車站空調末端閥門10和常規冷水機組蒸發側水泵13、常規冷水機組冷凝側水泵14、地鐵車站空調末端側水泵15開啟外，另開啟地源熱泵機組2、地埋管換熱器I以及地源熱泵控制閥門8和地源熱泵地源側水泵11、地源熱泵負載側水泵12。如此，便可以使地源熱泵空調系統在早晚高峰時段運行，給地鐵車站供冷，同時減輕常規冷水空調系統的負擔，使其能保持相對恒定的負荷，提高常規冷水空調系統的效率。地埋管換熱器I與土壤換熱，降低地源側冷卻水溫度，經地源熱泵地源側水泵11輸送至地源熱泵機組2的地源側，完成換熱后返回地埋管換熱器1，繼續下一次循環；地源熱泵機組2的負載側將冷凍水降低到設定溫度后，送往分水器6，與常規冷水機組3的冷凍水合流，并緩沖分流至地鐵車站空調末端5，用于降低地鐵車站內環境溫度，換熱完成后通過地鐵車站空調末端側水泵15返回集水器7，緩沖并與常規冷水機組3的冷凍水分流后經地源熱泵負載側水泵12返回地源熱泵機組2的負載側，繼續下一次循環。由此來使地源熱泵空調系統承擔地鐵車站的夜間負荷，避免冷卻塔的使用，減小噪音。在此過程中，地源熱泵機組2最多承擔地鐵車站峰值負荷的50%，由于地鐵車站峰值負荷最多可達到平均負荷的2倍左右，因此，常規冷水機組3可以一直承擔比較恒定的負荷，保持高效率運行，該復合空調系統可節省運行費用15%左右。當處于夜間時段，關閉常規冷水機組3、冷卻塔4，關閉常規冷水機組閥門9，關閉常規冷水機組蒸發側水泵13、常規冷水機組冷凝側14 ;開啟地源熱泵機組2、地埋管換熱器1，開啟地源熱泵控制閥門8，開啟地源熱泵地源側水泵11、地源熱泵負載側水泵12，使用地源熱泵機組2承擔地鐵車站全部空調負荷。由于地鐵車站夜間負荷較小，地源熱泵機組完全可以承擔全部負荷； 同時由于冷卻塔4處于關閉狀態，無噪音產生，因此實現了地鐵車站的夜間降噪，避免了噪音對地鐵車站周圍居民的影響。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本實用新型的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種地源熱泵復合空調系統，其包括一組地埋管換熱器，一個分水器，一個集水器，一分別與該組地埋管換熱器、該分水器、該集水器相連通的地源熱泵機組，若干分別與該分水器、該集水器相連通的空調末端，其特征在于，其還包括一臺常規冷水機組，一臺與該常規冷水機組相通的冷卻塔，及相應的用于控制管路通斷的若干控制閥門和水泵，用于通過該控制閥門及水泵的開閉，實現不同時段空調系統的運行控制。
2.如權利要求1所述的地源熱泵復合空調系統，其特征在于，若干該空調末端均為一地鐵車站空調末端。
3.如權利要求2所述的地源熱泵復合空調系統，其特征在于，所述水泵包括:分別與該常規冷水機組相連通的常規冷水機組蒸發側水泵、常規冷水機組冷凝側水泵。
4.如權利要求3 所述的地源熱泵復合空調系統，其特征在于，所述水泵還包括:分別與若干該地鐵車站空調末端、該集水器相連通的地鐵車站空調末端側水泵；分別與該若干地埋管換熱器和該地源熱泵機組相連通的地源熱泵地源側水泵；以及分別與該在地源熱泵機組、該集水器相連通的地源熱泵負載側水泵。
5.如權利要求4所述的地源熱泵復合空調系統，其特征在于，所述若干控制閥門包括:用于控制該地源熱泵機組的進/出水量的地源熱泵控制閥門；用于控制該常規冷水機組的進/出水量的常規冷水機組閥門；以及用于控制該地鐵車站空調末端的進/出水流量的地鐵車站空調末端閥門。
6.如權利要求5所述的地源熱泵復合空調系統，其特征在于，所述地埋管換熱器通過該地源熱泵地源側水泵與該地源熱泵機組的地源側相連，所述地源熱泵機組的負載側出水管通過所述地源熱泵控制閥門與所述分水器相連，所述地源熱泵機組的負載側回水管通過所述地源熱泵控制閥門、所述地源熱泵負載側水泵與所述集水器相連。
7.如權利要求1至6中任意一項所述的地源熱泵復合空調系統，其特征在于，所述冷卻塔通過水泵與該常規冷水機組的冷凝側相連，所述常規冷水機組的冷凍水出水管通過閥門與該分水器相連，所述常規冷水機組的冷凍水回水管通過閥門、水泵與所述集水器相連；所述分水器通過閥門與若干所述空調末端相連；所述集水器通過閥門、水泵與若干所述空調末端相連。
專利摘要本實用新型涉及一種地源熱泵復合空調系統，包括一組地埋管換熱器，一個分水器，一個集水器，一分別與該組地埋管換熱器、該分水器、該集水器相連通的地源熱泵機組，若干分別與該分水器、該集水器相連通的空調末端，一臺常規冷水機組，一臺與該常規冷水機組相通的冷卻塔，及相應的用于控制管路通斷的若干控制閥門和水泵，用于通過該控制閥門及該水泵的開閉，實現不同時段空調系統的運行控制。本實用新型一方面通過使用地源熱泵空調系統滿足地鐵車站空調需求，高效節能，運行穩定；另一方面還能促進地源熱泵在地鐵車站等負荷波動大、冷熱負荷不平衡建筑中的推廣應用；最后還能降噪。
文檔編號F24F11/02GK203147942SQ20132002427
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月16日 優先權日2013年1月16日
發明者王曉保, 王前進, 翟曉強, 宋潔, 鄭懿 申請人:上海申通地鐵集團有限公司