水源熱泵空調系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種水源熱泵空調系統，包括：空氣處理裝置、冷媒裝置、取水井、回灌井以及控制裝置；其中，空氣處理裝置包括設置在空調箱中的第一表冷器及第二表冷器；冷媒裝置包括冷卻介質循環管路上設置的第一換熱器及第二換熱器；取水井、第一表冷器與回灌井通過管路連接，形成第一水循環系統；取水井、第二換熱器與回灌井通過管路連接，形成第二水循環系統；冷媒介質中的第一換熱器的兩端口與第二表冷器的兩端口連接；控制裝置用以控制第一水循環系統及第二水循環系統工作。本發明提供的水源熱泵空調系統，能夠實現多種工況運行，可根據室內外空氣及地下水參數，選取系統最優運行工況，從而最大限度地提高系統的整體能效水平，以降低系統總能耗。
【專利說明】水源熱泵空調系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及空調技術，尤其涉及一種水源熱泵空調系統。
【背景技術】
[0002]熱泵技術是近年來全世界備受關注的新能源技術。水源熱泵是利用地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源進行能量轉換的空調系統。目前所用的水源熱泵機組工作原理圖如附圖1與附圖2所示。其中附圖1給出的是制冷工況時系統的工作原理圖，圖1中，第一換熱器101作為冷凝器使用，第二換熱器103作為蒸發器使用，經壓縮機102壓縮的制冷工質，進入第一換熱器101放熱，放出的熱量被地下水105帶走,然后通過膨脹閥104絕熱膨脹，產生的低溫工質直接進入第二換熱器103制取冷水(送入用戶106進行制冷)，其后再被壓縮機102吸入進行壓縮，如此循環往復實現制冷。附圖2給出的是制熱工況時系統的工作原理圖。圖2中，第一換熱器101作為蒸發器使用，第二換熱器103作為冷凝器使用，經壓縮機102壓縮的制冷工質，進入第二換熱器103放熱制取高溫熱水(送入用戶106進行供熱)，然后通過膨脹閥104絕熱膨脹，產生的低溫工質直接進入第一換熱器101吸取地下水105中的熱量，其后工質再被壓縮機102吸入進行壓縮，如此循環往復實現制熱。
[0003]但是現有技術中的水源熱泵，均采用統一的工作模式，如在夏季時，只采用統一的制冷模式，在冬季時，只采用一種統一的制熱模式，這種不考慮室內外空氣及地下水水源的參數的水源熱泵系統，不利于提高系統的整體能效水平。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種水源熱泵空調系統，可實現多工況運行，根據室內外空氣及水源參數選擇系統最優運行工況，能夠提高系統的整體能效水平，降低系統總能耗。
[0005]本發明提供一種水源熱泵空調系統，該水源熱泵空調系統包括:空氣處理裝置、冷媒裝置、取水井、回灌井以及控制裝置；其中，
[0006]所述空氣處理裝置包括設置在空調箱中的第一表冷器及第二表冷器；
[0007]所述冷媒裝置包括冷卻介質循環管路，所述冷卻介質循環管路上設置有第一換熱器及第二換熱器；
[0008]所述取水井與所述第一表冷器的入口通過第一進水管路連接，所述第一表冷器的出口與所述回灌井通過第一回水管路連接，形成第一水循環系統，用以使所述第一水循環系統中的循環水與所述第一表冷器進行熱交換；
[0009]所述取水井與所述第二換熱器的入口通過第二進水管路連接，所述第二換熱器的出口與所述回灌井通過第二回水管路連接，形成第二水循環系統，用以使所述第二水循環系統中的循環水與所述第二換熱器中的冷卻介質進行熱交換；
[0010]所述冷媒介質中的第一換熱器的兩端口與所述第二表冷器的兩端口連接，用以使所述第一換熱器中的冷卻介質與所述第二表冷器進行熱交換；
[0011 ] 所述控制裝置用以控制所述第一水循環系統及第二水循環系統工作。
[0012]本發明提供的水源熱泵空調系統，能夠實現多種工況運行，可根據室內外空氣及地下水參數，選取系統最優運行工況，從而最大限度地提高系統的整體能效水平，以降低系統總能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為現有技術中水源熱泵機組制冷時的工作原理示意圖；
[0014]圖2為現有技術中水源熱泵機組制熱時的工作原理示意圖；
[0015]圖3為本發明實施例提供的水源熱泵空調系統的結構示意圖；
[0016]圖4為本發明實施例提供的水源熱泵空調系統在制冷工況一時的工作原理示意圖；
[0017]圖5為本發明實施例提供的水源熱泵空調系統在制冷工況二時的工作原理示意圖；
[0018]圖6為本發明實施例提供的水源熱泵空調系統在制冷工況三時的工作原理示意圖；
[0019]圖7為本發明實施例提供的水源熱泵空調系統在制冷工況四時的工作原理示意圖；
[0020]圖8為本發明實施例提供的水源熱泵空調系統在制冷工況五時的工作原理示意圖；
[0021]圖9為本發明實施例提供的水源熱泵空調系統在制熱工況六時的工作原理示意圖；
【具體實施方式】
[0022]本發明實施例提供一種水源熱泵空調系統，如圖3所示，該水源熱泵空調系統包括:空氣處理裝置1、冷媒裝置2、取水井6以及回灌井7 ;其中，空氣處理裝置I包括空調箱13及設置在空調箱13中的第一表冷器11及第二表冷器12 ;冷媒裝置2包括冷卻介質循環管路，所述冷卻介質循環管路上設置有第一換熱器21及第二換熱器22。
[0023]本實施例中，如圖3所示，取水井6與第一表冷器11的入口通過第一進水管路41連接，第一表冷器11的出口與回灌井7通過第一回水管路42連接，形成第一水循環系統4，用以使該第一水循環系統4中的循環水與第一表冷器11進行熱交換；取水井6與第二換熱器22的入口通過第二進水管路51連接，第二換熱器22的出口與回灌井7通過第二回水管路52連接，形成第二水循環系統5，用以使第二水循環系統5中的循環水與所述第二換熱器22中的冷卻介質進行熱交換；冷媒裝置2中的第一換熱器21的兩端口與第二表冷器12的兩端口連接，用以使第一換熱器21中的冷卻介質與第二表冷器12進行熱交換，從而實現第二表冷器12通過冷媒裝置2中的第一換熱器21及第二換熱器22實現與循環水的熱交換。
[0024]本實施例中，第一進水管路41及第二進水管路51均通過取水泵8進行抽水，取水泵8設置在取水井6中，通過取水泵8，將取水井6中的水通過第一進水管路41抽取到第一表冷器11中，或者通過第二進水管路51抽取到第二換熱器22中。
[0025]本實施例中，所述冷媒裝置2的冷卻介質循環管路上還設置有壓縮機24、膨脹閥25，所述第一換熱器21、壓縮機24、第二換熱器22、膨脹閥25依此連接，形成循環回路；其中，壓縮機24的兩端分別連接在四通換向閥23的兩端口上，所述四通換向閥23的另外兩端口分別連接至第一換熱器21及第二換熱器22 ;膨脹閥25為兩個，按順序依此連接，且與每個所述膨脹閥25并聯設置有單向閥26。
[0026]利用冷媒裝置2對第二表冷器12進行制冷及制熱的工作過程如下:在制冷模式，第一換熱器21作為蒸發器使用，第二換熱器22作為冷凝器使用，工作時，壓縮機24吸入第一換熱器21產生的低溫低壓制冷劑蒸氣，吸入的蒸氣經過壓縮，其溫度、壓力升高，創造了制冷劑被液化的條件；高溫高壓的制冷劑蒸氣排入第二換熱器22后，被第二水循環系統5中的循環水冷卻，放出熱量，溫度降低，并進一步凝結成高壓制冷劑液體，高溫高壓制冷劑液體從第二換熱器22進入膨脹閥25時，因受阻而使壓力下降，導致部分制冷劑液體氣化，吸收氣化潛熱，使其本身的溫度也相應降低，成為低溫低壓下的濕蒸氣，進入第一換熱器21 ;在第一換熱器21中，制冷劑又通過循環泵27進入到第二表冷器12，從第二表冷器12吸收熱量以對空調箱13中的空氣進行制冷，然后制冷劑再循環進入第一換熱器21中，第一換熱器21中形成的低壓低溫蒸氣又被壓縮機24吸走，如此周而復始的往復循環，使第二水循環系統5中的循環水通過冷媒裝置2帶走第二換熱器22中的熱量，把熱量排入回灌井7中，實現制冷。
[0027]制熱模式時，其工作原理與上述制冷模式類似，不同的是，在制熱模式時，四通閥23、膨脹閥25及單向閥26都會換向，第一換熱器21作為冷凝器使用，第二換熱器22作為蒸發器使用，第二換熱器22吸收第二水循環系統5中循環水的熱量，并經冷媒裝置2中的制冷劑帶入第一換熱器21，第一換熱器21中的制冷劑經循環泵27進入第二表冷器12，放出熱量，對空調箱13中的空氣進行加熱處理。
[0028]本實施例中，水源熱泵空調系統還包括控制裝置3，用以控制所述第一水循環系統4及第二水循環系統5工作。具體的，控制裝置3包括設置在第一進水管路41上的第一調節閥31及第二進水管路51上的第二調節閥32，通過第一調節閥31可控制取水井6中的水是否通過第一進水管路41進入到第一表冷器11，即控制第一水循環系統4工作，通過第二調節閥32可控制取水井6中的水是否通過第二進水管路51進入到第二換熱器22，即控制第二水循環系統5工作,本實施例中,第一水循環系統4中的循環水是與第一表冷器11進行熱交換，第二水循環系統5中的循環水是通過冷媒裝置2與第二表冷器12進行熱交換。因此，本實施例中，通過第一調節閥31與第二調節閥32可控制三種工況的運行，即當打開第一調節閥31并關閉第二調節閥32時，第一水循環系統4中的循環水與第一表冷器11熱交換，當關閉第一調節閥31并打開第二調節閥32時，第二水循環系統5中的循環水通過冷媒裝置2與第二表冷器12熱交換，當第一調節閥31及第二調節閥32同時打開時，第一表冷器11及第二表冷器12同時工作進行制冷。工況的具體選擇可根據室內外空氣及地下水參數，選取系統最優運行工況，最大限度地提高系統的整體能效水平，以降低系統總能耗。
[0029]本實施例中，控制裝置3還包括設置在第一回水管路42上的三通閥33，三通閥33的第三端口連接至第二換熱器22，通過三通閥33，可選擇第一回水管路42中的水回流進入到回灌井7還是進入到第二換熱器22，還是同時進入到回灌井7及第二換熱器22中，由此可實現更多工況的運行。
[0030]本實施例中，空氣處理裝置I還包括設置在空調箱13中的空氣過濾器14及風機15，所述空氣過濾器14、第一表冷器11、第二表冷器12及所述風機15依次設置在空調箱13中。新風從新風口 16及回風從回風口 17進入到空調箱13中，混合后的新風及回風在空調箱13中經空氣過濾器14過濾后，經第一表冷器11及第二表冷器12冷卻或加熱后，通過風機15從出風口 18送出。
[0031]本實施例提供的水源熱泵空調系統，可根據環境的不同情況選擇不同的工況運行，以降低系統總能耗。下面對本實施例提供的水源熱泵空調系統在各個不同工況進行運行的情況進行詳細說明(圖中虛線所示的管路為不工作的管路)。
[0032]制冷工況一
[0033]該工況僅利用低溫的地下水進行免費供冷，如圖4所示，打開第一調節閥31，關閉第二調節閥32、壓縮機24及循環泵27，同時三通閥33接通第一表冷器11與回灌井7之間的管路，本工況是利用第一水循環系統4中的循環水流經第一表冷器11對空氣進行降溫，工作時，經取水泵8從取水井6中抽取的地下水從第一進水管路41進入到第一表冷器11，對混合后的新風和回風進行冷卻降溫，然后通過第一回水管路42經三通閥33排入回灌井7中，被冷卻降溫的空氣經風機15送入室內進行空氣調節。
[0034]制冷工況二
[0035]該工況利用低溫的地下水通過冷媒裝置2進行制冷，如圖5所示，關閉第一調節閥31，打開第二調節閥32、壓縮機24及循環泵27。本工況是利用第二水循環系統5中的循環水通過冷媒裝置2對第二表冷器22進行降溫，工作時，經取水泵8從取水井6中抽取的地下水從第二進水管路51進入到第二換熱器22中，帶走由冷媒裝置2產生的冷凝排熱(冷媒裝置2進行制冷的具體過程在見上述描述)，而后排入回灌井7中，冷媒裝置2產生的制冷劑經循環泵27送入到第二表冷器12，對混合后的新風和回風進行冷卻降溫，被冷卻降溫處理的空氣，經風機15送入室內進行空氣調節。
[0036]制冷工況三
[0037]該工況利用低溫的地下水直接制冷以及利用地下水通過冷媒裝置2制冷同時進行，如圖6所示，第一調節閥31及第二調節閥32同時打開，三通閥33接通第一表冷器11與回灌井7的管路，而斷開與第二換熱器22連通的管路，地下水經取水泵8抽取后分為兩路，一路經第一進水管路41送入到第一表冷器11中，使第一表冷器11對混合的新風及回風進行降溫處理，而后排入回灌井7中；另一路經第二進水管路51送入到冷媒裝置2中的第二換熱器22，帶走由冷媒裝置2產生的冷凝排熱，而后排入回灌井7，冷媒裝置2產生的制冷劑經循環泵27送入到第二表冷器12，對混合后的新風和回風進行冷卻降溫，被冷卻降溫處理的空氣，經風機15送入室內進行空氣調節。
[0038]制冷工況四
[0039]該工況利用低溫的地下水直接制冷以及利用地下水通過冷媒裝置2制冷同時進行，但進入到冷媒裝置2中第二換熱器22中的循環水全部來自于經第一表冷器11加熱后進入到第一回水管路42中的水，如圖7所示，第一調節閥31打開，第二調節閥32關閉，同時三通閥33斷開第一表冷器11與回灌井7連通的管路，而接通與第二換熱器22的管路，地下水經取水泵8抽取后經第一進水管路41送入到第一表冷器11中，使第一表冷器11對混合的新風及回風進行降溫處理后，從第一回水管路42進入第二換熱器22中，帶走由冷媒裝置2產生的冷凝排熱，而后排入回灌井7，冷媒裝置2產生的制冷劑經循環泵27送入到第二表冷器12，對混合后的新風和回風進行冷卻降溫，被冷卻降溫處理的空氣，經風機15送入室內進行空氣調節。
[0040]制冷工況五
[0041]該工況利用低溫的地下水直接制冷以及利用地下水通過冷媒裝置2制冷同時進行，但進入到第二換熱器22中的循環水包括經第一表冷器11加熱后的水以及直接抽取的地下水。如圖8所示，第一調節閥31及第二調節閥32同時打開，三通閥33斷開第一表冷器11與回灌井7之間的管路，同時接通與第二換熱器22連通的管路，地下水經取水泵8抽取后分為兩路，一路經第一進水管路41送入到第一表冷器11中，使第一表冷器11對混合的新風及回風進行降溫處理，而后經第一回水管路42進入到第二換熱器22中；另一路經第二進水管路51送入到冷媒裝置2中的第二換熱器22，第二換熱器22中的循環水帶走由冷媒裝置2產生的冷凝排熱，而后排入回灌井7，冷媒裝置2產生的制冷劑經循環泵27送入到第二表冷器12，對混合后的新風和回風進行冷卻降溫，被冷卻降溫處理的空氣，經風機15送入室內進行空氣調節。
[0042]制熱工況六
[0043]制熱工況時，如圖9所示，關閉第一調節閥31，打開第二調節閥32，僅利用冷媒裝置2對第二表冷器進行熱交換，工作時，系統中的四通換向閥23、膨脹閥25及單向閥26換向，此時，第一換熱器21作為冷凝器使用，第二換熱器22作為蒸發器使用，地下水經取水泵8送入到第二換熱器22，被冷媒裝置2中的制冷劑吸熱后排入到回灌井7中，而吸熱后的制冷劑在第一換熱器21中經循環泵27送入到第二表冷器12，對混合后的新風和回風進行加熱處理，被加熱后的空氣，經風機15送入到室內進行空氣調節。
[0044]綜上，本發明實施例提供水源熱泵空調系統，能夠實現多種工況運行，可根據室內外空氣及地下水參數，選取系統最優運行工況，從而最大限度地提高系統的整體能效水平，以降低系統總能耗。
[0045]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種水源熱泵空調系統，其特征在于，包括:空氣處理裝置、冷媒裝置、取水井、回灌井和控制裝置；其中， 所述空氣處理裝置包括設置在空調箱中的第一表冷器及第二表冷器； 所述冷媒裝置包括冷卻介質循環管路，所述冷卻介質循環管路上設置有第一換熱器及第二換熱器； 所述取水井與所述第一表冷器的入口通過第一進水管路連接，所述第一表冷器的出口與所述回灌井通過第一回水管路連接，形成第一水循環系統，用以使所述第一水循環系統中的循環水與所述第一表冷器進行熱交換； 所述取水井與所述第二換熱器的入口通過第二進水管路連接，所述第二換熱器的出口與所述回灌井通過第二回水管路連接，形成第二水循環系統，用以使所述第二水循環系統中的循環水與所述第二換熱器中的冷卻介質進行熱交換； 所述冷媒介質中的第一換熱器的兩端口與所述第二表冷器的兩端口連接，用以使所述第一換熱器中的冷卻介質與所述第二表冷器進行熱交換； 所述控制裝置用以控制所述第一水循環系統及第二水循環系統工作。
2.根據權利要求1所述的水源熱泵空調系統，其特征在于，所述控制裝置包括設置在所述第一進水管路上的第一調節閥及所述第二進水管路上的第二調節閥。
3.根據權利要求2所述的水源熱泵空調系統，其特征在于，所述控制裝置還包括設置在所述第一回水管路上的三通閥，所述三通閥的第三端口連接至所述第二換熱器。
4.根據權利要求1所述的水源熱泵空調系統，其特征在于，所述冷媒裝置的冷卻介質循環管路上還設置有壓縮機及膨脹閥，所述第一換熱器、壓縮機、第二換熱器、膨脹閥依此連接，形成循環回路；其中， 所述壓縮機的兩端分別連接在四通換向閥的兩端口上，所述四通換向閥的另外兩端口分別連接至所述第一換熱器及所述第二換熱器； 所述膨脹閥為兩個，按順序依此連接，且與每個所述膨脹閥并聯設置有單向閥。
5.根據權利要求4任一所述的水源熱泵空調系統，其特征在于，所述第一換熱器與所述第二表冷器之間的管路上設置有循環泵，用以將所述第一換熱器中的冷卻介質送入到所述第二表冷器。
6.根據權利要求1-5任一所述的水源熱泵空調系統，其特征在于，所述空氣處理裝置還包括設置在所述空調箱中的空氣過濾器及風機，所述空氣過濾器、第一表冷器、第二表冷器及所述風機依次設置在所述空調箱中。
【文檔編號】F25B13/00GK104374020SQ201310359690
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】徐偉, 劉志堅 申請人:中國建筑科學研究院