基于热源塔的集散式热泵系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于热源塔的集散式热泵系统，该系统包括小压比分散小型水源热泵机组、小压比集中式水源热泵机组、热源塔、空气源热泵、泵、阀门。本发明专利技术系统夏季供冷时，热源塔作为高效冷却塔使用，对水环路系统中冷却水进行冷却；系统冬季供热时，热源塔与集中式水源热泵机组耦合，作为热源塔热泵系统运行，对水环路系统中水进行加热，在热源塔供热量不足时，空气源热泵机组对水环系统中水进行补充加热，加热后低温热水作为建筑物内分散的水源热泵机组的热源。本发明专利技术能够实现系统冬夏两季小压比运行，提高热泵系统的能效比，同时避免压缩机排气温度过高，使系统长期、安全、稳定地运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计了一种将分散式小型水源热泵机组与集中式水源热泵机组耦合的系统，属于热泵系统领域。
技术介绍
水环热泵系统因利用低品位热源，高效、节能、环保，具有夏季供冷、冬季采暖的双重功能，并能够在建筑物内外区之间回收能量，室内系统分散，便于用户根据需要进行调节，因此在空调领域得到很多应用。水环热泵一方面可以在冬季利用内区产生的热量，通过水环路和系统中小型热泵装置将其转移到建筑物外区，从而可以降低建筑物外区供热的能耗。另一方面，水环热泵系统中设置的各种小型热泵装置可以独立按照各用户对热舒适性需求进行控制和调节，相对于大型集中式系统，其灵活的调节特性也有助于降低大型建筑物的供冷供热能耗。但是水环热泵系统只有当建筑屋内区有大量余热、才能通过水环系统将余热用于外区供热，达到节约能源的目的。而大量的建筑物中冬季内区由于人员与设备产生的热量无法满足外区建筑物供热的全部需求。在这种情况冬季采暖时，若采用水环热泵系统，仍然需要在水环路系统中增加锅炉等其他热源设备。这种利用燃料或其他高品位热量对水环路中介质加热后，再通过热泵提升热量品味后向室内供热的方式，其能源利用方式不符合能量按品味合理利用的基本原则。另一方面水环热泵冬季采暖时冷却塔闲置，设备没有得到充分利用。热源塔热泵技术，是一种新型的热泵技术，热源塔热泵在运行过程中无需锅炉、等辅助热源，相对与空气源热泵而言，不存在结霜与除霜问题，即可应用于新建建筑，又适用于即有建筑的节能改造，有着较好的应用前景。然而，在室外空气温度较低的地区，采用热源塔热泵冬季单独供热时，热源塔热泵压缩机仍然在较大压比下运行，这大大降低了系统的能效比。另外，单一的热源塔热泵不能在建筑内外区之间进行能量的回收利用，其调节灵活性低于分散系统。为了充分发挥水环热泵与热源塔热泵的优势，同时也避免两者单独运行时的一些缺陷，本专利技术提出充分利用水环热泵系统中冷却塔设备，将其改造为冬季可以从空气中提取热量的热源塔热泵装置，并在系统中增设部分空气源热泵系统，通过集中的热源塔热泵系统和辅助的空气源热泵系统与建筑物内各个分散的小型水源热泵装置耦合，构成集中与分散热泵系统相互耦合的一体化系统。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提高一种基于热源塔的集散式热泵系统，充分发挥水环热泵与热源塔热泵的优势，同时也避免两者单独运行时的一些缺陷，通过集中的热源塔热泵系统和辅助的空气源热泵系统与建筑物内各个分散的小型水源热泵装置耦合，构成集中与分散热泵系统相互耦合的一体化系统。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术将热源塔热泵与水环热泵特点相结合，构建一种基于热源塔的集散式热泵系统。夏季供冷时，热源塔作为冷却塔运行，对水环路系统中冷却水进行冷却；冬季供热时，热源塔与集中的水源热泵机组耦合，作为热源塔热泵系统运行，对水环路系统中水进行加热，在热源塔供热量不足时，空气源热泵机组对水环系统中水进行补充加热，加热后低温热水作为建筑物内分散的水源热泵机组的热源。当冬季环境温度低于7℃时，热源塔中的工作介质由水切换为低凝固点的盐溶液。切换时，先将热源塔与水环路的连接的阀门关闭，通过热源塔系统中排水阀将塔内和连接管路中的水排出后，向热源塔系统中注入配置好的可以在低温工况下运行的溶液，避免低温运行时，热源塔内循环截止低温凝固而导致系统不能运行。本专利技术的一种基于热源塔的集散式热泵系统包括小压比分散小型水源热泵机组、小压比集中式水源热泵机组、热源塔、空气源热泵、溶液储液器、阀门A、阀门B、阀门C、阀门D、阀门E、阀门F、阀门G、阀门H、阀门I、阀门J、阀门K、阀门L、第一水泵、第二水泵；所述小压比分散小型水源热泵机组与热源塔进口相连，相连管路上依次设有阀门C、阀门K；所述小压比分散小型水源热泵机组的输出端与小压比集中式水源热泵机组中的冷凝器相连，相连管路上设有阀门A；所述热源塔的出口分两路，一路与小压比集中式水源热泵机组中的蒸发器相连，相连管路上设有阀门F、第二水泵，另一路与溶液储液器的进口相连，相连管路上设有阀门H；所述小压比集中式水源热泵机组中的蒸发器与热源塔的进口相连，相连管路上设有阀门J、阀门K；所述溶液储液器左侧设有旁通管路，该管路上设有阀门L；所述空气源热泵的输入端与小压比集中式水源热泵机组中的冷凝器相连，相连管路上设有阀门G，同时空气源热泵出口通过阀门I接阀门B与第一水泵的连接点，阀门B位于冷凝器与第一水泵之间。小压比集中式水源热泵机组由第一变频压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器组成，第一变频压缩机的吸气口与蒸发器的出口相连，第一变频压缩机的排气口与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与电子膨胀阀的进口相连，电子膨胀阀的出口与蒸发器的进口相连；上述连接构成了小压比集中式水源热泵机组工质制热循环回路。小压比分散式水源热泵机组由第二变频压缩机、四通换向阀、第一换热器、电子膨胀阀、第二换热器组成；当小压比分散式水源热泵机组运行于制冷工况时，通过四通换向阀的换向，第一换热器成为蒸发器，第二换热器成为冷凝器；此时，变频压缩机的吸气口与第一换热器的出口相连，第二变频压缩机的排气口与第二换热器的进口相连，第二换热器的出口与电子膨胀阀的进口相连，电子膨胀阀的出口与第一换热器的进口相连；上述连接构成小压比分散式水源热泵机组工质制冷循环回路；当小压比分散式水源热泵机组运行于制热工况时，通过四通换向阀的换向，第一换热器成为冷凝器，第二换热器成为蒸发器；此时，第二变频压缩机的吸气口与第二换热器的出口相连，第二变频压缩机的排气口与第一换热器的进口相连，第一换热器的出口与电子膨胀阀的进口相连，电子膨胀阀的出口与第二换热器的进口相连；上述连接构成小压比分散式水源热泵机组工质制热循环回路。所述热源塔为开式塔，在出口连接管道上设有溶液储液器。所述集散式热泵系统中的水泵均采用变频水泵，可以通过调节转速调节流量，达到节能目的。室内小压比分散小型水源热泵机组采用变频系统，实现根据室内负荷的变化，进行供冷与供热量的调节。所述热源塔按照夏季供冷负荷能力选配，以避免热源塔占地面积过大。所述管路均采用防腐蚀管材。有益效果：(1)本专利技术在夏季时，由于热源塔作为冷却塔运行时，因此在夏季系统运行时，分散式热泵机组的压比与带冷却塔的水环热泵机组的压比相当，其效率远高于空气源冷水机组，在冬季时，当室外温度为-5℃，集中式水源热泵机组将水系统中的水加热到20℃左右，作为分散式热泵机组的热源。然后通过室内分散小型热泵机组向室内提供45℃度左右热水或热风进行供热，集中式的热源塔热泵机组与室内分散的小型水源热泵机组的压比都在3左右，而若采用热源塔热泵直接供热时，室内末端供水为45～55℃，其压比为高达6以上。在本系统中的集中式水源热泵系统的压比远小于采用热源塔热泵系统直接供热时的压比。通过将热源塔热泵与室内小型分散的小型水源热泵机组耦合运行，机组运行压比减小，效率得到提升。当热源塔供热量不足时，空气源热泵机组对水环系统中水进行补充加热，将水系统中水加热到20℃左右。此时辅助的空气源热泵机组也在较小的压比，较高效率下运行。综上所述本系统能够实现机组冬夏两季小压比运行，机组能效比提高，同时避免压缩机排气温度过高，使系统长期、安全、稳定地运行。(2)在本专利技术中集中式水源热泵机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热源塔的集散式热泵系统，其特征在于：该系统包括小压比分散小型水源热泵机组(17)、小压比集中式水源热泵机组(18)、热源塔(12)、空气源热泵(13)、溶液储液器(16)、阀门A(2)、阀门B(3)、阀门C(7)、阀门D(8)、阀门E(9)、阀门F(10)、阀门G(14)、阀门H(15)、阀门I(20)、阀门J(21)、阀门K(22)、阀门L(23)、第一水泵(A)、第二水泵(B)；所述小压比分散小型水源热泵机组(17)与热源塔(12)进口相连，相连管路上依次设有阀门C(7)、阀门K(22)；所述小压比分散小型水源热泵机组(17)的输出端与小压比集中式水源热泵机组(18)中的冷凝器(5)相连，相连管路上设有阀门A(2)；所述热源塔(12)的出口分两路，一路与小压比集中式水源热泵机组(18)中的蒸发器(24)相连，相连管路上设有阀门F(10)、第二水泵(B)，另一路与溶液储液器(16)的进口相连，相连管路上设有阀门H(15)；所述小压比集中式水源热泵机组(18)中的蒸发器(24)与热源塔(12)的进口相连，相连管路上设有阀门」(21)、阀门K(22)；所述溶液储液器(16)左侧设有旁通管路，该管路上设有阀门L(23)；所述空气源热泵(13)的输入端与小压比集中式水源热泵机组(18)中的冷凝器(5)相连，相连管路上设有阀门G(14)，同时空气源热泵(13)出口通过阀门I(20)接阀门B(3)与第一水泵(A)的连接点，阀门B(3)位于冷凝器(5)与第一水泵(A)之间。...

【技术特征摘要】
1.一种基于热源塔的集散式热泵系统，其特征在于：该系统包括小压比分散小型水源热泵机组(17)、小压比集中式水源热泵机组(18)、热源塔(12)、空气源热泵(13)、溶液储液器(16)、阀门A(2)、阀门B(3)、阀门C(7)、阀门D(8)、阀门E(9)、阀门F(10)、阀门G(14)、阀门H(15)、阀门I(20)、阀门J(21)、阀门K(22)、阀门L(23)、第一水泵(A)、第二水泵(B)；所述小压比分散小型水源热泵机组(17)与热源塔(12)进口相连，相连管路上依次设有阀门C(7)、阀门K(22)；所述小压比分散小型水源热泵机组(17)的输出端与小压比集中式水源热泵机组(18)中的冷凝器(5)相连，相连管路上设有阀门A(2)；所述热源塔(12)的出口分两路，一路与小压比集中式水源热泵机组(18)中的蒸发器(24)相连，相连管路上设有阀门F(10)、第二水泵(B)，另一路与溶液储液器(16)的进口相连，相连管路上设有阀门H(15)；所述小压比集中式水源热泵机组(18)中的蒸发器(24)与热源塔(12)的进口相连，相连管路上设有阀门」(21)、阀门K(22)；所述溶液储液器(16)左侧设有旁通管路，该管路上设有阀门L(23)；所述空气源热泵(13)的输入端与小压比集中式水源热泵机组(18)中的冷凝器(5)相连，相连管路上设有阀门G(14)，同时空气源热泵(13)出口通过阀门I(20)接阀门B(3)与第一水泵(A)的连接点，阀门B(3)位于冷凝器(5)与第一水泵(A)之间。2.根据权利要求1所述基于热源塔的集散式热泵系统，其特征在于：小压比集中式水源热泵机组(18)由第一变频压缩机(6)、冷凝器(5)、电子膨胀阀(4)、蒸发器(24)组成，第一变频压缩机(6)的吸气口与蒸发器(24)的出口相连，第一变频压缩机(6)的排气口与冷凝器(5)的进口相连，冷凝器(5)的出口与电子膨胀阀(4)的进口相连，电子膨胀阀(4)的出口与蒸发器(24)的进口相连；上述连接构成了小压比集中式水源热泵机组工质制热循环回...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舒宏，徐亮，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32