一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统技术方案

本发明专利技术涉及一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统，包括地源热系统、能源塔热系统和末端供能系统，地源热系统和能源塔热系统为末端供能功能；地源热系统包括地源热泵机组、土壤源换热系统；土壤源换热系统包括若干埋入地面的地埋换热管，地埋换热管连接到地源热泵机组的低位换热端上；能源塔热系统包括能源塔热泵机组、能源塔；能源塔连接到能源塔热泵机组的低位换热端上；末端供能系统包括室内换热系统和恒温恒湿系统；室内换热系统和恒温恒湿系统之间设置有负载切换系统和循环切换系统；循环切换系统连接于能源塔热泵机组高温换热端的出水口与地源热泵机组高温换热端的进水口之间以及室内换热机构进水路与能源塔热泵机组的出水口之间。

A New Composite Heat Pump Energy Supply System with Different Ends

【技术实现步骤摘要】
一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统
本专利技术涉及一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统，属于复合功能系统领域。
技术介绍
1、现有地源热泵系统地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地源换热系统、地源热泵主机系统和室内末端系统。地源热泵系统的室外换热系统需要埋置在地下，土地资源日益紧张，要满足完全通过地源热泵供暖，需要的埋置土壤换热器的场地较大，大面积推广存在一定的问题。2、能源塔热泵系统能源塔热泵技术是通过能源塔的热交换和热泵机组作用，实现供暖、制冷以及提供热水的技术。冬天它利用低于冰点载体介质，高效提取冰点以下的湿球水热量，通过能源塔热泵机组输入少量高品位能源，实现冰点以下低温热能向高温热能转移，实现制热；夏天由于能源塔的特殊设计，起到高效冷却塔的作用，将热量排到大气实现制冷。能源塔热泵机组冬季使用的热源,是月波动很小的湿球温度显热能，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得机组比风冷热泵机组有更宽的运行范围；能源塔热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，能源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，冷却水温低，效率高。全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长。能源塔系统的适用范围较广，也在一定程度上能满足集中供热供冷需求，但大面积推广时可能存在局部气候变化明显，运行工况变差，能耗增加问题。3、冷堆积与热堆积根据地源热泵浅层地温能测试的数据，通过对土壤的实时运行温度的监测，由于末端冷热负荷需求的不同，在一个冷热周期内，土壤源系统从土壤中置换的冷量和热量也不尽相等。随着地源热泵系统连续、长期的运行，如果从地下过多地取热，就会导致土壤中冷量过多，造成冷堆积；相反，如果往地下过多地放热，就会导致土壤中热量过多，造成热堆积；土壤中多储存的冷热量，造成土壤的热不平衡问题，温度场得不到有效恢复，使得冬季从地下取热，夏季往地下排热困难，系统运行工况恶化、运行效率降低。4、末端匹配地源热泵系统具有绿色环保，能效比高，运行费用低等优势，但在不同地区，不同的场所，热泵系统与末端的匹配方式不当，则会造成系统运行工况变差，运行效率低的情况。目前末端形式有板式换热器、风机盘管、地板辐射等形式，各种末端所要求的供回水温度不尽相同，导致与机组的匹配存在一定的问题。5、系统匹配综合供能地源热泵技术能效比高，运行费用低，广泛应用于各种制冷制热项目中；能源塔热泵系统能耗低，寿命长，有效解决地埋孔占地面积大的问题；恒温恒湿系统能够精确控制环境的温湿度，提高人体的舒适性；大温差系统提高末端供回水温度，提高了主机效率，降低了系统循环泵的投资和运行费用；辐射系统加风机盘管的末端形式能够保证同一种建筑不同房间类型的末端需求，系统在提供地板采暖的同时也可提供风机盘管的形式；上述各类系统的运行状况都比较良好，但是目前的现状是，机房的冷热源设计与末端设计脱节，冷热源的设计只针对建筑的供能负荷进行展开，对末端系统的建筑物的特点和使用功能并不明确，造成冷热源设计与末端不能很好的对接匹配，针对不同类型末端的冷热源系统的缺乏，设计针对不同末端的新型复合式热泵。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术中能源塔工作温差小效率低、地源热泵占地面积大容易发生冷热堆积、无法匹配不同形式末端的技术问题，提供一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统，本供能系统包括地源热系统、能源塔热系统和末端供能系统，地源热系统和能源塔热系统为末端供能功能；其中地源热系统包括地源热泵机组、土壤源换热系统；所述土壤源换热系统包括若干埋入地面的地埋换热管，地埋换热管通过带有地源侧循环泵的土壤热源侧循环水路连接到地源热泵机组的低位换热端上；所述能源塔热系统包括能源塔热泵机组、能源塔；所述能源塔通过能源塔换热循环水路连接到能源塔热泵机组的低位换热端上；所述末端供能系统包括室内换热系统和恒温恒湿系统；其中所述恒温恒湿系统包括冷凝换热面，冷凝换热面的冷凝换热面循环水路连接到地源热泵机组高位换热端上；所述室内换热系统包括室内换热机构，所述室内换热机构的室内换热机构循环水路连接到能源塔热泵机组的高位换热端上；所述室内换热系统和恒温恒湿系统之间设置有负载切换系统和循环切换系统；负载切换系统包括负载切换阀机构A和负载切换阀机构B，负载切换阀机构A设置于冷凝换热面与冷凝换热面循环水路的连接管路上，通过负载切换阀机构A封闭或打开冷凝换热面的进、出水路从而打开或关闭冷凝换热面的换热功能；在冷凝换热面进、出水路和室内换热机构进、出水路之间设置有多级换热循环水路，多级换热循环水路实现地源热泵机组高位换热端与能源塔热泵机组高温换热端之间的连接，多级换热循环水路上连接有负载切换阀机构B，通过负载切换阀机构B实现多级换热循环水路的通断；所述循环切换系统包括循环阀控制阀A和循环控制阀B，所述循环控制阀A连接于能源塔热泵机组高温换热端的出水口与地源热泵机组高温换热端的进水口之间；循环控制阀B连接于室内换热机构进水路与能源塔热泵机组的出水口之间；通过循环控制阀A和循环控制阀B实现能源塔热泵机组高位换热端对地源热泵机组和室内换热机构的顺序串联供能。作为本专利技术的进一步改进，供能系统还包括补热系统，所述补热系统包括一个换热面，换热面包括两组互相间壁换热的能源塔侧辅助循环水路和土壤热源侧辅助循环水路，其中能源塔侧辅助循环水路并联到能源塔换热循环水路上，土壤热源侧辅助循环水路并联到土壤热源侧循环水路上。作为本专利技术的进一步改进，所述土壤热源侧循环水路的回水水路上连接有两组互相并联连接的土壤源换热回水管和土壤源换热回水支管，其中土壤源换热回水管用于连接地源热泵机组的低位进水口上，土壤源换热回水支管用于连接土壤热源侧辅助循环水路；所述土壤热源侧出水水路上连接有两组互相并联连接的土壤源换热出水管、土壤源换热出水支管；其中土壤源换热出水管用于连接地源热泵机组的低位进水口，土壤源换热出水支管用于连接土壤热源侧辅助循环水路，通过土壤源换热出水支管和土壤源换热回水支管实现土壤热源系统对补热系统的供能。作为本专利技术的进一步改进，所述能源塔换热循环水路的回水水路上连接有两组互相并联连接的能源塔回水管和能源塔回水支管，其中能源塔回水管用于连接能源塔热泵机组的低位进水口上，能源塔回水支管用于连接换热面的能源塔侧辅助循环水路；所述能源塔换热循环水路的出水水路上连接有两组互相并联连接的能源塔出水管和能源塔出水支管，其中能源塔出水管用于连接能源塔热泵机组的低位进水口，能源塔出水支管用于连接换热面的能源塔侧辅助循环水路；通过能源塔回水支管和能源塔出水支管实现土壤热源系统对补热系统的供能。作为本专利技术的进一步改进，所述补热系统的换热面为板式换热器。作为本专利技术的进一步改进，所述能源塔回水管上连接有互相并联连接的能源塔侧循环分泵A和能源塔侧循环分泵B，能源塔侧循环分泵A和能源塔侧循环分泵B的驱动方向相反；所述能源塔热泵机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统，其特征是：本供能系统包括地源热系统、能源塔热系统和末端供能系统，地源热系统和能源塔热系统为末端供能功能；其中地源热系统包括地源热泵机组、土壤源换热系统；所述土壤源换热系统包括若干埋入地面的地埋换热管，地埋换热管通过带有地源侧循环泵的土壤热源侧循环水路连接到地源热泵机组的低位换热端上；所述能源塔热系统包括能源塔热泵机组、能源塔；所述能源塔通过能源塔换热循环水路连接到能源塔热泵机组的低位换热端上；所述末端供能系统包括室内换热系统和恒温恒湿系统；其中所述恒温恒湿系统包括冷凝换热面，冷凝换热面的冷凝换热面循环水路连接到地源热泵机组高位换热端上；所述室内换热系统包括室内换热机构，所述室内换热机构的室内换热机构循环水路连接到能源塔热泵机组的高位换热端上；所述室内换热系统和恒温恒湿系统之间设置有负载切换系统和循环切换系统；负载切换系统包括负载切换阀机构A和负载切换阀机构B，负载切换阀机构A设置于冷凝换热面与冷凝换热面循环水路的连接管路上，通过负载切换阀机构A封闭或打开冷凝换热面的进、出水路从而打开或关闭冷凝换热面的换热功能；在冷凝换热面进、出水路和室内换热机构进、出水路之间设置有多级换热循环水路，多级换热循环水路实现地源热泵机组高位换热端与能源塔热泵机组高温换热端之间的连接，多级换热循环水路上连接有负载切换阀机构B，通过负载切换阀机构B实现多级换热循环水路的通断；所述循环切换系统包括循环阀控制阀A和循环控制阀B，所述循环控制阀A连接于能源塔热泵机组高温换热端的出水口与地源热泵机组高温换热端的进水口之间；循环控制阀B连接于室内换热机构进水路与能源塔热泵机组的出水口之间；通过循环控制阀A和循环控制阀B实现能源塔热泵机组高位换热端对地源热泵机组和室内换热机构的顺序串联供能。...

【技术特征摘要】
1.一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统，其特征是：本供能系统包括地源热系统、能源塔热系统和末端供能系统，地源热系统和能源塔热系统为末端供能功能；其中地源热系统包括地源热泵机组、土壤源换热系统；所述土壤源换热系统包括若干埋入地面的地埋换热管，地埋换热管通过带有地源侧循环泵的土壤热源侧循环水路连接到地源热泵机组的低位换热端上；所述能源塔热系统包括能源塔热泵机组、能源塔；所述能源塔通过能源塔换热循环水路连接到能源塔热泵机组的低位换热端上；所述末端供能系统包括室内换热系统和恒温恒湿系统；其中所述恒温恒湿系统包括冷凝换热面，冷凝换热面的冷凝换热面循环水路连接到地源热泵机组高位换热端上；所述室内换热系统包括室内换热机构，所述室内换热机构的室内换热机构循环水路连接到能源塔热泵机组的高位换热端上；所述室内换热系统和恒温恒湿系统之间设置有负载切换系统和循环切换系统；负载切换系统包括负载切换阀机构A和负载切换阀机构B，负载切换阀机构A设置于冷凝换热面与冷凝换热面循环水路的连接管路上，通过负载切换阀机构A封闭或打开冷凝换热面的进、出水路从而打开或关闭冷凝换热面的换热功能；在冷凝换热面进、出水路和室内换热机构进、出水路之间设置有多级换热循环水路，多级换热循环水路实现地源热泵机组高位换热端与能源塔热泵机组高温换热端之间的连接，多级换热循环水路上连接有负载切换阀机构B，通过负载切换阀机构B实现多级换热循环水路的通断；所述循环切换系统包括循环阀控制阀A和循环控制阀B，所述循环控制阀A连接于能源塔热泵机组高温换热端的出水口与地源热泵机组高温换热端的进水口之间；循环控制阀B连接于室内换热机构进水路与能源塔热泵机组的出水口之间；通过循环控制阀A和循环控制阀B实现能源塔热泵机组高位换热端对地源热泵机组和室内换热机构的顺序串联供能。2.如权利要求1所述的一种针对不同末端的新型复合式热泵供能系统，其特征是：供能系统还包括补热系统，所述补热系统包括一个换热面，换热面包括两组互相间壁换热的能源塔侧辅助循环水路和土壤热源侧辅助循环水路，其中能源塔侧辅助循环水路并联到能源塔换热循环水路上，土壤热源侧辅助循环水路并联到土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，陈燕民，
申请(专利权)人：华清安泰北京科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11