一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统，包括地源热泵系统、水环热泵系统和供热系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组、地埋管、室内换热器；所述水环热泵系统包括制冷机组和制热机组；所述供热系统包括热水供水管和热水回水管。其中水环热泵系统和供热系统只在冬季启用。本发明专利技术夏季利用地源热泵系统为车站公共区、管理用房、设备用房提供冷量，冬季为地铁周边建筑提供热量。冬季利用水环热泵系统，将设备用房的热量转移至车站公共区和管理用房。本发明专利技术实现了地铁车站地下土壤的冷热平衡，并利用设备房间的废热，满足冬季地铁人员房间的供暖需求，并为地铁周边建筑进行供暖，充分发挥了复合热泵系统高效节能的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统
本专利技术涉及热泵领域，公开了一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统。
技术介绍
随着越来越多的城市建设地铁，地铁车站的能耗问题也备受关注。据统计，空调能耗占地铁总能耗的25%左右。严寒地区地铁车站的常规做法是：夏季采用冷水机组+冷却塔的常规冷源，冬季设备区管理用房采用多联机制热，设备用房采用室外新风制冷，公共区采用热风空气幕或者电加热采暖。这就造成了冬季车站公共区和管理用房的制热能效较低，且设备用房的大量余热白白浪费的情况。地铁车站的周边一般会存在住宅小区或者商业办公楼，若地铁车站采用地源热泵系统，夏季为车站提供冷量，冬季为车站周边建筑提供热量。不仅能发挥地源热泵系统高效节能的优势，维持车站地下土壤的冷热平衡，还可以减少市政管网的供热需求。
技术实现思路
本专利技术针对现有地铁车站空调系统的现状，提供了一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统，其特征在于：包括地源热泵系统、水环热泵系统和供热系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组、地埋管、室内换热器，地源热泵机组地源侧与地埋管相连，室内换热器的一端通过第一三通阀与供热系统及地源热泵机组用户侧连接，室内换热器的另一端通过第二三通阀与供热系统及地源热泵机组用户侧连接；所述水环热泵系统包括制冷机组和制热机组，制冷机组和制热机组之间通过管路进行连接；所述供热系统包括连接至车站周边建筑的热水供水管和热水回水管；车站公共区和管理用房内设有室内换热器和制热机组，设备用房内设有制冷机组和室内换热器。其中水环热泵系统和供热系统只在冬季启用。该复合热泵系统夏季利用地源热泵系统为车站公共区、管理用房、设备用房提供冷量，冬季地源热泵系统为地铁周边建筑提供热量，冬季，同时利用水环热泵系统，将设备用房的热量转移至车站公共区和管理用房，为为车站公共区、管理用房提供热量。进一步地，第一三通阀的a端与热水供水管连接，b端与地源热泵机组用户侧连接，c端与室内换热器连接；第二三通阀的a端与热水回水管连接，b端与与室内换热器连接，c端与地源热泵机组用户侧连接。进一步地，夏季，地源热泵系统处于制冷工况时，地源热泵机组地源侧为冷凝器，地源热泵机组用户侧为蒸发器，第一三通阀的b端、c端打开，a端关闭，第二三通阀的b端、c端打开，a端关闭；地源热泵机组蒸发器产生的低温冷冻水在第一三通阀的b端进，c端出，经过车站公共区、管理用房和设备用房的室内换热器换热，以实现对车站公共区、管理用房和设备用房的制冷，升温后的冷冻水从第二三通阀的b端进，c端出，再次进入到蒸发器中；冬季，地源热泵系统处于制热工况时，地源热泵机组地源侧为蒸发器，地源热泵机组用户侧为冷凝器，第一三通阀的a端、b端打开，c端关闭，第二三通阀的a端、c端打开，b端关闭，地源热泵机组冷凝器产生的高温热水在第一三通阀的b端进，a端出，对车站周边建筑进行供暖，降温后的热水在第二三通阀的a端进，c端出，再次进入到冷凝器中；冬季，水环热泵系统启用，位于设备用房内的制冷机组进行制冷，设备用房的废热通过换热介质进入到制热机组内，对车站公共区、管理用房进行供热，降温后的换热介质再次进入到设备用房内，用于制冷机组的制冷。进一步地，位于车站公共区、管理用房和设备用房的室内换热器为并联连接。进一步地，地埋管为竖直埋管，埋深90m～110m。一个地铁车站，在冬季，可为450000m2～70000m2的住宅或者15000m2～25000m2的商业建筑提供采暖需求。和传统的空调采暖系统（车站夏季采用冷水机组+冷却塔供冷，冬季采用电加热或者多联机供暖，住宅采用市政供暖管网供暖）相比，此系统的节能率为20%～35%。进一步地，通过控制车站公共区的温度（12℃～18℃），实现了水环热泵系统的冷热平衡。进一步地，水环热泵的制热机组或制冷机组，末端可采用风机盘管系统、辐射系统或全空气系统。进一步地，严寒地区地下土壤温度较低，为了增加地埋管与土壤的换热效果，可在地埋管的换热介质中添加防冻液，增大地埋管换热介质与土壤之间的温差。进一步地，地埋管的回填材料可采用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等材质。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术采用地源热泵和水环热泵作为空调的冷热源，不仅有效控制了地源热泵和水环热泵的冷热平衡问题，同时也发挥了热泵系统高效节能的优势。地源热泵系统冬季为车站周边建筑提供热量，减少市政管网的供热需求。采用水环热泵系统，冬季将设备用房的废热转移至车站公共区和管理用房中，减少供热能耗。附图说明图1是一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统。图中：1—地源热泵机组，2—地源热泵机组地源侧，3—地源热泵机组用户侧，4—地埋管，5—室内换热器，6—制热机组，7—制冷机组，8—热水回水管，9—热水供水管。具体实施方式参照附图1与实施例，对本专利技术作进一步详细描述：一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统，其特征在于：包括地源热泵系统、水环热泵系统和供热系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组1、地埋管4、室内换热器5，地源热泵机组地源侧2与地埋管4相连，室内换热器5的一端通过第一三通阀S1与供热系统及地源热泵机组用户侧3连接，室内换热器5的另一端通过第二三通阀S2与供热系统及地源热泵机组用户侧3连接；所述水环热泵系统包括制冷机组7和制热机组6；所述供热系统包括热水供水管9和热水回水管8，车站公共区和管理用房内设有室内换热器和制热机组，设备用房内设有制冷机组和室内换热器。其中水环热泵系统和供热系统只在冬季启用。进一步地，地源热泵系统处于制冷工况时，地源热泵机组地源侧2为冷凝器，地源热泵机组用户侧3为蒸发器，第一三通阀S1的a端与热水供水管连接，b端与蒸发器连接，c端与室内换热器连接；第二三通阀的a端与热水回水管连接，b端与室内换热器连接，c端与蒸发器连接，第一三通阀S1的b端、c端打开，a端关闭，第二三通阀S2的b端、c端打开，a端关闭。地源热泵系统处于制热工况时，地源热泵机组地源侧2为蒸发器，地源热泵机组用户侧3为冷凝器，第一三通阀S1的a端、b端打开，c端关闭，第二三通阀S2的a端、c端打开，b端关闭。进一步地，位于车站公共区、管理用房和设备用房的室内换热器5为并联连接。进一步地，地埋管4为竖直埋管，埋深90m～110m。进一步地，一个地铁车站，在冬季，可为450000m2～70000m2的住宅或者15000m2～25000m2的商业建筑提供采暖需求。进一步地，和传统的空调采暖系统（车站夏季采用冷水机组+冷却塔供冷，冬季采用电加热或者多联机供暖，住宅采用市政供暖管网供暖）相比，此系统的节能率为20%～35%。进一步地，通过控制车站公共区的温度（12℃～18℃），实现了水环热泵系统的冷热平衡。进一步地，水环热泵的制热机组6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统，其特征在于：包括地源热泵系统、水环热泵系统和供热系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组、地埋管、室内换热器，地源热泵机组地源侧与地埋管相连，室内换热器的一端通过第一三通阀与供热系统及地源热泵机组用户侧连接，室内换热器的另一端通过第二三通阀与供热系统及地源热泵机组用户侧连接；所述水环热泵系统包括制冷机组和制热机组，制冷机组和制热机组之间通过管路进行连接；所述供热系统包括连接至车站周边建筑的热水供水管和热水回水管；车站公共区和管理用房内设有室内换热器和制热机组，设备用房内设有制冷机组和室内换热器。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统，其特征在于：包括地源热泵系统、水环热泵系统和供热系统，所述地源热泵系统包括地源热泵机组、地埋管、室内换热器，地源热泵机组地源侧与地埋管相连，室内换热器的一端通过第一三通阀与供热系统及地源热泵机组用户侧连接，室内换热器的另一端通过第二三通阀与供热系统及地源热泵机组用户侧连接；所述水环热泵系统包括制冷机组和制热机组，制冷机组和制热机组之间通过管路进行连接；所述供热系统包括连接至车站周边建筑的热水供水管和热水回水管；车站公共区和管理用房内设有室内换热器和制热机组，设备用房内设有制冷机组和室内换热器。


2.根据权利要求1所述的一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统，其特征在于：夏季，地源热泵系统处于制冷工况时，地源热泵机组地源侧为冷凝器，地源热泵机组用户侧为蒸发器，第一三通阀的b端、c端打开，a端关闭，第二三通阀的b端、c端打开，a端关闭；地源热泵机组蒸发器产生的低温冷冻水在第一三通阀的b端进，c端出，经过车站公共区、管理用房和设备用房的室内换热器换热，以实现对车站公共区、管理用房和设备用房的制冷，升温后的冷冻水从第二三通阀的b端进，c端出，再次进入到蒸发器中；
冬季，地源热泵系统处于制热工况时，地源热泵机组地源侧为蒸发器，地源热泵机组用户侧为冷凝器，第一三通阀的a端、b端打开，c端关闭，第二三通阀的a端、c端打开，b端关闭，地源热泵机组冷凝器产生的高温热水在第一三通阀的b端进，a端出，对车站周边建筑进行供暖，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永斌，施逵，倪丹，俞炜，康帅，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，上海市政工程设计科学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31