地埋管换热器分区调控的地源热泵空调系统技术方案

本发明专利技术涉及一种地埋管换热器分区控制的地源热泵空调系统，包括：变频热泵机组系统，一级泵系统，二级泵系统，地埋管换热器系统；本发明专利技术在大型地源热泵空调系统的调控以及节能方面具有显著的效果，随着负荷的变化，变频热泵机组自动调节制冷／制热量，并通过调整二级泵开启台数来调整地埋管换热器的开启运行数量，充分挖掘了地源热泵空调系统的节能潜力，同时可以延长部分区域土壤温度的恢复期，从而有效缓解部分区域土壤温度的连续升高或降低，保证土壤的热稳定性。这种地源热泵空调系统不仅具有节能效果，而且有利于系统的长期稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种制冷与供热
的热泵空调系统，尤其涉及的是一种地 埋管换热器分区调控的地源热泵空调系统。
技术介绍
能源问题是人类发展面临的一个重大问题，能源和环境的协调发展成为趋势。地 源热泵是一种有效的能源利用形式，它是利用土壤作为冷热源，通过地埋管换热器，夏季向 土壤散热，冬季从土壤吸热，再通过热泵机组向建筑提供制冷和供热。土壤源属于可再生能 源，利用可再生能源作为建筑物制冷和供热的冷热源，既节能又环保。但是一般夏季的散热 量往往不等于冬季的吸热量，这样就会造成土壤温度的变化，影响系统长期运行的稳定性。 因此，合理设计和布置地埋管换热器对土壤热平衡以及系统的稳定运行具有重要的意义。 本专利技术提出地埋管换热器的分区控制技术，可以延长局部区域土壤温度的恢复期，有利于 系统长期运行的稳定性。此外，地埋管换热器的分区控制可提高系统对变负荷工况的适应 性，通过在地埋管换热器侧的循环水路实施二次泵技术，可根据建筑负荷的变化调整二级 泵开启台数，调整地埋管换热器开启运行数量，提高系统运行的节能效果，这种技术方案对 大型地源热泵空调系统的节能运行具有更加明显的效果。目前，地源热泵的地埋管换热器循环环路一般采用一次泵系统，而二次泵系统适 合于地埋管换热器的分区控制以及系统的负荷调节，有助于深入挖掘地源热泵空调系统的 节能潜力。地埋管换热器的换热量是由热泵机组的制热量或制冷量来确定的，所以，随着环 境温度的变化，可以根据建筑负荷变化来调整二次泵的开启台数，从而调整地埋管换热器 的开启运行数量，而作为增压的一级泵不需要调整。通过对现有技术的文献检索发现，中国 专利技术专利申请名称为一种地源热泵空调系统，申请号为200720124035. 1，该专利申请公 开了一种改进的地源热泵空调系统，该系统可以保证地源热泵系统有制冷、制热和夏季制 取生活热水的功能，同时过渡季节也能提供生活热水，具有一定的节能效果。但是该系统的 地埋管换热器循环环路采用的是一次泵系统，无法实现地埋管换热器的分区调控，也无法 根据建筑负荷变化调整地埋管换热器的运行数量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种地埋管换热器分区调控的 地源热泵空调系统。本专利技术提出地埋管换热器的分区调控技术，结合变频热泵机组的应用， 既可以提高大型地源热泵空调系统对变负荷运行工况的适应性，又可以改善土壤的热平衡。本专利技术通过以下技术方案实现本专利技术包括变频热泵机组系统、一级泵系统、二级泵系统和地埋管换热器系统， 地埋管换热器系统与二级泵系统通过管道连接，二级泵系统与一级泵系统通过管道连接， 一级泵系统与变频热泵机组系统通过管道连接，变频热泵机组系统与二级泵系统通过管道连接。所述的变频热泵机组系统包括由蒸发器和冷凝器构成的变频热泵机组，以及在 管道上的八个阀门，蒸发器的两端首先分别两路分别与一级泵系统、二级泵系统相连接，一 路依次与第二阀门、第六阀门、一级泵系统相连接和另一路依次与第四阀门、第八阀门、二 级泵系统相连接；冷凝器的两端首先分别两路分别与一级泵系统、二级泵系统相连接，一路 依次与第一阀门、第五阀门、一级泵系统相连接和另一路依次与第三阀门、第七阀门、二级 泵系统相连接。所述的一级泵系统包括第一循环水泵、第二循环水泵、管道上的四个阀门，第一 循环水泵的两端分别两路与变频热泵机组系统、二级泵系统相连接，一路依次与第一十九 阀门、变频热泵机组系统相连接和另一路依次与第一十八阀门、二级泵系统相连接；第二循 环水泵的两端分别两路与变频热泵机组系统、二级泵系统相连接，一路依次与第二十一阀 门、变频热泵机组系统1相连接和另一路依次与第二十阀门、二级泵系统相连接。所述的二级泵系统包括地源侧分水器、地源侧集水器、第三循环水泵、第四循环 水泵、第五循环水泵，以及在管道上的九个阀门，地源侧分水器分别三路与变频热泵机组系 统、地源侧集水器、地埋管换热器系统相连接；地源侧集水器分别三路与一级泵系统、地源 侧分水器、地埋管换热器系统相连接；所述的地源侧集水器分三路与地埋管换热器系统连接，第一路地源侧集水器分 别两路并联与地埋管换热器系统连接，一路地源侧集水器依次与第十一阀门、地埋管换热 器系统相连接，另一路地源侧集水器依次与第十阀门、第三循环水泵、第九阀门、地埋管换 热器系统相连接；第二路地源侧集水器分别两路并联与地埋管换热器系统连接，一路地 源侧集水器依次与第十四阀门、地埋管换热器系统相连接，另一路地源侧集水器依次与第 十三阀门、第四循环水泵、第一十二阀门、地埋管换热器系统相连接；第三路地源侧集水 器分别两路并联与地埋管换热器系统连接，一路地源侧集水器依次与第十七阀门、地埋管 换热器系统相连接，另一路地源侧集水器依次与第十六阀门、第五循环水泵、第一十五阀 门、地埋管换热器系统相连接；所述的地埋管换热器系统包括一区地埋管换热器、二区地埋管换热器、三区地埋 管换热器，一区地埋管换热器、二区地埋管换热器、三区地埋管换热器三者的两端都分别六 路与二级泵系统相连接；所述的一区地埋管换热器的两端分别与二级泵系统的地源侧分水器、地源侧集水 器相连接，一区地埋管换热器与地源侧集水器连接的这一路由一区地埋管换热器连接到第 十一阀门或者第九阀门的一端；所述的二区地埋管换热器与地源侧集水器连接的这一路由二区地埋管换热器连 接到第十四阀门或者第一十二阀门的一端；所述的三区地埋管换热器与地源侧集水器连接的这一路由一区地埋管换热器连 接到第十七阀门或者第一十五阀门的一端。本专利技术制冷时，变频热泵机组工作，变频热泵机组的冷凝器与地下埋管换热器系 统连接，将热量排入地下土壤。本专利技术供热时，变频热泵机组工作，变频热泵机组的蒸发器 与地下埋管换热器系统连接，从土壤中吸收热量。根据建筑负荷变化，调整二级泵运行的台 数来调整地埋管换热器开启运行数量。这样不仅可以有效地控制二级泵开启的台数，达到显著的节能效果，而且可以延长部分区域土壤温度的恢复期，从而有效地缓解部分区域土 壤温度的连续升高或降低，从而保证土壤的热稳定性。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图；图中变频热泵机组系统1、一级泵系统2、二级泵系统3、地埋管换热器系统4、蒸 发器5、冷凝器6、变频热泵机组7、地源侧分水器8、地源侧集水器9、一区地埋管换热器10， 二区地埋管换热器11，三区地埋管换热器12、第一、二、三、四、五循环水泵13-17、第一-第 二 4^一阀门 18-38。具体实施例方式以下对本专利技术的实施例作详细说明；以下实施例在以本专利技术技术方案为前提下实 施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例本实施例包括变频热泵机组系统1，一级泵系统2，二级泵系统3，地埋管换热器 系统4 ；地埋管换热器系统4与二级泵系统3通过管道连接起来；二级泵系统3与一级泵系 统2通过管道连接起来；一级泵系统2与变频热泵机组系统1通过管道连接起来；变频热泵 机组系统1与二级泵系统3通过管道连接起来。本实施例所述的变频热泵机组系统1包括由蒸发器5和冷凝器6构成的变频热 泵机组7，以及在管道上的八个阀门18-25，蒸发器5的两端首先分别两路分别与一级泵系 统2、二级泵系统3相连接，一路依次与第二阀门19、第六阀门23、一级泵系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地埋管换热器分区调控的地源热泵空调系统，其特征在于，包括：变频热泵机组系统、一级泵系统、二级泵系统和地埋管换热器系统，地埋管换热器系统与二级泵系统通过管道连接，二级泵系统与一级泵系统通过管道连接，一级泵系统与变频热泵机组系统通过管道连接，变频热泵机组系统与二级泵系统通过管道连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓强，杨燕，余鑫，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]