带冷媒直膨蒸发型地源热泵机组空调控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于温湿度独立控制系统的带冷媒直膨蒸发型地源热泵机组空调控制系统，包括冷凝器、循环系统M和循环系统X，所述循环系统X和循环系统M均与冷凝器相连接，通过冷凝器与土壤进行热交换；所述循环系统M为显热处理系统，所述循环系统M的进出口和显热处理末端系统相连；所述循环系统X为潜热处理系统，所述循环系统X的进出口和潜热处理末端系统相连。本实用新型专利技术循环系统M夏季提供18～21℃的高温冷水，冬季提供30～35℃的低温热水；循环系统X夏季提供除湿用7℃～12℃的低温冷水，冬季提供40～45℃的高温热水，兼顾显热和潜热需求且不需要增加板式换热器，提高机组能效比。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属空调
，涉及ー种地源热泵机组，尤其涉及ー种带冷媒直膨蒸发型地源热泵机组空调控制系统。
技术介绍
目前空调方式的排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿的目的。常规温湿度混合处理的空调方式存在如 下问题I)能源浪费。使用一套系统同时制冷和除湿，为了满足用冷凝方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16. 6°C的露点温度需要约7°C的冷源温度，这是现有空调系统采用5 7°C的冷冻水、房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5°C的原因。在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5 7°C的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度(含湿量)满足要求，但温度过低，有时还需要再热，造成了能源的进ー步浪费与损失。2)难以适应热湿比的变化。通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相対湿度过高或过低的现象。过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的増加；相対湿度过低也将导致由干与室外的焓差增加，使处理室外新风的能耗增加。3)造成室内空气品质下降，滋生和传播霉菌等污染。大多数空调依靠空气通过冷表面对空气进行降温除湿，这就导致冷表面成为潮湿表面甚至产生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的理想场所。空调系统繁殖和传播霉菌成为空调可能引起健康问题的主要原因。另外，目前我国大多数城市的主要污染物仍是可吸入颗粒物，因此有效过滤空调系统引入的室外空气是维持室内健康环境的重要问题。然而过滤器内必然是粉尘聚集处，如果再漂溅过ー些冷凝水，则也成为各种微生物繁殖的理想场所。频繁清洗过滤器既不现实，也不是根本的解决方案。4)传统的室内末端装置有局限性，强风、噪声、占空间，一般要投资空调和采暖两套系统。为排除足够的余热余湿同时又不使送风温度过低，就要求有较大的循环通风量。例如每平方米建筑面积如果有80 W/m2显热需要排除，房间设定温度为25°C，当送风温度为15°C时，所要求循环风量为24 mVhr/m2，这就往往造成室内很大的空气流动，使居住者产生不适的吹风感。为减少这种吹风感，就要通过改进送风ロ的位置和形式来改善室内气流组织。这往往要在室内布置风道，从而降低室内净高或加大楼层间距。很大的通风量还极容易引起空气噪声，并且很难有效消除。在冬季，为了避免吹风感，即使安装了空调系统，也往往不使用热风，而是通过另ー套的暖气系统(如采暖散热器)供热。这样就导致室内重复安装两套环境控制空调系统，分别供冬夏使用。5)输配能耗的问题。为了完成室内环境控制的任务就需要有输配系统，带走余热、余湿、CO2、气味等。在中央空调系统中，风机、水泵消耗了 40% 70%的整个空调系统的电耗。在常规中央空调系统中，多采用全空气系统的形式。所有的冷量全部用空气来传送，导致输配效率很低。相对而言，Im3水所输送的热量和3840 m3空气所输送的热量是相当的。此外，随着能源问题的日益严重，以低品位热能作为夏季空调动カ成为迫切需要。目前北方地区大量的热电联产集中供热系统在夏季由于无热负荷而无法运行，使得电カ负荷出现高峰的夏季热电联产发电设施反而停机，或者按纯发电模式低效运行。如果可以利用这部分热量驱动空调，既省下空调电耗，又可使热电联产电厂正常运行，増加发电能力。这样即可减缓夏季供电压力，又提高能源利用率，是热电联产系统继续发展的关键。由于空调负荷在一天内变化显著，与热电联产电厂提供热能并不是很好匹配，如何实现有效的蓄能，以协调二者的矛盾也是热能使用当中存在的问题。综上所述，空调的广泛需求、人居环境健康的需要和能源系统平衡的要求，对目前空调方式提出了挑战。新的空调应该具备的特点为減少室内送风量、高效换热末端、采用低品位能源、设置冷热蓄能系统。从如上要求出发，目前普遍认为温湿度独立控制空调技术是ー个有效的解决途径。温湿度独立控制空调系统采用温度与湿度两套独立的空调控制空调系统分别控制、调节室内的温度与湿度，从而避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。如图I所示，由于温度、湿度采用独立的控制空调系统，可以满足不同区域和同一区域不同房间热湿比不断变化的要求，克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度參数的要求，避免了室内湿度过高过低的现象。温湿度独立控制空调系统的基本组成为显热处理系统与潜热处理系统，两个系统分别独立控制室内的温度与湿度。显热处理系统包括高温冷源和余热消除末端装置，采用水作为能量输送媒介。由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，因而显热系统的冷水供水温度不再是常规冷凝除湿空调系统中的TC，而是提高到18°C左右，从而为天然冷源的使用提供了条件。即使采用机械制冷方式，制冷机的性能系数也有大幅度的提高。余热消除末端装置可以采用辐射板、干式风机盘管或毛细管网等多种形式，由于供水的温度高于室内空气的露点温度，因而不存在结露的危险。潜热处理系统用于去除室内CO2、室内异味等，以保证室内空气质量。此系统由新风处理机组、送风末端装置组成，采用新风作为能量输送媒介。在处理潜热的系统中，由于不一定需要处理温度，因而湿度的处理可能有多种方法，如冷凝除湿、吸附除湿等。温湿度独立控制空调系统实现了室内温度和湿度的分别控制。尤其实现了新风量随人员数量的同步增减，从而避免了变风量系统冬季人员增加，热负荷降低，新风量也随之降低的问题；与目前的风机盘管加新风方式比较，免去了凝水盘和凝水排除系统，彻底消除了实际工程中经常出现问题的这ー隐患，同时由于不再存在潮湿表面，根除了滋生霉菌的温床，可有效改善室内空气品质。由于室内相対湿度可一直维持在60%以下，较高的室温(26°C)就可以达到热舒适要求。这就避免了由于相对湿度太高，只得把室温降低(甚至到20°C),以维持舒适度要求的问题。既降低了运行能耗，又減少了由于室内外温差过大造成的热冲击对健康的危害。由于潜热由単独的新风处理系统承担，因而在温度控制(余热去除)系统中，不再采用7°C的冷水同时满足降温与除湿的要求，而是采用约18°C的冷水即可满足降温要求。此温度要求的冷水为很多天然冷源的使用提供了条件，如深井水、通过土壤源换热器获取冷水等，深井回灌与土壌源换热器的冷水出水温度与使用地的年平均温度密切相关，我国很多地区可以直接利用该方式提供18°C冷水。在某些干燥地区(如新疆等)通过直接蒸发或间接蒸发的方法获取18°C冷水。即使采用机械制冷方式，由于要求的压缩比很小，根据制冷卡诺循环可以得到，制冷机的理想COP将有大幅度提高。如果将蒸发温度从常规冷水机组的2 3°C提高到14 16°C，当冷凝温度恒为40°C时，卡诺制冷机的COP将从7. 2 7. 5提高至Ij 11. 0 12. O。与目前普遍使用的风机盘管加新风方式或全空气方式相比，温湿度独立控制空调系统的特点可总结如下 I)适应室内热湿比的变化。温湿度独立控制空调系统分别控制房间的温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带冷媒直膨蒸发型地源热泵机组空调控制系统，其特征在干，包括冷凝器、循环系统M和循环系统X，所述循环系统X和循环系统M均与冷凝器相连接，通过冷凝器与土壤进行热交换；所述循环系统M为显热处理系统，所述循环系统M的进出口和显热处理末端系统相连；所述循环系统X为潜热处理系统，所述循环系统X的进出ロ通过冷媒管和潜热处理末端系统相连。2.如权利要求I所述带冷媒直膨蒸发型地源热泵机组空调控制系统，其特征在于，所述循环系统X配带热回收器。3.如权利要求I所述带冷媒直膨蒸发型地源热泵机组空调控制系统，其特征在于，所述显热处理末端系统为辐射板、干式风机盘管或毛细管网。4.如权利要求I 3任一项所述带冷媒直膨蒸发型地源热泵机组空调控制系统，其特征在于，所述循环系统X包括压缩机XI、四通换向阀X2，热カ膨胀阀X3、干燥过滤器X6，热回收器X7 ;所述压缩机Xl出口与热回收器X7进ロ相连通，热回收器X7出口与四通换向阀X2 ー进ロ相连通，所述四通换向阀X2 —出口与冷凝器5相连通；所述冷凝器5出口与热カ膨胀阀X3相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑勇，孙生根，李明娜，
申请(专利权)人：上海克络蒂新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：