以地热能为单一辅助冷热源的水环热泵式空调装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种以地热能为单一辅助冷热源的水环热泵式空调装置，其特征在于，该空调装置包括地源端系统、与地源端系统连通的用户端空调装置、接收用户端空调装置排热量和吸热量的闭式循环水系统和用于控制地源端和用户端空调装置的自动控制系统；其中地源端系统包括压缩机（1）、四通阀（2）、气液分离器（3），以及由水-水换热器（4）、蒸发换热器（5）、冷凝换热器（6）、膨胀阀（7）、第一阀门（8）、第二阀门（9）、第三阀门（10）、第四阀门（11）组成的功能切换区（12）。用户端空调装置包括供热端换热器（13）和制冷端换热器（14）。本实用新型专利技术充分利用建筑内余热，同时高效利用低品位地热能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

以地热能为单一辅助冷热源的水环热泵式空调装置
本技术是一种以地热能为单一辅助冷热源的、优化的水环热泵式空调装置， 特别适用于建筑内年冷热负荷结构变化较大的公共建筑与民用建筑。
技术介绍
传统的水环热泵空调装置由室内的小型水/空气热泵机组、水循环环路、辅助设备(如冷却塔、加热设备、蓄热装置等)三部分组成，具有有效利用建筑内余热，节省常规空调所需的冷热源设备和机房空间等优点。水环热泵空调装置是供热时以循环水为加热源， 制冷时以其为排热源，因此当水环热泵空调装置制热运行的吸热量小于制冷运行的放热量时，循环环路中的水温升高，反之会降低，为了维持系统保持一定的性能系数，则需增设辅助加热和冷却装置。因此，虽然目前的水环热泵空调装置能够满足部分同事供热制冷需求，但是还存在以下主要问题系统需设置冷却塔、锅炉等辅助加热制冷装置，而这是有悖于能量分级利用的，严重浪费了高位能并导致设备复杂化，从而不利于监测控制；用户端采用单元式机组，压缩机在室内，导致其室内噪声甚至大于风机盘管的噪声；传统的水环热泵控制方法是采用冷却塔、加热设备、蓄热装置相配合，根据循环水系统的温度划分功能区进行控制，但是因为用户端采用的是分散的单元式机组，不同用户的空调使用情况差异较大，因此直接导致控制不利，降低系统性能。因此，如何改进辅助冷热源系统以及用户空调装置形式，提高系统性能和用户使用灵活性具有十分重要的意义。
技术实现思路
技术问题本技术为了解决目前水环热泵空调装置需要设置高品位辅助冷热源装置，且用户端采用分散的单元式机组造成的控制、噪声、性能等方面的问题，提供了一种以地热能为单一辅助冷热源的水环热泵式空调装置，可以采用低品位地热能作为辅助冷热源、优化的水环热泵空调装置。技术方案为解决上述技术问题，本技术提供了一种以地热能为单一辅助冷热源的水环热泵式空调装置，该空调装置包括地源端系统、与地源端系统连通的用户端空调装置、接收用户端空调装置排热量和吸热量的闭式循环水系统和用于控制地源端和用户端空调装置的自动控制系统；其中地源端系统包括压缩机、四通阀、气液分离器，以及由水-水换热器、蒸发换热器、冷凝换热器、膨胀阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门组成的功能切换区；用户端空调装置包括供热端换热器和制冷端换热器；闭式循环水系统为接受水_水换热器、蒸发换热器、以及末端用户供热端换热器和制冷端换热器排热量和吸热量的循环水系统，其中安装有温度传感器用以控制循环水温度；自动控制系统包括温度传感器、控制面板和控制程序电路板；其中，压缩机出口与四通阀第一端口连接，四通阀的第二端口与气液分离器入口相连， 气液分离器的出口与压缩机入口相连；四通阀的第三端口和第四端口分别与蒸发换热器和冷凝换热器相连，蒸发换热器与冷凝换热器通过膨胀阀相连；蒸发换热器循环水的出口端与供热端换热器和制冷端换热器相连，并通过第二阀门回到蒸发换热器；地源端循环水通过第三阀门与水-水换热器相连，通过第四阀门与冷凝换热器相连；水-水换热器的用户端分别与供热端换热器和制冷端换热器通过第一阀门连接， 接受用户端的吸热和放热量；温度传感器的温度探头接入闭式循环水系统中，并布置在供热端换热器和制冷端换热器入口的上游干管区域，使功能切换时温度传感器的探头端监测在水_水换热器用户端与土壤进行热交换后的水温。优选的，蒸发换热器、冷凝换热器内的换热工质分别为循环水和制冷工质，水-水换热器中换热工质一端为循环水，另一端为地源端循环水；优选的，水-水换热器采用板式换热器，蒸发换热器、冷凝换热器采用板式、套管式换热器。优选的，地源端取热方式采用垂直埋管或者水平埋管。优选的，用户端空调装置采用传统的水环热泵系统中用户单体制冷机组，或采用制冷供热分开、根据用户需求划分的半集中式空调机组中任一种。优选的，半集中式空调机组采用风冷式空调器或用多联机变频空调器。有益效果该优化水环热泵空调装置中，可根据用户需求和冷热负荷结构的不同采用冷热集中式、半集中式空调机组，满足不同的空调末端功能、使用时间和控制需求；并且空调机组可采用风冷式空调器，也可采用多联机变频空调器，具有更大的灵活性，能够满足不同的末端需求。附图说明图I为本技术的以地热能为单一辅助冷热源的优化的水环热泵空调装置结构示意图。图中，压缩机I、四通阀2、气液分离器3，水-水换热器4、蒸发换热器5、冷凝换热器6、膨胀阀7、第一阀门8、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11、功能切换区12 ;供热端换热器13、制冷端换热器14 ;温度传感器15，驱动控制器16。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。本技术提供的以地热能为单一辅助冷热源的优化的水环热泵空调装置，包括地热能末端系统、闭式循环水系统、半集中式/分体式供热和制冷空调装置、自动控制系统等部分。其中，地热能末端系统主要包括压缩机、四通阀、一个水-水换热器、两个水-工质换热器等。为了解决上述技术问题，本技术通过以下几个方面实现技术更新。4以地热能为单一冷热源，可以有效减少设备控制单元，通过功能切换区阀门控制切换，以及地源端机组的附加加热制冷完成循环水系统的升温、降温，一次稳定内区常年制冷区的冷凝温度，有效提高内区制冷性能。由于地热能的稳定性，系统可以通过地热端机组的供热制冷切换，使地热能作为该单一辅助低品位冷热源，而无需分别加设高品位的辅助冷、热源及蓄热装置。系统通过监控循环水用户进水温度决定功能切换，具体来说，系统运行模式包括四种自给模式(模式一)时，建筑内余热可自行满足需求，地源端系统全部关闭；自给模式不能满足需求时，启动地源端循环换热模式(模式二)，即闭式循环水系统利用地热能直接换热，地源端机组关闭、水泵运行；当循环换热模式中的闭式循环水系统中的温度超过设定上限时，启动附加制冷模式(模式三)，即地源端机组开启制冷工况，在地源端蒸发换热器内完成闭式循环水的温度调节直至满足要求；当闭式循环水系统中温度低于设定下限，地源端机组开启附加供热工况(模式四)，地源端冷凝换热器内完成闭式循环水的温度调节直至满足要求。四种运行模式的切换实现了建筑内余热和低品位地热能的充分利用。由上述控制方法可以看出，只有在模式三、四中才会开启地源端机组进行附加供热和制冷。具体调节控制时可根据用户需求设置闭式循环水系统中需满足的基本温度(一般为13 35°C)，而土壤温度就在此范围内，大部分建筑内冷热负荷结构下采用模式二即可满足要求，因此，地源端附加供热和制冷量很小，相应的地源端机组的装机容量也大大降低。用户端分散的单元机组会造成用户侧噪声过大，并且由于用户使用差异较大，增大控制难度。在该优化水环热泵空调装置中，可根据用户需求和冷热负荷结构的不同采用冷热集中式、半集中式空调机组，满足不同的空调末端功能、使用时间和控制需求；并且空调机组可采用风冷。本技术提供了以地热能为单一辅助冷热源的、优化的水环热泵式空调装置。 专利技术主要针对传统水环热泵空调装置运行过程中需分别加设冷、热源装置造成的高品位能源浪费等问题，以及传统系统中由于循环水系统温度不能稳定控制、从而导致常年制冷内区制冷系数较低的缺点，通过加设地热端装置，采用智能控制的方法，根据建筑负荷的不同构成充分利用低品位地热能，加强系统同时供热制冷性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以地热能为单一辅助冷热源的水环热泵式空调装置，其特征在于，该空调装置包括地源端系统、与地源端系统连通的用户端空调装置、接收用户端空调装置排热量和吸热量的闭式循环水系统和用于控制地源端和用户端空调装置的自动控制系统；其中地源端系统包括压缩机（1）、四通阀（2）、气液分离器（3），以及由水？水换热器（4）、蒸发换热器（5）、冷凝换热器（6）、膨胀阀（7）、第一阀门（8）、第二阀门（9）、第三阀门（10）、第四阀门（11）组成的功能切换区（12）；用户端空调装置包括供热端换热器（13）和制冷端换热器（14）；闭式循环水系统为接受水？水换热器（4）、蒸发换热器（5）、以及末端用户供热端换热器（13）和制冷端换热器（14）排热量和吸热量的循环水系统，其中安装有温度传感器（15）用以控制循环水温度；自动控制系统包括温度传感器（15）、控制面板和控制程序电路板；其中，压缩机（1）出口与四通阀（2）第一端口连接，四通阀（2）的第二端口与气液分离器（3）入口相连，气液分离器（3）的出口与压缩机（1）入口相连；四通阀（2）的第三端口和第四端口分别与蒸发换热器（5）和冷凝换热器（6）相连，蒸发换热器（5）与冷凝换热器（6）通过膨胀阀（7）相连；蒸发换热器（5）循环水的出口端与供热端换热器（13）和制冷端换热器（14）相连，并通过第二阀门（9）回到蒸发换热器（5）；地源端循环水通过第三阀门（10）与水？水换热器（4）相连，通过第四阀门（10）与冷凝换热器（6）相连；水？水换热器（4）的用户端分别与供热端换热器（13）和制冷端换热器（14）通过第一阀门（8）连接，接受用户端的吸热和放热量；温度传感器（15）的温度探头接入闭式循环水系统中，并布置在供热端换热器（13）和制冷端换热器（14）入口的上游干管区域，使功能切换时温度传感器（15）的探头端监测在水？水换热器（4）用户端与土壤进行热交换后的水？温。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈九法，陈义波，徐宝江，陈军伟，庞丽颖，高龙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：