一种三用型地源吸收式热泵系统及运行方法技术方案

一种三用型地源吸收式热泵系统及运行方法，该系统包括吸收式热泵、地埋管、生活热水箱、板式换热器、切换泵及多个阀门。该方法基于燃料燃烧的供热系统与地源吸收式热泵结合，并增设了热回收环路和切换装置，提供冬季采暖、夏季空调和全年生活热水。根据不同季节、不同需求的负荷特征，通过切换能实现多种不同的运行模式。在夏季制冷的同时回收吸收器排热和（或）冷凝器排热用于制取生活热水。相比于电热泵，吸收式热泵制热时从土壤取热较少量、制冷时向土壤排热较大，而全年生活热水的需求能进一步增加取热量，夏季热回收能进一步减少排热量，故能有效缩小全年热不平衡率，既可提高传统系统的一次能源效率，又能长年维持稳定可靠的供热空调性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于供热空调领域。本技术既可以提高传统系统的一次能源效率，又能长年维持稳定可靠的供热空调性能，特别适用于冬季采暖、夏季空调和全年供生活热水，且燃料供应充足的地区。
技术介绍
北方城镇主要采用基于化石燃料燃烧的集中采暖方式，该方式由于总体能效不高造成了较大的能源消耗，并且伴随着大量的污染性气体及可吸入颗粒物的排放。地源热泵系统作为一种清洁高效的采暖空调方式得到了越来越广泛的应用。但应用于热负荷主导的寒冷地区可能出现冬季取热量大于夏季排热量，长年运行将导致土壤温度逐年下降，从而造成机组制热性能的大幅衰减，甚至根本无法正常运行。对于有全年生活热水需求的系统，其土壤热不平衡会更加严重。通过增加埋管间距或埋管数量可以缓解该问题，但需要较大的用地面积和埋管投资，且无法从根本上削减热不平衡。以锅炉作为辅助热源的复合地源热泵系统是一种可行方案，但锅炉的使用在一定程度上降低了地源热泵的优势；且当热负荷和冷负荷的差异很大时，就退化为大锅炉+小地源热泵的系统。而与太阳能结合的复合地源热泵系统其可靠性较差，且需要较大的安装空间和初投资。如何有效解决北方基于燃料燃烧供热方式能效低、污染大，以及传统地源热泵在北方寒冷地区的热不平衡问题，对建筑领域的节能减排意义重大。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提出，该系统将基于燃料燃烧的供热系统与地源吸收式热泵结合，提供冬季采暖、夏季空调和全年生活热水；并能根据各部分负荷特征，实现多种不同的运行模式。夏季可以在制冷的同时回收吸收器排热和(或)冷凝器排热用于制取生活热水。传统电热泵用于北方寒冷地区会由于取热多、排热少而导致土壤温度逐年下降，热泵性能逐渐衰减。相比于电热泵，吸收式热泵制热时从土壤取热较少量、制冷时向土壤排热较大，而全年生活热水的需求能进一步增加取热量，夏季热回收能进一步减少排热量，故能有效缩小全年热不平衡率。三用型地源吸收式热泵既可以提高传统系统的一次能源效率，又能长年维持稳定可靠的供热空调性能。本专利技术的下技术方案如下:一种三用型地源吸收式热泵系统，包括吸收式热泵、地埋管、采暖空调用户和生活热水箱；所述吸收式热泵包含发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器、溶液泵、第一节流阀和第二节流阀；所述发生器的溶液出口依次与溶液热交换器的热端、第一节流阀和吸收器溶液入口相连；所述吸收器溶液出口依次与溶液泵、溶液热交换器的冷端和发生器的溶液入口相连；所述发生器的蒸汽出口依次与冷凝器、第二节流阀、蒸发器和吸收器的蒸汽入口相连；所述地埋管出口经过地埋管泵后分为地源侧制冷回路和地源侧制热回路，地源侧制冷回路依次连接第六阀门、冷凝器、第九阀门和第五阀门回到地埋管，地源侧制热回路依次连接第三阀门、蒸发器和第二阀门回到地埋管；所述采暖空调用户出口经过用户泵后分为用户侧制冷回路和用户侧制热回路，用户侧制冷回路依次连接第四阀门、蒸发器和第一阀门后回到采暖空调用户，用户侧制热回路依次连接第八阀门、冷凝器、第九阀门和第七阀门后回到采暖空调用户；所述生活热水箱出口依次连接第十四阀门、生活热水泵、吸收器和第十五阀门后回到生活热水箱，构成生活热水回路；其特征在于:所述三用型地源吸收式热泵系统还包括板式换热器、切换泵、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门和第十三阀门；所述板式换热器的冷凝器侧出口经过切换泵后分为采暖串联支路和生活热水串联支路，生活热水串联支路依次连接第十阀门、冷凝器和板式换热器的冷凝器侧入口，采暖串联支路通过第十一阀门与第九阀门的出口相连；所述板式换热器的吸收器侧出口与生活热水泵入口相连；所述板式换热器的吸收器侧入口通过第十三阀门与吸收器出口相连，构成全采暖支路，并通过第十二阀门与生活热水箱出口相连，构成全生活热水支路。本专利技术所述的三用型地源吸收式热泵系统，其特征在于:所述吸收式热泵的循环形式包括多级循环、单效循环、多效循环、GAX循环以及这些循环的改进型。本专利技术所述的三用型地源吸收式热泵系统，其特征在于:所述吸收式热泵的驱动热源包括太阳能、地热能、废热、蒸汽、高温热水、化石燃料和生物质能中的一种或几种的组口 ο本专利技术所述的三用型地源吸收式热泵系统的运行方法，其特征在于:所述运行方法包括六种独立的运行模式:同时采暖和供生活热水模式，单纯采暖模式，单纯供生活热水模式，同时供冷、供生活热水及回收吸收热模式，同时供冷、供生活热水、回收吸收热和冷凝热模式以及单纯供冷模式。所述的同时采暖和供生活热水模式:关闭第一阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门和切换泵，地埋管出水经地埋管泵和第三阀门进入蒸发器为吸收式热泵提供低位热源；采暖回水经用户泵和第八阀门进入冷凝器被加热到所需温度，然后经第九阀门和第七阀门回到采暖空调用户；生活热水箱出水经第十四阀门和生活热水泵进入吸收器被加热，然后经第十五阀门回到生活热水箱与自来水供水混合；所述的单纯采暖模式:关闭第一阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十二阀门、第十四阀门和第十五阀门，地埋管出水经地埋管泵和第三阀门进入蒸发器为吸收式热泵提供低位热源；采暖回水经用户泵和第八阀门进入冷凝器被加热，然后进入板式换热器进一步加热后经切换泵、第十一阀门和第七阀门回到采暖空调用户；吸收器出水经第十三阀门进入板式换热器放热后从生活热水泵回到吸收器带走吸收热；该模式下，冷凝器和吸收器通过板式换热器实现了间接串联，采暖回水先被冷凝热直接加热、后被吸收热间接加热；所述的单纯供生活热水模式:关闭第一阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第九阀门、第十一阀门、第十三阀门、第十四阀门和用户泵，地埋管出水经地埋管泵和第三阀门进入蒸发器为吸收式热泵提供低位热源；生活热水箱的出水先经第十二阀门进入板式换热器预热后再从生活热水泵进入吸收器中进一步加热，然后经第十五阀门回到生活热水箱；冷凝器出水进入板式换热器中放热后通过切换泵回到冷凝器带走冷凝热；该模式下，冷凝器和吸收器通过板式换热器实现了间接串联，生活热水先被冷凝热间接预热、后被吸收热直接加热；所述的同时供冷、供生活热水及回收吸收热模式:关闭第二阀门、第三阀门、第七阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门和第十三阀门，地埋管出水经地埋管泵和第六阀门进入冷凝器吸收冷凝热后经第九阀门和第五阀门回到地埋管排热；空调回水经用户泵和第四阀门进入蒸发器被冷却到所需的冷冻水温度，然后从第一阀门回到采暖空调用户；生活热水箱出水经第十四阀门和生活热水泵进入吸收器回收吸收热，然后经第十五阀门回到生活热水箱与自来水供水混合；所述的同时供冷、供生活热水、回收吸收热和冷凝热模式:关闭第二阀门、第三阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第九阀门、第十一阀门、第十三阀门、第十四阀门和地埋管泵，地埋管换热部分停止运行；空调回水经用户泵和第四阀门进入蒸发器被冷却到所需的冷冻水温度，然后从第一阀门回到采暖空调用户；生活热水箱的出水先经第十二阀门进入板式换热器预热后再从生活热水泵进入吸收器中进一步加热，然后回到生活热水箱；该模式下，冷凝器和吸收器通过板式换热器实现了间接串联，生活热水先间接回收冷凝热、后直接回收吸收热；所述的单纯供冷模式:关闭第二阀门、第三阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三用型地源吸收式热泵系统，包括吸收式热泵（1）、地埋管（12）、采暖空调用户（14）和生活热水箱（34）；所述吸收式热泵（1）包含发生器（4）、吸收器（8）、冷凝器（9）、蒸发器（11）、溶液热交换器（5）、溶液泵（6）、第一节流阀（7）和第二节流阀（10）；所述发生器（4）的溶液出口依次与溶液热交换器（5）的热端、第一节流阀（7）和吸收器（8）溶液入口相连；所述吸收器（8）溶液出口依次与溶液泵（6）、溶液热交换器（5）的冷端和发生器（4）的溶液入口相连；所述发生器（4）的蒸汽出口依次与冷凝器（9）、第二节流阀（10）、蒸发器（11）和吸收器（8）的蒸汽入口相连；所述地埋管（12）出口经过地埋管泵（13）后分为地源侧制冷回路和地源侧制热回路，地源侧制冷回路依次连接第六阀门（21）、冷凝器（9）、第九阀门（24）和第五阀门（20）回到地埋管（12），地源侧制热回路依次连接第三阀门（18）、蒸发器（11）和第二阀门（17）回到地埋管（12）；所述采暖空调用户（14）出口经过用户泵（15）后分为用户侧制冷回路和用户侧制热回路，用户侧制冷回路依次连接第四阀门（19）、蒸发器（11）和第一阀门（16）后回到采暖空调用户（14），用户侧制热回路依次连接第八阀门（23）、冷凝器（9）、第九阀门（24）和第七阀门（22）后回到采暖空调用户（14）；所述生活热水箱（34）出口依次连接第十四阀门（32）、生活热水泵（31）、吸收器（8）和第十五阀门（35）后回到生活热水箱（34），构成生活热水回路；其特征在于：所述三用型地源吸收式热泵系统还包括板式换热器（27）、切换泵（28）、第十阀门（25）、第十一阀门（26）、第十二阀门（29）和第十三阀门（30）；所述板式换热器（27）的冷凝器侧出口经过切换泵（28）后分为采暖串联支路和生活热水串联支路，生活热水串联支路依次连接第十阀门（25）、冷凝器（9）和板式换热器（27）的冷凝器侧入口，采暖串联支路通过第十一阀门（26）与第九阀门（24）的出口相连；所述板式换热器（27）的吸收器侧出口与生活热水泵（31）入口相连；所述板式换热器（27）的吸收器侧入口通过第十三阀门（30）与吸收器（8）出口相连，构成全采暖支路，并通过第十二阀门（29）与生活热水箱（34）出口相连，构成全生活热水支路。...

【技术特征摘要】
1.一种三用型地源吸收式热泵系统，包括吸收式热泵(I )、地埋管(12)、采暖空调用户(14)和生活热水箱(34);所述吸收式热泵(I)包含发生器(4)、吸收器(8)、冷凝器(9)、蒸发器(11)、溶液热交换器(5)、溶液泵(6)、第一节流阀(7)和第二节流阀(10);所述发生器(4)的溶液出口依次与溶液热交换器(5)的热端、第一节流阀(7)和吸收器(8)溶液入口相连；所述吸收器(8)溶液出口依次与溶液泵(6)、溶液热交换器(5)的冷端和发生器(4)的溶液入口相连；所述发生器(4)的蒸汽出口依次与冷凝器(9)、第二节流阀(10)、蒸发器(11)和吸收器(8)的蒸汽入口相连；所述地埋管(12)出口经过地埋管泵(13)后分为地源侧制冷回路和地源侧制热回路，地源侧制冷回路依次连接第六阀门(21)、冷凝器(9)、第九阀门(24)和第五阀门(20)回到地埋管(12)，地源侧制热回路依次连接第三阀门(18)、蒸发器(11)和第二阀门(17)回到地埋管(12);所述采暖空调用户(14)出口经过用户泵(15)后分为用户侧制冷回路和用户侧制热回路，用户侧制冷回路依次连接第四阀门(19)、蒸发器(11)和第一阀门(16)后回到采暖空调用户(14)，用户侧制热回路依次连接第八阀门(23)、冷凝器(9)、第九阀门(24)和第七阀门(22)后回到采暖空调用户(14);所述生活热水箱(34)出口依次连接第十四阀门(32)、生活热水泵(31)、吸收器(8)和第十五阀门(35)后回到生活热水箱(34)，构成生活热水回路；其特征在于:所述三用型地源吸收式热泵系统还包括板式换热器(27)、切换泵(28)、第十阀门(25)、第十一阀门(26)、第十二阀门(29)和第十三阀门 (30);所述板式换热器(27)的冷凝器侧出口经过切换泵(28)后分为采暖串联支路和生活热水串联支路，生活热水串联支路依次连接第十阀门(25)、冷凝器(9)和板式换热器(27)的冷凝器侧入口，采暖串联支路通过第十一阀门(26)与第九阀门(24)的出口相连；所述板式换热器(27)的吸收器侧出口与生活热水泵(31)入口相连；所述板式换热器(27)的吸收器侧入口通过第十三阀门(30)与吸收器(8)出口相连，构成全采暖支路，并通过第十二阀门(29)与生活热水箱(34)出口相连，构成全生活热水支路。2.根据权利要求1所述的三用型地源吸收式热泵系统，其特征在于:所述吸收式热泵(O的循环形式包括多级循环、单效循环、多效循环、GAX循环以及这些循环的改进型。3.根据权利要求1所述的三用型地源吸收式热泵系统，其特征在于:所述吸收式热泵(O的驱动热源包括太阳能、地热能、废热、蒸汽、高温热水、化石燃料和生物质能中的一种或几种的组合。4.采用如权利要求1所述系统的一种三用型地源吸收式热泵运行方法，其特征在于:所述运行方法包括六种独立的运行模式:同时采暖和供生活热水模式，单纯采暖模式，单纯供生活热水模式，同时供冷、供生活热水及回收吸收热模式，同时供冷、供生活热水、回收吸收热和冷凝热模式以及单纯供冷模式。5.如权利要求4所述的一种三用型地源吸收式热泵运行方法，其特征在于:所述同时采暖和供生活热水模式为:关闭第一阀门(16)、第四阀门(19)、第五阀门(20)、第六阀门(21)、第十阀门(25)、第十一阀门(26)、第十二阀门(29)、第十三阀门(30)和切换泵(28)，地埋管(12)出水经地埋管泵(13)和第三阀门(18)进入蒸发器(11)为吸收式热泵(I)提供低位热源；采暖回水经用户泵(15)和第八阀门(23)进入冷凝器(9)被加热到所需温度，然后经第九阀门(24)和第七阀门(22)回到采暖空调用户(14);生活热水箱(34)出水经第十四阀门(32)和生活热水泵(31)进入吸收器(8)被加热，然后经第十五阀门(35)回到生活热水箱(34)与自来水供水混合。6.如权利要求4所述的一种三用型地源吸收式热泵运行方法，其特征在于:所述单纯采暖模式为:关闭第一阀门(16)、第四阀门(19)、第五阀门(20)、第六阀门(21)、第九阀门(24)、第十阀门(25)、第十二阀门(29)、第十四阀门(32)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先庭，吴伟，游田，石文星，王宝龙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：