[實用新型]多元閉路土壤源水－水熱泵系統

無效

• 申請號: 200720063271.7
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN201028889Y
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 陳友明;張國強
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏勇

技術領域

本實用新型涉及一種熱泵系統，特別是涉及一種由冷卻塔和閉路地下耦合換熱器組成的多元閉路土壤源水-水熱泵系統。

背景技術

純土壤源熱泵系統是以地下土壤作為熱源或熱匯的熱泵系統，多用在采暖空調工程中。為了充分利用地下土壤結構中熱量，根據一定的不保證率下的采暖負荷(最大吸熱量)，或一定的不保證率下的供冷負荷(最大排熱量)確定地下耦合換熱器的大小，使設計的地下熱交換器足夠大，加之地下熱交換器的造價高，致使整個熱泵系統成本高。這樣的系統僅適合用以采暖為主的寒冷地區(如我國的東北地區)和冷熱負荷基本平衡的冬冷夏涼地區(如我國的華北地區)。這些地區使用純土壤源熱泵作為供熱系統是非常有利的。雖然以最大吸熱量設計地下換熱器，系統初始投資高，但冬天可以充分利用地下土壤的熱量，提高系統的能源利用效率，達到節能的目的；夏天將空調排熱量排入地下，不致產生熱污染(城市熱島效應)。

對于夏熱冬冷地區(如我國的長江流域地區)，夏季空調的排熱量比冬季采暖所需吸熱量要大很多。如果按夏季排熱量來設計地下熱交換器，系統初投資顯然過高，對保證系統在冬季采暖制熱時的吸熱量和系統效率有太大的余量；而在夏季向土壤排熱時，由于夏季運行時間長，可能會使地下耦合熱交換器回水溫度過高而降低制冷效率，降低系統的制冷能力和可靠性。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種適合于夏熱冬冷地區夏季空調負荷大于冬季采暖負荷的工程中，可大幅降低這一類工程中熱泵系統的初投資，提高系統能源效率和可靠性的多元閉路土壤源水-水熱泵系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供的多元閉路土壤源水-水熱泵系統，包括水-水熱泵，所述的水-水熱泵的源側出口連接有第一循環水泵，所述的水-水熱泵通過所述的第一循環水泵與第一閥門、地下耦合換熱器、第二閥門串聯組成第一源側回路，所述的水-水熱泵通過所述的第一循環水泵與第三閥門、換熱器、第四閥門串聯組成第二源側回路，所述的換熱器的另一換熱端通過第二循環水泵連接有冷卻塔；所述的第二閥門前與所述的第三閥門后連接有第五閥門，所述的第四閥門前與所述的第一閥門后連接有第六閥門。

所述的第一源側回路中的地下耦合換熱器為豎直U型耦合換熱器或水平耦合換熱器。

所述的換熱器為板式換熱器。

采用上述技術方案的多元閉路土壤源水-水熱泵系統，地下土壤源換熱器回路中的地下耦合換熱器為豎直U型換熱器或水平地下耦合換熱器，地下耦合換熱器容量根據采暖不保證率下的最大采暖負荷所需吸熱量來確定，以充分保證冬季采暖時所需吸熱量和可靠運行。板式換熱器和冷卻塔的容量根據空調不保證率下最大夏季空調負荷時所需排熱量與地下耦合換熱器在夏季排熱時的排熱量之差來確定。由于冷卻塔工作時，循環水與外界空氣直接接觸，容易受到污染，因此采用板式換熱器將冷卻塔的循環水與熱泵源側循環水隔離，保證熱泵源側整個回路是封閉的，延長系統使用壽命。通過第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門為電動閥或電磁閥(系統為自動控制方式)或第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門為球閥(系統為手動控制方式)的組合開和關，使熱泵系統有兩種工況(冬季采暖工況，即制熱工況，和夏季空調工況，即制冷工況)和六種工作模式，即兩個回路單獨工作(循環水只通過板式換熱器或地下耦合換熱器)、并聯工作(循環水同時通過板式換熱器和地下換熱器)或串聯工作(串聯模式1、循環水先流過地下耦合換熱器再流過板式換熱器；串聯模式2.循環水先流過板式換熱器再流過地下耦合換熱器)模式；排熱工作模式(夏季地下耦合換熱器的回水溫度較高時，熱泵停止運行期間，開啟冷卻塔和熱泵循環水泵，用冷卻塔向空氣排放土壤蓄存熱量)。