[發(fā)明專利]地源熱泵空調(diào)/制冷復(fù)合系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810016312.6
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101270933A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉俊紅;方肇洪;王恩琦;吳建華;趙強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 山東方亞地源熱泵空調(diào)技術(shù)有限公司
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B30/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及的是一種以地埋管地源熱泵為冷熱源的地源熱泵空調(diào)/制冷復(fù)合系統(tǒng)，屬于建筑環(huán)境與設(shè)備工程及制冷工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

地源熱泵系統(tǒng)是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(包括地下水、地下巖土或地表水等)，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能裝置。其中地埋管地源熱泵系統(tǒng)較少受環(huán)境條件的限制，因而正日益受到重視。它利用地下土壤溫度相對穩(wěn)定的特性，在投入少量高位能的基礎(chǔ)上，通過埋在地下的地埋管換熱器與大地進(jìn)行冷熱交換，實現(xiàn)夏季制冷、冬季供暖，還可以提供生活用熱水。

在地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)全年運行過程中，冬季通過熱泵從地下吸收熱量后對建筑供熱，同時地下埋管周圍的溫度降低；夏季通過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫，同時地下埋管周圍的溫度升高。如果在一年中冬季從地埋管換熱器中抽取的熱量與夏季向地埋管換熱器輸入的熱量平衡，則地埋管換熱器在數(shù)年的長時間運行后，地下的年平均溫度沒有變化，對地埋管換熱器的長期性能沒有影響。但是，在很多情況下地埋管換熱器全年的冷熱負(fù)荷是不平衡的。例如在北方建筑物冬季的供暖負(fù)荷和供暖時間遠(yuǎn)大于夏季的空調(diào)負(fù)荷和空調(diào)時間，而在南方情況則相反。在這種情況下，地埋管換熱器的吸熱和放熱不平衡，多余的熱量(或冷量)就會在地下積累，引起地下年平均溫度的變化，進(jìn)而影響地埋管換熱器的出力。

冷負(fù)荷占優(yōu)的地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)是在普通的地源熱泵系統(tǒng)中加入輔助散熱裝置構(gòu)成。開式冷卻塔和閉式冷卻塔是冷負(fù)荷占優(yōu)地區(qū)復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)中最常見的輔助散熱裝置，技術(shù)上較容易實現(xiàn)。

熱負(fù)荷占優(yōu)的地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)由于從地下的吸熱大于向地下的排熱，需要尋求輔助熱源。一種設(shè)想是采用太陽能作為輔助熱源，但地源熱泵+太陽能集熱器復(fù)合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較差，而且存在設(shè)置太陽能集熱器需占空間的限制。另一種可用的辦法是地源熱泵+鍋爐輔助加熱，它的缺點是需要消耗較多的常規(guī)化石燃料。本專利是針對以上背景提出的一種適合熱負(fù)荷占優(yōu)的地源熱泵系統(tǒng)的新的解決方案。

在超市，尤其在一些大型超市中，已廣泛采用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，同時還有大量冷藏柜、冷藏貨架等制冷設(shè)備。在餐飲業(yè)，包括快餐店，也常常有制冰機(jī)、冷藏柜等制冷設(shè)備。冷藏庫和冷凍食品加工更是使用大規(guī)模的制冷設(shè)備。這些制冷設(shè)備都會產(chǎn)生大量的熱量。在這些需要制冷的場合中，中小型的制冰機(jī)和冷柜常常采用風(fēng)冷的冷卻方式，而且制冷系統(tǒng)常常通過冷凝器將熱量直接排入室內(nèi)空調(diào)空間，增加了室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷。大型的制冷設(shè)備通常通過風(fēng)冷或水冷(冷卻塔)將熱量排到室外大氣中，排放的熱量不能進(jìn)行有效利用。在這種情況下，提出一種將空調(diào)系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)相結(jié)合，并且利用地源熱泵作為冷熱源的復(fù)合系統(tǒng)，即地源熱泵空調(diào)/制冷復(fù)合系統(tǒng)。它的最主要的特點是把各種制冷設(shè)備的冷凝器都采用水冷方式，并在夏季向地源熱泵系統(tǒng)的地埋管換熱器排放制冷的廢熱，增加向大地的排熱量；冬季將制冷排放的廢熱回收利用為空調(diào)用熱泵機(jī)組供熱，提高空調(diào)熱泵的熱效率，以實現(xiàn)或改善熱負(fù)荷占優(yōu)的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的全年的冷熱負(fù)荷平衡。

在已有空調(diào)制冷技術(shù)專利中，如02271552《帶冷藏柜的柜式空調(diào)器》、200520104609《空調(diào)、冷凍、冷藏、保鮮一體機(jī)》等諸多的空調(diào)冷藏一體機(jī)，僅能夠在夏季使用。在冬季空調(diào)需要供熱，而冷凍、冷藏、保鮮需要的仍然是制冷時，該一體機(jī)就無法進(jìn)行工作。在90104316《電冰箱空調(diào)器》中，空調(diào)器制冷系統(tǒng)和電冰箱制冷系統(tǒng)間斷交替工作。另外，已有的這些專利都是小型裝置，不是大型的系統(tǒng)裝置，而且都不涉及地埋管換熱器。而在已有的地源熱泵技術(shù)中，多為地源熱泵空調(diào)技術(shù)，或?qū)⒌卦磁c太陽能相結(jié)合的技術(shù)，沒有將地源熱泵空調(diào)技術(shù)與制冷系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的就是為了克服已有技術(shù)的不足，提供一種能滿足可持續(xù)發(fā)展對制冷空調(diào)行業(yè)在節(jié)能和環(huán)保上的要求，且具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便等優(yōu)點的地源熱泵空調(diào)/制冷復(fù)合系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種地源熱泵空調(diào)/制冷復(fù)合系統(tǒng)，它包括地埋管換熱器系統(tǒng)、空調(diào)熱泵系統(tǒng)、空調(diào)末端系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和換熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)五個子系統(tǒng)，所述地埋管換熱器系統(tǒng)為地埋管地源熱泵的主要冷熱源，并使熱負(fù)荷占優(yōu)的地源熱泵系統(tǒng)能夠在復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)有輔助熱源提供，從而滿足全年的空調(diào)用戶和制冷用戶需要；其中，地埋管換熱器系統(tǒng)通過換熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的管路分別與空調(diào)熱泵系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)連接，空調(diào)熱泵系統(tǒng)通過換熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的管路與空調(diào)末端系統(tǒng)連接；通過換熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的調(diào)整，實現(xiàn)冷熱量傳遞的控制。

所述地埋管換熱器系統(tǒng)由多個換熱管以串聯(lián)和/或并聯(lián)方式連接，各換熱管與換熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)連接。