[發(fā)明專利]適用于地下水電站洞室高濕低溫環(huán)境的熱泵空調機組系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102777989A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 李安桂;張瑩;司鵬飛
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發(fā)明涉及一種地表水源熱泵中央空調機組，特別涉及一種適用于地下水電站高濕低溫環(huán)境的水庫水源熱泵機組。

背景技術

水電站具有裝機容量大、機組臺數多、電氣設備多和發(fā)熱量大、地下洞室傳濕顯著、濕負荷較大等特點，所以全年大多數時間需對洞室群室內空氣進行除熱、除濕，由此造成了很大的能源消耗。如何減少此部分能耗對于節(jié)約地下洞室群環(huán)境調控具有重要意義。水源熱泵被認為屬于可再生能源利用技術，具有較大的節(jié)能潛力，尤其利用地表水（江水、湖水、海水）或地下水作為冷卻水從冷凝器處取走冷凝排熱，是一項節(jié)能低碳的制冷技術。將其作為地下水電站熱濕環(huán)境調控的冷熱源是較為理想的選擇。

目前所用的地表水源熱泵機組工作原理圖如附圖1與附圖2所示。其中附圖1給出的是制冷工況時系統(tǒng)的工作原理圖，附圖2給出的是制熱工況時系統(tǒng)的工作原理圖。制冷時，經壓縮機壓縮的制冷工質，進入冷凝器放熱，放出的熱量被冷卻水（地表水）帶走，然后通過電子膨脹閥絕熱膨脹，產生的低溫工質直接進入蒸發(fā)器制取冷水（送入用戶進行制冷），其后再被壓縮機吸入進行壓縮，如此循環(huán)往復。制熱時，經壓縮的制冷工質，進入冷凝器放熱制取高溫熱水（送入用戶進行供熱），然后通過電子膨脹閥絕熱膨脹，產生的低溫工質直接進入蒸發(fā)器吸取地表水中的熱量，其后工質再被壓縮機吸入進行壓縮，如此循環(huán)往復。

中國專利（專利號為200610102097.2）公開了一種適合江、河、湖、海低水溫的高效水源熱泵機組，其根據輸入水源的溫度確定適宜的第一級水源熱泵的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度，為第二級水源熱泵提供合適的水源輸入溫度，從而解決了水源熱泵機組在低于2℃的低溫水源下的工作效率問題。

中國專利（專利號為201110033862.0）公開了一種用于空調系統(tǒng)的海水源水環(huán)熱泵裝置，該裝置通過一個海水板式換熱器進行換熱介質與海水之間的熱量交換，避免了海水進入水-水熱泵機組，解決的是海水對水源熱泵機組設備腐蝕的問題。

中國專利（專利號為03112165.9）公開了一種可利用海水源的熱泵機組，其工作時海水走管程，工質走殼程。海水經過的部分能方便可行的進行防腐處理，避開了不易防腐處理的殼程，解決的仍然是海水熱源的防腐問題。

目前尚未見到專門針對地下水電站環(huán)境溫濕度調控的地表水源熱泵機組。事實上，地下水電站溫濕度環(huán)境的調控具有其特殊性，主要表現在：其在全年大多數時間需進行除濕（而且余濕量較普通建筑大很多），以消除壁面與設備散發(fā)的余濕，由此帶來巨大的能源消耗。目前常用的除濕手段是，冷卻除濕，但由此需要制得溫度較低的冷凍水，導致機組蒸發(fā)溫度很低，惡化了機組制冷工況，降低了機組性能系數COP。為此，也可用液體除濕與固體除濕的除濕方式，如附圖3與圖4分別為單級溶液除濕與多級溶液除濕的原理圖，但這兩種除濕的再生過程需要再生熱量，常用的手段是利用高品位能源加熱得到，這將造成巨大的能源浪費。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種適用于地下水電站高濕低溫環(huán)境的熱泵空調機組，其可以保證地下水電站洞室群在全年時段滿足制冷、制熱、除濕等各種功能的良好運行，并且節(jié)約大量的由除濕造成的能源浪費。

發(fā)明內容

針對上述背景技術存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種適用于地下水電站高濕低溫環(huán)境的水庫水源熱泵空調機組系統(tǒng)，使得水電站地下洞室群工作環(huán)境得以保障。

為了實現上述技術任務，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現：

一種適用于地下水電站的高濕低溫環(huán)境的熱泵空調機組，其特征在于，由冷卻水系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、冷卻/加熱系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和空氣處理系統(tǒng)構成，其中：

冷卻水系統(tǒng)包括包括由取水頭、取水管、除污器、取水泵、第一電動調節(jié)閥、第一換熱器、第二電動調節(jié)閥，其中，取水泵一端與第一電動調節(jié)閥通過管路連接，取水泵另一端與除污器通過管路連接，除污器與取水頭通過取水管連接，取水頭置于水庫最低水位之下，第一換熱器兩側連接在第一電動調節(jié)閥與第二電動調節(jié)閥之間，第二電動調節(jié)閥的另一端連接回水管。

熱泵系統(tǒng)包括壓縮機、四通閥、第二換熱器、第一單向閥、第一膨脹閥、第二單向閥、第二膨脹閥、第一換熱器、第三電動調節(jié)閥、第三換熱器、第四電動調節(jié)閥，其中第一換熱器與第二換熱器分別與四通閥的兩端通過管路連接，壓縮機的兩端與四通閥的另外兩端通過管路連接，第一換熱器與第二換熱器直接通過管路串聯(lián)第一膨脹閥與第二膨脹閥；第一單向閥與第一膨脹閥并聯(lián)，第二單向閥與第二膨脹閥并聯(lián)；第一換熱器與第三換熱器通過連接第三電動調節(jié)閥與第四電動調節(jié)閥的管路并聯(lián)。