專利名稱：一種多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及暖通空調(diào)領(lǐng)域，特別涉及一種將自然界的多種可再生能源整合應(yīng)用的熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著可再生能源利用技術(shù)的進(jìn)步，利用淺表地?zé)崮?、空氣能、太陽能等多種能源的制冷空調(diào)系統(tǒng)是空調(diào)發(fā)展的一個趨勢，如水源熱泵、土壤源熱泵等技術(shù)及應(yīng)用都已比較成熟，通過對自然界中的水源、土壤中的冷量或熱量的吸收，對空調(diào)工質(zhì)進(jìn)行冷卻或加熱，實(shí)現(xiàn)對可再生能源的利用，達(dá)到節(jié)能目的。但這種自然能地利用受環(huán)境、氣候的制約，有一定的局限性。比較理想的是通過多種技術(shù)耦合的方式，將多種自然界的能源協(xié)同應(yīng)用，然而目前這種研究和應(yīng)用都并不多，其原因主要是兩方面的，一是技術(shù)，二是經(jīng)濟(jì)。技術(shù)方面，多源制取方式的聯(lián)合存在各源間的負(fù)荷分配、運(yùn)行協(xié)調(diào)模式和運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化等問題，三者之一不合理，則不能發(fā)揮多源的優(yōu)勢。經(jīng)濟(jì)方面，采取多種冷源制取方式時存在重疊建設(shè)問題， 較采用單一源制取方式初投資會增大?？稍偕茉吹膽?yīng)用往往是節(jié)約了能源卻加大了投資，減少投資卻降低了能源利用效率，很難實(shí)現(xiàn)既節(jié)能又節(jié)資。然而，多源可再生能源利用系統(tǒng)的工藝設(shè)計是可再生能源應(yīng)用成功的關(guān)鍵因素，工藝設(shè)計合理是可以有效利用可再生能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)資的目的。本專利正是基于充分整合多種能源，提高能源利用效率，有效降低可再生能源應(yīng)用成本，提供一種多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的節(jié)能節(jié)資。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種采用地表水熱能、巖土熱能和自然空氣熱能協(xié)同，熱泵技術(shù)、 熱回收技術(shù)和蓄能技術(shù)耦合的多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，充分整合多種能源，提高能源利用效率，有效降低可再生能源應(yīng)用成本。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括水源熱泵系統(tǒng)、土壤源熱泵系統(tǒng)、末端用能系統(tǒng)，其特征在于所述水源熱泵系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口，末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接所述土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口，所述土壤源熱泵的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接所述水源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口。所述多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)還可包括一自然冷源利用冷卻塔系統(tǒng)，所述冷卻塔系統(tǒng)設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口和工質(zhì)出口，冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口通過工質(zhì)管路與所述土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口并聯(lián)，所述冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路與所述土壤源熱泵的工質(zhì)出口并聯(lián)。所述土壤源熱泵和所述冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口處分別設(shè)置有閥門。所述多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)還可包括一蓄熱系統(tǒng)，所述蓄熱系統(tǒng)包括蓄熱水箱和熱回收系統(tǒng)，所述蓄熱水箱設(shè)置進(jìn)水管接外部自來水管，設(shè)置有出水管連接熱水用戶；所述熱回收系統(tǒng)包括熱水循環(huán)管和與所述水源熱泵系統(tǒng)及土壤源熱泵系統(tǒng)的冷凝器進(jìn)行熱交換的熱回收盤管，所述熱水循環(huán)管一端由所述蓄熱水箱通過熱水循環(huán)泵連接所述熱回收盤管的進(jìn)水端，所述熱回收盤管的回水端通過所述熱水循環(huán)管的另一端連接所述蓄熱水箱。本發(fā)明提供了一種將土壤源、自然空氣能源與水源三種可再生能源協(xié)同應(yīng)用的方案，克服了目前單一能源利用受環(huán)境及氣候因素的局限，實(shí)現(xiàn)多種能源間相互協(xié)同及其技術(shù)的耦合，提高了可再生能源利用系統(tǒng)的效率，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理2是本發(fā)明一種實(shí)施實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括水源熱泵系統(tǒng)1、土壤源熱泵系統(tǒng)2、末端用能系統(tǒng)3，所述水源熱泵系統(tǒng)1的工質(zhì)出口 11通過工質(zhì)管路連接末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口 32，末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)出口 31通過工質(zhì)管路連接所述土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口 22，所述土壤源熱泵的工質(zhì)出口 21通過工質(zhì)管路連接所述水源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口 12。上述多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工質(zhì)一般為水，工質(zhì)沿工質(zhì)管路在水源熱泵系統(tǒng)1、末端用能系統(tǒng)3、土壤源熱泵系統(tǒng)2間形成循環(huán)。為克服管網(wǎng)阻力，上述系統(tǒng)可在水源熱泵系統(tǒng)工質(zhì)出口側(cè)的設(shè)置一次泵4，在土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口側(cè)設(shè)置二次泵 5，以提供工質(zhì)循環(huán)的動力。上述多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，當(dāng)末端用能系統(tǒng)有多個工質(zhì)出口時，可設(shè)置一集水器6，多個末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)出口 31連接所述集水器6，集水器6再通過工質(zhì)管路連接土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口 22 ；當(dāng)末端用能系統(tǒng)有多個工質(zhì)進(jìn)口時，可設(shè)置一分水器7，水源熱泵系統(tǒng)的出水口連接所述分水器7，分水器7再通過工質(zhì)管路連接末端用能系統(tǒng)的多個工質(zhì)進(jìn)口 32。所述的水源熱泵系統(tǒng)1，通過取水泵13提取江水或其他外部水源，水源熱泵的換熱器吸收外部水源的熱量或冷量，實(shí)現(xiàn)對自然能源的利用；所述的土壤源熱泵，通過設(shè)置于土壤中的埋地?fù)Q熱器23，吸收土壤中的冷量或熱量，實(shí)現(xiàn)對自然能源的利用。為利用自然界的冷源，上述多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)還可設(shè)置一自然冷源利用冷卻塔系統(tǒng)8，所述冷卻塔系統(tǒng)設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口和工質(zhì)出口，冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口 82通過工質(zhì)管路與所述土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口 22并聯(lián)，所述冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)出口 81 通過工質(zhì)管路與所述土壤源熱泵的工質(zhì)出口 21并聯(lián)。所述土壤源熱泵和所述冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口處分別設(shè)置有閥門，以便根據(jù)需要選擇由冷卻塔系統(tǒng)或由土壤源熱泵對工質(zhì)進(jìn)行冷卻。為充分利用水源熱泵和土壤源熱泵冷凝器散發(fā)的熱量，上述多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)還可設(shè)置一蓄熱系統(tǒng)9，所述蓄熱系統(tǒng)包括蓄熱水箱91和熱回收系統(tǒng)， 所述蓄熱水箱91設(shè)置進(jìn)水管接外部自來水92，設(shè)置有出水管連接熱水用戶93 ；所述熱回收系統(tǒng)包括熱水循環(huán)管和與所述水源熱泵系統(tǒng)及土壤源熱泵系統(tǒng)的冷凝器進(jìn)行熱交換的熱回收盤管，所述熱水循環(huán)管一端由所述蓄熱水箱通過熱水循環(huán)泵連接所述熱回收盤管的進(jìn)水端，所述熱回收盤管的回水端通過所述熱水循環(huán)管的另一端連接所述蓄熱水箱。通過上述設(shè)置，蓄熱水箱的水經(jīng)熱回收盤管吸熱后溫度升高后又返回蓄熱水箱，形成循環(huán)。如上所述，構(gòu)成一個完整的多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)。以下分別通過在制冷工況和制熱工況的運(yùn)行實(shí)施例，對本發(fā)明的運(yùn)行原理進(jìn)行說明。以下實(shí)施例用于解釋而非限定本發(fā)明。在制冷工況時在水源熱泵系統(tǒng)端，首先通過蓄熱系統(tǒng)的熱回收盤管及外部水源的水與水源熱泵的冷凝器進(jìn)行換熱冷卻，再經(jīng)水源熱泵的蒸發(fā)器與工質(zhì)換熱后，工質(zhì)溫度降到8°C，由一次泵加壓將工質(zhì)送至末端用能系統(tǒng)換熱后，溫度升高到17°C ；工質(zhì)在末端用能系統(tǒng)換熱后匯總到集水器，由二次泵加壓，在夏季，將工質(zhì)送至土壤源熱泵，首先通過蓄熱系統(tǒng)的熱回收盤管及土壤對土壤源熱泵的冷凝器進(jìn)行換熱冷卻，再經(jīng)土壤源熱泵的蒸發(fā)器與工質(zhì)換熱后，工質(zhì)溫度降低至14°C ；冬季和過渡季節(jié)(室外氣溫較低時)，可將工質(zhì)送至自然冷源利用冷卻塔系統(tǒng)換熱，換熱后工質(zhì)溫度降低至14°C。可通過土壤源熱泵和冷卻塔工質(zhì)進(jìn)口處的閥門，選擇由土壤源熱泵或冷卻塔冷卻。經(jīng)土壤源熱泵或冷卻塔冷卻的工質(zhì)，再進(jìn)入水源熱泵系統(tǒng)換熱，進(jìn)一步冷卻，溫度降低至8 V，送至末端用能系統(tǒng)，進(jìn)入下一個循環(huán)。蓄熱水箱的水經(jīng)換熱后，溫度升高，由出水管輸送到熱水用戶，實(shí)現(xiàn)熱量回收利用。在制熱工況時在水源熱泵系統(tǒng)端，通過外部水源與水源熱泵蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，水源熱泵蒸發(fā)器吸收外部水源的熱量，并通過水源熱泵冷凝器與工質(zhì)換熱，將工質(zhì)溫度升高到45°C，由一次泵加壓將工質(zhì)送至末端用能系統(tǒng)換熱，溫度降低到35°C ；工質(zhì)在末端用能系統(tǒng)換熱后匯總到集水器，由二次泵加壓后，將工質(zhì)送至土壤源熱泵，經(jīng)土壤源熱泵冷凝器與工質(zhì)換熱，工質(zhì)溫度升高至41°C，此溫度的工質(zhì)再進(jìn)入水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)換熱，溫度進(jìn)一步升高至 45 0C，送至末端用能系統(tǒng)，進(jìn)入下一個循環(huán)。本發(fā)明可根據(jù)外部水源、土壤和自然冷空氣等得溫度變化，設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，分配冷熱負(fù)荷，由水源熱泵系統(tǒng)、土壤源熱泵系統(tǒng)和自然冷源利用冷卻塔分梯度、分階段、分時間協(xié)同完成工質(zhì)的加熱升溫和冷卻降溫，提高了能源綜合利用效率，減少了系統(tǒng)初期投資，有明顯的節(jié)能節(jié)資效益。
權(quán)利要求
1.一種多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括水源熱泵系統(tǒng)、土壤源熱泵系統(tǒng)、 末端用能系統(tǒng)，其特征在于所述水源熱泵系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口，末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接所述土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口， 所述土壤源熱泵的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接所述水源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括一自然冷源利用冷卻塔系統(tǒng)，所述冷卻塔系統(tǒng)設(shè)有工質(zhì)進(jìn)口和工質(zhì)出口，冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口通過工質(zhì)管路與所述土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口并聯(lián)，所述冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路與所述土壤源熱泵的工質(zhì)出口并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述土壤源熱泵和所述冷卻塔系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口處分別設(shè)置有閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括一蓄熱系統(tǒng)，所述蓄熱系統(tǒng)包括蓄熱水箱和熱回收系統(tǒng)，所述蓄熱水箱設(shè)置進(jìn)水管接外部自來水管，設(shè)置有出水管連接熱水用戶；所述熱回收系統(tǒng)包括熱水循環(huán)管和與所述水源熱泵系統(tǒng)及土壤源熱泵系統(tǒng)的冷凝器進(jìn)行熱交換的熱回收盤管，所述熱水循環(huán)管一端由所述蓄熱水箱通過熱水循環(huán)泵連接所述熱回收盤管的進(jìn)水端，所述熱回收盤管的回水端通過所述熱水循環(huán)管的另一端連接所述蓄熱水箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多能源協(xié)同多技術(shù)耦合的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括水源熱泵系統(tǒng)、土壤源熱泵系統(tǒng)、末端用能系統(tǒng)，所述水源熱泵系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)進(jìn)口，末端用能系統(tǒng)的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接所述土壤源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口，所述土壤源熱泵的工質(zhì)出口通過工質(zhì)管路連接所述水源熱泵的工質(zhì)進(jìn)口。
文檔編號F24F13/00GK102418973SQ20111039087
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者葉正發(fā), 夏萬峽 申請人:重慶同方國新能源規(guī)劃研究院有限公司