專利名稱：一種用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地源熱泵機(jī)組，尤其涉及一種用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組。
背景技術(shù)：
目前空調(diào)方式的排熱排濕都是通過(guò)空氣冷卻器對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)排熱排濕的目的。常規(guī)溫濕度混合處理的空調(diào)方式存在如下問(wèn)題1)能源浪費(fèi)。使用一套系統(tǒng)同時(shí)制冷和除濕，為了滿足用冷凝方法排除室內(nèi)余濕，冷源的溫度需要低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，考慮傳熱溫差與介質(zhì)輸送溫差，實(shí)現(xiàn)16. 6°C的露點(diǎn)溫度需要約7°C的冷源溫度，這是現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)采用5 7°C的冷凍水、房間空調(diào)器中直接蒸發(fā)器的冷媒蒸發(fā)溫度也多在5°C的原因。在空調(diào)系統(tǒng)中，占總負(fù)荷一半以上的顯熱負(fù)荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5 7°C的低溫冷源進(jìn)行處理，造成能量利用品位上的浪費(fèi)。而且，經(jīng)過(guò)冷凝除濕后的空氣雖然濕度(含濕量)滿足要求，但溫度過(guò)低，有時(shí)還需要再熱，造成了能源的進(jìn)一步浪費(fèi)與損失。
2)難以適應(yīng)熱濕比的變化。通過(guò)冷凝方式對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，而建筑物實(shí)際需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化。 一般是犧牲對(duì)濕度的控制，通過(guò)僅滿足室內(nèi)溫度的要求來(lái)妥協(xié)，造成室內(nèi)相對(duì)濕度過(guò)高或過(guò)低的現(xiàn)象。過(guò)高的結(jié)果是不舒適，進(jìn)而降低室溫設(shè)定值，通過(guò)降低室溫來(lái)改善熱舒適，造成能耗不必要的增加；相對(duì)濕度過(guò)低也將導(dǎo)致由于與室外的焓差增加，使處理室外新風(fēng)的能耗增加。
3)造成室內(nèi)空氣品質(zhì)下降，滋生和傳播霉菌等污染。大多數(shù)空調(diào)依靠空氣通過(guò)冷表面對(duì)空氣進(jìn)行降溫除濕，這就導(dǎo)致冷表面成為潮濕表面甚至產(chǎn)生積水，空調(diào)停機(jī)后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的理想場(chǎng)所?？照{(diào)系統(tǒng)繁殖和傳播霉菌成為空調(diào)可能引起健康問(wèn)題的主要原因。另外，目前我國(guó)大多數(shù)城市的主要污染物仍是可吸入顆粒物，因此有效過(guò)濾空調(diào)系統(tǒng)引入的室外空氣是維持室內(nèi)健康環(huán)境的重要問(wèn)題。然而過(guò)濾器內(nèi)必然是粉塵聚集處，如果再漂濺過(guò)一些冷凝水，則也成為各種微生物繁殖的理想場(chǎng)所。頻繁清洗過(guò)濾器既不現(xiàn)實(shí)，也不是根本的解決方案。
4)傳統(tǒng)的室內(nèi)末端裝置有局限性，強(qiáng)風(fēng)、噪聲、占空間，一般要投資空調(diào)和采暖兩套系統(tǒng)。為排除足夠的余熱余濕同時(shí)又不使送風(fēng)溫度過(guò)低，就要求有較大的循環(huán)通風(fēng)量。 例如每平方米建筑面積如果有80 W/m2顯熱需要排除，房間設(shè)定溫度為25°C，當(dāng)送風(fēng)溫度為15°C時(shí)，所要求循環(huán)風(fēng)量為對(duì)m3/hr/m2，這就往往造成室內(nèi)很大的空氣流動(dòng)，使居住者產(chǎn)生不適的吹風(fēng)感。為減少這種吹風(fēng)感，就要通過(guò)改進(jìn)送風(fēng)口的位置和形式來(lái)改善室內(nèi)氣流組織。這往往要在室內(nèi)布置風(fēng)道，從而降低室內(nèi)凈高或加大樓層間距。很大的通風(fēng)量還極容易引起空氣噪聲，并且很難有效消除。在冬季，為了避免吹風(fēng)感，即使安裝了空調(diào)系統(tǒng)， 也往往不使用熱風(fēng)，而是通過(guò)另一套的暖氣系統(tǒng)(如采暖散熱器)供熱。這樣就導(dǎo)致室內(nèi)重3復(fù)安裝兩套環(huán)境控制空調(diào)系統(tǒng)，分別供冬夏使用。
5)輸配能耗的問(wèn)題。為了完成室內(nèi)環(huán)境控制的任務(wù)就需要有輸配系統(tǒng)，帶走余熱、 余濕、C02、氣味等。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵消耗了 40% 70%的整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的電耗。在常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)中，多采用全空氣系統(tǒng)的形式。所有的冷量全部用空氣來(lái)傳送，導(dǎo)致輸配效率很低。相對(duì)而言，lm3水所輸送的熱量和3840 m3空氣所輸送的熱量是相當(dāng)?shù)摹?br> 此外，隨著能源問(wèn)題的日益嚴(yán)重，以低品位熱能作為夏季空調(diào)動(dòng)力成為迫切需要。 目前北方地區(qū)大量的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)在夏季由于無(wú)熱負(fù)荷而無(wú)法運(yùn)行，使得電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰的夏季熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電設(shè)施反而停機(jī)，或者按純發(fā)電模式低效運(yùn)行。如果可以利用這部分熱量驅(qū)動(dòng)空調(diào)，既省下空調(diào)電耗，又可使熱電聯(lián)產(chǎn)電廠正常運(yùn)行，增加發(fā)電能力。 這樣即可減緩夏季供電壓力，又提高能源利用率，是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。由于空調(diào)負(fù)荷在一天內(nèi)變化顯著，與熱電聯(lián)產(chǎn)電廠提供熱能并不是很好匹配，如何實(shí)現(xiàn)有效的蓄能，以協(xié)調(diào)二者的矛盾也是熱能使用當(dāng)中存在的問(wèn)題。
綜上所述，空調(diào)的廣泛需求、人居環(huán)境健康的需要和能源系統(tǒng)平衡的要求，對(duì)目前空調(diào)方式提出了挑戰(zhàn)。新的空調(diào)應(yīng)該具備的特點(diǎn)為減少室內(nèi)送風(fēng)量、高效換熱末端、采用低品位能源、設(shè)置冷熱蓄能系統(tǒng)。從如上要求出發(fā)，目前普遍認(rèn)為溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)技術(shù)是一個(gè)有效的解決途徑。
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)采用溫度與濕度兩套獨(dú)立的空調(diào)控制空調(diào)系統(tǒng)分別控制、調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度與濕度，從而避免了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中熱濕聯(lián)合處理所帶來(lái)的損失。如圖 1所示，由于溫度、濕度采用獨(dú)立的控制空調(diào)系統(tǒng)，可以滿足不同區(qū)域和同一區(qū)域不同房間熱濕比不斷變化的要求，克服了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中難以同時(shí)滿足溫、濕度參數(shù)的要求，避免了室內(nèi)濕度過(guò)高過(guò)低的現(xiàn)象。
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的基本組成為顯熱處理系統(tǒng)與潛熱處理系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)分別獨(dú)立控制室內(nèi)的溫度與濕度。
顯熱處理系統(tǒng)包括高溫冷源和余熱消除末端裝置，采用水作為能量輸送媒介。由于除濕的任務(wù)由處理潛熱的系統(tǒng)承擔(dān)，因而顯熱系統(tǒng)的冷水供水溫度不再是常規(guī)冷凝除濕空調(diào)系統(tǒng)中的7°c，而是提高到18°C左右，從而為天然冷源的使用提供了條件。即使采用機(jī)械制冷方式，制冷機(jī)的性能系數(shù)也有大幅度的提高。余熱消除末端裝置可以采用輻射板、干式風(fēng)機(jī)盤管或毛細(xì)管網(wǎng)等多種形式，由于供水的溫度高于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，因而不存在結(jié)露的危險(xiǎn)。
潛熱處理系統(tǒng)用于去除室內(nèi)C02、室內(nèi)異味等，以保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。此系統(tǒng)由新風(fēng)處理機(jī)組、送風(fēng)末端裝置組成，采用新風(fēng)作為能量輸送媒介。在處理潛熱的系統(tǒng)中，由于不一定需要處理溫度，因而濕度的處理可能有多種方法，如冷凝除濕、吸附除濕等。
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫度和濕度的分別控制。尤其實(shí)現(xiàn)了新風(fēng)量隨人員數(shù)量的同步增減，從而避免了變風(fēng)量系統(tǒng)冬季人員增加，熱負(fù)荷降低，新風(fēng)量也隨之降低的問(wèn)題；與目前的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)方式比較，免去了凝水盤和凝水排除系統(tǒng)，徹底消除了實(shí)際工程中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題的這一隱患，同時(shí)由于不再存在潮濕表面，根除了滋生霉菌的溫床，可有效改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。由于室內(nèi)相對(duì)濕度可一直維持在60%以下，較高的室溫就可以達(dá)到熱舒適要求。這就避免了由于相對(duì)濕度太高，只得把室溫降低(甚至到 20°C),以維持舒適度要求的問(wèn)題。既降低了運(yùn)行能耗，又減少了由于室內(nèi)外溫差過(guò)大造成4的熱沖擊對(duì)健康的危害。
由于潛熱由單獨(dú)的新風(fēng)處理系統(tǒng)承擔(dān)，因而在溫度控制(余熱去除)系統(tǒng)中，不再采用7°C的冷水同時(shí)滿足降溫與除濕的要求，而是采用約18°C的冷水即可滿足降溫要求。 此溫度要求的冷水為很多天然冷源的使用提供了條件，如深井水、通過(guò)土壤源換熱器獲取冷水等，深井回灌與土壤源換熱器的冷水出水溫度與使用地的年平均溫度密切相關(guān)，我國(guó)很多地區(qū)可以直接利用該方式提供18°C冷水。在某些干燥地區(qū)(如新疆等)通過(guò)直接蒸發(fā)或間接蒸發(fā)的方法獲取18°C冷水。
即使采用機(jī)械制冷方式，由于要求的壓縮比很小，根據(jù)制冷卡諾循環(huán)可以得到，制冷機(jī)的理想COP將有大幅度提高。如果將蒸發(fā)溫度從常規(guī)冷水機(jī)組的2 3°C提高到14 16°C，當(dāng)冷凝溫度恒為40°C時(shí)，卡諾制冷機(jī)的COP將從7. 2 7. 5提高到11. 0 12. 0。
與目前普遍使用的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)方式或全空氣方式相比，溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)可總結(jié)如下1)適應(yīng)室內(nèi)熱濕比的變化。溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)分別控制房間的溫度和濕度，能夠滿足建筑熱濕比隨時(shí)間與使用情況的變化，全面控制室內(nèi)環(huán)境。并根據(jù)室內(nèi)人員數(shù)量調(diào)節(jié)新風(fēng)量，因此可獲得更好的室內(nèi)環(huán)境控制效果和空氣質(zhì)量。舒適度大大提高。沒有強(qiáng)風(fēng)感、沒有噪聲、不傳播細(xì)菌，是一種健康綠色的空調(diào)方式。
2)末端方式不同?？刹捎幂椛涫侥┒嘶蛘吒墒斤L(fēng)機(jī)盤管吸收或提供顯熱，采用置換通風(fēng)等方式送出干燥的新風(fēng)去除潛熱(余濕)，冬夏共用同樣的末端裝置。處理顯熱的系統(tǒng)只需要18°C的冷水，這可通過(guò)多種低成本的和節(jié)能的方式提供，降低了運(yùn)行能耗。
3)可以利用低品位能源，即使采用普通空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)能效也會(huì)大大提高。這個(gè)特點(diǎn)有利于能源的廣泛選擇利用，特別有利于開發(fā)利用低品位的再生能源如太陽(yáng)能、地能、 熱電廠余熱回收等，對(duì)節(jié)能減排降耗意義重大。
目前的溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)，如圖2所示，由于傳統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組只能提供一種溫度的水，顯熱處理系統(tǒng)需要的高溫冷水和低溫?zé)崴话阃ㄟ^(guò)系統(tǒng)增加板式換熱器和溫度控制系統(tǒng)制取。顯熱處理系統(tǒng)和潛熱處理系統(tǒng)共用一臺(tái)地源熱泵機(jī)組。以夏季為例，地源熱泵機(jī)組產(chǎn)出7°C的冷凍水，一路直接供應(yīng)給潛熱處理系統(tǒng)的新風(fēng)除濕機(jī)，冷卻新風(fēng)的同時(shí)促使新風(fēng)中的一部分水汽在進(jìn)入室內(nèi)前冷凝，從而對(duì)新風(fēng)進(jìn)行除濕、進(jìn)一步達(dá)到降低室內(nèi)空氣濕度的目的；一路送入板式換熱器，將7°C的冷凍水升溫為18 21°C的高溫冷水后，再送入集分水器，通過(guò)集分水器分配到顯熱處理系統(tǒng)的余熱消除末端裝置。這種結(jié)構(gòu)的不足之處是1)用7°C的低溫冷水對(duì)新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行冷凝除濕，由于新風(fēng)除濕機(jī)的表冷器溫度高，除濕后新風(fēng)的絕對(duì)含濕量在13 15克/立方，室內(nèi)相對(duì)濕度60 65%，人體感覺不清爽，同時(shí)存有很大的結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，室外環(huán)境溫度高濕度大時(shí)顯熱處理末端表面就會(huì)結(jié)露，這也是目前溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)存有的通病。
2)進(jìn)入顯熱末端系統(tǒng)的循環(huán)水先經(jīng)地源熱泵機(jī)組降溫，再經(jīng)板式換熱器升溫，造成了能源浪費(fèi)。
3)安裝板式換熱器需要配置顯熱處理末端側(cè)水泵和相應(yīng)控制單元，機(jī)房系統(tǒng)較復(fù)雜，增大機(jī)房面積和系統(tǒng)投資。
對(duì)于不足1，降低冷凍水的溫度，可以進(jìn)一步降低新風(fēng)的絕對(duì)含濕量，往往采用2 3°C的冷凍冷水；但是如果地源熱泵機(jī)組產(chǎn)出的冷凍水溫降低到2 3°C，在進(jìn)入顯熱處理末端系統(tǒng)之前，需要在板式換熱器進(jìn)行更高的溫升，能源浪費(fèi)進(jìn)一步加劇。因此，不足1 和不足2、3在目前的地源熱泵機(jī)組結(jié)構(gòu)中很難兼顧克服，有必要提供新的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，能夠兼顧夏冬季的顯熱和潛熱需求且不需要增加板式換熱器，合理梯級(jí)利用熱量， 提高機(jī)組能效比。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，包括冷凝器、循環(huán)系統(tǒng)M和循環(huán)系統(tǒng)X，所述循環(huán)系統(tǒng)X和循環(huán)系統(tǒng)M均與冷凝器相連接，通過(guò)冷凝器與土壤進(jìn)行熱交換；所述循環(huán)系統(tǒng)M為顯熱處理系統(tǒng)， 所述循環(huán)系統(tǒng)M的進(jìn)出口和顯熱處理末端系統(tǒng)相連；所述循環(huán)系統(tǒng)X為潛熱處理系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)X的進(jìn)出口通過(guò)水管和潛熱處理末端系統(tǒng)相連。
上述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其中，所述循環(huán)系統(tǒng)X和循環(huán)系統(tǒng)M均與熱源側(cè)換熱器相連接，通過(guò)熱源側(cè)換熱器與土壤進(jìn)行熱交換。
上述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其中，所述循環(huán)系統(tǒng)X配帶熱回收器。
上述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其中，所述顯熱處理末端系統(tǒng)為輻射板、干式風(fēng)機(jī)盤管或毛細(xì)管網(wǎng)。
上述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其中，所述循環(huán)系統(tǒng)X包括壓縮機(jī)XI、四通換向閥X2，熱力膨脹閥X3、蒸發(fā)器X4、干燥過(guò)濾器X6，熱回收器X7 ；所述壓縮機(jī)Xl出口與熱回收器X7進(jìn)口相連通，熱回收器X7出口與四通換向閥X2 —進(jìn)口相連通，所述四通換向閥X2 —出口與冷凝器相連通；所述冷凝器出口與熱力膨脹閥X3相連通； 所述熱力膨脹閥X3出口與蒸發(fā)器X4相連通；所述蒸發(fā)器X4出口與四通換向閥X2另一進(jìn)口相連通；所述四通換向閥X2另一出口與干燥過(guò)濾器)(6相連通；所述干燥過(guò)濾器)(6出口與壓縮機(jī)Xl進(jìn)口相連通。
上述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其中，所述壓縮機(jī)Xl為定頻壓縮機(jī)或變頻壓縮機(jī)。
上述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其中，所述循環(huán)系統(tǒng)M包括壓縮機(jī)Ml、四通換向閥M2，熱力膨脹閥M3、蒸發(fā)器M4、干燥過(guò)濾器M6，所述壓縮機(jī)Ml出口與四通換向閥M2 —進(jìn)口相連通，所述四通換向閥M2 —出口與冷凝器相連通；所述冷凝器出口與熱力膨脹閥M3相連通；所述熱力膨脹閥M3出口與蒸發(fā)器M4相連通；所述蒸發(fā)器M4 出口與四通換向閥M2另一進(jìn)口相連通；所述四通換向閥M2另一出口與干燥過(guò)濾器M6相連通；所述干燥過(guò)濾器M6出口與壓縮機(jī)Ml進(jìn)口相連通。
本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，循環(huán)系統(tǒng)M為顯熱處理系統(tǒng)，夏季提供18 21°C的高溫冷水，冬季提供30 35°C的低溫?zé)崴谎h(huán)系統(tǒng)X為潛熱處理系統(tǒng)(新風(fēng)機(jī)組)，夏季提供除濕用7°C 12°C的低溫冷水，冬季提供40 45°C的制熱用高溫?zé)崴瑥亩骖櫹亩镜娘@熱和潛熱需6求且不需要增加板式換熱器，合理梯級(jí)利用熱量，提高機(jī)組能效比。


圖1為溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的原理示意圖；圖2為現(xiàn)有溫濕度獨(dú)立控制地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)示意圖；圖3為本發(fā)明用于溫濕度獨(dú)立控制地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1單循環(huán)地源熱泵機(jī)組2雙循環(huán)地源熱泵機(jī)組3潛熱處理系統(tǒng)4集分水器5冷凝器6板式換熱器7余熱消除末端裝置。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
請(qǐng)參見圖2，現(xiàn)有溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源采用一臺(tái)傳統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組。以夏季為例，現(xiàn)有單循環(huán)地源熱泵機(jī)組1產(chǎn)出7°C的冷凍水，一路直接供應(yīng)給潛熱處理系統(tǒng)3 ；—路送入板式換熱器6，將7°C的冷凍水升溫為18 21°C的高溫冷水后，再送入集分水器4，通過(guò)集分水器4分配到顯熱處理系統(tǒng)的余熱消除末端裝置7后制冷。
請(qǐng)參見圖3，采用溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)專用的雙循環(huán)地源熱泵機(jī)組2，機(jī)組包含冷凝器5、循環(huán)系統(tǒng)M和循環(huán)系統(tǒng)X，循環(huán)系統(tǒng)X和循環(huán)系統(tǒng)M均與冷凝器5相連接，通過(guò)冷凝器5與土壤進(jìn)行熱交換。循環(huán)系統(tǒng)X和循環(huán)系統(tǒng)M分別為潛熱處理系統(tǒng)和顯熱處理系統(tǒng)供應(yīng)冷/熱水，以夏季為例，循環(huán)系統(tǒng)X產(chǎn)出7 12°C的低溫冷水直接供應(yīng)給潛熱處理系統(tǒng)3，用于新風(fēng)冷凝除濕降溫。循環(huán)系統(tǒng)M產(chǎn)出18 21°C的高溫冷水直接供應(yīng)給顯熱處理系統(tǒng)的集分水器4，通過(guò)集分水器4分配到顯熱處理系統(tǒng)的余熱消除末端裝置7后制冷。
圖4中循環(huán)系統(tǒng)X包括壓縮機(jī)XI、四通換向閥X2，熱力膨脹閥X3、蒸發(fā)器X4、干燥過(guò)濾器X6，熱回收器X7組成。所述壓縮機(jī)Xl出口與熱回收器X7進(jìn)口相連通，熱回收器X7 出口與四通換向閥X2 —進(jìn)口相連通，所述四通換向閥X2 —出口與冷凝器5相連通；所述冷凝器5出口與熱力膨脹閥X3相連通；所述熱力膨脹閥X3出口與蒸發(fā)器X4相連通；所述蒸發(fā)器X4出口與四通換向閥X2另一進(jìn)口相連通；所述四通換向閥X2另一出口與干燥過(guò)濾器 X6相連通；所述干燥過(guò)濾器)(6出口與壓縮機(jī)Xl進(jìn)口相連通。
圖4中循環(huán)系統(tǒng)M包括壓縮機(jī)Ml、四通換向閥M2，熱力膨脹閥M3、蒸發(fā)器M4、干燥過(guò)濾器M6，所述壓縮機(jī)Ml出口與四通換向閥M2—進(jìn)口相連通，所述四通換向閥M2—出口與冷凝器5相連通；所述冷凝器5出口與熱力膨脹閥M3相連通；所述熱力膨脹閥M3出口與蒸發(fā)器M4相連通；所述蒸發(fā)器M4出口與四通換向閥M2另一進(jìn)口相連通；所述四通換向閥 M2另一出口與干燥過(guò)濾器M6相連通；所述干燥過(guò)濾器M6出口與壓縮機(jī)Ml進(jìn)口相連通。
循環(huán)系統(tǒng)X的工作原理如下夏季制冷循環(huán)，制冷劑的流動(dòng)方向如圖4實(shí)心箭頭所示，制冷劑在壓縮機(jī)Xl壓縮升溫后通過(guò)排氣管進(jìn)入熱回收器X7中，高溫高壓的制冷劑蒸汽在熱回收器X7中釋放一部分熱量給生活熱水后進(jìn)入四通換向閥X2中，高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)過(guò)四通換向閥X2轉(zhuǎn)換7流動(dòng)方向后進(jìn)入冷凝器5 (制熱時(shí)作為蒸發(fā)器)，高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)過(guò)外部地埋管中的水冷卻后變?yōu)檫^(guò)冷的制冷劑液體，過(guò)冷的制冷劑液體通過(guò)管路進(jìn)入熱力膨脹閥X3節(jié)流， 經(jīng)過(guò)節(jié)流的過(guò)冷液體進(jìn)入蒸發(fā)器X4 (制熱時(shí)作為冷凝器)，在蒸發(fā)器X4中蒸發(fā)吸熱，吸取外界冷凍水中的熱量，制取7 °C — 12 V的低溫冷水，供新風(fēng)機(jī)組除濕供冷需求，吸熱后的制冷劑液體，變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭怏w進(jìn)入四通換向閥X2轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向，從四通換向閥X2出來(lái)的制冷劑氣體進(jìn)入干燥過(guò)濾器)(6，過(guò)濾后的制冷劑氣體再通過(guò)管路回到壓縮機(jī)Xl，實(shí)現(xiàn)整個(gè)制冷循環(huán)。
冬季制熱循環(huán)，制冷劑的流動(dòng)方向如圖4空心箭頭所示，制冷劑在壓縮機(jī)Xl壓縮升溫后通過(guò)排氣管進(jìn)入熱回收器X7中，高溫高壓的制冷劑蒸汽在熱回收器X7中釋放一部分熱量給生活熱水后進(jìn)入四通換向閥X2中，高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)過(guò)四通換向閥X2轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向后進(jìn)入蒸發(fā)器X4 (此時(shí)起冷凝作用)中，高溫高壓的制冷劑蒸汽在蒸發(fā)器X4中冷凝放熱，將熱量傳遞給外部的系統(tǒng)水中，制取40°C — 450C的系統(tǒng)水供新風(fēng)機(jī)組供暖需求，放熱后的制冷劑蒸汽，變?yōu)檫^(guò)冷液體進(jìn)入熱力膨脹閥X3節(jié)流，節(jié)流后的制冷劑液體進(jìn)入冷凝器5中(此時(shí)起蒸發(fā)作用)蒸發(fā)吸熱，吸取外部地埋管中的水的熱量后變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭怏w，吸熱后的制冷劑氣體再通過(guò)管路進(jìn)入四通換向閥X2，轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向后的制冷劑氣體進(jìn)入干燥過(guò)濾器X6，過(guò)濾后的制冷劑氣體再回到壓縮機(jī)Xl，實(shí)現(xiàn)整個(gè)制熱循環(huán)。
循環(huán)系統(tǒng)M的工作原理如下夏季制冷循環(huán)，制冷劑的流動(dòng)方向如圖4實(shí)心箭頭所示，制冷劑在壓縮機(jī)Ml壓縮升溫后通過(guò)排氣管進(jìn)入四通換向閥M2高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)過(guò)四通換向閥M2轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向后進(jìn)入冷凝器5 (制熱時(shí)作為蒸發(fā)器)，高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)過(guò)外部地埋管中的水冷卻后變?yōu)檫^(guò)冷的制冷劑液體，過(guò)冷的制冷劑液體通過(guò)管路進(jìn)入熱力膨脹閥M3節(jié)流，經(jīng)過(guò)節(jié)流的過(guò)冷液體進(jìn)入蒸發(fā)器M4 (制熱時(shí)作為冷凝器)，在蒸發(fā)器M4中蒸發(fā)吸熱，吸取外界冷凍水中的熱量，制取18 V 一 21 V的高溫冷水，供顯熱處理末端系統(tǒng)供冷需求，吸熱后的制冷劑液體，變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭怏w進(jìn)入四通換向閥X2轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向，從四通換向閥X2出來(lái)的制冷劑氣體進(jìn)入干燥過(guò)濾器)(6，過(guò)濾后的制冷劑氣體再通過(guò)管路回到壓縮機(jī) Xl，實(shí)現(xiàn)整個(gè)制冷循環(huán)。較高的供冷水溫大大提升了機(jī)組的蒸發(fā)溫度，在冷凝溫度不變的情況下使機(jī)組能效比比普通地源熱泵有大的提高。
冬季制熱循環(huán)，制冷劑的流動(dòng)方向如圖4空心箭頭所示，制冷劑在壓縮機(jī)Ml壓縮升溫后通過(guò)排氣管進(jìn)入四通換向閥M2中，高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)過(guò)四通換向閥M2轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向后進(jìn)入蒸發(fā)器M4 (此時(shí)起冷凝作用)中，高溫高壓的制冷劑蒸汽在蒸發(fā)器M4中冷凝放熱，將熱量傳遞給外部的系統(tǒng)水中，制取30°C — 350C的低溫?zé)崴╋@熱處理末端系統(tǒng)供熱需求，放熱后的制冷劑蒸汽，變?yōu)檫^(guò)冷液體進(jìn)入熱力膨脹閥M3節(jié)流，節(jié)流后的制冷劑液體進(jìn)入冷凝器5中(此時(shí)起蒸發(fā)作用)蒸發(fā)吸熱，吸取外部地埋管中的水的熱量后變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭怏w，吸熱后的制冷劑氣體再通過(guò)管路進(jìn)入四通換向閥X2，轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向后的制冷劑氣體進(jìn)入干燥過(guò)濾器X6，過(guò)濾后的制冷劑氣體再回到壓縮機(jī)Xl，實(shí)現(xiàn)整個(gè)制熱循環(huán)。較低的供熱水溫大大提升了機(jī)組的冷凝溫度，在蒸發(fā)溫度不變的情況下使機(jī)組能效比比普通熱泵有大的提高。
綜上所述，本發(fā)明提供的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，具有如下的有益效果①夏季直接向顯熱處理系統(tǒng)末端的集分水器提供18 21°C的高溫冷水，采用專用壓縮機(jī)，能效比可達(dá)8:1，避免能源浪費(fèi)；②省卻了工程上水系統(tǒng)中的板式換熱器、 顯熱處理側(cè)水泵和控制空調(diào)系統(tǒng)，顯熱處理末端系統(tǒng)地源熱泵機(jī)組與集分水器之間只需簡(jiǎn)單連接銅管水管、簡(jiǎn)捷、降低投資；③新風(fēng)除濕機(jī)組采用夏季2 3°C冷媒直膨蒸發(fā)，深度除濕，送風(fēng)含濕量達(dá)7 9g/m3，確保室內(nèi)不結(jié)露；④利用兩臺(tái)相互獨(dú)立的小型壓縮機(jī)替代一臺(tái)共用的大型壓縮機(jī)，能耗進(jìn)一步降低。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于，包括冷凝器、循環(huán)系統(tǒng)M和循環(huán)系統(tǒng)X，所述循環(huán)系統(tǒng)X和循環(huán)系統(tǒng)M均與冷凝器相連接，通過(guò)冷凝器與土壤進(jìn)行熱交換；所述循環(huán)系統(tǒng)M為顯熱處理系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)M的進(jìn)出口和顯熱處理末端系統(tǒng)相連；所述循環(huán)系統(tǒng)X為潛熱處理系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)X的進(jìn)出口通過(guò)水管和潛熱處理末端系統(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于， 所述循環(huán)系統(tǒng)X和循環(huán)系統(tǒng)M均與熱源側(cè)換熱器相連接，通過(guò)熱源側(cè)換熱器與土壤進(jìn)行熱交換。
3.如權(quán)利要求1所述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于， 所述循環(huán)系統(tǒng)X配帶熱回收器。
4.如權(quán)利要求1所述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于， 所述顯熱處理末端系統(tǒng)為輻射板、干式風(fēng)機(jī)盤管或毛細(xì)管網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于，所述循環(huán)系統(tǒng)X包括壓縮機(jī)XI、四通換向閥X2，熱力膨脹閥X3、蒸發(fā)器X4、干燥過(guò)濾器X6，熱回收器X7 ；所述壓縮機(jī)Xl出口與熱回收器X7進(jìn)口相連通，熱回收器X7出口與四通換向閥X2 —進(jìn)口相連通，所述四通換向閥X2 —出口與冷凝器相連通；所述冷凝器出口與熱力膨脹閥X3相連通；所述熱力膨脹閥X3出口與蒸發(fā)器X4相連通；所述蒸發(fā)器X4 出口與四通換向閥X2另一進(jìn)口相連通；所述四通換向閥X2另一出口與干燥過(guò)濾器)(6相連通；所述干燥過(guò)濾器X6出口與壓縮機(jī)Xl進(jìn)口相連通。
6.如權(quán)利要求5所述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于， 所述壓縮機(jī)Xl為定頻壓縮機(jī)或變頻壓縮機(jī)。
7.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于，所述循環(huán)系統(tǒng)M包括壓縮機(jī)Ml、四通換向閥M2，熱力膨脹閥M3、蒸發(fā)器M4、干燥過(guò)濾器M6，所述壓縮機(jī)Ml出口與四通換向閥M2—進(jìn)口相連通，所述四通換向閥M2—出口與冷凝器相連通；所述冷凝器出口與熱力膨脹閥M3相連通；所述熱力膨脹閥M3出口與蒸發(fā)器M4相連通；所述蒸發(fā)器M4出口與四通換向閥M2另一進(jìn)口相連通；所述四通換向閥M2 另一出口與干燥過(guò)濾器M6相連通；所述干燥過(guò)濾器M6出口與壓縮機(jī)Ml進(jìn)口相連通。
8.如權(quán)利要求7所述的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，其特征在于， 所述壓縮機(jī)Ml為定頻壓縮機(jī)或變頻壓縮機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，包括冷凝器、循環(huán)系統(tǒng)M和循環(huán)系統(tǒng)X，所述循環(huán)系統(tǒng)X和循環(huán)系統(tǒng)M均與冷凝器相連接，通過(guò)冷凝器與土壤進(jìn)行熱交換；所述循環(huán)系統(tǒng)M為顯熱處理系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)M的進(jìn)出口和顯熱處理末端系統(tǒng)相連；所述循環(huán)系統(tǒng)X為潛熱處理系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)X的進(jìn)出口和潛熱處理末端系統(tǒng)相連。本發(fā)明提供的用于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組，循環(huán)系統(tǒng)M夏季提供18～21℃的高溫冷水，冬季提供30～35℃的低溫?zé)崴?；循環(huán)系統(tǒng)X夏季提供除濕用7℃～12℃的低溫冷水，冬季提供40～45℃的高溫?zé)崴?，兼顧顯熱和潛熱需求且不需要增加板式換熱器，提高機(jī)組能效比。
文檔編號(hào)F24F5/00GK102519099SQ20111042973
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者孫生根, 張淑勇, 李明娜 申請(qǐng)人:上?？私j(luò)蒂新能源科技有限公司