本發(fā)明屬于空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種利用空氣能、地熱能及太陽能的集中式空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù):
現(xiàn)今,我國城市化發(fā)展速度非???,空調(diào)區(qū)域廣,對舒適性要求也有相應(yīng)的提升,導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)運行能耗急劇增加。
現(xiàn)有的傳統(tǒng)機械式制冷空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中會消耗大量的高品位能源,而對可再生的自然環(huán)境低品位能源利用率低。隨著社會發(fā)展,傳統(tǒng)機械式制冷空調(diào)系統(tǒng)與國家節(jié)能環(huán)保策略和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背道而馳。如何充分利用自然環(huán)境低品位能源降低空調(diào)系統(tǒng)能耗是近年來研究的熱點和重點。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種利用空氣能、地熱能及太陽能的集中式空調(diào)系統(tǒng),充分利用三種清潔可再生自然環(huán)境低品位能源實現(xiàn)供冷、供熱以及通風(fēng),不僅能有效降低空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗,還能提高空調(diào)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是,利用空氣能、地熱能及太陽能的集中式空調(diào)系統(tǒng),包括有連接在一起的冷熱源供應(yīng)一體化系統(tǒng)和外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組,外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組分別與房間內(nèi)設(shè)置的散流單元a、散流單元b連接,且散流單元a位于房間內(nèi)的吊頂層中,散流單元b位于房間內(nèi)靠近天花板處。
本發(fā)明的特點還在于:
本發(fā)明利用空氣能、地熱能及太陽能的集中式空調(diào)系統(tǒng),還包括設(shè)置于房間墻壁上的排風(fēng)窗,且排風(fēng)窗內(nèi)設(shè)置有排風(fēng)器。
冷熱源供應(yīng)一體化系統(tǒng),由冷熱源機房及分別與冷熱源機房連接的地埋管換熱器、太陽能集熱器構(gòu)成;冷熱源機房與外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組連接。
冷熱源機房,包括有機房本體,且在機房本體內(nèi)分別設(shè)置太陽能熱水機組、地埋管地源熱泵機組及定壓補水裝置;地埋管地源熱泵機組分別通過地緣側(cè)循環(huán)水管a、地緣側(cè)循環(huán)水管b與地埋管換熱器連接構(gòu)成循環(huán)回路;太陽能熱水機組分別通過第一水管、第二水管與太陽能集熱器連接構(gòu)成循環(huán)回路,第二水管通過第四水管與定壓補水裝置連接,太陽能熱水機組還依次通過第三水管、供水管與外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組連接,第三水管通過第五水管與地埋管地源熱泵機組連接;地埋管地源熱泵機組依次通過第六水管、第七水管與第四水管連接,第六水管與第七水管的連通處通過回水管與外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組連接。
地緣側(cè)循環(huán)水管a上分別設(shè)置有地緣側(cè)循環(huán)水泵及地緣側(cè)水處理器;第二水管上分別設(shè)置有循環(huán)水泵及水處理器;第三水管上設(shè)置有閥門b;第四水管上設(shè)置有閥門d;第五水管上設(shè)置有閥門a;第六水管上分別設(shè)置有空調(diào)側(cè)循環(huán)水泵、空調(diào)側(cè)水處理器;第七水管上設(shè)置有閥門c。
外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組,包括有機組殼體,機組殼體相對的兩側(cè)壁上分別設(shè)置有新風(fēng)口、送風(fēng)口,送風(fēng)口通過送風(fēng)管與散流單元b連接;機組殼體內(nèi)按照空氣進入后流動方向依次設(shè)置有新風(fēng)過濾器、露點間接蒸發(fā)冷卻器、填料式直接蒸發(fā)冷卻器、表冷器\加熱器及送風(fēng)機,且在新風(fēng)過濾器與露點間接蒸發(fā)冷卻器之間形成新回風(fēng)混合室,新回風(fēng)混合室上部對應(yīng)的機組殼體頂壁上設(shè)置有回風(fēng)口,新回風(fēng)混合室下部對應(yīng)的機組殼體底部設(shè)置有排風(fēng)口,露點間接蒸發(fā)冷卻器上方對應(yīng)的機組殼體頂壁上設(shè)置有二次空氣排風(fēng)口,二次空氣排風(fēng)口通過二次空氣送風(fēng)管與散流單元a連接;表冷器\加熱器分別與供水管、回水管連接,表冷器\加熱器還連接凝結(jié)水管。
散流單元a由第一供風(fēng)管道和多個均勻設(shè)置于第一供風(fēng)管道上的二次空氣送風(fēng)散流口構(gòu)成,且第一供風(fēng)管道與二次空氣送風(fēng)管連接;散流單元b由第二供風(fēng)管道和多個均勻設(shè)置于第二供風(fēng)管道上的送風(fēng)散流口構(gòu)成,且第二供風(fēng)管道與送風(fēng)管連接。
新風(fēng)口內(nèi)設(shè)置有新風(fēng)閥;送風(fēng)口內(nèi)設(shè)置有送風(fēng)閥;二次空氣排風(fēng)口內(nèi)設(shè)置有二次空氣排風(fēng)閥;送風(fēng)機采用吸入式變頻風(fēng)機。
露點間接蒸發(fā)冷卻器,包括有叉流式換熱芯體,叉流式換熱芯體的上方依次設(shè)置有布水器a、擋水板a,叉流式換熱芯體的下方設(shè)置有集水箱a,布水器a通過蓄水管a與集水箱a連接,蓄水管a上分別設(shè)置有潛水泵a、水過濾器a及閥門e,且潛水泵a和水過濾器a均位于集水箱a內(nèi);集水箱a內(nèi)設(shè)置有浮球閥a,集水箱a還連接有補水管a。
填料式直接蒸發(fā)冷卻器,包括有填料,填料的上方依次設(shè)置有布水器b、擋水板b,填料的下方設(shè)置有集水箱b,布水器b通過蓄水管b與集水箱b連接,蓄水管b上分別設(shè)置有潛水泵b、水過濾器b及閥門f,且潛水泵b和水過濾器b均位于集水箱b內(nèi);
集水箱b內(nèi)設(shè)置有浮球閥b,集水箱b還連接有補水管b。
本發(fā)明的有益效果在于:
(1)本發(fā)明的集中式空調(diào)系統(tǒng),將蒸發(fā)冷卻技術(shù)、地埋管地源熱泵技術(shù)及太陽能供熱技術(shù)三者相耦合,冷/熱源均為健康的清潔可再生自然環(huán)境低品位能源,實現(xiàn)了干空氣能、地熱能及太陽能三者能源互補;與傳統(tǒng)的集中式空調(diào)系統(tǒng)相比,不采用傳統(tǒng)機械制冷,系統(tǒng)的能效比高,初投資和運行費用低,能從根源上降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。
(2)在本發(fā)明的集中式空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置有外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組;其中的露點間接蒸發(fā)冷卻器采用叉流式換熱芯體,整個空調(diào)機組的結(jié)構(gòu)緊湊且占地空間小,能將被處理空氣等濕冷卻到其濕球溫度以下,與一般間接蒸發(fā)冷卻器相比,打破被處理空氣只能等濕冷卻到其濕球溫度的限制,使被處理空氣的溫度能逼近其進風(fēng)的露點溫度,充分發(fā)揮蒸發(fā)冷卻技術(shù)的降溫潛力。
(3)本發(fā)明的集中式空調(diào)系統(tǒng),還將露點間接蒸發(fā)冷卻器中原本排走的二次空氣引進房間內(nèi)吊頂層中,用于消除吊頂層處燈具照明時產(chǎn)生的高顯熱,有效避免能量的浪費。
(4)本發(fā)明的集中式空調(diào)系統(tǒng)中,外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組能有效承擔部分冷負荷,太陽能熱水機組能有效承擔部分熱負荷,從而減少地埋管地源熱泵的埋管數(shù)量,解決冷熱不平衡、埋管數(shù)量多引起的初投資高及運行管理復(fù)雜的問題,并能有效改善地埋管地源熱泵機組單獨長久使用能效比下降的問題,能明顯提高空調(diào)系統(tǒng)運行的可靠性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明集中式空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明集中式空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)冷熱源供應(yīng)一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明集中式空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中,1.冷熱源機房,2.地埋管地源熱泵機組,3.地埋管換熱器,4.地緣側(cè)循環(huán)水管a,5.地緣側(cè)循環(huán)水泵,6.地緣側(cè)水處理器,7.空調(diào)側(cè)循環(huán)水泵,8.空調(diào)側(cè)水處理器,9.機房本體,10.閥門a,11.太陽能熱水機組,12.太陽能集熱器,13.循環(huán)水泵,14.水處理器,15.閥門b,16.供水管,17.回水管,18.定壓補水裝置,19.閥門c,20.閥門d,21.外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組,22.排風(fēng)窗,23.新風(fēng)口,24.新風(fēng)閥,25.新風(fēng)過濾器,26.新回風(fēng)混合室,27.回風(fēng)口,28.排風(fēng)口,29.地緣側(cè)循環(huán)水管b,30.叉流式換熱芯體,31.布水器a,32.擋水板a,33.二次空氣排風(fēng)口,34.二次空氣排風(fēng)閥,35.二次空氣送風(fēng)管,36.集水箱a,37.補水管a,38.浮球閥a,39.潛水泵a,40.水過濾器a,41.閥門e,42.蓄水管a,43.機組殼體,44.填料,45.布水器b,46.集水箱b,47.浮球閥b,48.補水管b,49.水過濾器b,50.潛水泵b,51.擋水板b,52.閥門f,53.蓄水管b,54.表冷器\加熱器,55.凝結(jié)水管,56.送風(fēng)機,57.送風(fēng)口,58.送風(fēng)閥,59.送風(fēng)管,60.二次空氣送風(fēng)散流口,61.送風(fēng)散流口,62.吊頂層,63.排風(fēng)器,64.房間,65.散流單元a,66.散流單元b,g1.第一水管,g2.第二水管,g3.第三水管,g4.第四水管,g5.第五水管,g6.第六水管,g7.第七水管。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明利用空氣能、地熱能及太陽能的集中式空調(diào)系統(tǒng),如圖1所示,包括有連接在一起的冷熱源供應(yīng)一體化系統(tǒng)和外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21,外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21分別與房間64內(nèi)設(shè)置的散流單元a65、散流單元b66連接,且散流單元a65位于房間64內(nèi)的吊頂層62中(將露點間接蒸發(fā)冷卻器中原本排走的二次空氣引進房間內(nèi)吊頂層中,用于消除吊頂層處燈具照明時產(chǎn)生的高顯熱,有效避免能量的浪費),散流單元b66位于房間64內(nèi)靠近天花板處;還包括有設(shè)置于房間64墻壁上的排風(fēng)窗22,且排風(fēng)窗22內(nèi)設(shè)置有排風(fēng)器63,可用于排出房間64內(nèi)的熱風(fēng)或者冷風(fēng)。
冷熱源供應(yīng)一體化系統(tǒng),如圖1及圖2所示,由冷熱源機房1及分別與冷熱源機房1連接的地埋管換熱器3、太陽能集熱器12構(gòu)成;冷熱源機房1與外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21連接。
冷熱源機房1,如圖2所示,包括有機房本體9,且在機房本體9內(nèi)分別設(shè)置太陽能熱水機組11、地埋管地源熱泵機組2及定壓補水裝置18;地埋管地源熱泵機組2分別通過地緣側(cè)循環(huán)水管a4、地緣側(cè)循環(huán)水管b29與地埋管換熱器3連接構(gòu)成循環(huán)回路;太陽能熱水機組11分別通過第一水管g1、第二水管g2與太陽能集熱器12連接構(gòu)成循環(huán)回路,第二水管g2通過第四水管g4與定壓補水裝置18連接,太陽能熱水機組11還依次通過第三水管g3、供水管16與外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21連接,第三水管g3通過第五水管g5與地埋管地源熱泵機組2連接;地埋管地源熱泵機組2依次通過第六水管g6、第七水管g7與第四水管g4連接,第六水管g6與第七水管g7的連通處通過回水管17與外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21連接。
地緣側(cè)循環(huán)水管a4上分別設(shè)置有地緣側(cè)循環(huán)水泵5及地緣側(cè)水處理器6;第二水管g2上分別設(shè)置有循環(huán)水泵13及水處理器14;第三水管g3上設(shè)置有閥門b15;第四水管g4上設(shè)置有閥門d20;第五水管g5上設(shè)置有閥門a10;第六水管上分別設(shè)置有空調(diào)側(cè)循環(huán)水泵7、空調(diào)側(cè)水處理器8;第七水管g7上設(shè)置有閥門c19。
外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21,如圖3所示,包括有機組殼體43,機組殼體43相對的兩側(cè)壁上分別設(shè)置有新風(fēng)口23、送風(fēng)口57,送風(fēng)口57通過送風(fēng)管59與散流單元b66連接;機組殼體43內(nèi)按照空氣進入后流動方向依次設(shè)置有新風(fēng)過濾器25、露點間接蒸發(fā)冷卻器、填料式直接蒸發(fā)冷卻器、表冷器\加熱器54及送風(fēng)機56,且在新風(fēng)過濾器25與露點間接蒸發(fā)冷卻器之間形成新回風(fēng)混合室26,新回風(fēng)混合室26上部對應(yīng)的機組殼體43頂壁上設(shè)置有回風(fēng)口27,新回風(fēng)混合室26下部對應(yīng)的機組殼體43底部設(shè)置有排風(fēng)口28,露點間接蒸發(fā)冷卻器上方對應(yīng)的機組殼體43頂壁上設(shè)置有二次空氣排風(fēng)口33,二次空氣排風(fēng)口33通過二次空氣送風(fēng)管35與散流單元a65連接;表冷器\加熱器54分別與供水管16、回水管17連接;表冷器\加熱器54還連接凝結(jié)水管55。
散流單元a65由第一供風(fēng)管道和多個均勻設(shè)置于第一供風(fēng)管道上的二次空氣送風(fēng)散流口60構(gòu)成,且第一供風(fēng)管道與二次空氣送風(fēng)管35連接;散流單元b66由第二供風(fēng)管道和多個均勻設(shè)置于第二供風(fēng)管道上的送風(fēng)散流口61構(gòu)成,且第二供風(fēng)管道與送風(fēng)管59連接;其中的二次空氣送風(fēng)散流口60和送風(fēng)散流口61均成方形。
新風(fēng)口23內(nèi)設(shè)置有新風(fēng)閥24;送風(fēng)口57內(nèi)設(shè)置有送風(fēng)閥58;二次空氣排風(fēng)口33內(nèi)設(shè)置有二次空氣排風(fēng)閥34。
送風(fēng)機56采用吸入式變頻風(fēng)機。
露點間接蒸發(fā)冷卻器,如圖2所示,包括有叉流式換熱芯體30;叉流式換熱芯體30的上方依次設(shè)置有布水器a31、擋水板a32,叉流式換熱芯體30的下方設(shè)置有集水箱a36,布水器a31通過蓄水管a42與集水箱a36連接,蓄水管a42上分別設(shè)置有潛水泵a39、水過濾器a40及閥門e41,且潛水泵a39和水過濾器a40均位于集水箱a36內(nèi);集水箱a36內(nèi)設(shè)置有浮球閥a38,集水箱a36還連接有補水管a37。
填料式直接蒸發(fā)冷卻器,如圖2所示,包括有填料44,填料44的上方依次設(shè)置有布水器b45、擋水板b51,填料44的下方設(shè)置有集水箱b46,布水器b45通過蓄水管b53與集水箱b46連接,蓄水管b53上分別設(shè)置有潛水泵b50、水過濾器b49及閥門f52,且潛水泵b50和水過濾器b49均位于集水箱b46內(nèi);集水箱b46內(nèi)設(shè)置有浮球閥b47,集水箱b46還連接有補水管b48。
本發(fā)明利用空氣能、地熱能及太陽能的集中式空調(diào)系統(tǒng),其工作過程具體如下:
(一)在夏季運行時(供冷):
(1)當室外空氣狀態(tài)點落在室內(nèi)空氣狀態(tài)點左側(cè)時,開啟內(nèi)部的外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21,在此工況下的冷源是干空氣能;
室外新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)口23進入外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21內(nèi),由新風(fēng)過濾器25對室外新風(fēng)進行過濾,形成潔凈的空氣;潔凈的空氣進入露點間接蒸發(fā)冷卻器內(nèi)進行等濕降溫處理,之后進入填料式直接蒸發(fā)冷卻器內(nèi)進行等焓加濕處理,形成冷空氣;冷空氣在送風(fēng)機56(吸入式變頻風(fēng)機)的動力作用下經(jīng)送風(fēng)口57送出,之后經(jīng)送風(fēng)管59送入房間64內(nèi),由天花板處的散流單元b66將空氣均勻分散于房間64內(nèi);而露點間接蒸發(fā)冷卻器產(chǎn)生的二次空氣通過二次空氣排風(fēng)口33進入二次空氣送風(fēng)管35中,再由二次空氣送風(fēng)管35送入房間64內(nèi)設(shè)置的散流單元a65內(nèi),由散流單元a65散流于房間64內(nèi)吊頂層62中,用于消除吊頂層處燈具照明時產(chǎn)生的高顯熱。
(2)當室外空氣狀態(tài)點落在室內(nèi)空氣狀態(tài)點右側(cè)時,開啟冷熱源機房1內(nèi)的地埋管地源熱泵機組2和定壓補水裝置18,開啟外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21中的新風(fēng)過濾器25、露點間接蒸發(fā)冷卻器、表冷器\加熱器54及送風(fēng)機56,在此工況下干空氣能和地熱能耦合使用:
開啟冷熱源機房1中的地埋管地源熱泵機組2,用于為外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21中表冷器\加熱器54(這里用作表冷器使用)提供所需要的冷凍水,此時閥門a10開啟,閥門b15關(guān)閉;同時開啟定壓補水裝置18,用于為地埋管地源熱泵機組2定壓補水,此時閥門c19開啟,閥門d20關(guān)閉;
室外新風(fēng)通過新風(fēng)口23進入外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21內(nèi),由新風(fēng)過濾器25對其進行過濾,形成潔凈的空氣;潔凈的空氣進入露點間接蒸發(fā)冷卻器內(nèi)進行等濕降溫處理,之后進入表冷器\加熱器54(這里作為表冷器使用)內(nèi)進行冷卻除濕處理,形成冷風(fēng);冷風(fēng)在送風(fēng)機56(吸入式變頻風(fēng)機)的動力作用下經(jīng)送風(fēng)口57送出,之后經(jīng)送風(fēng)管59送入房間64內(nèi),由天花板處的散流單元b66將空氣均勻分散于房間64內(nèi);而露點間接蒸發(fā)冷卻器產(chǎn)生的二次空氣通過二次空氣排風(fēng)口33進入二次空氣送風(fēng)管35中,再由二次空氣送風(fēng)管35送入房間64內(nèi)設(shè)置的散流單元a65內(nèi),由散流單元a65散流于房間64內(nèi)吊頂層62中,用于消除吊頂層處燈具照明時產(chǎn)生的高顯熱。
(二)在冬季運行時(供熱):
開啟冷熱源機房1內(nèi)的地埋管地源熱泵機組2、太陽能熱水機組11和定壓補水裝置18,并開啟外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21中的新風(fēng)過濾器25、新回風(fēng)混合室26、填料式直接蒸發(fā)冷卻器、表冷器\加熱器54(這里用做加熱器)以及送風(fēng)機56,此工況下干空氣能、地熱能及太陽能三者耦合使用:
開啟的冷熱源機房1中的太陽能熱水機組11,用于為外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21中的表冷器\加熱器54(這里用做加熱器)提供所需要的熱水;若室外氣象條件惡劣,太陽能熱水機組11達不到設(shè)計要求時,開啟地埋管地源熱泵機組2、閥門b15和閥門a10,為外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21中表冷器\加熱器54(這里用做加熱器)提供所需要的熱水;同時開啟定壓補水裝置18、閥門d20和閥門c19,為地埋管地源熱泵機組2和太陽能熱水機組11定壓補水;此時,室外新風(fēng)通過新風(fēng)口23進入外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21內(nèi):由新風(fēng)過濾器25對其進行過濾,形成潔凈的空氣;潔凈的空氣進入新回風(fēng)混合室26與回風(fēng)進行混合處理,形成新回混合風(fēng);新回混合風(fēng)進入填料式直接蒸發(fā)冷卻器內(nèi)進行等焓加濕處理,接著由表冷器\加熱器54(這里用做加熱器)進行等濕加熱處理,形成熱風(fēng);熱風(fēng)在送風(fēng)機56(吸入式變頻風(fēng)機)的動力作用下經(jīng)送風(fēng)口57送出,之后經(jīng)送風(fēng)管59送入房間64內(nèi),由天花板處的散流單元b66將空氣均勻分散于房間64內(nèi)。
(三)過渡季節(jié)運行時(通風(fēng)):
可根據(jù)實際情況(室外空氣溫濕度滿足要求)只開啟外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21中的新風(fēng)過濾器25和送風(fēng)機56;
室外新風(fēng)通過新風(fēng)口23進入外冷式露點間接-直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組21內(nèi),首先由新風(fēng)過濾器25對其進行過濾,形成潔凈的空氣;然后潔凈的空氣在送風(fēng)機56(吸入式變頻風(fēng)機)的動力作用下經(jīng)送風(fēng)口57送出,之后經(jīng)送風(fēng)管59送入房間64內(nèi),由天花板處的散流單元b66將空氣均勻分散于房間64內(nèi)。
本發(fā)明利用空氣能、地熱能及太陽能的集中式空調(diào)系統(tǒng),可根據(jù)不同的室外氣象條件和不同室內(nèi)環(huán)境要求,通過不同冷熱源的互補為其空調(diào)系統(tǒng)提供能量,充分利用自然環(huán)境低品位能源能降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗,使空調(diào)系統(tǒng)能可靠及高效運行。