太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統的製作方法

2023-09-16 12:03:50 1

專利名稱：太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及建築空調製冷、供暖及生活熱水三聯供技術，具體為一種太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統。
背景技術：
隨著社會的發展和生活條件的提高，人們對室內環境的舒適性要求也越來越高，因此，用於為建築物供冷、供暖的分體空調或中央空調能耗需求越來越多。傳統的中央空調系統供暖往往通過燃燒化石燃料加熱的方式得以實現，每年消耗大量的化石能源，產生溫室效應。目前人類已經面臨能源短缺和環境惡化兩大問題，開發可利用的可再生能源，是人類必須尋求的一條能源與環境可持續發展的戰略道路。傳統空調系統夏季利用冷卻塔獲取室外空氣冷量，排除室內熱量的技術已經相當 成熟，可實現制冷機組穩定高效地運行。冷卻塔是夏季最常用的中央空調冷源方式之一。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔自然能源，在國內外已經得到了廣泛的推廣。但是，由於受到季節性影響，太陽能往往在炎熱的夏季不僅能夠充分滿足用戶需求，而且有較大的餘熱量，但是在冬季及過渡季節，人們對供暖及生活熱水需求較大，而在這些季節太陽能輻射量變化較大，不能夠穩定地為建築提供充足的熱量，嚴重束縛了太陽能的應用。地源熱泵是一種較新型的空調熱泵系統，利用了清潔的地熱能源，可滿足夏季製冷和冬季制熱和生產生活熱水的需求，但是地源熱泵造價高昂，不宜在城市中心應用以及熱不平衡的問題至今沒能得到解決。熱源塔的實用新型克服了冷卻塔只能單一供冷的缺陷。它通過直接吸收空氣中低品位熱能及凝結熱為熱泵提供熱源，滿足冬季供熱需求。但是，在冬季溫度很低的情況下，為了防止熱泵主機蒸發器內結冰，熱源塔供熱循環工質需要採用防凍溶液。若循環防凍溶液直接與空氣換熱則容易引起溶液飄散，不僅汙染環境，也增加運行控制難度及運行成本。選用新型熱源塔可實現開式與閉式之間相互轉換。當冷熱源側循環工質為水時，選擇開式結構模式，當工質為防凍溶液時，選擇閉式結構模式，可以很好地解決上述問題，但是在極端惡劣的天氣條件下閉式熱源塔供熱量較難滿足。目前，國內外對太陽能儲存技術已經展開了廣泛而深入的研究，研究結果表明利用土壤可以有效地實現太陽能跨季節儲存。通過儲存太陽能，可以存儲多餘的太陽能用於冬季極端惡劣天氣條件下補充閉式熱源塔熱泵空調系統熱源熱量。中國專利200710062609. I公開了一種太陽能輔助土壤源跨臨界二氧化碳熱泵綜合空調系統，包括跨臨界二氧化熱泵工質循環系統、太陽能集熱系統、地下埋管換熱系統及室內空調管路系統四部分；通過蓄熱水箱內置水箱換熱盤管、蒸發器/氣體冷卻器由四通閥、閥門將上述四部分有機連接成一個綜合空調系統。雖然該系統針對春夏秋冬不同天氣條件，可採用制熱、製冷、熱水、制熱+熱水、製冷+熱水五種運行模式，高效的實現熱水、製冷和供熱三種功能。但是，其主要是通過二氧化碳冷媒主機來實現，主要依靠常規冷媒，適用範圍較小。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，利用對能量「削峰填谷」的原則，提供一種太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，有效的分配與利用能量，將夏季富餘的太陽能與冷凝熱回收熱能儲存，冬季提取所存儲的熱能作為熱源塔熱泵系統提供輔助熱源，實現不需要燃燒化石能源便可以為建築物提供足夠採暖熱能。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，包括熱源塔熱泵空調系統、太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統、餘熱回收存儲系統以及熱源塔供熱提升系統；所述熱源塔熱泵空調系統包括冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、熱源塔、空調末端設備，空調末端設備一端通過水泵V與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機連接， 冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機通過第一控制閥與空調末端設備另一端連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機通過管路與熱源塔一端連接，熱源塔另一端通過第二控制閥、水泵I與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機通過第五控制閥接補水端I ;冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、空調末端設備以及水泵V構成空調用戶側循環系統，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、熱源塔、水泵I構成空調冷熱源側循環系統；所述太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統包括冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、太陽能集熱器、蓄熱水箱、生活熱水常規加熱裝置、生活熱水末端設備，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機與蓄熱水箱連接，蓄熱水箱通過第三控制閥與太陽能集熱器一端連接，太陽能集熱器另一端通過第六控制閥、水泵II與蓄熱水箱連接，生活熱水常規加熱裝置與水泵III、第四控制閥串接後並聯於蓄熱水箱兩端，太陽能集熱器通過第七控制閥接補水端II，蓄熱水箱通過第八控制閥接補水端III，生活熱水末端設備與蓄熱水箱連接；所述餘熱回收存儲系統包括土壤蓄熱裝置、熱交換器I，熱交換器I置於蓄熱水箱內部，熱交換器I 一端通過第十控制閥與土壤蓄熱裝置連接，熱交換器I另一端通過第九控制閥、水泵IV與土壤蓄熱裝置連接；所述熱源塔供熱提升系統包括土壤蓄熱裝置、水泵IV、熱交換器II，土壤蓄熱裝置一端通過水泵IV、第十三控制閥與熱交換器II 一端相連，熱交換器II另一端通過第十四控制閥與土壤蓄熱裝置另一端連接，熱交換器II通過第十二控制閥與水泵I相連，熱交換器II通過第十一控制閥與熱源塔相連。進一步，所述熱源塔為開閉式熱源塔，可實現開式塔與閉式塔之間的相互轉換。進一步，所述冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI包括換熱器I、換熱器II、壓縮機、四通換向閥、冷凝熱回收器、膨脹閥；換熱器I與四通換向閥連接，四通換向閥與壓縮機連接，四通換向閥分別通過第十五控制閥、第十六控制閥與冷凝熱回收器兩埠連接，第十五控制閥與換熱器II連接，換熱器II與膨脹閥連接，膨脹閥與換熱器I連接，冷凝熱回收器自帶小型水箱。進一步，所述空調末端設備一端通過水泵V與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機的換熱器I連接，夏季時，換熱器I作為蒸發器，冬季時，換熱器I作為冷凝器。[0018]進一步，所述熱源塔另一端通過第二控制閥、水泵I與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機的換熱器II連接，夏季時，換熱器II作為冷凝器，冬季時，換熱器II作為蒸發器。進一步，所述冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機的冷凝熱回收器通過第五控制閥接補水端I。進一步，所述冷凝熱回收器為蓄水型熱交換冷凝熱回收器。 進一步，所述蓄熱水箱優選保溫水箱。進一步，所述土壤蓄熱裝置上方設有保溫層，用於敷設於存儲能源的土壤上，保溫層的敷設面積大於土壤蓄熱裝置所佔用的面積，以利於減少能量損失。進一步，所述第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥、第十一控制閥、第十二控制閥、第十三控制閥、第十四控制閥為手動控制閥或電動控制閥。進一步，所述第四控制閥、第五控制閥、第六控制閥、第七控制閥、第八控制閥、第九控制閥、第十控制閥均為自動控制閥，可根據水溫或水量信號自控控制開閉。進一步，所述土壤蓄熱裝置中設有土壤埋管。通過熱源塔熱泵空調系統可實現中央空調系統夏季制熱、冬季製冷功能。熱源塔熱泵空調系統的冷凝熱回收器可實現部分熱回收，回收可獲得高溫(達50°C )生活熱水，且可控制出水溫度在恆定值。通過太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統，可實現太陽能熱水，冷凝熱回收制熱水以及常規生活熱水加熱三種不同模式之間相互轉換、自由選擇。其中蓄熱水箱(S5)採用保溫水箱。通過餘熱回收存儲系統，可實現對太陽能及冷凝回收熱餘熱進行儲存。通過熱源塔供熱提升系統，在冬季低溫條件下可實現為熱源塔提供輔助能量，提高熱源水水溫，提升主機運行效率並保證其製取足夠熱量。本實用新型通過將熱源塔熱泵空調系統、太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統、餘熱回收存儲系統以及熱源塔供熱提升系統四個子系統聯繫在一起，在不同的工況下各子系統自動或人工轉換，實現系統動態組合運行，達到全年節能穩定運行的效果。使用本實用新型，不需要燃燒任何化石能源，符合節能環保的要求，適用於大部分地區中央空調與中央熱水系統。與現有的中央空調系統相比，該系統有以下幾點優勢I.通過採用新型熱源塔(該熱源塔可實現開式熱源塔與閉式熱源塔之間的轉換)，綜合熱源提升的方式，解決了開式熱源塔熱泵系統冬季運行不穩定及汙染周圍環境的問題，同時，也解決了閉式熱源塔夏季換熱效率不高，冬季換熱量不足的問題，並且可以減少閉式換熱塔塔內換熱器數量，節省投資。2.通過冷凝熱回收器可在空調製冷季節獲得大量免費中高溫生活熱水。通過餘熱回收方式，可將清潔太陽能及冷凝熱回收所產生的大量多餘的熱能存儲下來，在熱能缺少的時候作為輔助熱源，避免了建築在冬季供暖對化石能源的需求，提高了熱泵系統運行效率，節約能源，降低對環境的汙染。3.通過對結合太陽能加熱、冷凝回收制熱水以及常規加熱方式，可實現最大限度利用清潔免費能源，同時在清潔免費能源不足時通過常規加熱方式及時補充熱量，滿足生活熱水穩定供應的要求。4. 土壤存儲能量僅需作為冬季熱泵輔助熱源，較高的蓄熱土壤溫度可提高熱源塔側循環工質熱交換效率，僅需要很少的地埋管即可實現供熱需求，有效解決了城市中心不適宜大面積埋管的困難。同時，由於土壤能量僅作為熱源，僅需保證足夠的土壤有足夠的餘熱補給量即可有效解決了地源熱泵熱不平衡問題。本實用新型利用太陽能與空調主機冷凝熱回收供應生活熱水，利用土壤蓄熱裝置中少量土壤埋管，以土壤蓄熱方式儲存多餘熱量，冬季提取土壤中儲存的能量補充熱源塔供熱量；可提高空調系統制熱效率，滿足建築供暖需求，充分實現不需要不需要電輔助加熱或燃燒化石燃料也能滿足中央空調冬季供暖，是一種節能環保系統。使用本實用新型，僅土壤蓄熱裝置中只需布置少量地埋管存儲夏季多餘熱量，有效克服了城市中心不適宜大面積埋管的困難。通過組合太陽能、熱源塔與土壤蓄熱，實現了三種清潔能源有效結合，克服了單一冷熱源的缺陷，能穩定可靠地為建築提供空調製冷、供暖及生活熱水。

圖I為本實用新型一實施例結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。參照圖1，本實施例包括熱源塔熱泵空調系統、太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統、餘熱回收存儲系統以及熱源塔供熱提升系統；所述熱源塔熱泵空調系統包括冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機(以下簡稱空調主機)SI、熱源塔S2、空調末端設備S9，空調末端設備S9 —端通過水泵V B5與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI通過第一控制閥FlO與空調末端設備S9另一端連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI通過管路與熱源塔S2—端連接，熱源塔S2另一端通過第二控制閥F11、水泵I BI與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI通過第五控制閥F23接補水端I G1。其中，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI、空調末端設備S9以及水泵V B5構成空調用戶側循環系統，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI、熱源塔S2、水泵I BI構成空調冷熱源側循環系統；所述太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統包括冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI (以下簡稱空調主機)、太陽能集熱器S3、蓄熱水箱S5、生活熱水常規加熱裝置S6、生活熱水末端設備S10，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI與蓄熱水箱S5連接，蓄熱水箱S5通過第三控制閥F21與太陽能集熱器S3 —端連接，太陽能集熱器S3另一端通過第六控制閥F24、水泵II B2與蓄熱水箱S5連接，生活熱水常規加熱裝置S6與水泵III B3、第四控制閥F22串接後並聯於蓄熱水箱S5兩端，太陽能集熱器S3通過第七控制閥F25接補水端II G2，蓄熱水箱S5通過第八控制閥F26接補水端III G3，生活熱水末端設備SlO與蓄熱水箱S5連接；所述餘熱回收存儲系統包括土壤蓄熱裝置S4、熱交換器I S7，熱交換器I S7置於蓄熱水箱S5內部，熱交換器I S7 —端通過第十控制閥F32與土壤蓄熱裝置S4連接，熱交換器I S7另一端通過第九控制閥F31、水泵IV B4與土壤蓄熱裝置S4連接；所述熱源塔供熱提升系統包括土壤蓄熱裝置S4、水泵IV B4、熱交換器II S8，土壤蓄熱裝置S4 —端通過水泵IV B4、第十三控制閥F43與熱交換器II S8 一端相連，熱交換器II S8另一端通過第十四控制閥F44與土壤蓄熱裝置S4另一端連接，熱交換器II S8通過第十二控制閥F42與水泵I BI相連，熱交換器II S8通過第十一控制閥F41與熱源塔S2相連。所述冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI包括換熱器I S11、換熱器II S12、壓縮機S13、四通換向閥S14、冷凝熱回收器S15、膨脹閥S16。製冷工況時，換熱器I Sll作為蒸發器，換熱器II S12作為冷凝器。換熱器I Sll與四通換向閥S14連接，四通換向閥S14與壓縮機S13連接，四通換向閥S14分別通過第十五控制閥F151、第十六控制閥F152與冷凝熱回收器S15兩埠連接，第十五控制閥F151與換熱器II S12連接，換熱器II S12與膨脹閥S16連接，膨脹閥S16與換熱器I S11連接，冷凝熱回收器S15可實現熱回收，回收可獲得高溫生活熱水(可達50°C以上)，冷凝熱回收器S15自帶小型水箱，可實現控制出水溫度在恆定值。所述熱源塔為開閉式熱源塔，可實現開式塔與閉式塔之間的相互轉換，保證換熱 效率、不汙染環境。所述空調末端設備S9 —端通過水泵V B5與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI的換熱器I Sll連接，夏季時，換熱器I Sll作為蒸發器，冬季時，換熱器I Sll作為冷凝器。所述熱源塔S2另一端通過第二控制閥F11、水泵I BI與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI的換熱器II S12連接，夏季時，換熱器II S12作為冷凝器，冬季時，換熱器
IIS12作為蒸發器。所述冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機SI的冷凝熱回收器S15通過第五控制閥F23接補水端I Gl。所述冷凝熱回收器S15為蓄水型熱交換冷凝熱回收器。所述蓄熱水箱S5為保溫水箱，可保溫36小時以上，水箱內膽為不鏽鋼，內膽外層為保溫層，水箱最外層為鋁合金外殼。所述土壤蓄熱裝置S4上方亦設有保溫層。工作時，保溫層設於土壤蓄熱裝置上方蓄熱土壤與地表層土壤之間，保溫層面積大於土壤蓄熱裝置所佔用的面積，以利於減少蓄熱熱能散失。所述第一控制閥F10、第二控制閥FlI、第三控制閥F21、第^^一控制閥F41、第十二控制閥F42、第十三控制閥F43、第十四控制閥F44為手動控制閥或電動控制閥。所述第四控制閥F22、第五控制閥F23、第六控制閥F24、第七控制閥F25、第八控制閥F26、第九控制閥F31、第十控制閥F32均為自動控制閥，可根據水文或水量信號自控控制開閉。所述土壤蓄熱裝置S4中設有少量土壤埋管，用於存儲夏季多餘熱量，有效克服了城市中心不適宜大面積埋管的困難。熱源塔熱泵空調系統、太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統、餘熱回收存儲系統以及熱源塔供熱提升系統的工作過程分別如下所述。I、熱源塔熱泵空調系統(I)熱源塔熱泵空調系統，在製冷時運行工況如下空調主機SI的第十五控制閥F151打開，第十六控制閥F152閉合，通過控制空調主機SI內的四通換向閥S14，空調主機SI內製冷劑循環流程為換熱器I Sll —壓縮機S13 —冷凝熱回收器S15 —換熱器II S12—膨脹閥S16—換熱器I S11。空調末端設備S9通過換熱器I S11，可為室內提供空調製冷。熱源塔S2在熱源塔熱泵空調系統的製冷工況運行下作用方式與開式冷卻塔相同，第二控制閥Fll打開，第十一控制閥F41、第十二控制閥F42關閉，循環冷卻水依次流經冷卻水泵I BI、換熱器II S12、熱源塔S2及第二控制閥F11，構成熱源塔熱泵空調系統的製冷運行工況下的冷卻水系統。(2)熱源塔熱泵空調系統在制熱時工況運行如下第十五控制閥F151閉合，第十六控制閥F152打開，通過控制空調主機SI內四通換向閥S14，空調主機SI內製熱及循環流程為換熱器I S11—壓縮機S13—換熱器II S12—膨脹閥S16—換熱器I S11。空調末端設備S9—端與換熱器I Sll相連，為室內供暖。熱源塔S2採熱系統在熱源塔熱泵空調系統的制熱工況下有模式一、模式二兩種進行選擇模式一，熱源塔S2的採熱循環工質為水，此時，熱源塔S2調節為開式熱源塔模式，第二控制閥Fll打開，第十一控制閥F41、第十二控制閥F42關閉，循環熱源水依次流經水泵I BI、換熱器II S12、熱源塔S2、第二控制閥 Fll及水泵I BI，循環熱源水在熱源塔S2中升溫，供入換熱器II S12為空調主機SI提供熱量。模式二，熱源塔S2的採熱循環工質為防凍溶液，此時，熱源塔S2調節為閉式熱源塔模式，第二控制閥Fll關閉，第十一控制閥F41、第十二控制閥F42打開，循環熱源水依次流經水泵I BI、換熱器II S12、熱源塔S2、第十一控制閥F41、熱交換器II S8、第十二控制閥F42及水泵I BI，構成熱源塔熱泵空調系統的制熱運行閉式熱源塔循環系統。熱源塔熱泵空調系統在制熱工況下運行時選用模式一還是模式二的控制如下進入制熱工況後，當環境氣溫高於熱源塔模式轉換設定溫度(如5°C)時，始終選用模式一，當環境氣溫降至低於設定溫度時，通過維護人員調節開式熱源塔為閉式熱源塔(即變換為模式二)，每年兩種模式可只變換一次，模式轉換為人工操作。模式轉換的操作如下排除原來循環迴路中的循環水，調節開式熱源塔為閉式熱源塔，向熱源水循環迴路注入防凍溶液。按上述要求調節閥件，熱源水從閉式熱源塔中吸熱後流經熱交換器II S8，與熱交換器II S8中的地源水換熱吸收熱量，以提高進入換熱器I Sll的熱源水溫，從而保證冬季低溫條件下空調主機SI能穩定高效率運行。天氣轉暖至室外溫度連續10天保持在5攝氏度以上時，由維護人員操作排除閉式熱源塔循環工質防凍液並儲存，調節閉式塔為開式熱源塔，此時，循環工質更換為水(即選用模式一)。2、太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統的運行模式如下(I)空調製冷季節，冷凝熱回收器S15側的第五控制閥F23打開，生活熱水從補水端I Gl進入，流經第五控制閥F23、冷凝熱回收器S15，進入蓄熱水箱S5。當空調主機SI開啟時，測試冷凝熱回收器S15內水溫，當水溫達到設定溫度(如50°C)時，第五控制閥F23打開，冷水將冷凝熱回收器S15內熱水壓入蓄熱水箱S5，第五控制閥F23閉合，冷凝熱回收器S15繼續其內部的冷水，當蓄熱水箱S5水量達到設定值(如95%)時，第五控制閥F23保持閉合。非空調製冷季節，第五控制閥F23關閉，冷凝熱回收器S15不使用。第五控制閥F23打開，蓄水時間依據相應水流大小以及太陽能集熱器S3與第五控制閥S15的加熱蓄水量設定，蓄水時間設定原則為蓄水時間(S) =加熱需水量(L)X小於I的係數+穩定壓力下水流量(L/s)。當達到蓄水時間，第五控制閥F23關閉。如此往復循環，通過第五控制閥S15加熱補充蓄熱水箱S5內生活熱水。(2)太陽能加熱熱水循環側控制如下通過測定蓄熱水箱S5內水量，當蓄熱水箱S5內水量不足設定值(如95%)時，第七控制閥F25打開，第六控制閥F24關閉，循環加熱水泵II B2停止，第三控制閥F21打開，冷水從補水端II G2進入，通過第七控制閥F25進入太陽能集熱器S3，補水充滿太陽能集熱器S3，然後，第三控制閥F21關閉，太陽能集熱器S3加熱內部的冷水；當太陽能集熱器S3內水溫高於設定溫度(如55°C，也可根據不同季節，時間設定一組不同的值)時，第三控制閥F21打開，從補水端II G2繼續補充冷水，將太陽能集熱器S3內熱水壓入蓄熱水箱S5，然後，第三控制閥F21關閉，如此，反覆循環，不斷向蓄熱水箱S5內補充熱水。第三控制閥F21打開時，補水端II G2的補水時間依據相應水流大小以及太陽能集熱器S3與第五控制閥S15的加熱蓄水量設定，時間設定原則為蓄水時間(s) =加熱需水量(L) X小於I的係數+穩定壓力下水流量(L/s)。當達到蓄水時間，第三控制閥F21關閉。當蓄熱水箱S5內水量達設定值(如95%)時，第七控制閥F25保持關閉，第三控制閥F21、第六控制閥F24打開，水泵II B2啟動，太陽能加熱循環系統運行可充分利用太陽能，提升蓄熱水箱S5內水溫，當蓄熱水箱S5內水量低於85%時，第三控制閥F21、第七控制閥F25打開，第六控制閥F24關閉，水泵II B2停止工作，繼續向蓄熱水箱S5內補充熱水，依此循環。 (3)常規加熱熱水系統可以選擇多種加熱方式，如鍋爐，電加熱或者熱泵等。若且唯若太陽能以及冷凝熱回收熱水系統不能滿足生活熱水需求時，採用常規加熱方式加熱熱水。為了最大限度應用太陽能及冷凝熱加熱水，其運行及控制如下設定蓄熱水箱S5內水溫值不低於某設定值(如45°C)，分別設定上午某時間段(如10:30—11:30)，自動檢測蓄熱水箱S5內熱水水位，若未達到某設定值(如40%)，則第八控制閥F26打開，從補水端
IIIG3通過第八控制閥F26補充蓄熱水箱S5水量，且第四控制閥F22打開，水泵III B3、生活熱水常規加熱裝置S6自動啟動，通過常規加熱熱水，水量達到設定要求後第八控制閥F26關閉，當水溫及水量都達到設定之後，第四控制閥F22閉合，水泵III B3、生活熱水常規加熱裝置S6自動停機，常規加熱系統停止運行；同理，設定當天不同的幾個時間段檢測蓄熱水箱S5內水溫水量，依據以上操作依此循環(不同時間段設定的蓄熱水箱熱水量及水溫不相同，且所設定的溫度、水箱水量以及檢測時間段可根據實際應用由用戶設定)。(4)三種生活熱水相互組合運行的原則是若且唯若空調主機SI為製冷工況運行時，通過冷凝熱回收器S15加熱生活熱水，當空調主機SI在其它工況運行或停機時，第五控制閥F23始終保持關閉。太陽能加熱生活熱水應在一組不同的溫度，通過測定太陽能集熱器S3內水溫，控制第三控制閥F21，最大限度地利用太陽能加熱生活熱水。常規加熱生活熱水運行作為補充加熱方式，運行方式同以上第(3)點。3、餘熱回收存儲系統餘熱回收存儲系統僅在運用太陽能加熱生活熱水時啟動，當使用常規熱源時，該系統自動停止運行。餘熱回收存儲系統運行模式如下(1)第十三控制閥F43、第十四控制閥F44保持關閉，當檢測到蓄熱水箱S5內水溫高於設定溫度(如55°C)時，第九控制閥F31、第十控制閥F32及水泵IVB4啟動，蓄熱循環水流向為土壤蓄熱裝置S4 —水泵IVB4 —第九控制閥F31 —熱交換器I S7 —第十控制閥F32 — 土壤蓄熱裝置S4。餘熱回收存儲系統中蓄熱循環水通過與蓄熱水箱S5內熱水換熱升溫，不斷提高土壤溫度蓄熱，儲存太陽能及冷凝熱餘熱。(2)當蓄熱水箱S5內熱水溫度低於另一設定溫度(如50°C)時，第九控制閥F31、第十控制閥F32及水泵IV B4停止運行，以保證生活熱水供水溫度滿足要求。餘熱回收存儲系統運行依照以上兩種模式循環運行(以上所設定的溫度均可根據實際應用需求更改)。4、熱源塔供熱提升系統平時，熱源塔供熱提升系統控制第十三控制閥F43、第十四控制閥F44保持關閉，當冬季室外溫度低於某設定溫度(如5°C)時，調節熱源塔S2由開式熱源塔轉換為閉式熱源塔，第十三控制閥F43、第十四控制閥F44打開，水泵IV B4運行，循環水流向為土壤蓄熱裝置S4 —水泵IV B4 —第十三控制閥F43 —熱交換器II S8 —第十四控制閥F44 — 土壤蓄熱裝置S4。熱源塔S2側循環水流經熱交換器II S8時，通過換熱提升水溫，提高熱泵系統冬季極冷天氣運行效率，保證空調主機SI供熱量充足(以上所設定的溫度均可根據實際應用需求更改)。本實用新型中，熱源塔熱泵空調系統、太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統、 餘熱回收存儲系統以及熱源塔供熱提升系統之間的聯動運行控制如下空調主機運行模式依據用戶需求自行選擇，選擇後運行相應工況後，空調運行控制參見上述熱源塔熱泵空調系統的運行模式。生活熱水運行控制參見上述太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統的運行模式。當生活熱水溫度及水量達到設定值後，餘熱回收存儲系統運行，運行控制參見上述餘熱回收存儲系統的運行模式。冬季制熱選擇閉式熱源塔時，由維護人員操作將熱源塔開關調節至閉式工況，並在循環迴路中加滿防凍溶液。閉式工況下熱源塔熱源水能量提升系統運行控制方式參見上述熱源塔供熱提升系統的運行模式。使用本實用新型，可實現在不同的工況下，滿足空調及生活熱水系統穩定節能地運行，適用於大部分地區中央空調及中央熱水系統。
權利要求1.太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，包括熱源塔熱泵空調系統、太陽能和冷凝熱回收及加熱熱水系統、餘熱回收存儲系統及熱源塔供熱提升系統； 所述熱源塔熱泵空調系統包括冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、熱源塔、空調末端設備，空調末端設備一端通過水泵V與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機通過第一控制閥與空調末端設備另一端連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機通過管路與熱源塔一端連接，熱源塔另一端通過第二控制閥、水泵I與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機連接，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機通過第五控制閥接補水端I ;冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、空調末端設備以及水泵V構成空調用戶側循環系統，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、熱源塔、水泵I構成空調冷熱源側循環系統； 所述太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統包括冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機、太陽能集熱器、蓄熱水箱、生活熱水常規加熱裝置、生活熱水末端設備，冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機與蓄熱水箱連接，蓄熱水箱通過第三控制閥與太陽能集熱器一端連接，太陽能集熱器另一端通過第六控制閥、水泵II與蓄熱水箱連接，生活熱水常規加熱裝置與水泵III、第四控制閥串接後並聯於蓄熱水箱兩端，太陽能集熱器通過第七控制閥接補水端II，蓄熱水箱通過第八控制閥接補水端III，生活熱水末端設備與蓄熱水箱連接； 所述餘熱回收存儲系統包括土壤蓄熱裝置、熱交換器I，熱交換器I置於蓄熱水箱內部，熱交換器I 一端通過第十控制閥與土壤蓄熱裝置連接，熱交換器I另一端通過第九控制閥、水泵IV與土壤蓄熱裝置連接； 所述熱源塔供熱提升系統包括土壤蓄熱裝置、水泵IV、熱交換器II，土壤蓄熱裝置一端通過水泵IV、第十三控制閥與熱交換器II 一端相連，熱交換器II另一端通過第十四控制閥與土壤蓄熱裝置另一端連接，熱交換器II通過第十二控制閥與水泵I相連，熱交換器II通過第十一控制閥與熱源塔相連。
2.根據權利要求I所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述熱源塔為能實現開式塔與閉式塔之間相互轉換的開閉式熱源塔。
3.根據權利要求I或2所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機包括換熱器I、換熱器II、壓縮機、四通換向閥、冷凝熱回收器、膨脹閥；換熱器I與四通換向閥連接，四通換向閥與壓縮機連接，四通換向閥分別通過第十五控制閥、第十六控制閥與冷凝熱回收器兩埠連接，第十五控制閥與換熱器II連接，換熱器II與膨脹閥連接，膨脹閥與換熱器I連接，冷凝熱回收器自帶小型水箱。
4.根據權利要求3所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述空調末端設備一端通過水泵V與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機的夏季用作蒸發器、冬季用作冷凝器的換熱器I連接。
5.根據權利要求3所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述熱源塔一端通過第二控制閥、水泵I與冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機的夏季用作冷凝器、冬季用作蒸發器的換熱器II連接。
6.根據權利要求3所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述冷凝熱回收小溫差傳熱熱泵空調主機的冷凝熱回收器通過第五控制閥接補水端I。
7.根據權利要求3所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述冷凝熱回收器為蓄水型熱交換冷凝熱回收器。
8.根據權利要求I或2所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述蓄熱水箱為保溫水箱。
9.根據權利要求I或2所述的太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，其特徵在於，所述土壤蓄熱裝置上方設有保溫層。
專利摘要太陽能與熱源塔熱泵複合式三聯供空調系統，包括熱源塔熱泵空調系統、太陽能和冷凝熱回收及常規加熱熱水系統、餘熱回收存儲系統以及熱源塔供熱提升系統。本實用新型可實現在不同工況下滿足空調及生活熱水系統穩定節能地運行，供暖時不需要電輔助加熱或燃燒化石能源，適用於大部分地區的中央空調及中央熱水系統。
文檔編號F25B13/00GK202613841SQ20122026920
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者李念平, 申小杭, 成劍林, 樊曉佳, 王廷偉, 黃從健, 吳丹萍 申請人:湖南大學