基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統的製作方法
2023-11-11 13:58:27 1
專利名稱：基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種製冷和除溼技術領域的熱泵空調系統，特別是一種基於 溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統。
背景技術：
能源問題是人類發展面臨的一個重大問題，能源和環境的協調發展成為趨 勢。土壤源熱泵是一種有效的能源利用形式，它是利用土壤作為冷熱源，通過換 熱介質，夏季向土壤散熱，冬季從土壤吸熱，再通過熱泵機組向建築製冷和供熱。 土壤源屬於可再生能源，利用可再生能源作為建築物製冷和供熱的冷熱源，既節 能又環保。同時，建築物的室內環境一般要求溫溼度控制，現有的大部分除溼方 式都是冷卻除溼。
經對現有技術的文獻檢索發現，中國發明專利名稱為 一種地源熱泵系統，
申請號為200510025163.6，該專利公開了一種地源熱泵系統，由蒸發器、冷凝 器、壓縮機和膨脹閥構成，在冬季制熱和夏季製冷過程中，分別切換閥門組，使 室內循環水和井水分別按需要流經蒸發器或冷凝器，充分利用地表水體與環境空 氣的溫差實現室內循環水溫度的調節。該專利技術主要是針對室內溫度控制，並 沒有進行溫度和溼度的獨立控制。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調 系統，採用熱泵系統單獨冷卻，轉輪除溼系統單獨除溼，兩者結合構成溫溼度獨 立控制的空調系統，對於溫度、溼度都便於控制。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括地下埋管換熱器系統，熱
泵機組系統以及樓層空調機房內的空調機組三部分。地下埋管換熱器系統與熱泵 機組系統通過管道連接起來，熱泵機組系統與空調機組通過管道連接起來。
所述地下埋管換熱器系統包括地下埋管換熱器，地源側集水器，地源側
分水器。地下埋管換熱器由多個埋管井並聯組成，所有埋管採用同程式連接。最 後通過管道和地源側集水器、地源側分水器連接。地源側集水器、地源側分水器 一端與地下埋管換熱器連接，另一端與熱泵機組系統通過管道連接。
所述熱泵機組系統包括兩臺並聯的熱泵機組，熱泵機組包括蒸發器、冷凝 器，空調冷凍水集水器、空調冷凍水分水器。蒸發器通過管道同時與地源側集水 器、地源側分水器以及空調冷凍水集水器、空調冷凍水分水器連接，冷凝器通過 管道同時與地源側集水器、地源側分水器以及空調冷卻水集水器、空調冷卻水分 水器連接。空調冷凍水集水器、空調冷凍水分水器與空調機組的冷卻段內的冷卻 盤管通過管道連接。
所述空調機組包括混風段、過濾段、除溼段、冷卻段、再熱段、加溼段和 送風段。混風段為空調機組最前端，有兩個入風口， 一個入風口沒有連接部件， 為新風入口，另一個入風口通過管道與房間接連，為迴風入口，混風段在機組內 部一端與過濾段連接；過濾段一端與混風段連接，另一端與除溼段連接；除溼段 一端與過濾段連接，另一端與冷卻段連接，除溼段內為轉輪除溼設備；冷卻段一 端與除溼段連接，另一端與再熱段連接，冷卻段內為一個換熱盤管，盤管內通過 水流動與空氣換熱，夏季時，盤管用於冷卻空氣，稱為冷卻盤管；再熱段一端與 冷卻段連接，另一端與加溼段連接，再熱段內為一個電加熱器；加溼段一端與再 熱段連接，另一端與送風段連接；送風段一端與加溼段連接，另一端通過管道與 房間連接。製冷工況時，迴風和新風在混風段混合後經過過濾段，過濾後經過除 溼段內的轉輪除溼，再經過冷卻段內的冷卻盤管冷卻，再經再熱段內的加熱盤管 再熱，最後經過加溼段和送風段送入室內。
本發明在製冷工況時，熱泵機組工作，熱泵機組系統同時與地下埋管換熱器 系統和空調機組連接，將熱量散入地下，熱泵機組為空調機組提供冷凍水，冷凍 水進入空調機組冷卻段的冷卻盤管內，與空氣換熱冷卻空氣，空氣被冷卻之前先 經過除溼段內的轉輪，由轉輪進行除溼，除溼的過程中沒有改變空氣的溫度，而 在冷卻的過程中，沒有改變空氣的溼度，因此空氣的溫度和溼度是獨立控制的。 經過冷卻後的空氣如果溫度太低，還需要再熱段的電加熱對空氣進行加熱後送入 室內。供熱工況時，熱泵機組工作，熱泵機組系統與地下埋管換熱器和空調機組 連接，從土壤中吸收熱量，熱泵機組為空調機組提供熱水，熱水進入空調機組冷
卻段內的冷卻盤管內，與空氣換熱加熱空氣，再經過加溼段提高空氣溼度，送入 室內。
本發明在空調機組內採用溫溼度獨立控制，即轉輪除溼系統用於降低空氣溼 度而不改變空氣溫度，冷卻盤管用於降低空氣溫度而不改變空氣溼度，溫溼度獨 立控制有利與室內的溫溼度控制，同時冷卻盤管只需要負責冷卻，而不需要除溼， 因此進入冷卻盤管的冷凍水溫度就不需要很低，這就減輕了熱泵機組的工作負 擔。
圖1為本發明的系統結構示意圖
圖2為轉輪除溼結構示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 範圍不限於下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括地下埋管換熱器系統l，熱泵機組系統2，空 調機組3。連接方式為地下埋管換熱器系統1與熱泵機組系統2通過管道連接 起來，熱泵機組系統2與空調機組3通過管道連接起來。
所述地下埋管換熱器系統1包括地下埋管換熱器5，地源側集水器6，地
源側分水器7。地下埋管換熱器5由多個埋管井並聯組成，最後通過管道和地源 側集水器6、地源側分水器7連接。地源側集水器6、地源側分水器7 —端與地 下埋管換熱器5連接，另一端與熱泵機組系統2通過管道連接。
所述熱泵機組系統2包括熱泵機組8，兩臺熱泵機組8並聯。熱泵機組包 括蒸發器9，冷凝器IO，空調冷凍水集水器ll，空調冷凍水分水器12。蒸發器 9通過管道同時與地源側集水器6、地源側分水器7以及空調冷凍水集水器11、 空調冷凍水分水器12連接，冷凝器10通過管道與地源側集水器6、地源側集水 器7連接。
所述空調機組3包括混分段13，過濾段14，除溼段15，冷卻段16，再熱 段17，加溼段18，送風段19。混風段13為空調機組最前端，有兩個入風口， 一個入風口沒有連接東西，為新風入口，另一個入風口通過管道與房間接連，為
迴風入口，混風段13在機組內部一端與過濾段14連接；過濾段14一端與混風 段13連接，另一端與除溼段15連接；除溼段15—端與過濾段14連接，另一端 與冷卻段16連接，除溼段15內設一套轉輪除溼系統4;冷卻段16—端與除溼 段15連接，另一端與再熱段17連接，冷卻段16內為一個換熱盤管，盤管內通 過水流動與空氣換熱，夏季時，盤管用於冷卻空氣，稱為冷卻盤管；再熱段17 一端與冷卻段16連接，另一端與加溼段18連接，再熱段17內設一個電加熱器; 加溼段18 —端與再熱段17連接，另一端與送風段19連接；送風段19 一端與加 溼18段連接，另一端通過管道與房間連接。
製冷時冷卻水通過地源側分水器7進入地下埋管換熱器5與土壤換熱後通過 地源側集水器6進入熱泵機組冷凝器10。熱泵機組8為空調機組3提供冷凍水， 冷凍水經過冷凍水分水器12進入空調機組冷卻段16的冷卻盤管內，與空氣換熱 冷卻空氣，換熱後的冷凍水從冷卻段16內的冷卻盤管流入冷凍水集水器11。空 氣被冷卻之前先經過空調機組3的除溼段15內的轉輪除溼系統4，由轉輪除溼 系統4進行除溼，除溼的過程中沒有改變空氣的溫度，而在冷卻段16冷卻的過 程中，沒有改變空氣的溼度，因此空氣的溫度和溼度是獨立控制的。經過冷卻後 的空氣如果溫度太低，還需要再熱段17的電加熱對空氣進行加熱後送入室內。
供熱工況時正好相反，即冷水通過地源側分水器7進入地下埋管換熱器5與 土壤換熱後通過地源側集水器6進入熱泵機組蒸發器9。熱泵機組8為空調機組 3提供熱水，熱水經過冷凍水分水器12進入空調機組冷卻段16的冷卻盤管內， 與空氣換熱加熱空氣，換熱後的熱水從冷卻段16內的冷卻盤管流入冷凍水集水 器ll。被加熱後的空氣再經過加溼段18提高空氣溼度，送入室內。
可以看到，這裡製冷工況時採用溫溼度獨立控制，不僅便於控制室內的溫度 和溼度，而且空調機組3冷卻段16內的冷卻盤管只需要負責冷卻，而不需要除 溼，因此進入冷卻盤管的冷凍水溫度就不需要很低，這就減輕了熱泵機組8的工 作負擔。
如圖2所示，轉輪除溼系統4包括除溼與再生兩個工作過程，除溼過程中， 經過過濾段14的空氣20經過轉輪21進行除溼，再由送風風機22將低溼空氣 23送入冷卻段16。再生過程中，經過再生加熱器24加熱的空氣經過轉輪21對 轉輪內的介質進行加熱再生，再經過再生風機25排出。
本實施例提出地源熱泵這種節能環保的空調措施，滿足建築物夏季供冷以及 冬季供熱的要求。同時針對建築物室內需要溫溼度控制，提出轉輪除溼技術，進 行溫溼度獨立控制，使得熱泵機組只需要負責冷卻，而除溼的部分由轉輪完成。 空調機組中除溼段內的轉輪除溼只降低空氣溼度而不改變空氣溫度，冷卻段內的 冷卻盤管只改變空氣的溫度而不改變空氣溼度。在製冷工況時，熱泵機組為空調 機組冷卻段提供冷凍水用於降低空氣溫度，空調機組內除溼段的轉輪除溼系統用 於降低空氣溼度，兩者相互獨立，除溼的過程中不改變空氣溫度，冷卻過程中不 改變空氣溼度。本實施例大大減輕了熱泵機組的工作負擔。
權利要求
1、一種基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統，其特徵在於包括地下埋管換熱器系統、熱泵機組系統以及樓層空調機房內的空調機組，地下埋管換熱器系統與熱泵機組系統通過管道連接，熱泵機組系統與空調機組通過管道連接，其中所述地下埋管換熱器系統包括地下埋管換熱器、地源側集水器、地源側分水器，地下埋管換熱器通過管道和地源側集水器、地源側分水器連接，地源側集水器、地源側分水器一端與地下埋管換熱器連接，另一端與熱泵機組系統通過管道連接；所述熱泵機組系統包括兩臺並聯熱泵機組，熱泵機組包括蒸發器、冷凝器，空調冷凍水集水器、空調冷凍水分水器，蒸發器通過管道同時與地源側集水器、地源側分水器以及空調冷凍水集水器、空調冷凍水分水器連接，冷凝器通過管道與地源側集水器、地源側分水器連接，空調冷凍水集水器、空調冷凍水分水器與空調機組通過管道連接；所述空調機組包括混風段、過濾段、除溼段、冷卻段、再熱段、加溼段和送風段，混風段為空調機組最前端，有兩個入風口，一個為新風入口，另一個入風口通過管道與房間接連，為迴風入口，混風段在機組內部一端與過濾段連接，過濾段另一端與除溼段連接，除溼段另一端與冷卻段連接，除溼段內設一套轉輪除溼系統，冷卻段另一端與再熱段連接，冷卻段內設一個換熱盤管，為冷卻盤管，再熱段一端與冷卻段連接，另一端與加溼段連接，再熱段內設一個電加熱器，加溼段另一端與送風段連接，送風段另一端通過管道與房間連接。
2、 根據權利要求1所述的基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統，其特 徵是，所述地下埋管換熱器由多個埋管井並聯組成，所有埋管採用同程式連接， 最後通過管道和地源側集水器、地源側分水器連接。
3、 根據權利要求1所述的基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統，其特 徵是，所述熱泵機組系統中空調冷凍水集水器、空調冷凍水分水器通過管道與空 調機組中的冷卻段連接，為冷卻段內的冷卻盤管在製冷工況時提供冷凍水冷卻空 氣，在供熱工況時提供熱水加熱空氣。
4、根據權利要求1所述的基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統，其特 徵是，所述轉輪除溼系統包括除溼與再生兩個過程，除溼過程中，經過過濾段的 空氣經過轉輪進行除溼，再由送風風機將低溼空氣送入冷卻段；再生過程中，經 過再熱段加熱的空氣經過轉輪對轉輪內的介質進行加熱再生，再經過再生風機排 出。
全文摘要
本發明涉及一種基於溫溼度獨立控制的地源熱泵空調系統，包括地下埋管換熱器系統、熱泵機組系統以及樓層空調機房內的空調機組，地下埋管換熱器系統與熱泵機組系統通過管道連接，熱泵機組系統與空調機組通過管道連接；熱泵機組的空調冷凍水集水器、分水器與空調機組的冷卻盤管通過管道連接，空調機組冷卻盤管前有一套轉輪除溼系統。本發明在空調機組內採用溫溼度獨立控制，即轉輪除溼系統用於降低空氣溼度而不改變空氣溫度，冷卻盤管用於降低空氣溫度而不改變空氣溼度，溫溼度獨立控制有利與室內的溫溼度控制，同時冷卻盤管只需要負責冷卻，而不需要除溼，因此進入冷卻盤管的冷凍水溫度就不需要很低，這就減輕了熱泵機組的工作負擔。
文檔編號F25B13/00GK101363649SQ200810200429
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月25日 優先權日2008年9月25日
發明者鑫 餘, 杜慧芳, 王如竹, 翟曉強 申請人:上海交通大學