一种地源热泵节能系统

文档序号:483525 发布日期:2022-01-04 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 一种地源热泵节能系统 (Ground source heat pump economizer system ) 是由 李海军 于 2020-07-03 设计创作,主要内容包括:本发明涉及地源热泵技术领域,公开了一种地源热泵节能系统,包括第一膨胀罐,其出水口连接有N次供回水循环系统;N次供回水循环系统分为并联的第1供回水循环系统、第2供回水循环系统、……、第N供回水循环系统;第N供回水循环系统均包括地源热泵主机,及连接其上的出水管、回水管。应用本发明的技术方案,设有N次供回水循环系统,起到多次往复循环,多次交换地热,充分利用地热资源,节能环保效果更佳。PLC控制器获取并分析空调电磁阀及地暖热电阀的电磁信号,根据风机盘管装置或地暖分集水器装置的实际运行情况,来决定启动地源热泵主机和运行功率并加以控制,从而有效调整或控制整个地源热泵节能系统的运行情况,达到系统优化及节能的效果。(The invention relates to the technical field of ground source heat pumps, and discloses a ground source heat pump energy-saving system which comprises a first expansion tank, wherein a water outlet of the first expansion tank is connected with a water supply and return circulating system for N times; the N times of water supply and return circulation systems are divided into a 1 st water supply and return circulation system, a 2 nd water supply and return circulation system, … … and an Nth water supply and return circulation system which are connected in parallel; the Nth water supply and return circulating system comprises a ground source heat pump host, and a water outlet pipe and a water return pipe which are connected with the ground source heat pump host. By applying the technical scheme of the invention, the N times of water supply and return circulation systems are arranged, so that repeated reciprocating circulation and repeated geothermal heat exchange are realized, geothermal resources are fully utilized, and the effects of energy conservation and environmental protection are better. The PLC acquires and analyzes electromagnetic signals of the air conditioner electromagnetic valve and the floor heating thermoelectric valve, and determines to start the ground source heat pump host and control the running power according to the actual running condition of the fan coil device or the floor heating water distribution and collection device, so that the running condition of the whole ground source heat pump energy-saving system is effectively adjusted or controlled, and the effects of system optimization and energy conservation are achieved.)

一种地源热泵节能系统

技术领域

本发明涉及地源热泵技术领域,特别是涉及一种地源热泵节能系统。

背景技术

地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源(包括地下水、地下岩土或地表水等),既可供热又可制冷的高效节能装置。其中地埋管地源热泵系统较少受环境条件的限制,因而正日益受到重视。它利用地下土壤温度相对稳定的特性,在投入少量高位能的基础上,通过埋在地下的地埋管换热器与大地进行冷热交换,实现夏季制冷、冬季供暖;另外,还可以提供生活用热水。在地源热泵系统全年运行过程中,冬季通过热泵主机从地下吸收热量后对建筑供热,同时地埋管换热器周围的温度降低;夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地,对建筑物降温,同时地埋管换热器周围的温度升高。

现有技术中,地源热泵系统在运行中,冷热能源没得到充分利用,冷热能源出现过度损耗,使得节能环保效果较差。

发明内容

本发明旨在提供一种地源热泵节能系统,以解决现有技术中上述技术问题。

为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种地源热泵节能系统,包括第一膨胀罐,其出水口连接有室外侧的N次供回水循环系统,其中,N为大于1的整数;所述N次供回水循环系统分为并联的第1供回水循环系统、第2供回水循环系统、……、第N供回水循环系统;所述第1供回水循环系统、第2供回水循环系统、……、第N供回水循环系统均包括地源热泵主机,地源热泵主机连接出水管、回水管的一端,且出水管的另一端连接与地热进行热交换的地下换热器,地下换热器连接所述回水管的另一端并回水至地源热泵主机;所述地源热泵主机上连接室内侧的空调系统和/或地暖系统。

进一步的,所述地源热泵主机上设有地源热泵主机控制面板,空调系统上设有空调系统控制面板、地暖系统上设有地暖系统控制面板;还包括PLC控制器,PLC控制器与地源热泵主机控制面板、空调系统控制面板、地暖系统控制面板通信连接。

进一步的,所述空调系统包括耦合水箱和风机盘管装置,耦合水箱与地源热泵主机通过第一循环管路连接;所述耦合水箱上还连接有第二循环管路,第二循环管路上连接风机盘管装置,风机盘管装置在室内换热后并经第二循环管路回路至耦合水箱。

进一步的,所述地暖系统包括连接在第二循环管路上的地暖分集水器装置,地暖分集水器装置在室内换热后并经第二循环管路回路至耦合水箱。

进一步的,所述风机盘管装置、地暖分集水器装置均设有多个,且为并行联接。

进一步的,每个所述风机盘管装置、地暖分集水器装置与耦合水箱之间的第二循环管路上均连接有电磁阀,电磁阀与PLC控制器通信连接。

进一步的,所述第二循环管路上设有第二膨胀罐,第二膨胀罐的出水口连通第二循环管路,第二循环管路上还连接有第二循环泵,第二循环泵上设有第二循环泵控制面板,第二循环泵控制面板与PLC控制器通信连接。

进一步的,所述第一膨胀罐对应N次供回水循环系统设有N个,且其出水口连通出水管。

进一步的,所述出水管上连接有供水泵。

进一步的,所述地下换热器为地埋管,地埋管为水平埋管和/或垂直埋管。

应用本发明的技术方案,地源热泵主机通过地下换热器与地热资源进行换热,提高热量利用率。在地源热泵主机和地下换热器之间设有N次供回水循环系统,起到多次往复循环,多次交换地热,充分利用地热资源,大大提高了热量利用率,节能环保效果更佳。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图;

附图标记:

风机盘管装置1、地暖分集水器装置2、第二循环泵3、耦合水箱4、地源热泵主机5、第一膨胀罐6、PLC控制器7、地暖控制信号线8、空调控制信号线9、地源热泵主机控制信号线10、一次循环泵11、自动排气阀12、垂直埋管13、第二膨胀罐14、空调电磁阀15、地暖热电阀16、供水泵17、第1供回水循环系统18、第2供回水循环系统19、第一循环管路20、第二循环管路21。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本发明进一步详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此其不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;当然的,还可以是机械连接,也可以是电连接;另外的,还可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1所示,本发明提供了一种地源热泵节能系统,包括第一膨胀罐6,其出水口连接有室外侧的N次供回水循环系统,其中,N为大于1的整数;所述N次供回水循环系统分为并联的第1供回水循环系统、第2供回水循环系统、……、第N供回水循环系统;所述第1供回水循环系统、第2供回水循环系统、……、第N供回水循环系统均包括地源热泵主机5,及连接其上的出水管、回水管,出水管、回水管的一端与地源热泵主机5相连接,而出水管的另一端连接与地热进行热交换的地下换热器,地下换热器连接所述回水管的另一端并回水至地源热泵主机5;所述地源热泵主机5上连接室内侧的空调系统和/或地暖系统。

所述N次供回水循环系统可设置为2次供回水循环系统,分为并联的第1供回水循环系统18和第2供回水循环系统19。第1供回水循环系统18和第2供回水循环系统19可同时工作,供回水循环,提高热量利用率。第一膨胀罐6的作用是为第1供回水循环系统和第2供回水循环系统的管路补水。

其中一个供回水循环系统中,地源热泵主机5上具有室外侧出水口、室外侧回水口,和室内侧出水口、室内侧回水口。室外侧出水口与出水管连接,室外侧回水口与回水管连接,出水经过地下换热器换热后并回水至地源热泵主机5中形成循环;室内侧出水口出水由第一循环管路20引流至耦合水箱4中储能,再由第一循环管路20回水,通过室内侧回水口进入地源热泵主机5。

所述地源热泵主机5上设有地源热泵主机控制面板,空调系统上设有空调系统控制面板、地暖系统上设有地暖系统控制面板;还包括PLC控制器7,PLC控制器7与地源热泵主机控制面板、空调系统控制面板、地暖系统控制面板通信连接。

PLC控制器7与地源热泵主机控制面板、空调系统控制面板、地暖系统控制面板通信连接形成控制系统。通信连接为通过信号线连接形成的有线通信连接。信号线分为地源热泵主机控制信号线10(用于地源热泵主机控制面板与PLC控制器7的连接)、空调控制信号线9(用于空调系统控制面板与PLC控制器7的连接)、地暖控制信号线8(用于地暖系统控制面板与PLC控制器7的连接)。PLC控制器7选用西门子品牌的产品,型号为S7-200CN(6ES7216-2BD23-OXB8))(国产)。

所述空调系统包括耦合水箱4和风机盘管装置1,耦合水箱4与地源热泵主机5通过第一循环管路20连接;所述耦合水箱4上还连接有第二循环管路21,第二循环管路21上连接风机盘管装置1,风机盘管装置1在室内换热后并经第二循环管路21回路至耦合水箱4。第一循环管路20上设有一次循环泵11。一次循环泵11用于耦合水箱4的水循环到地源热泵主机5中。一次循环泵11选用格兰富品牌的产品,型号为CM10-2(国产)。第一循环管路20设置有两套。

所述地暖系统包括连接在第二循环管路21上的地暖分集水器装置2,地暖分集水器装置2在室内换热后并经第二循环管路21回路至耦合水箱4。

耦合水箱4主要功能是储能,其原理是地源热泵主机5通过一次循环泵11,把耦合水箱4内的水循环到地源热泵主机5内通过地下换热器进行制热或制冷。当水温达到设定温度时,地源热泵主机5停止运行,室内侧通过第二循环管路21上的第二循环泵3(此时,第二循环泵3称为室内侧变频循环泵)把耦合水箱4内存储的热水或冷水循环到室内,在空调系统或地暖系统的作用下对室内环境进行制热或制冷。耦合水箱4可以预先存储能源,起到缓存的作用,可以减少地源热泵主机5的启动频率,降低地源热泵主机5故障发生率。同时室内侧的空调系统和地暖系统开启效果迅速。耦合水箱4可选用倍季的产品,型号为300L(国产)。

所述风机盘管装置1、地暖分集水器装置2均设有并行联接的多个。可给室内多处提供制热或制冷,适用性更广。

每个所述风机盘管装置1、地暖分集水器装置2与耦合水箱4之间的第二循环管路21上均连接有电磁阀,电磁阀与PLC控制器7通信连接。

通信连接为上述空调控制信号线9、地暖控制信号线8组成的有线通信连接。电磁阀用于控制管路的通断,其应用在空调系统中,称为空调电磁阀15,选用柯耐弗品牌的产品,型号为7320(国产)。电磁阀应用在地暖系统中,称为地暖热电阀16,选用赫曼尼品牌的产品,型号为HZ120(国产)。

所述第二循环管路21上设有第二膨胀罐14,第二膨胀罐14的出水口连通第二循环管路21,第二循环管路21上还连接有第二循环泵3,第二循环泵3上设有第二循环泵控制面板,第二循环泵控制面板与PLC控制器7通信连接。具体为有线通信连接,参照上述空调控制信号线9或地暖控制信号线8。第二循环管路21上还设有自动排气阀12,是安全装置。

第二膨胀罐14的作用是为第二循环管路21补水。

所述第一膨胀罐6对应N次供回水循环系统设有N个,且其出水口连通出水管。

本实施例中,由于设置为2次供回水循环系统,故第一膨胀罐6设有两个。所述出水管上连接有供水泵17。

第一膨胀罐6用于补水,供水泵17提供供水动力。

所述地下换热器为地埋管,地埋管为水平埋管和/或垂直埋管13。

水平埋管:将多根换热管以平铺的形式置于土壤中取热。优点是施工简单,但占地面积也较大,受外界因素的影响也较大,比较适合于土地面积宽阔的地方使用。

垂直埋管:将多根换热管以垂直埋放的方式放置于土壤中取热。这种方式占地面积小,而且几乎不受外界因素的影响,使用效果也十分可靠,而且施工完成后的维护费用低,十分适合我国人口密集的地区使用。

采用上述的技术方案,风机盘管装置1、地暖分集水器装置2全部采用电磁阀控制,只有在风机盘管装置1、地暖分集水器装置2运行的状态下,冷热水才会循环,避免用户在不开机时,冷热水通过传统的地源热泵节能系统的旁通管路循环造成能源浪费,不节能不环保。

本地源热泵节能系统利用室内侧的空调系统或地暖系统联动,通过PLC控制器7给第二循环泵3一对一的信号,增加或减少第二循环泵3的运行功率,调节第二循环管路21内的水流状况。同时PLC控制器7获取并分析空调系统的空调电磁阀15及地暖系统的地暖热电阀16的电磁信号,根据风机盘管装置1或地暖分集水器装置2的实际运行情况,来决定启动地源热泵主机5和运行功率并加以控制,从而有效调整或控制整个地源热泵节能系统的运行情况,达到系统优化及节能的效果。上述中,PLC控制器7动态控制地源热泵主机5(例如按需启动,控制启动功率)不会造成地源热泵主机5频繁启动,避免加速地源热泵主机5老化、增大故障几率,造成能源过渡消耗的现象。

最后应说明的是:以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,当更不是限制本发明的专利范围;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围;另外,将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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