专利名称：地源热泵三联供系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及地源热泵系统领域，具体是一种地源热泵三联供系统及其控制方法。
背景技术：
现有的地源热泵系统普遍配置两套热泵机组，一套是专门空调用机组，一套是专门热水用机组，通常情况下两套系统完全独立，冷负荷现显著高于热负荷的建筑，部分情况下采用冷却塔辅助制冷，但这样的系统仍然存在不足一、供热水机组全年不参与供冷供暖工作，显然在系统配置及埋管数量等方面比较浪费；二、冷却塔辅助散热，易产生噪 声及热岛效应，且不美观；三者，在商业类等高层建筑中，无合适位置安装冷却水塔。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种地源热泵三联供系统及其控制方法，充分结合地源热进行供冷、供暖和供热水，并通过建筑物外的露天泳池进行辅助散热，保证热水供应的温度控制且结构设置合理。本发明的技术方案为
地源热泵三联供系统，包括有空调末端、回收型水源热泵机组、空调水源热泵机组、水源热泵机组生活热水箱、露天泳池、连接以上设备的管路、设置于管路上的多个控制阀和多个联动阀。所述的空调末端与空调循环水泵、第一控制阀、第四联动阀、空调水源热泵机组的制热端、第三控制阀依次循环连接；所述的空调末端与空调循环水泵、第二控制阀、第一联动阀、热回收型水源热泵机组的制冷端、第四控制阀依次循环连接；所述的空调末端与空调循环水泵、第二控制阀、第三联动阀、空调水源热泵机组的制冷端、第四控制阀依次循环连接；
所述的地源换热系统与地源循环水泵、第五控制阀、第四联动阀、空调水源热泵机组的制热端、第七控制阀依次循环连接；所述的地源换热系统与地源循环水泵、第六控制阀、第一联动阀、热回收型水源热泵机组的制冷端、第八控制阀依次循环连接；所述的地源换热系统与地源循环水泵、第六控制阀、第三联动阀、空调水源热泵机组的制冷端、第八控制阀依次循环连接；
所述的生活热水箱与生活热水循环水泵、热回收型水源热泵机组的制热端、第五联动阀依次循环连接；
所述的露天泳池、泳池循环水泵、第二联动阀、热回收型水源热泵机组的制热端依次循环连接。所述的热回收型水源热泵机组把包括有第一压缩机、第一冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器和热回收换热器，所述的第一压缩机、第一冷凝器、第一节流装置和第一蒸发器依次循环连接，所述的第一压缩机、热回收换热器、第一节流装置和第一蒸发器依次循环连 接；所述的生活热水箱与生活热水循环水泵、热回收换热器、第五联动阀依次循环连接；所 述的露天泳池、泳池循环水泵、第二联动阀、第一冷凝器依次循环连接；所述的第一蒸发器 作为热回收型水源热泵机组的制冷端。
所述的空调水源热泵机组包括依次循环连接的第二压缩机、第二冷凝器、第二节 流装置和第二蒸发器，第二冷凝器作为空调水源热泵机组的制热端，第二蒸发器作为空调 水源热泵机组的制冷端。
所述的生活热水箱上连接于供水管。
地源热泵三联供系统的控制方法，包括以下控制方式(1)、热回收型水源热泵机组对空调末端制冷模式开启热回收型水源热泵机组、空调循环水泵、泳池循环水泵、第二控制阀、第四控制阀、 第一联动阀和第二联动阀；首先空调末端将带有热量的载冷剂经空调循环水泵、第二控制 阀、第一联动阀将热量传递给热回收型水源热泵机组的第一蒸发器，并与热回收型水源热 泵机组内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组内部制冷循环将第一蒸发器的热 量传递给第一冷凝器，第一蒸发器换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀传回空调末 端，同时与第一冷凝器换热后的泳池水传输到露天泳池中；(2)、空调水源热泵机组对空调末端制冷模式开启空调水源热泵机组、空调循环水泵、地源循环水泵、第二控制阀、第四控制阀、第五 控制阀、第七控制阀、第三联动阀和第四联动阀；首先空调末端将带有热量的载冷剂经空 调循环水泵、第二控制阀、第三联动阀将热量传递给水源热泵机组的第二蒸发器，并与空调 水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过空调水源热泵机组内部制冷循环将第二蒸发器的 热量传递给第二冷凝器，第二蒸发器换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀传回空调末 端，同时依次由地源循环水泵、第五控制阀、第四联动阀进入第二冷凝器与第二冷凝器换热 后升温的地热水再经第七控制阀传回到地源换热系统中；(3)、热回收型水源热泵机组对空调末端制冷兼热水制备模式开启热回收型水源热泵机组、空调循环水泵、生活热水循环水泵、第二控制阀、第四控 制阀、第一联动阀和第五联动阀；首先空调末端把将带有热量的载冷剂经空调循环水泵、第 二控制阀、第一联动阀将热量传递给热回收型水源热泵机组的第一蒸发器，并与热回收型 水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组内部制冷循环将第一蒸发 器的热量传递给热回收换热器，第一蒸发器换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀传回 空调末端，同时由生活热水循环水泵进入热回收换热器并与热回收换热器换热后升温的热 水再经第五联动阀传回到生活热水箱中；(4)、地源换热系统/空调水源热泵机组对空调供暖模式开启空调水源热泵机组、地源循环水泵、空调循环水泵、第一控制阀、第三控制阀、第六 控制阀、第八控制阀、第三联动阀和第四联动阀；首先地源换热系统中带有热量的地热水依 次经地源循环水泵、第六控制阀、第三联动阀传递给第二蒸发器，并与空调水源热泵机组内 的制冷剂换热，然后经过空调水源热泵机组内部制冷循环将第二蒸发器的热量传递给第二 冷凝器，第二蒸发器换热后降温的地热水再经第八控制阀传回地源换热系统中，同时依次 由空调循环水泵、第一控制阀、第四联动阀进入第二冷凝器与第二冷凝器换热后升温的载冷剂再经第三控制阀传回到空调末端，进行供暖；
(5)、地源换热系统/热回收型水源热泵机组热水制备模式
开启热回收型水源热泵机组、地源循环水泵、生活热水循环水泵、第六控制阀、第八控制阀、第一联动阀和第五联动阀；首先地源换热系统中带有热量的地热水依次经第六控制阀、第一联动阀传递给第一蒸发器，并与热回收型水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组内部制冷循环将第一蒸发器的热量传递给热回收换热器，第一蒸发器换热后降温的地热水再经第八控制阀传回地源换热系统中，同时由生活热水循环水泵进入热回收换热器并与热回收换热器换热后升温的热水再经第五联动阀传回到生活热水箱中。还包括有热水制备和供暖混合模式，即将步骤(4)和步骤(5)同时打开控制使用。本发明的优点
(I )、本发明结构设置合理，集空调制冷、供暖和供热水三种功能于一体，充分利用水源热泵机组结合地热能为建筑供冷、供暖和供热水，充分利用地热能，降低了空调和供热水的能量消耗，节能环保；
(2)、由于热水箱中的水温需要根据人为使用温度进行设置，并不是所有地热源和水源热泵机组工作后产生的热能都可以利用，所以本发明采用露天泳池作为夏季散热的天然冷源，保证了系统供给热水的温度，且废热排放结构合理，易布置。本发明结构简单、可根据不同的季节开闭相应的控制阀和联动阀，实现相关的功能运用，保证了本发明在夏季可以制冷，在制冷的同时可以回收废热制备生活热水，冬季可以供暖、冬季可以制备生活热水，春秋季可以制备生活热水，最大限度节省设备装机容量、无需冷却塔系统辅助散热，节能环保，广泛应用与宾馆、酒店、医院、住宅、商业等场所。
图1是本发明的结构示意图，其中，1-空调末端、2-生活热水箱、3-生活热水循环水泵、4-空调循环水泵、5-第一控制阀、6-第二控制阀、7-第三控制阀、8-第四控制阀、9-第五控制阀、10-第六控制阀、11-第七控制阀、12-第八控制阀、13-第一联动阀、14-第二联动阀、15-第三联动阀、16-第四联动阀、17-第五联动阀、18-热回收型水源热泵机组、19-热回收换热器、20-第一蒸发器、21-第一冷凝器、22-空调水源热泵机组、23-第二蒸发器、24-第二冷凝器、25-地源循环水泵、26-地源换热系统、27-第一压缩机、28-第一节流装置、29-第二压缩机、30-第二节流装置、31-泳池循环水泵、32-露天泳池。图2是本发明热回收型水源热泵机组的结构示意图。图3是本发明空调水源热泵机组的结构示意图。
具体实施例方式一、见图1，地源热泵三联供系统，包括有空调末端1、地源换热系统26、热回收型水源热泵机组18、空调水源热泵机组22、生活热水箱2、露天泳池32、连接以上设备的管路、设置于管路上的八个控制阀和五个联动阀；
见图2，热回收型水源热泵机组18把包括有第一压缩机27、第一冷凝器21、第一节流装置28、第一蒸发器20和热回收换热器19，第一压缩机27、第一冷凝器21、第一节流装置28和第一蒸发器20依次循环连接，第一压缩机27、热回收换热器19、第一节流装置28和第一 蒸发器20依次循环连接；见图3，空调水源热泵机组22包括依次循环连接的第二压缩机29、第二冷凝器24、第二 节流装置30和第二蒸发器23，见图1，空调末端I与空调循环水泵4、第一控制阀5、第四联动阀16、第二冷凝器24、第 三控制阀7依次循环连接；空调末端I与空调循环水泵4、第二控制阀6、第一联动阀13、第 一蒸发器20、第四控制阀8依次循环连接；空调末端I与空调循环水泵4、第二控制阀6、第 三联动阀15、第二蒸发器23、第四控制阀8依次循环连接；见图1，地源换热系统26与地源循环水泵25、第五控制阀9、第四联动阀16、第二冷凝 器24、第七控制阀11依次循环连接；地源换热系统26与地源循环水泵25、第六控制阀10、 第一联动阀13、第一蒸发器20、第八控制阀12依次循环连接；地源换热系统26与地源循环 水泵25、第六控制阀10、第三联动阀15、第二蒸发器23、第八控制阀12依次循环连接；见图1，生活热水箱2与生活热水循环水泵3、热回收换热器19、第五联动阀17依次循 环连接，且生活热水箱2上连接于供水管33 ；见图1，露天泳池32、泳池循环水泵31、第二联动阀14、第一冷凝器21依次循环连接。
二、见图1，地源热泵三联供系统的控制方法，包括以下控制方式(1)、热回收型水源热泵机组对空调末端制冷模式开启热回收型水源热泵机组18、空调循环水泵4、泳池循环水泵31、第二控制阀6、第 四控制阀8、第一联动阀13和第二联动阀14 ;首先空调末端I将带有热量的载冷剂经空调 循环水泵4、第二控制阀6、第一联动阀13将热量传递给热回收型水源热泵机组18的第一 蒸发器20，并与热回收型水源热泵机组18内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机 组18内部制冷循环将第一蒸发器20的热量传递给第一冷凝器21，第一蒸发器20换热后 降温的载冷剂再依次经第四控制阀8传回空调末端1，同时与第一冷凝器21换热后的泳池 水传输到露天泳池32中；即空调末端I的制冷循环为1 — 4 — 6 — 13 — 20 — 8—I;热 回收型水源热泵机组18的内部制冷循环为27 — 21 — 28 — 20 ;露天泳池的换热循环为 32 — 31 — 14 — 21 — 32 ;(2)、空调水源热泵机组对空调末端制冷模式开启空调水源热泵机组22、空调循环水泵4、地源循环水泵25、第二控制阀6、第四 控制阀8、第五控制阀9、第七控制阀11、第三联动阀15和第四联动阀16 ;首先空调末 端I将带有热量的载冷剂经空调循环水泵4、第二控制阀6、第三联动阀15将热量传递 给水源热泵机组的第二蒸发器23，并与空调水源热泵机组22内的制冷剂换热，然后经过 空调水源热泵机组22内部制冷循环将第二蒸发器23的热量传递给第二冷凝器24，第 二蒸发器23换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀8传回空调末端1，同时依次由 地源循环水泵25、第五控制阀9、第四联动阀16进入第二冷凝器24与第二冷凝器24换 热后升温的地热水再经第七控制阀11传回到地源换热系统26中；即空调末端I的制 冷循环为1 — 4 — 6 — 15 — 23 — 8— I ;空调水源热泵机组22的内部制冷循环为 29 — 24 — 30 — 23 ;地源侧的制冷循环为26 — 25 — 9 — 16 — 24 — 11 — 26 ;(3)、热回收型水源热泵机组对空调末端制冷兼热水制备模式开启热回收型水源热泵机组18、空调循环水泵4、生活热水循环水泵3、第二控制阀6、第四控制阀8、第一联动阀13和第五联动阀17 ;首先空调末端I把将带有热量的载冷剂经空调循环水泵4、第二控制阀6、第一联动阀13将热量传递给热回收型水源热泵机组18的第一蒸发器20，并与热回收型水源热泵机组18内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组18内部制冷循环将第一蒸发器20的热量传递给热回收换热器19，第一蒸发器20换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀8传回空调末端1，同时由生活热水循环水泵3进入热回收换热器19并与热回收换热器19换热后升温的热水再经第五联动阀17传回到生活热水箱2中；即空调末端I的制冷循环为1 — 4 — 6 — 13 — 20 — 8— I ;热回收型水源热泵机组18的内部制冷循环为27 — 19 — 28 — 20 ;生活热水侧的换热循环为
2— 3—19—17 — 2;
(4)、地源换热系统/空调水源热泵机组对空调供暖模式
开启空调水源热泵机组22、地源循环水泵25、空调循环水泵4、第一控制阀5、第三控制阀7、第六控制阀10、第八控制阀12、第三联动阀15和第四联动阀16 ;首先地源换热系统26中带有热量的地热水依次经地源循环水泵25、第六控制阀10、第三联动阀15传递给第二蒸发器23，并与空调水源热泵机组22内的制冷剂换热，然后经过空调水源热泵机组22内部制冷循环将第二蒸发器23的热量传递给第二冷凝器24，第二蒸发器23换热后降温的地热水再经第八控制阀12传回地源换热系统26中，同时依次由空调循环水泵4、第一控制阀5、第四联动阀16进入第二冷凝器24与第二冷凝器24换热后升温的载冷剂再经第三控制阀7传回到空调末端I，进行供暖；即地源侧的换热循环为26 — 25 — 10 — 15 — 23 — 12 — 26 ;空调水源热泵机组22的内部热泵循环为29 — 24 — 30 — 23 ;用户侧的供暖循环为1 — 4 — 5 — 16 — 24 — 7 — 1;
(5)、地源换热系统/热回收型水源热泵机组热水制备模式
开启热回收型水源热泵机组18、地源循环水泵25、生活热水循环水泵3、第六控制阀
10、第八控制阀12、第一联动阀13和第五联动阀17 ;首先地源换热系统26中带有热量的地热水依次经第六控制阀10、第一联动阀13传递给第一蒸发器20，并与热回收型水源热泵机组18内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组18内部制冷循环将第一蒸发器20的热量传递给热回收换热器19，第一蒸发器20换热后降温的地热水再经第八控制阀12传回地源换热系统26中，同时由生活热水循环水泵3进入热回收换热器19并与热回收换热器19换热后升温的热水再经第五联动阀17传回到生活热水箱2中；即地源侧的制冷循环为26 — 25 — 10 — 13 — 20 — 12 — 26 ;热回收型水源热泵机组18的内部热泵循环为27 — 21 — 28 — 20 ;生活热水侧的制热循环为2 — 3 — 19 — 17 — 2 ;
(6)、热水制备和供暖混合模式将步骤(4)和步骤(5)同时打开控制使用。
权利要求
1.地源热泵三联供系统，包括有空调末端、地源换热系统、水源热泵机组生活热水箱、 连接以上设备的管路、设置于管路上的多个控制阀和多个联动阀，其特征在于所述的地源热泵三联供系统还包括有露天泳池；所述的水源热泵机组包括热回收型水源热泵机组和空调水源热泵机组；所述的空调末端与空调循环水泵、第一控制阀、第四联动阀、空调水源热泵机组的制热端、第三控制阀依次循环连接；所述的空调末端与空调循环水泵、第二控制阀、第一联动阀、 热回收型水源热泵机组的制冷端、第四控制阀依次循环连接；所述的空调末端与空调循环水泵、第二控制阀、第三联动阀、空调水源热泵机组的制冷端、第四控制阀依次循环连接；所述的地源换热系统与地源循环水泵、第五控制阀、第四联动阀、空调水源热泵机组的制热端、第七控制阀依次循环连接；所述的地源换热系统与地源循环水泵、第六控制阀、第一联动阀、热回收型水源热泵机组的制冷端、第八控制阀依次循环连接；所述的地源换热系统与地源循环水泵、第六控制阀、第三联动阀、空调水源热泵机组的制冷端、第八控制阀依次循环连接；所述的生活热水箱与生活热水循环水泵、热回收型水源热泵机组的制热端、第五联动阀依次循环连接；所述的露天泳池、泳池循环水泵、第二联动阀、热回收型水源热泵机组的制热端依次循环连接。
2.根据权利要求1所述的地源热泵三联供系统，其特征在于所述的热回收型水源热泵机组把包括有第一压缩机、第一冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器和热回收换热器，所述的第一压缩机、第一冷凝器、第一节流装置和第一蒸发器依次循环连接，所述的第一压缩机、热回收换热器、第一节流装置和第一蒸发器依次循环连接；所述的生活热水箱与生活热水循环水泵、热回收换热器、第五联动阀依次循环连接；所述的露天泳池、泳池循环水泵、第二联动阀、第一冷凝器依次循环连接；所述的第一蒸发器作为热回收型水源热泵机组的制冷端。
3.根据权利要求1所述的地源热泵三联供系统，其特征在于所述的空调水源热泵机组包括依次循环连接的第二压缩机、第二冷凝器、第二节流装置和第二蒸发器，第二冷凝器作为空调水源热泵机组的制热端，第二蒸发器作为空调水源热泵机组的制冷端。
4.根据权利要求1所述的地源热泵三联供系统，其特征在于所述的生活热水箱上连接于供水管。
5.地源热泵三联供系统的控制方法，其特征在于包括以下控制方式(1)、热回收型水源热泵机组对空调末端制冷模式开启热回收型水源热泵机组、空调循环水泵、泳池循环水泵、第二控制阀、第四控制阀、 第一联动阀和第二联动阀；首先空调末端将带有热量的载冷剂经空调循环水泵、第二控制阀、第一联动阀将热量传递给热回收型水源热泵机组的第一蒸发器，并与热回收型水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组内部制冷循环将第一蒸发器的热量传递给第一冷凝器，第一蒸发器换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀传回空调末端，同时与第一冷凝器换热后的泳池水传输到露天泳池中；(2)、空调水源热泵机组对空调末端制冷模式开启空调水源热泵机组、空调循环水泵、地源循环水泵、第二控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第七控制阀、第三联动阀和第四联动阀；首先空调末端将带有热量的载冷剂经空调循环水泵、第二控制阀、第三联动阀将热量传递给空调水源热泵机组的第二蒸发器，并与空调水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过空调水源热泵机组内部制冷循环将第二蒸发器的热量传递给第二冷凝器，第二蒸发器换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀传回空调末端，同时依次由地源循环水泵、第五控制阀、第四联动阀进入第二冷凝器与第二冷凝器换热后升温的地热水再经第七控制阀传回到地源换热系统中；(3)、热回收型水源热泵机组对空调末端制冷兼热水制备模式开启热回收型水源热泵机组、空调循环水泵、生活热水循环水泵、第二控制阀、第四控制阀、第一联动阀和第五联动阀；首先空调末端把将带有热量的载冷剂经空调循环水泵、第二控制阀、第一联动阀将热量传递给热回收型水源热泵机组的第一蒸发器，并与热回收型水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组内部制冷循环将第一蒸发器的热量传递给热回收换热器，第一蒸发器换热后降温的载冷剂再依次经第四控制阀传回空调末端，同时由生活热水循环水泵进入热回收换热器并与热回收换热器换热后升温的热水再经第五联动阀传回到生活热水箱中；(4)、地源换热系统/空调水源热泵机组对空调供暖模式开启空调水源热泵机组、地源循环水泵、空调循环水泵、第一控制阀、第三控制阀、第六控制阀、第八控制阀、第三联动阀和第四联动阀；首先地源换热系统中带有热量的地热水依次经地源循环水泵、第六控制阀、第三联动阀传递给第二蒸发器，并与空调水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过空调水源热泵机组内部制冷循环将第二蒸发器的热量传递给第二冷凝器，第二蒸发器换热后降温的地热水再经第八控制阀传回地源换热系统中，同时依次由空调循环水泵、第一控制阀、第四联动阀进入第二冷凝器与第二冷凝器换热后升温的载冷剂再经第三控制阀传回到空调末端，进行供暖；(5)、地源换热系统/热回收型水源热泵机组热水制备模式开启热回收型水源热泵机组、地源循环水泵、生活热水循环水泵、第六控制阀、第八控制阀、第一联动阀和第五联动阀；首先地源换热系统中带有热量的地热水依次经第六控制阀、第一联动阀传递给第一蒸发器，并与热回收型水源热泵机组内的制冷剂换热，然后经过热回收型水源热泵机组内部制冷循环将第一蒸发器的热量传递给热回收换热器，第一蒸发器换热后降温的地热水再经第八控制阀传回地源换热系统中，同时由生活热水循环水泵进入热回收换热器并与热回收换热器换热后升温的热水再经第五联动阀传回到生活热水箱中。
6.根据权利要求5所述的地源热泵三联供系统的控制方法，其特征在于还包括有热水制备和供暖混合模式，即将步骤(4)和步骤(5)同时打开控制使用。
全文摘要
本发明公开了一种地源热泵三联供系统及其控制方法，地源热泵三联供系统包括有空调末端、地源换热系统、热回收型水源热泵机组、空调水源热泵机组、生活热水箱、露天泳池、连接以上设备的管路、设置于管路上的八个控制阀和五个联动阀。本发明结构简单、可根据不同的季节开闭相应的控制阀和联动阀，实现相关的功能运用，保证了本发明在夏季可以制冷，在制冷的同时可以回收废热制备生活热水，冬季可以供暖、冬季可以制备生活热水，春秋季可以制备生活热水，最大限度节省设备装机容量、无需冷却塔系统辅助散热，节能环保，广泛应用于宾馆、酒店、医院、住宅、商业等场所。
文档编号F25B41/04GK102997495SQ201210541868
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者蒋海洋, 张明军 申请人:安徽日源环保能源科技有限公司