一种空调系统的制作方法

本发明涉及一种应用系统节能技术将传统中央空调主机的冷热水机空调系统进行创新节能改造的技术，特别涉及一种空调系统。

背景技术：

市面上现有的用于生产中央空调制冷冷水和采暖热水的风冷热泵式冷热水机和水源热泵式冷热水机都是业界公认的节能产品，迄今已有多地政府建设部门将这两种产品列入政府的节能产品目录、给予节能补贴，鼓励使用。然而，在环境气温0℃以下的低温环境使用时，风冷热泵式冷热水机因压缩机的压缩比随环境温度降低而增大的特性使其能耗增加，因而使得风冷热泵式冷热水机在冬季环境温度较低的我国长江以北区域较少采用。水源热泵式冷热水机节能效果好，但它需要抽取地下水或江河水作为冬季采暖的热水源和夏季制冷的冷却水源，而有地下水的地方不多且地下水需实施软化水处理，抽用后还需回灌，而能靠近江河水的工程项目也不多且需对江河水实施过滤除污或需另外增加换热器来隔离干净冷却水和浑浊的江河水，这些问题也使得高效节能的水源热泵式冷热水机难于在现实中大量采用。

技术实现要素：

本发明提出了一种空调系统，解决了现有技术中的不足，该空调系统是能适应各种季节气候变换需要的节能空调系统，其特点是冬季采暖季节利用风冷热泵式冷热水机生产的低温热水替代传统的地下水或江河水，向水源热泵式冷热水机子系统提供采暖热水源，再由水源热泵式冷热水机生产出40-55℃的热水，供空调区域采暖使用。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种空调系统，该系统包括风冷热泵式冷热水机子系统、水源热泵式冷热水机子系统和水冷却塔，所述风冷热泵式冷热水机子系统、水源热泵式冷热水机子系统和水冷却塔之间通过管路连接，且在管路上设置有数个水泵和数个阀门；所述风冷热泵式冷热水机子系统中包括有水冷换热器，所述水源热泵式冷 热水机子系统中包括有水冷蒸发器和水冷冷凝器；在冬季环境气温低于10℃，需要生产提供采暖热水时，将所述风冷热泵式冷热水机子系统和水源热泵式冷热水机子系统串联连接；此时，所述水冷换热器的上端水口和水冷蒸发器的上端水口通过管道连通，且在水冷换热器的上端水口和水冷蒸发器的上端水口相连通的管道上连接有水泵，所述水冷换热器的下端水口和水冷蒸发器的下端水口通过管道连通，所述水冷冷凝器的上端水口和空调系统冷热水回水口通过管道连通，水冷冷凝器的下端水口和空调系统冷热水供水口通过管道连通，且在水冷冷凝器的下端水口与空调系统冷热水供水口相连通的管道上连接有水泵。

此种情况下，由风冷热泵式冷热水机子系统生产并向与其串联相接的水源热泵式冷热水机子系统提供7-25℃的循环水热源来替代传统水源热泵式冷热水机使用的地下水或江河水热源，再由水源热泵式冷热水机子系统吸收循环水热源的热量，生产并向空调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水。

进一步的，在冬季初和冬季末环境气温等于或大于10℃，需要生产提供采暖热水时，将水冷却塔和水源热泵式冷热水机子系统串联连接；此时，水冷蒸发器的上端水口通过管道与水冷却塔的下端水口连接，且在水冷蒸发器的上端水口和水冷却塔的下端水口相连通的管道上连接有水泵，水冷蒸发器的下端水口通过管道与水冷却塔的上端水口连接，所述水冷冷凝器的上端水口和空调系统冷热水回水口通过管道连通，水冷冷凝器的下端水口和空调系统冷热水供水口通过管道连通，且在水冷冷凝器的下端水口与空调系统冷热水供水口相连通的管道上连接有水泵。

此种情况下，由水冷却塔循环水吸收空气中的热量，生产并向水源热泵式冷热水机子系统提供7-15℃的循环水热源来替代传统水源热泵式冷热水机所采用的地下水或江河水热源，再由水源热泵式冷热水机吸收冷却塔循环水提供的热量，生产并向空调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水。

进一步的，在夏季需要生产提供空调制冷冷水时，所述风冷热泵式冷热水机子系统和水源热泵式冷热水机子系统并联连接，此时，所述水冷换热器的上端水口和水冷蒸发器的下端水口均通过管道与空调系统冷热水供水口连接，所述水冷换热器的下端水口和水冷蒸发器的上端水口均通过管道与空调系统冷热水回水口连接，且在水冷换热器的下端水口与空调系统冷热水回水口相连通的 管道上和水冷蒸发器的上端水口与空调系统冷热水回水口相连通的管道上分别连接有各一台水泵。

此种情况下，由风冷热泵式冷热水机子系统和水源热泵式冷热水机子系统共同生产并向空调区域的末端设备循环供应7-12℃的空调用冷水，所述的空调系统中的水源热泵式冷热水机组子系统工作时，由冷却塔循环水蒸发带走循环水中的热量，生产并向水源热泵式冷热水机子系统提供循环冷却水冷源来替代传统水源热泵式冷热水机冷却水所采用的的地下水或江河水冷源。

进一步的，所述风冷热泵式冷热水机子系统为一组或为并联的多组。

进一步的，所述水源热泵冷热水机子系统为一组或为并联的多组。

进一步的，所述水冷却塔为一台或为并联的多台。

在该空调系统中，根据季节变化时不同的空调需要情况，对风冷热泵式冷热水机子系统、水源热泵式冷热水机子系统、水冷却塔、多个水泵、多个阀门操作实施如下的3种，但不限于如下3种的工况变换。

第一种：

当冬季环境气温低于10℃，需要生产提供采暖热水时，本发明的空调系统中所述风冷热泵式冷热水机子系统和水源热泵式冷热水机子系统串联相接；由风冷热泵式冷热水机子系统向与其串联相接的水源热泵式冷热水机子系统提供7-25℃的循环热水源，再由与其串联相接的水源热泵式冷热水机子系统吸收该循环热水源的热量，生产并向空调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水；在此季节空调工况下，本发明的空调系统的风冷式冷热水机子系统的特点在于：只向本发明的空调系统中的另一子系统循环输出7-25℃的热水，不同于传统风冷式冷热水机组冬季制热时，因采用单级压缩制冷循环直接向调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水而压差大，能耗高；另外，同样在此季节工况下，传统的水源热泵式空调系统要抽取地下水或江河水作热源，但多数需要空调的地方要专供地下水或江河水比较困难，本发明的空调系统的水源热泵式冷热水机子系统的特点在于：它采用本发明的空调系统中另一风冷热泵式冷热水机子系统生产的7-25℃的循环水来替代传统的地下水和江河水作其热源；

第二种：

冬季初和冬季末环境气温等于或大于10℃，需要生产提供采暖热水时，将本发明的空调系统中所述的水冷却塔和水源热泵式冷热水机子系统串联连接；由该系统中的水冷却塔的循环水吸收环境空气中的热量，生产出7-15℃的热水，向与其相连接的水源热泵式冷热水机子系统提供循环热水源，再由水源热泵式冷热水机子系统吸收该热水源的热量，生产并向空调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水，在此季节工况下，传统的水源热泵空调系统采用江水或地下水作热源，但多数需要空调的地方要专供江水和地下水比较困难且还需过滤除污，本发明的空调系统中的水源热泵式冷热水机子系统的特点在于：它利用该系统内的水冷却塔获取环境空气中的热量来加热生产出7-15℃的循环水，变水冷却塔为水加热塔，来替代传统的地下水或江水作为热源，向水源热泵式冷热水机子系统供热。因水冷却塔内的循环水与空气的热交换比风冷热泵的换热铝片与空气的热交换效率更高，因而只开启水源热泵式冷热水机组子系统和水冷却塔，生产并向末端设备循环供应40-55℃的空调用热水，比传统风冷热泵热水机组采暖更节能。

第三种：

在夏季需要生产提供空调制冷冷水时，本发明的空调系统中所述的风冷热泵式冷热水机子系统和水源热泵式冷热水机子系统并联相接，共同向空调区域的末端设备循环供应7-12℃的空调用冷水。在此季节工况下，传统水源热泵式冷热水机采用地下水或江河水作冷却水冷源，因多数需要空调的地方要专供地下水和江河水比较困难且江河水需经过滤除污处理，地下水需经软化处理，专供这些水源既困难又麻烦。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明解决了在环境气温低时，风冷热泵式冷热水机因压缩机的压缩比随环境温度降低而增大的特性使其能耗增加，因而使得风冷热泵式冷热水机在冬季环境温度较低的我国长江以北区域难于采用的问题。

(2)本发明解决了因传统水源热泵式冷热水机需要就近抽取地下水或江河水作为冬季采暖的热源，而有地下水或江河水的地方不多，使得水源热泵式冷热水机难于在现实中大量采用的问题。

(3)本发明的空调系统的水源热泵式冷热水机子系统与传统水源热泵式冷 热水机不同的特点在于：它采用本空调系统内的水冷却塔循环冷却水来替代传统水源热泵式冷热水机所需的地下水或江河水冷却水源，解决了多数需要空调的地方专供冷却水水源的困难和麻烦。

(4)本发明的空调系统在环境温度10及10℃以上时用水冷却塔采暖，因水冷却塔内的循环水与空气热交换比风冷热泵的换热铝片与空气热交换效率更高，因而只开启水源热泵式冷热水机组子系统和水冷却塔，生产并向末端设备循环供应40-55℃的空调用热水，比传统风冷热泵热水机组采暖更节能。

(5)本发明的空调系统为一个相对外界独立的整体系统，比传统的水源热泵空调系统需要外界水源使用起来相对更容易更简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图中：A、空调系统冷热水回水口；B、空调系统冷热水供水口；1、风冷热泵式冷热水机子系统；2、水源热泵式冷热水机子系统；3、水冷却塔；4、水泵一；5、水泵二；6、阀一；7、阀二；8、阀三；9、阀四；10、阀五；11、阀六；12、阀七；13、阀八；14、阀九；15、阀十；16、阀十一；17、阀十二；18、阀十三；19、水泵三；20、水冷换热器；21、风冷换热器；22、节流阀一；23、压缩机一；24、四通换向阀；25、水冷蒸发器；26、水冷冷凝器；27、节流阀二；28、压缩机二。

具体实施方式

下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的其中的几个实施例，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作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。

实施例1：

如图1所示：

一种空调系统，该系统包括一组风冷热泵式冷热水机子系统1、一组水源热泵式冷热水机子系统2和一台水冷却塔3，所述风冷热泵式冷热水机子系统1、水源热泵式冷热水机子系统2和水冷却塔3间通过管路连接，且在管路上设置有数个水泵和数个阀门。

所述风冷热泵式冷热水机子系统1与传统的风冷热泵式冷热水机相同，它包括水冷换热器20、风冷换热器21、节流阀一22、压缩机一23和四通换向阀24。

所述水源热泵式冷热水机子系统2与传统的水源热泵式冷热水机相同，它包括水冷蒸发器25、水冷冷凝器26、节流阀二27和压缩机二28。

当冬季环境气温低于10℃，需要生产提供采暖热水时，所述风冷热泵式冷热水机组子系统和水源热泵式冷热水机组子系统串联连接；冬季初和冬季末环境气温等于或大于10℃，需要生产提供采暖热水时，水冷却塔3和水源热泵式冷热水机子系统2串联连接；在夏季需要生产提供空调制冷冷水时，所述风冷热泵式冷热水机子系统1和水源热泵式冷热水机子系统2并联连接。

在该空调系统中，根据季节变化时不同的空调需要情况，对风冷热泵式冷热水机子系统1、水源热泵式冷热水机子系统2、水冷却塔3、数个水泵、数个阀门操作实施如下的3种，但不限于如下3种的工况变换。

第一种：

当冬季环境气温低于10℃，需要生产提供采暖热水时，所述风冷热泵式冷热水机子系统和水源热泵式冷热水机子系统串联连接；由风冷热泵式冷热水机子系统1向与其串联连接的水源热泵式冷热水机子系统2提供7-25℃的循环热水源，再由与其串联连接的水源热泵式冷热水机子系统2吸收该循环热水源的热量，生产并向空调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水；在此季节空调工况下，本发明的总空调系统的风冷式冷热水机子系统的特点在于：只向另一子系统循环输出7-25℃的热水，不同于传统风冷式冷热水机组冬季制热时，因采用单级压缩制冷循环直接向空调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水而压差大，能耗高；另外，同样在此季节工况下，传统的水源热泵式空调系统要抽取地下水或江河水作热源，但多数需要空调的地方要专供地下水或 江河水比较困难。本发明的空调系统的水源热泵式冷热水机子系统2的特点在于：它采用总空调系统内另一风冷热泵式冷热水机子系统1生产的7-25℃的循环水来替代传统的地下水和江河水作其热源；本发明解决了在环境气温低时，风冷热泵式冷热水机因压缩机的压缩比随环境温度降低而增大的特性使其能耗增加，使风冷热泵式冷热水机在冬季环境温度较低的我国长江以北区域难于采用的问题。同时，本发明也解决了因传统水源热泵式冷热水机需要抽取地下水或江河水作为冬季采暖的热源，而需用空调的建筑地点正好有地下水或江河水的地方不多使得水源热泵式冷热水机难于在现实中大量采用的问题。

在此工况下，图1中的风冷热泵式冷热水机子系统1开机运行，其四通换向阀24设在制热位置，生产出7-25℃的热水，水源热泵式冷热水机子系统2开机运行，生产出40-55℃的热水，水泵二5和水泵三19开机运行，阀二7、阀五10、阀七12、阀十15、阀十一16、开启，水冷却塔3关机停运，水泵一4关机停运，阀一6、阀三8、阀四9、阀六11、阀八13、阀九14、阀十二17、阀十三18关闭。

在此工况下，本空调系统中的风冷热泵式冷热水机子系统1开机进行热泵运行，生产出7-25℃的低温热水，热水由风冷热泵式冷热水机子系统1的水冷换热器20的上端管道水口送出，经阀十一16吸入水泵三19，经水泵三19加压通过阀十15，从水源热泵式冷热水机子系统2的水冷蒸发器25的上端水口进入，将热量传给水源热泵式冷热水机子系统2的水冷蒸发器25后，从水冷蒸发器25的下端水口送出，经阀二7从风冷热泵式冷热水机子系统1的水冷换热器20的下端水口进入，回到风冷热泵式冷热水机子系统1，经风冷热泵式冷热水机子系统1继续加热后又由风冷热泵式冷热水机子系统1的水冷换热器20的上端水口送出，完成循环；与此同时，开机运行的水源热泵式冷热水机子系统2得到风冷热泵式冷热水机子系统1循环热水的热量，生产出40-55℃的热水，热水由水源热泵式冷热水机子系统2的水冷水冷冷凝器26的上端水口送出，经阀七12从空调系统左边下端管道的空调系统冷热水供水口B送出，向空调区域的末端系统供应40-55℃的热水，将热量传给空调区域的末端系统后，从空调系统左边上端管道的空调系统冷热水回水口A吸入水泵二5，经水泵二5加压后通过阀五10，从水源热泵式冷热水机子系统2的水冷冷凝器26的下端水口进入水源热 泵式冷热水机子系统2，继续加热后又由水源热泵式冷热水机子系统2的水冷冷凝器26的上端水口送出，完成循环。

第二种：

冬季初和冬季末环境气温等于或大于10℃，需要生产提供采暖热水时，水冷却塔3和水源热泵式冷热水机子系统2串联连接；由空调系统中的水冷却塔3的循环水吸收环境空气中的热量，生产出7-15℃的热水，向与其相连接的水源热泵式冷热水机子系统2提供循环热水源，再由水源热泵式冷热水机子系统2吸收该热水源的热量，生产并向空调区域的末端设备循环供应40-55℃的空调用热水，在此季节工况下，传统的水源热泵空调系统采用江水或地下水作热源，但多数需要空调的地方要专供江水和地下水比较困难且还需过滤除污，本空调系统的水源热泵式冷热水机子系统2的特点在于：它利用系统内的水冷却塔3获取环境空气中的热量来加热生产出7-15℃的循环水，变水冷却塔3为水加热塔，来替代传统的地下水或江水作为热源，向水源热泵式冷热水机子系统2供热。因水冷却塔3内的循环水与空气热交换比风冷热泵的换热铝片与空气热交换效率更高，因而只开启水源热泵式冷热水机组子系统和水冷却塔3，生产并向末端设备循环供应40-55℃的空调用热水，比传统风冷热泵冷热水机采暖更节能。本发明解决了因传统水源热泵式冷热水机需要就近抽取地下水或江河水，而有地下水或江河水的地方不多，使得水源热泵式冷热水机难于在现实中大量采用的问题。

在此工况下，图1中的水冷却塔3开机运行，生产出7-15℃的循环热水，水源热泵式冷热水机子系统2开机运行，生产出40-55℃的循环热水，水泵二5和水泵三19开机运行，阀五10、阀七12、阀八13、阀十15、阀十三18，开启，风冷热泵式冷热水机子系统1关机停运，水泵一4关机停运，阀一6、阀二7、阀三8、阀四9、阀六11、阀九14、阀十一16、阀十二17关闭。

在此工况下，本空调系统中的水冷却塔3的循环水吸收环境空气中的热量，生产出7-15℃的低温热水，热水由水冷却塔3下端出口经阀十三18被吸入水泵三19，经水泵三19加压后通过阀十15，进入水源热泵式冷热水机子系统2的水冷蒸发器25的上端水口，向与其相连接的水源热泵式冷热水机子系统2提供低温热水，低温热水进入水源热泵式冷热水机子系统2，将热量传给水源热泵式 冷热水机子系统后，从水源热泵式冷热水机子系统2的水冷蒸发器25的下端水口送出，经阀八13，从水冷却塔3的上端水口进入水冷却塔3，进入水冷却塔3的循环水吸收环境空气中的热量，生产出7-15℃的低温热水，热水再由水冷却塔3下端水口送出完成循环，与此同时，在进行热泵运行的水源热泵式冷热水机子系统2，生产出40-55℃的热水，热水由水冷热泵式冷热水机子系统2的水冷冷凝器26的上端水口送出，经阀七12从空调系统左边下端管道的空调系统冷热水供水口B送出，向空调区域的末端系统供应40-55℃的热水，将热量传给空调区域的末端系统后，从空调系统左边上端管道的空调系统冷热水回水口A吸入水泵二5，经水泵二5加压通过阀五10，从水源热泵式冷热水机子系统2的水冷冷凝器26的下端水口进入水源热泵式冷热水机子系统2，热水继续加热后又由水源热泵式冷热水机子系统2的水冷冷凝器26的上端水口送出，完成循环。

第三种：

在夏季需要生产提供空调制冷冷水时，所述风冷热泵式冷热水机子系统1和水源热泵式冷热水机子系统2并联连接，共同向空调区域的末端设备循环供应7-12℃的空调用冷水。在此季节工况下，传统水源热泵式冷热水机采用地下水或江河水作冷却水冷源，因多数需要空调的地方要专供地下水和江河水比较困难且江河水需经过滤除污处理，地下水需经软化处理，专供水源困难和麻烦。本发明的总空调系统的水源热泵式冷热水机子系统2与传统水源热泵不同的特点在于：它采用总空调系统内的水冷却塔3的循环水来替代地下水或江河水作冷却水源，解决了多数需要空调的地方专供水源的困难和麻烦。

在此工况下，图1中的风冷热泵式冷热水机子系统1开机运行，四通换向阀24设在制冷位置，生产7-12℃的冷水，水源热泵式冷热水机子系统2开机运行，也生产7-12℃的冷水，水泵一4、水泵二5和水泵三19开机运行，阀一6、阀三8、阀四9、阀六11、阀九14、阀十二17、阀十三18开启，水冷却塔3开机运行，阀二7、阀五10、阀七12、阀八13、阀十15、阀十一16关闭。

在此工况下，本空调系统中的一路风冷热泵式冷热水机子系统1开机进行制冷运行，生产出7-12℃的冷水，冷水由风冷热泵式冷热水机子系统1的水冷换热器20的上端水口送出，经阀四9与来自阀六11的另一路冷水汇合，汇合 后从空调系统左边下端管道的空调系统冷热水供水口B送出，向空调区域的末端系统供应7-12℃的冷水，冷水吸取空调区域末端系统的热量后，从本空调系统左边上端管道的空调系统冷热水回水口A进入，进入后往上一路分流，分流后被吸入水泵一4，经水泵一4加压通过阀一6，再通过风冷热泵式冷热水机子系统1的水冷换热器20的下端水口回到风冷热泵式冷热水机子系统1，继续放热后又由风冷热泵式冷热水机子系统1的水冷换热器20的上端水口送出，完成循环；与此同时，本空调系统中的另一路水源热泵式冷热水机子系统2也开机进行制冷运行，生产出7-12℃的冷水，冷水由水源热泵式冷热水机子系统2的水冷蒸发器25的下端水口送出，经阀六11与来自阀四9的一路冷水汇合，汇合后从本空调系统左边下端管道的空调系统冷热水供水口B送出，向空调区域的末端系统供应7-12℃的冷水，将冷水传给空调区域的末端系统吸取空调区域的热量后，从本空调系统左边上端管道的空调系统冷热水回水口A进入，进入后向水平一路分流，分流后被吸入水泵二5，经水泵二5加压通过阀三8，再通过水源热泵式冷热水机子系统2的水冷蒸发器25的上端水口回到水源热泵式冷热水机子系统2，继续放热后又由水源热泵式冷热水机子系统2的水冷蒸发器25的下端水口送出，完成循环。

下面用表格形式将上述三种工况下系统各设备的工作状况进行描述，如下表1所示：

表1 三种季节空调工况下系统各设备的工作状况表

实施例2：

如图2所示：

本实施例中的空调系统包括两组风冷热泵式冷热水机子系统1、两组水源热泵式冷热水机子系统和两台水冷却塔3，所述两组风冷热泵式冷热水机子系统1并联、两组水源热泵式冷热水机子系统并联和两台水冷却塔3也为并联。其余同实施例1。上述三种工况下系统各设备的工作状况也同实施例1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。