一种基于热源塔的水源多联机供冷供热系统的制作方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域的水源多联机系统，特别是涉及一种以热源塔提供冷却水达到夏季和冬季均能够高效运行的水源多联机供冷供热系统。

背景技术：

多联机供冷供热系统根据其热源利用形式分为空气源式和水源式两种。目前市场大多为空气源式多联机，具有响应速度快、温度控制平稳、系统简单、安装组合容易等优点，同时也存在能效比较低，此外其稳定性和可靠性方面受外界环境影响大，在受气候条件因素影响大的严寒或酷暑地区该问题尤为突出。水源多联机供冷供热系统糅合了空气源多联机和水冷式冷水机组的技术优势，通过高效换热器和中间循环介质，其具有更高的能效比、更省的占地面积、更低的运行噪音与振动，同时还可有效利用低品位可再生能源进行制冷和制热，因此，水源多联机供冷供热系统正受到越来越多的关注和应用。

在夏季供冷和冬季供热的情况下，可采用以地表水、地下水、岩土体等蕴藏的低品位可再生能源作为冷热源的水源多联机供冷供热系统，也可采用以冷却塔、建筑内区余热、锅炉组成的环路作为冷热源的水源多联机供冷供热系统。虽然这些系统各自拥有比较突出的优势，但在工程实际运用中却暴露出一系列的问题，限制了它们的发展。冷却塔局限于夏季工况下运行，冬季需要使用锅炉系统提供热源，需要配备多套冷热源系统，且锅炉工作时会产生能源利用率低、排放出污染物影响环境等问题。地埋管地源热泵固然有着自身独特的优势，然而作为一种技术含量高、系统复杂的新型设备，在推广中也存在着一些技术障碍，主要反映在城市应用中系统初投资较高，地质条件限制，以及岩土热平衡问题等；对于地下水地源热泵来说，可利用的水资源和政策条件具有一定的限制并且会产生地下水不能全部回灌的问题，地表水地源热泵用地表水体温度也容易受到季节环境的影响。

多联机技术结合一种由冷却塔改造而来并能实现冬夏两季使用热源塔设备可以很好的实现一套系统解决冬夏季供冷供热需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于热源塔的冬夏两用的水源多联机供冷供热系统，其结构合理，一套系统能够同时满足供冷供热需求。使用该系统不受水文地质条件和气候条件限制，保证供冷供热系统高效运行。

为了实现本发明目的，本发明提供一种水源多联机供冷供热系统，主要由热源塔单元、室内机单元、室外机单元三部分组成，室内机单元和室外机单元之间以冷媒管道连接，热源塔单元与室外机单元相连接。所述水源多联机供冷供热系统还包含冷媒与水侧换热单元，该换热单元设置于所述室外机单元与热源塔之间，用于冷热量交换，经由热源塔在空气中吸收或排除室外机单元中的热量，并使冷媒经水侧换热单元流回室外机单元中。

所述热源塔单元包含热源塔和设在热源塔内的与大气相通的换热填料和补液装置，热源塔具有通往换热填料的热源塔冷却水进口和与补液装置相通的热源塔冷却水出口，冷媒与水侧换热单元具有冷媒与水侧换热单元进水口和冷媒与水侧换热单元出水口，冷媒与水侧换热单元进水口和热源塔冷却水出口连接，冷媒与水侧换热单元出水口和热源塔冷却水进口连接。

所述热源塔单元包括热源塔和冷却塔（仅用于排热的热源塔），冷却塔具有冷却塔冷却水进口和冷却塔冷却水出口；热源塔冷却水进口、冷却塔冷却水进口和冷媒与水侧换热单元出水口之间设有三通阀一，热源塔冷却水进口、冷却塔冷却水进口通过三通阀一和冷媒与水侧换热单元出水口连接；热源塔冷却水出口、冷却塔冷却水出口和冷媒与水侧换热单元进水口之间设有三通阀二，热源塔冷却水出口、冷却塔冷却水出口通过三通阀二和冷媒与水侧换热单元出水口连接。

所述热源塔单元还包括风机和喷淋装置，喷淋装置的喷淋孔布设在换热填料上方，喷淋装置的进液口与热源塔冷却水进口连接；换热填料通过风机与大气相通。溶液经喷淋孔均匀布洒在换热填料上，通过风机与大气相通换热。

所述室外机单元包括压缩机和四通换向阀，四通换向阀具有换向阀进口一、换向阀进口二、换向阀出口一和换向阀出口二，压缩机具有压缩机进口和压缩机出口，压缩机和四通换向阀双通道连接；制冷工况时，换向阀进口一和换向阀出口一分别与室内机换热器、压缩机进口连接，换向阀进口二和换向阀出口二分别与压缩机出口、冷媒与水侧换热单元连接；制热工况时，换向阀进口一和换向阀进口二分别与室内机换热器、压缩机出口连接，换向阀出口一和换向阀出口二分别与压缩机进口、冷媒与水侧换热单元连接。

所述室内机单元包括膨胀阀和室内机换热器，膨胀阀分别和冷媒与水侧换热单元、室内机换热器连接，室内机换热器分别与膨胀阀、室外机单元四通换向阀连接。

热源塔工作能在冬夏两季双管齐下，以开式热源塔应用为主，利用蒸发冷却基本原理在夏季工况下将热量释放到外界以此提供冷源，起高效冷却塔作用；冬季则依靠低温抗冻溶液吸收空气中的能量达到制热效果，在运行过程中不会结霜，也不需要采任何除霜措施。

由于本发明基于热源塔的水源多联机供冷供热系统通过热源塔排热和吸热实现一套冷却水系统达到夏季供冷冬季供热，因此本发明方法和系统能实现水源多联机冬夏季安全高效运行，且节省机房用地面积，降低投资和运行费用。

附图说明

图1为本发明基于热源塔的水源多联机供冷供热系统第一实施例的结构和流程示意图。

图2为本发明基于热源塔的水源多联机供冷供热系统第二实施例的结构和流程示意图。

其中，10―室外机单元；110―压缩机；120―四通换向阀阀；20―室内机单元；210―膨胀阀；220―室内机换热器；30―冷媒与水侧换热单元；40―热源塔单元；410―热源塔；420―风机；430―喷淋装置；440―换热填料；450―补液装置；50―冷却塔单元；510―冷却塔；60、70―三通阀。

具体实施方式

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于热源塔的水源多联机供冷供热系统，参照图1，其揭示了本发明水源多联机供冷供热系统的第一实施例，在本实施例中，基于热源塔的水源多联机供冷供热系统包括室外机单元10、室内机单元20、冷媒与水侧换热单元30、热源塔单元40。

室外机单元10主要包含压缩机110、四通换向阀120等部件。压缩机110两端分别与四通换向阀120两端相连接。四通换向阀120的四个端口分别与压缩机110、室内机换热器220和冷媒与水侧换热单元30连接，从而形成冷媒流动的闭合环路，通过冷媒的压缩、冷凝、节流和蒸发来实现制冷和制热功能，其具体的实现热交换的过程已为本领域的技术人所熟知，在此不再详加说明。

室内机单元20主要包含膨胀阀210和室内机换热器220。膨胀阀210和冷媒与水侧换热器30、室内机换热器220连接，通过改变膨胀阀210开度控制建筑物室内温度高低。室内机换热器220和膨胀阀210、四通换向阀120连接。

冷媒与水侧换热单元30具有四个端口，其分别与热源塔410冷却水进出口、膨胀阀210、四通换向阀120连接，从而实现冷媒流经冷媒与水侧换热单元30释放或提取热量可以被流经冷媒和水侧换热单元30的冷却水经由热源塔410实现。

热源塔单元40主要包含热源塔410、风机420、喷淋装置430、换热填料440和补液装置450等部件。冷却水进入热源塔410经喷淋装置430均匀喷洒在换热填料440上与风机420诱导的空气进行热交换，实现冷却水与空气的热湿交换达到释放或提取热量。

当水源多联机供冷供热系统处于供冷工况工作时，冷媒在室内机单元20经室内机换热器220吸收室内多余热量后蒸发并流出进入四通换向阀120进入压缩机110，经压缩后的高温高压冷媒经四通换向阀120进入冷媒与水侧换热单元30释放出热量而降温，相应的，从热源塔单元40的冷却水出口流出的较低温度冷却水流入冷媒和水侧换热单元30吸收冷媒释放出热量而温度升高回流至热源塔单元40进行降温，通过与空气热交换热量排放至空气中。流出冷媒与水侧换热单元30的低温高压冷媒经膨胀阀210变为低温低压冷媒，并进入室内机换热器220再次吸收多余热量而蒸发，从而实现水源多联机供冷供热系统的供冷功能。

当水源多联机供冷供热系统处于供热工况工作时，冷媒在室内机单元20经室内机换热器220释放热量后液化并流出进入膨胀阀210，降压后的低温低压冷媒进入冷媒和水侧换热单元30吸收热量，相应的，利用冰点低于零度的抗冻盐溶液从热源塔单元40的冷却水出口流出进入冷媒和水侧换热单元30释放出热量而温度下降回流至热源塔单元40，在热源塔410中由盐溶液吸收空气热量提高温度再次与冷媒进行热交换，此时热源塔的功能与传统冷却塔不同。流出冷媒与水侧换热单元30的低温低压冷媒经四通换向阀120进入压缩机110，经压缩后的高温高压冷媒进入室内机换热器220再次释放热量液化，从而实现水源多联机供冷供热系统的供热功能。

本实施例水源多联机供冷供热系统的冷热源制取方法，是将冷媒与冷却水在冷媒与水侧换热单元30中进行热交换而释放或吸收热量，对应地，冷却水进入热源塔410与周边空气进行热交换，向空气中排放热量或从空气中吸收热量，通过热源塔的排热和吸热实现一套冷却水系统进行供冷供热满足室内舒适性要求。因此本发明方法和系统能实现水源多联机夏季供冷冬季供热需求，且节省机房用地面积，降低投资和运行费用。

参照图2，其揭示了本发明水源多联机供冷供热系统的第二实施例，本实施例之水源多联机供冷供热系统与第一实施例之水源多联机供冷供热系统类似，其不同之处在于：由于冷热负荷不均，空调冷负荷远大于空调热负荷，增加设置了仅具有夏季散热冷却功能冷却塔510。冷媒与水侧换热单元30的进水口通过三通阀70与热源塔410和冷却塔510的出水口连接，冷媒和水侧换热单元30的出水口通过三通阀60与热源塔410和冷却塔510的进水口连接。

当水源多联机供冷供热系统处于供冷工况工作时，冷媒在室内机单元20经室内机换热器220吸收多余热量后蒸发并流出进入四通换向阀120进入压缩机110，经压缩后的高温高压冷媒经四通换向阀120进入冷媒和水侧换热单元30释放出热量而降温，相应的，从热源塔单元40和冷却塔单元50的冷却水出口流出的较低温度冷却水经三通阀70汇集流入冷媒和水侧换热单元30吸收冷媒释放出热量而温度升高回流至三通阀60分配至热源塔单元40和冷却塔510进行降温，将热量排放至空气中，此时热源塔的功能与冷却塔一致。流出冷媒与水侧换热单元30的低温高压冷媒经膨胀阀210变为低温低压冷媒，并进入室内机换热器220再次吸收多余热量而蒸发，从而实现水源多联机供冷供热系统的供冷功能。

当水源多联机供冷供热系统处于供热工况工作时，停止冷却塔运行，利用冰点低于零度的抗冻盐溶液从热源塔单元40的冷却水出口流出经三通阀70（关闭三通阀70与冷却塔510的出口通道）进入冷媒和水侧换热单元30释放出热量而温度下降经三通阀60（关闭三通阀70与冷却塔510的进口通道）回流至热源塔单元40，在热源塔410中由盐溶液吸收空气热量提高温度再次与冷媒进行热交换，此时热源塔的功能与传统冷却塔不同。相应的，冷媒在室内机单元20经室内机换热器220释放热量后液化并流出进入膨胀阀210，降压后的低温低压冷媒进入冷媒和水侧换热单元30吸收热量，流出冷媒与水侧换热单元30的低温低压冷媒经四通换向阀120进入压缩机110，经压缩后的高温高压冷媒进入室内机换热器220再次释放热量而液化，从而实现水源多联机供冷供热系统的供热功能。

本实施例水源多联机供冷供热系统的冷热源制取方法，是将冷媒与冷却水在冷媒与水侧换热单元30中进行热交换而释放或吸收热量，对应地，冷却水进入热源塔410通过风机420、换热填料440与空气进行热交换，在空气中排放热量或吸收热量，通过热源塔的排热和吸热实现一套冷却水系统进行供冷供热满足室内舒适性要求。因此本发明方法和系统能实现水源多联机夏季供冷冬季供热需求，且节省机房用地面积，降低投资和运行费用。

以上仅为本发明优先选用的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效功效变换，或直接或间接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。