一种带变频调峰机组的三级热泵节能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带变频调峰机组的三级热泵节能系统。本实用新型包括热泵机组一、热泵机组二和热泵机组三，所述热泵机组一和热泵机组二是定频机组，热泵机组三是变频调峰机组；热泵机组一由第一冷凝器和第一蒸发器组成，热泵机组二由第二冷凝器和第二蒸发器组成，热泵机组三由第三冷凝器和第三蒸发器组成。本实用新型即可分为冬季一级热泵系统、冬季二级热泵系统、冬季三级热泵系统、夏季一级热泵系统、夏季二级热泵系统、夏季三级热泵系统。冬季接民用建筑用户，夏季接公用建筑用户。其中热泵机组一和机组二是定频机组，机组三是变频调峰机组。如此便可在满足用户需求的情况下，实现系统的最优化，最大程度的节约能源。
【专利说明】
一种带变频调峰机组的三级热泵节能系统
技术领域
[0001]本实用新型是一种热栗节能运行设计方案，具体的说是一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统。
【背景技术】
[0002]目前由于能源消耗的急剧增加，热栗作为一种通过消耗少量高品位能源，把热量由低温级上升到高温级的特殊装置而受到了人们的青睐。热栗是以地源能(土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水)或空气能作为夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源，同时实现采暖、制冷和生活用水的一种系统。热栗用来替代传统的制冷机和锅炉进行空调、采暖和供热的模式，是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径，也是我国可再生能源利用的一个新发展方向。
[0003]在热栗系统的实际应用中，节能管理和节能控制是提高系统运行效率的重要途径，但节能管理和节能控制的前提是系统的优化设计方案，如何在设计过程中充分考虑负荷变化来实现系统的节能运行成为关键。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统。
[0005]—种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，包括热栗机组一、热栗机组二和热栗机组三，所述热栗机组一和热栗机组二是定频机组，热栗机组三是变频调峰机组;热栗机组一由第一冷凝器和第一蒸发器组成，热栗机组二由第二冷凝器和第二蒸发器组成，热栗机组三由第三冷凝器和第三蒸发器组成；
[0006]用户出水端分别连接设置第一阀门的第一出水管路和设置第三阀门的第二出水管路，第一出水管路分别通过第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二出水管路分别连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器；
[0007]用户回水端分别连接设置第二阀门的第一回水管路和设置第四阀门的第二回水管路，第一回水管路分别连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二回水管路分别通过第九阀门、第十阀门、第十一阀门连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器；
[0008]地下水低温端分别连接设置第八阀门的第一水路和设置第五阀门的第二水路，第一水路分别通过第九阀门、第十阀门、第十一阀门连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器;第二水路分别通过第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器；
[0009]地下水高温端分别连接设置第七阀门的第三水路和设置第六阀门的第四水路，第三水路分别连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器;第四水路分别连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器。
[0010]所述热栗机组一启动工作，进入冬季一级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭，然后打开第十二阀门和第九阀门。热栗机组一启动工作，热栗机组二和机组三处于关闭状态，即一级热栗运行状态。40°C的用户用水进入机组一的冷凝器，经换热后温度提升到65°C，再进入用户系统。同时9°C的地下水进入机组一的蒸发器，经换热后温度降到6°C。该运行模式在热负荷较低时开启。
[0011]所述热栗机组一和热栗机组二启动工作，进入冬季二级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭，然后打开第十二阀门、第十三阀门第九阀门和第十阀门。热栗机组三处于关闭状态，即二级热栗运行状态。40°C的用户用水分别进入机组一和机组二的冷凝器，经换热后温度提升到65°C，再进入用户系统。同时9°C的地下水分别进入机组一和机组二的蒸发器，经换热后温度降到6°C。所需热负荷较高时开启该模式。
[0012]所述热栗机组一、热栗机组二、热栗机组三都启动工作，进入冬季三级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭，然后打开第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门，并开启第九阀门、第十阀门、第十一阀门。40°C的用户用水进入机组的冷凝器，经换热后温度提升到65°C，再进入用户系统。同时9°C的地下水进入机组的蒸发器，经换热后温度降到6°C。所需热负荷更高时开启该模式。
[0013]所述热栗机组一启动工作，进入夏季一级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通，然后关闭第十一阀门、第十阀门、第十三阀门和第十四阀门。13°C的用户用水进入机组一的蒸发器，经冷却后温度降低到6°C，再进入用户系统。同时25°C的地下水进入机组一的冷凝器，经换热后温度上升到30°C。所需冷负荷较低时开启该模式
[0014]所述热栗机组一和热栗机组二启动工作，进入夏季二级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通，然后关闭第十一阀门和阀门第十四阀门。13°C的用户用水分别进入机组一和机组二的蒸发器，经冷却后温度降低到6°C，再进入用户系统。同时25°C的地下水分别进入机组一和机组二的冷凝器，经换热后温度上升到30°C。所需冷负荷较高时开启该模式。
[0015]所述热栗机组一、热栗机组二和热栗机组三同时启动，进入工作夏季三级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通。13°C的用户用水分别进入机组一、机组二和机组三的蒸发器，经冷却后温度降低到6°C，再进入用户系统。同时25°C的地下水分别进入机组一、机组二和机组三的冷凝器，经换热后温度上升到30°C。所需冷负荷更高时开启该模式。
[0016]本实用新型对比与其他单级热栗，其是由两台定频机组和一台变频机组组成。定频机组不能调节运行频率，只能通过增减机组台数来粗略调节运行状态，但其初投资和运行成本低，经济上具有有利条件。变频机组可以通过改变频率调节运行状态，可以更加精细地进行调节，但其价格要比定频机组高得多，成本较高。该系统三台机组联合，可根据季节变换及用户实际冷热负荷要求调节热栗的冬夏模式，以及热栗的级数。即可分为冬季一级热栗系统、冬季二级热栗系统、冬季三级热栗系统、夏季一级热栗系统、夏季二级热栗系统、夏季三级热栗系统。冬季接民用建筑用户，夏季接公用建筑用户。其中热栗机组一和机组二是定频机组，机组三是变频调峰机组。如此便可在满足用户需求的情况下，实现系统的最优化，最大程度的节约能源。
【附图说明】
[0017]图1是冬季工况下三级热栗节能运行图；
[0018]图2是夏季工况下三级热栗节能运行图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和具体实施例对本系统详细说明。
[0020]本实用新型如图1和图2所示，包括热栗机组一、热栗机组二和热栗机组三，所述热栗机组一和热栗机组二是定频机组，热栗机组三是变频调峰机组;热栗机组一由第一冷凝器15和第一蒸发器16组成，热栗机组二由第二冷凝器17和第二蒸发器18组成，热栗机组三由第三冷凝器19和第三蒸发器20组成；
[0021]用户出水端分别连接设置第一阀门I的第一出水管路和设置第三阀门3的第二出水管路，第一出水管路分别通过第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14连接第一冷凝器15、第二冷凝器17、第三冷凝器19;第二出水管路分别连接第一蒸发器16、第二蒸发器18、第三蒸发器20;
[0022]用户回水端分别连接设置第二阀门2的第一回水管路和设置第四阀门4的第二回水管路，第一回水管路分别连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二回水管路分别通过第九阀门9、第十阀门10、第十一阀门11连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器；
[0023]地下水低温端分别连接设置第八阀门8的第一水路和设置第五阀5门的第二水路，第一水路分别通过第九阀门9、第十阀门10、第十一阀门11连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器；第二水路分别通过第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器；
[0024]地下水高温端分别连接设置第七阀门7的第三水路和设置第六阀门6的第四水路，第三水路分别连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器;第四水路分别连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器。
[0025]本系统可根据季节变换及用户实际冷热负荷要求调节热栗的冬夏模式，以及热栗的级数。即可分为冬季一级热栗系统、冬季二级热栗系统、冬季三级热栗系统、夏季一级热栗系统、夏季二级热栗系统、夏季三级热栗系统。冬季接民用建筑用户，夏季接公用建筑用户。其中热栗机组一和机组二是定频的，机组三是变频的。
[0026]所述冬季一级热栗系统，冬季模式，利用地下水提供热能经热栗机组给用户用水加热，以达到供暖需求。初始时，第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭。当只需要一台机组运行时，打开第十二阀门和阀门第九阀门，机组二和机组三处于关闭状态。低温用户用水进入机组一的冷凝器，在冷凝器中吸收制冷工质的热量温度提升，经供热管道再进入用户系统。同时地下水进入机组一的蒸发器，在蒸发器中制冷工质吸收地下水的热量汽化，地下水温度降低，经地埋管道排回到地下。
[0027]所述冬季二级热栗系统，冬季模式，利用地下水提供热能经热栗机组给用户用水加热，以达到供暖需求。初始时，第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭。当只需要两台机组运行时，打开第十二阀门、第十三阀门，再开启第九阀门、第十阀门，机组三处于关闭状态。低温用户用水进入机组一和机组二的冷凝器，在冷凝器中吸收制冷工质的热量温度提升，经供热管道再进入用户系统。同时地下水进入机组一和机组二的蒸发器，在蒸发器中制冷工质吸收地下水的热量汽化，地下水温度降低，经地埋管道排回到地下。
[0028]所述冬季三级热栗系统，冬季模式，利用地下水提供热能经热栗机组给用户用水加热，以达到供暖需求。初始时，第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭。当只需要三台机组运行时，打开第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门，并开启第九阀门、第十阀门、第十一阀门。三台机组均处于运行状态。低温用户用水进入机组一的冷凝器，在冷凝器中吸收制冷工质的热量温度提升，经供热管道再进入用户系统。同时地下水进入机组一的蒸发器，在蒸发器中制冷工质吸收地下水的热量汽化，地下水温度降低，经地埋管道排回到地下。
[0029]所述夏季一级热栗系统，夏季模式，利用夏季时地下水温度较低，可作为冷却介质，吸收热栗机组的冷凝器中制冷工质的热量，即通过热栗机组把冷量传送给用户用水，达到制冷的目的。初始时，第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通。当低负荷运行时，关闭第十一阀门、第十阀门和阀门第十三阀门、第十四阀门，机组二和机组三处于关闭状态。高温用户用水进入机组一的蒸发器，在蒸发器中制冷工质吸收用户用水的热量而汽化，进而用户用水温度降低。同时地下水进入热栗机组的冷凝器，冷却制冷工质，温度升高，然后经地下管网管道排回地下。
[0030]所述夏季二级热栗系统，夏季模式，初始时，第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通。当需要两台机组运行时，关闭第十一阀门和阀门第十四阀门、机组三处于关闭状态。高温用户用水进入机组一和机组二的蒸发器，在蒸发器中制冷工质吸收用户用水的热量而汽化，进而用户用水温度降低。同时地下水进入热栗机组的冷凝器，冷却制冷工质，温度升高，然后经地下管网管道排回地下。
[0031]所述夏季三级热栗系统，夏季模式，初始时，第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通。当高负荷运行时，阀门保持初始状态，此时机组一二三均处于运行状态。高温用户用水进入热栗机组的蒸发器，在蒸发器中制冷工质吸收用户用水的热量而汽化，进而用户用水温度降低。同时地下水进入热栗机组的冷凝器，冷却制冷工质，温度升高，然后经地下管网管道排回地下。
【主权项】
1.一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，其特征在于，包括热栗机组一、热栗机组二和热栗机组三，所述热栗机组一和热栗机组二是定频机组，热栗机组三是变频调峰机组；热栗机组一由第一冷凝器和第一蒸发器组成，热栗机组二由第二冷凝器和第二蒸发器组成，热栗机组三由第三冷凝器和第三蒸发器组成； 用户出水端分别连接设置第一阀门的第一出水管路和设置第三阀门的第二出水管路，第一出水管路分别通过第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二出水管路分别连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器； 用户回水端分别连接设置第二阀门的第一回水管路和设置第四阀门的第二回水管路，第一回水管路分别连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二回水管路分别通过第九阀门、第十阀门、第十一阀门连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器； 地下水低温端分别连接设置第八阀门的第一水路和设置第五阀门的第二水路，第一水路分别通过第九阀门、第十阀门、第十一阀门连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器;第二水路分别通过第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器； 地下水高温端分别连接设置第七阀门的第三水路和设置第六阀门的第四水路，第三水路分别连接第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器;第四水路分别连接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器。2.根据权利要求1所述一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，其特征在于，所述热栗机组一启动工作，进入冬季一级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭，然后打开第十二阀门和第九阀门。3.根据权利要求1所述一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，其特征在于，所述热栗机组一和热栗机组二启动工作，进入冬季二级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭，然后打开第十二阀门、第十三阀门第九阀门和第十阀门。4.根据权利要求1所述一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，其特征在于，所述热栗机组一、热栗机组二、热栗机组三都启动工作，进入冬季三级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门开通，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门关闭，然后打开第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门，并开启第九阀门、第十阀门、第十一阀门。5.根据权利要求1所述一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，其特征在于，所述热栗机组一启动工作，进入夏季一级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通，然后关闭第十一阀门、第十阀门、第十三阀门和第十四阀门。6.根据权利要求1所述一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，其特征在于，所述热栗机组一和热栗机组二启动工作，进入夏季二级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通，然后关闭第十一阀门和阀门第十四阀门。7.根据权利要求1所述一种带变频调峰机组的三级热栗节能系统，其特征在于，所述热栗机组一、热栗机组二和热栗机组三同时启动，进入工作夏季三级热栗系统，开始时第一阀门、第二阀门、第七阀门、第八阀门关闭，第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门开通。
【文档编号】F25B41/04GK205481927SQ201620195145
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】孙志利, 曹人杰, 臧润清
【申请人】天津商业大学