專利名稱：基于溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種制冷和除濕技術(shù)領(lǐng)域的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，特別是一種基于 溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源問題是人類發(fā)展面臨的一個重大問題，能源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展成為趨 勢。土壤源熱泵是一種有效的能源利用形式，它是利用土壤作為冷熱源，通過換 熱介質(zhì)，夏季向土壤散熱，冬季從土壤吸熱，再通過熱泵機(jī)組向建筑制冷和供熱。 土壤源屬于可再生能源，利用可再生能源作為建筑物制冷和供熱的冷熱源，既節(jié) 能又環(huán)保。同時，建筑物的室內(nèi)環(huán)境一般要求溫濕度控制，現(xiàn)有的大部分除濕方 式都是冷卻除濕。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利名稱為 一種地源熱泵系統(tǒng)，
申請?zhí)枮?00510025163.6，該專利公開了一種地源熱泵系統(tǒng)，由蒸發(fā)器、冷凝 器、壓縮機(jī)和膨脹閥構(gòu)成，在冬季制熱和夏季制冷過程中，分別切換閥門組，使 室內(nèi)循環(huán)水和井水分別按需要流經(jīng)蒸發(fā)器或冷凝器，充分利用地表水體與環(huán)境空 氣的溫差實現(xiàn)室內(nèi)循環(huán)水溫度的調(diào)節(jié)。該專利技術(shù)主要是針對室內(nèi)溫度控制，并 沒有進(jìn)行溫度和濕度的獨立控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào) 系統(tǒng)，采用熱泵系統(tǒng)單獨冷卻，轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)單獨除濕，兩者結(jié)合構(gòu)成溫濕度獨 立控制的空調(diào)系統(tǒng)，對于溫度、濕度都便于控制。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括地下埋管換熱器系統(tǒng)，熱
泵機(jī)組系統(tǒng)以及樓層空調(diào)機(jī)房內(nèi)的空調(diào)機(jī)組三部分。地下埋管換熱器系統(tǒng)與熱泵 機(jī)組系統(tǒng)通過管道連接起來，熱泵機(jī)組系統(tǒng)與空調(diào)機(jī)組通過管道連接起來。
所述地下埋管換熱器系統(tǒng)包括地下埋管換熱器，地源側(cè)集水器，地源側(cè)
分水器。地下埋管換熱器由多個埋管井并聯(lián)組成，所有埋管采用同程式連接。最 后通過管道和地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器連接。地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器 一端與地下埋管換熱器連接，另一端與熱泵機(jī)組系統(tǒng)通過管道連接。
所述熱泵機(jī)組系統(tǒng)包括兩臺并聯(lián)的熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組包括蒸發(fā)器、冷凝 器，空調(diào)冷凍水集水器、空調(diào)冷凍水分水器。蒸發(fā)器通過管道同時與地源側(cè)集水 器、地源側(cè)分水器以及空調(diào)冷凍水集水器、空調(diào)冷凍水分水器連接，冷凝器通過 管道同時與地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器以及空調(diào)冷卻水集水器、空調(diào)冷卻水分 水器連接。空調(diào)冷凍水集水器、空調(diào)冷凍水分水器與空調(diào)機(jī)組的冷卻段內(nèi)的冷卻 盤管通過管道連接。
所述空調(diào)機(jī)組包括混風(fēng)段、過濾段、除濕段、冷卻段、再熱段、加濕段和 送風(fēng)段?；祜L(fēng)段為空調(diào)機(jī)組最前端，有兩個入風(fēng)口， 一個入風(fēng)口沒有連接部件， 為新風(fēng)入口，另一個入風(fēng)口通過管道與房間接連，為回風(fēng)入口，混風(fēng)段在機(jī)組內(nèi) 部一端與過濾段連接；過濾段一端與混風(fēng)段連接，另一端與除濕段連接；除濕段 一端與過濾段連接，另一端與冷卻段連接，除濕段內(nèi)為轉(zhuǎn)輪除濕設(shè)備；冷卻段一 端與除濕段連接，另一端與再熱段連接，冷卻段內(nèi)為一個換熱盤管，盤管內(nèi)通過 水流動與空氣換熱，夏季時，盤管用于冷卻空氣，稱為冷卻盤管；再熱段一端與 冷卻段連接，另一端與加濕段連接，再熱段內(nèi)為一個電加熱器；加濕段一端與再 熱段連接，另一端與送風(fēng)段連接；送風(fēng)段一端與加濕段連接，另一端通過管道與 房間連接。制冷工況時，回風(fēng)和新風(fēng)在混風(fēng)段混合后經(jīng)過過濾段，過濾后經(jīng)過除 濕段內(nèi)的轉(zhuǎn)輪除濕，再經(jīng)過冷卻段內(nèi)的冷卻盤管冷卻，再經(jīng)再熱段內(nèi)的加熱盤管 再熱，最后經(jīng)過加濕段和送風(fēng)段送入室內(nèi)。
本發(fā)明在制冷工況時，熱泵機(jī)組工作，熱泵機(jī)組系統(tǒng)同時與地下埋管換熱器 系統(tǒng)和空調(diào)機(jī)組連接，將熱量散入地下，熱泵機(jī)組為空調(diào)機(jī)組提供冷凍水，冷凍 水進(jìn)入空調(diào)機(jī)組冷卻段的冷卻盤管內(nèi)，與空氣換熱冷卻空氣，空氣被冷卻之前先 經(jīng)過除濕段內(nèi)的轉(zhuǎn)輪，由轉(zhuǎn)輪進(jìn)行除濕，除濕的過程中沒有改變空氣的溫度，而 在冷卻的過程中，沒有改變空氣的濕度，因此空氣的溫度和濕度是獨立控制的。 經(jīng)過冷卻后的空氣如果溫度太低，還需要再熱段的電加熱對空氣進(jìn)行加熱后送入 室內(nèi)。供熱工況時，熱泵機(jī)組工作，熱泵機(jī)組系統(tǒng)與地下埋管換熱器和空調(diào)機(jī)組 連接，從土壤中吸收熱量，熱泵機(jī)組為空調(diào)機(jī)組提供熱水，熱水進(jìn)入空調(diào)機(jī)組冷
卻段內(nèi)的冷卻盤管內(nèi)，與空氣換熱加熱空氣，再經(jīng)過加濕段提高空氣濕度，送入 室內(nèi)。
本發(fā)明在空調(diào)機(jī)組內(nèi)采用溫濕度獨立控制，即轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)用于降低空氣濕 度而不改變空氣溫度，冷卻盤管用于降低空氣溫度而不改變空氣濕度，溫濕度獨 立控制有利與室內(nèi)的溫濕度控制，同時冷卻盤管只需要負(fù)責(zé)冷卻，而不需要除濕， 因此進(jìn)入冷卻盤管的冷凍水溫度就不需要很低，這就減輕了熱泵機(jī)組的工作負(fù) 擔(dān)。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為轉(zhuǎn)輪除濕結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括地下埋管換熱器系統(tǒng)l，熱泵機(jī)組系統(tǒng)2，空 調(diào)機(jī)組3。連接方式為地下埋管換熱器系統(tǒng)1與熱泵機(jī)組系統(tǒng)2通過管道連接 起來，熱泵機(jī)組系統(tǒng)2與空調(diào)機(jī)組3通過管道連接起來。
所述地下埋管換熱器系統(tǒng)1包括地下埋管換熱器5，地源側(cè)集水器6，地
源側(cè)分水器7。地下埋管換熱器5由多個埋管井并聯(lián)組成，最后通過管道和地源 側(cè)集水器6、地源側(cè)分水器7連接。地源側(cè)集水器6、地源側(cè)分水器7 —端與地 下埋管換熱器5連接，另一端與熱泵機(jī)組系統(tǒng)2通過管道連接。
所述熱泵機(jī)組系統(tǒng)2包括熱泵機(jī)組8，兩臺熱泵機(jī)組8并聯(lián)。熱泵機(jī)組包 括蒸發(fā)器9，冷凝器IO，空調(diào)冷凍水集水器ll，空調(diào)冷凍水分水器12。蒸發(fā)器 9通過管道同時與地源側(cè)集水器6、地源側(cè)分水器7以及空調(diào)冷凍水集水器11、 空調(diào)冷凍水分水器12連接，冷凝器10通過管道與地源側(cè)集水器6、地源側(cè)集水 器7連接。
所述空調(diào)機(jī)組3包括混分段13，過濾段14，除濕段15，冷卻段16，再熱 段17，加濕段18，送風(fēng)段19?；祜L(fēng)段13為空調(diào)機(jī)組最前端，有兩個入風(fēng)口， 一個入風(fēng)口沒有連接?xùn)|西，為新風(fēng)入口，另一個入風(fēng)口通過管道與房間接連，為
回風(fēng)入口，混風(fēng)段13在機(jī)組內(nèi)部一端與過濾段14連接；過濾段14一端與混風(fēng) 段13連接，另一端與除濕段15連接；除濕段15—端與過濾段14連接，另一端 與冷卻段16連接，除濕段15內(nèi)設(shè)一套轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)4;冷卻段16—端與除濕 段15連接，另一端與再熱段17連接，冷卻段16內(nèi)為一個換熱盤管，盤管內(nèi)通 過水流動與空氣換熱，夏季時，盤管用于冷卻空氣，稱為冷卻盤管；再熱段17 一端與冷卻段16連接，另一端與加濕段18連接，再熱段17內(nèi)設(shè)一個電加熱器; 加濕段18 —端與再熱段17連接，另一端與送風(fēng)段19連接；送風(fēng)段19 一端與加 濕18段連接，另一端通過管道與房間連接。
制冷時冷卻水通過地源側(cè)分水器7進(jìn)入地下埋管換熱器5與土壤換熱后通過 地源側(cè)集水器6進(jìn)入熱泵機(jī)組冷凝器10。熱泵機(jī)組8為空調(diào)機(jī)組3提供冷凍水， 冷凍水經(jīng)過冷凍水分水器12進(jìn)入空調(diào)機(jī)組冷卻段16的冷卻盤管內(nèi)，與空氣換熱 冷卻空氣，換熱后的冷凍水從冷卻段16內(nèi)的冷卻盤管流入冷凍水集水器11?？?氣被冷卻之前先經(jīng)過空調(diào)機(jī)組3的除濕段15內(nèi)的轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)4，由轉(zhuǎn)輪除濕 系統(tǒng)4進(jìn)行除濕，除濕的過程中沒有改變空氣的溫度，而在冷卻段16冷卻的過 程中，沒有改變空氣的濕度，因此空氣的溫度和濕度是獨立控制的。經(jīng)過冷卻后 的空氣如果溫度太低，還需要再熱段17的電加熱對空氣進(jìn)行加熱后送入室內(nèi)。
供熱工況時正好相反，即冷水通過地源側(cè)分水器7進(jìn)入地下埋管換熱器5與 土壤換熱后通過地源側(cè)集水器6進(jìn)入熱泵機(jī)組蒸發(fā)器9。熱泵機(jī)組8為空調(diào)機(jī)組 3提供熱水，熱水經(jīng)過冷凍水分水器12進(jìn)入空調(diào)機(jī)組冷卻段16的冷卻盤管內(nèi)， 與空氣換熱加熱空氣，換熱后的熱水從冷卻段16內(nèi)的冷卻盤管流入冷凍水集水 器ll。被加熱后的空氣再經(jīng)過加濕段18提高空氣濕度，送入室內(nèi)。
可以看到，這里制冷工況時采用溫濕度獨立控制，不僅便于控制室內(nèi)的溫度 和濕度，而且空調(diào)機(jī)組3冷卻段16內(nèi)的冷卻盤管只需要負(fù)責(zé)冷卻，而不需要除 濕，因此進(jìn)入冷卻盤管的冷凍水溫度就不需要很低，這就減輕了熱泵機(jī)組8的工 作負(fù)擔(dān)。
如圖2所示，轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)4包括除濕與再生兩個工作過程，除濕過程中， 經(jīng)過過濾段14的空氣20經(jīng)過轉(zhuǎn)輪21進(jìn)行除濕，再由送風(fēng)風(fēng)機(jī)22將低濕空氣 23送入冷卻段16。再生過程中，經(jīng)過再生加熱器24加熱的空氣經(jīng)過轉(zhuǎn)輪21對 轉(zhuǎn)輪內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行加熱再生，再經(jīng)過再生風(fēng)機(jī)25排出。
本實施例提出地源熱泵這種節(jié)能環(huán)保的空調(diào)措施，滿足建筑物夏季供冷以及 冬季供熱的要求。同時針對建筑物室內(nèi)需要溫濕度控制，提出轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)，進(jìn) 行溫濕度獨立控制，使得熱泵機(jī)組只需要負(fù)責(zé)冷卻，而除濕的部分由轉(zhuǎn)輪完成。 空調(diào)機(jī)組中除濕段內(nèi)的轉(zhuǎn)輪除濕只降低空氣濕度而不改變空氣溫度，冷卻段內(nèi)的 冷卻盤管只改變空氣的溫度而不改變空氣濕度。在制冷工況時，熱泵機(jī)組為空調(diào) 機(jī)組冷卻段提供冷凍水用于降低空氣溫度，空調(diào)機(jī)組內(nèi)除濕段的轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)用 于降低空氣濕度，兩者相互獨立，除濕的過程中不改變空氣溫度，冷卻過程中不 改變空氣濕度。本實施例大大減輕了熱泵機(jī)組的工作負(fù)擔(dān)。
權(quán)利要求
1、一種基于溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于包括地下埋管換熱器系統(tǒng)、熱泵機(jī)組系統(tǒng)以及樓層空調(diào)機(jī)房內(nèi)的空調(diào)機(jī)組，地下埋管換熱器系統(tǒng)與熱泵機(jī)組系統(tǒng)通過管道連接，熱泵機(jī)組系統(tǒng)與空調(diào)機(jī)組通過管道連接，其中所述地下埋管換熱器系統(tǒng)包括地下埋管換熱器、地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器，地下埋管換熱器通過管道和地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器連接，地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器一端與地下埋管換熱器連接，另一端與熱泵機(jī)組系統(tǒng)通過管道連接；所述熱泵機(jī)組系統(tǒng)包括兩臺并聯(lián)熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組包括蒸發(fā)器、冷凝器，空調(diào)冷凍水集水器、空調(diào)冷凍水分水器，蒸發(fā)器通過管道同時與地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器以及空調(diào)冷凍水集水器、空調(diào)冷凍水分水器連接，冷凝器通過管道與地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器連接，空調(diào)冷凍水集水器、空調(diào)冷凍水分水器與空調(diào)機(jī)組通過管道連接；所述空調(diào)機(jī)組包括混風(fēng)段、過濾段、除濕段、冷卻段、再熱段、加濕段和送風(fēng)段，混風(fēng)段為空調(diào)機(jī)組最前端，有兩個入風(fēng)口，一個為新風(fēng)入口，另一個入風(fēng)口通過管道與房間接連，為回風(fēng)入口，混風(fēng)段在機(jī)組內(nèi)部一端與過濾段連接，過濾段另一端與除濕段連接，除濕段另一端與冷卻段連接，除濕段內(nèi)設(shè)一套轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，冷卻段另一端與再熱段連接，冷卻段內(nèi)設(shè)一個換熱盤管，為冷卻盤管，再熱段一端與冷卻段連接，另一端與加濕段連接，再熱段內(nèi)設(shè)一個電加熱器，加濕段另一端與送風(fēng)段連接，送風(fēng)段另一端通過管道與房間連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特 征是，所述地下埋管換熱器由多個埋管井并聯(lián)組成，所有埋管采用同程式連接， 最后通過管道和地源側(cè)集水器、地源側(cè)分水器連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特 征是，所述熱泵機(jī)組系統(tǒng)中空調(diào)冷凍水集水器、空調(diào)冷凍水分水器通過管道與空 調(diào)機(jī)組中的冷卻段連接，為冷卻段內(nèi)的冷卻盤管在制冷工況時提供冷凍水冷卻空 氣，在供熱工況時提供熱水加熱空氣。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特 征是，所述轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)包括除濕與再生兩個過程，除濕過程中，經(jīng)過過濾段的 空氣經(jīng)過轉(zhuǎn)輪進(jìn)行除濕，再由送風(fēng)風(fēng)機(jī)將低濕空氣送入冷卻段；再生過程中，經(jīng) 過再熱段加熱的空氣經(jīng)過轉(zhuǎn)輪對轉(zhuǎn)輪內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行加熱再生，再經(jīng)過再生風(fēng)機(jī)排 出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于溫濕度獨立控制的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括地下埋管換熱器系統(tǒng)、熱泵機(jī)組系統(tǒng)以及樓層空調(diào)機(jī)房內(nèi)的空調(diào)機(jī)組，地下埋管換熱器系統(tǒng)與熱泵機(jī)組系統(tǒng)通過管道連接，熱泵機(jī)組系統(tǒng)與空調(diào)機(jī)組通過管道連接；熱泵機(jī)組的空調(diào)冷凍水集水器、分水器與空調(diào)機(jī)組的冷卻盤管通過管道連接，空調(diào)機(jī)組冷卻盤管前有一套轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)。本發(fā)明在空調(diào)機(jī)組內(nèi)采用溫濕度獨立控制，即轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)用于降低空氣濕度而不改變空氣溫度，冷卻盤管用于降低空氣溫度而不改變空氣濕度，溫濕度獨立控制有利與室內(nèi)的溫濕度控制，同時冷卻盤管只需要負(fù)責(zé)冷卻，而不需要除濕，因此進(jìn)入冷卻盤管的冷凍水溫度就不需要很低，這就減輕了熱泵機(jī)組的工作負(fù)擔(dān)。
文檔編號F25B13/00GK101363649SQ200810200429
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者鑫 余, 杜慧芳, 王如竹, 翟曉強(qiáng) 申請人:上海交通大學(xué)