一種帶變頻調峰機組的三級熱泵節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶變頻調峰機組的三級熱泵節(jié)能系統(tǒng)。本實用新型包括熱泵機組一、熱泵機組二和熱泵機組三，所述熱泵機組一和熱泵機組二是定頻機組，熱泵機組三是變頻調峰機組；熱泵機組一由第一冷凝器和第一蒸發(fā)器組成，熱泵機組二由第二冷凝器和第二蒸發(fā)器組成，熱泵機組三由第三冷凝器和第三蒸發(fā)器組成。本實用新型即可分為冬季一級熱泵系統(tǒng)、冬季二級熱泵系統(tǒng)、冬季三級熱泵系統(tǒng)、夏季一級熱泵系統(tǒng)、夏季二級熱泵系統(tǒng)、夏季三級熱泵系統(tǒng)。冬季接民用建筑用戶，夏季接公用建筑用戶。其中熱泵機組一和機組二是定頻機組，機組三是變頻調峰機組。如此便可在滿足用戶需求的情況下，實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，最大程度的節(jié)約能源。
【專利說明】
一種帶變頻調峰機組的三級熱泵節(jié)能系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型是一種熱栗節(jié)能運行設計方案，具體的說是一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前由于能源消耗的急劇增加，熱栗作為一種通過消耗少量高品位能源，把熱量由低溫級上升到高溫級的特殊裝置而受到了人們的青睞。熱栗是以地源能(土壤、地下水、地表水、低溫地熱水和尾水)或空氣能作為夏季制冷的冷卻源、冬季采暖供熱的低溫熱源，同時實現(xiàn)采暖、制冷和生活用水的一種系統(tǒng)。熱栗用來替代傳統(tǒng)的制冷機和鍋爐進行空調、采暖和供熱的模式，是改善城市大氣環(huán)境和節(jié)約能源的一種有效途徑，也是我國可再生能源利用的一個新發(fā)展方向。
[0003]在熱栗系統(tǒng)的實際應用中，節(jié)能管理和節(jié)能控制是提高系統(tǒng)運行效率的重要途徑，但節(jié)能管理和節(jié)能控制的前提是系統(tǒng)的優(yōu)化設計方案，如何在設計過程中充分考慮負荷變化來實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能運行成為關鍵。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)。
[0005]—種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，包括熱栗機組一、熱栗機組二和熱栗機組三，所述熱栗機組一和熱栗機組二是定頻機組，熱栗機組三是變頻調峰機組;熱栗機組一由第一冷凝器和第一蒸發(fā)器組成，熱栗機組二由第二冷凝器和第二蒸發(fā)器組成，熱栗機組三由第三冷凝器和第三蒸發(fā)器組成；
[0006]用戶出水端分別連接設置第一閥門的第一出水管路和設置第三閥門的第二出水管路，第一出水管路分別通過第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二出水管路分別連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器；
[0007]用戶回水端分別連接設置第二閥門的第一回水管路和設置第四閥門的第二回水管路，第一回水管路分別連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二回水管路分別通過第九閥門、第十閥門、第十一閥門連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器；
[0008]地下水低溫端分別連接設置第八閥門的第一水路和設置第五閥門的第二水路，第一水路分別通過第九閥門、第十閥門、第十一閥門連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器;第二水路分別通過第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器；
[0009]地下水高溫端分別連接設置第七閥門的第三水路和設置第六閥門的第四水路，第三水路分別連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器;第四水路分別連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器。
[0010]所述熱栗機組一啟動工作，進入冬季一級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉，然后打開第十二閥門和第九閥門。熱栗機組一啟動工作，熱栗機組二和機組三處于關閉狀態(tài)，即一級熱栗運行狀態(tài)。40°C的用戶用水進入機組一的冷凝器，經換熱后溫度提升到65°C，再進入用戶系統(tǒng)。同時9°C的地下水進入機組一的蒸發(fā)器，經換熱后溫度降到6°C。該運行模式在熱負荷較低時開啟。
[0011]所述熱栗機組一和熱栗機組二啟動工作，進入冬季二級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉，然后打開第十二閥門、第十三閥門第九閥門和第十閥門。熱栗機組三處于關閉狀態(tài)，即二級熱栗運行狀態(tài)。40°C的用戶用水分別進入機組一和機組二的冷凝器，經換熱后溫度提升到65°C，再進入用戶系統(tǒng)。同時9°C的地下水分別進入機組一和機組二的蒸發(fā)器，經換熱后溫度降到6°C。所需熱負荷較高時開啟該模式。
[0012]所述熱栗機組一、熱栗機組二、熱栗機組三都啟動工作，進入冬季三級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉，然后打開第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門，并開啟第九閥門、第十閥門、第十一閥門。40°C的用戶用水進入機組的冷凝器，經換熱后溫度提升到65°C，再進入用戶系統(tǒng)。同時9°C的地下水進入機組的蒸發(fā)器，經換熱后溫度降到6°C。所需熱負荷更高時開啟該模式。
[0013]所述熱栗機組一啟動工作，進入夏季一級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通，然后關閉第十一閥門、第十閥門、第十三閥門和第十四閥門。13°C的用戶用水進入機組一的蒸發(fā)器，經冷卻后溫度降低到6°C，再進入用戶系統(tǒng)。同時25°C的地下水進入機組一的冷凝器，經換熱后溫度上升到30°C。所需冷負荷較低時開啟該模式
[0014]所述熱栗機組一和熱栗機組二啟動工作，進入夏季二級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通，然后關閉第十一閥門和閥門第十四閥門。13°C的用戶用水分別進入機組一和機組二的蒸發(fā)器，經冷卻后溫度降低到6°C，再進入用戶系統(tǒng)。同時25°C的地下水分別進入機組一和機組二的冷凝器，經換熱后溫度上升到30°C。所需冷負荷較高時開啟該模式。
[0015]所述熱栗機組一、熱栗機組二和熱栗機組三同時啟動，進入工作夏季三級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通。13°C的用戶用水分別進入機組一、機組二和機組三的蒸發(fā)器，經冷卻后溫度降低到6°C，再進入用戶系統(tǒng)。同時25°C的地下水分別進入機組一、機組二和機組三的冷凝器，經換熱后溫度上升到30°C。所需冷負荷更高時開啟該模式。
[0016]本實用新型對比與其他單級熱栗，其是由兩臺定頻機組和一臺變頻機組組成。定頻機組不能調節(jié)運行頻率，只能通過增減機組臺數(shù)來粗略調節(jié)運行狀態(tài)，但其初投資和運行成本低，經濟上具有有利條件。變頻機組可以通過改變頻率調節(jié)運行狀態(tài)，可以更加精細地進行調節(jié)，但其價格要比定頻機組高得多，成本較高。該系統(tǒng)三臺機組聯(lián)合，可根據季節(jié)變換及用戶實際冷熱負荷要求調節(jié)熱栗的冬夏模式，以及熱栗的級數(shù)。即可分為冬季一級熱栗系統(tǒng)、冬季二級熱栗系統(tǒng)、冬季三級熱栗系統(tǒng)、夏季一級熱栗系統(tǒng)、夏季二級熱栗系統(tǒng)、夏季三級熱栗系統(tǒng)。冬季接民用建筑用戶，夏季接公用建筑用戶。其中熱栗機組一和機組二是定頻機組，機組三是變頻調峰機組。如此便可在滿足用戶需求的情況下，實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，最大程度的節(jié)約能源。
【附圖說明】
[0017]圖1是冬季工況下三級熱栗節(jié)能運行圖；
[0018]圖2是夏季工況下三級熱栗節(jié)能運行圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖和具體實施例對本系統(tǒng)詳細說明。
[0020]本實用新型如圖1和圖2所示，包括熱栗機組一、熱栗機組二和熱栗機組三，所述熱栗機組一和熱栗機組二是定頻機組，熱栗機組三是變頻調峰機組;熱栗機組一由第一冷凝器15和第一蒸發(fā)器16組成，熱栗機組二由第二冷凝器17和第二蒸發(fā)器18組成，熱栗機組三由第三冷凝器19和第三蒸發(fā)器20組成；
[0021]用戶出水端分別連接設置第一閥門I的第一出水管路和設置第三閥門3的第二出水管路，第一出水管路分別通過第十二閥門12、第十三閥門13、第十四閥門14連接第一冷凝器15、第二冷凝器17、第三冷凝器19;第二出水管路分別連接第一蒸發(fā)器16、第二蒸發(fā)器18、第三蒸發(fā)器20;
[0022]用戶回水端分別連接設置第二閥門2的第一回水管路和設置第四閥門4的第二回水管路，第一回水管路分別連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二回水管路分別通過第九閥門9、第十閥門10、第十一閥門11連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器；
[0023]地下水低溫端分別連接設置第八閥門8的第一水路和設置第五閥5門的第二水路，第一水路分別通過第九閥門9、第十閥門10、第十一閥門11連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器；第二水路分別通過第十二閥門12、第十三閥門13、第十四閥門14連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器；
[0024]地下水高溫端分別連接設置第七閥門7的第三水路和設置第六閥門6的第四水路，第三水路分別連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器;第四水路分別連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器。
[0025]本系統(tǒng)可根據季節(jié)變換及用戶實際冷熱負荷要求調節(jié)熱栗的冬夏模式，以及熱栗的級數(shù)。即可分為冬季一級熱栗系統(tǒng)、冬季二級熱栗系統(tǒng)、冬季三級熱栗系統(tǒng)、夏季一級熱栗系統(tǒng)、夏季二級熱栗系統(tǒng)、夏季三級熱栗系統(tǒng)。冬季接民用建筑用戶，夏季接公用建筑用戶。其中熱栗機組一和機組二是定頻的，機組三是變頻的。
[0026]所述冬季一級熱栗系統(tǒng)，冬季模式，利用地下水提供熱能經熱栗機組給用戶用水加熱，以達到供暖需求。初始時，第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉。當只需要一臺機組運行時，打開第十二閥門和閥門第九閥門，機組二和機組三處于關閉狀態(tài)。低溫用戶用水進入機組一的冷凝器，在冷凝器中吸收制冷工質的熱量溫度提升，經供熱管道再進入用戶系統(tǒng)。同時地下水進入機組一的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷工質吸收地下水的熱量汽化，地下水溫度降低，經地埋管道排回到地下。
[0027]所述冬季二級熱栗系統(tǒng)，冬季模式，利用地下水提供熱能經熱栗機組給用戶用水加熱，以達到供暖需求。初始時，第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉。當只需要兩臺機組運行時，打開第十二閥門、第十三閥門，再開啟第九閥門、第十閥門，機組三處于關閉狀態(tài)。低溫用戶用水進入機組一和機組二的冷凝器，在冷凝器中吸收制冷工質的熱量溫度提升，經供熱管道再進入用戶系統(tǒng)。同時地下水進入機組一和機組二的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷工質吸收地下水的熱量汽化，地下水溫度降低，經地埋管道排回到地下。
[0028]所述冬季三級熱栗系統(tǒng)，冬季模式，利用地下水提供熱能經熱栗機組給用戶用水加熱，以達到供暖需求。初始時，第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉。當只需要三臺機組運行時，打開第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門，并開啟第九閥門、第十閥門、第十一閥門。三臺機組均處于運行狀態(tài)。低溫用戶用水進入機組一的冷凝器，在冷凝器中吸收制冷工質的熱量溫度提升，經供熱管道再進入用戶系統(tǒng)。同時地下水進入機組一的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷工質吸收地下水的熱量汽化，地下水溫度降低，經地埋管道排回到地下。
[0029]所述夏季一級熱栗系統(tǒng)，夏季模式，利用夏季時地下水溫度較低，可作為冷卻介質，吸收熱栗機組的冷凝器中制冷工質的熱量，即通過熱栗機組把冷量傳送給用戶用水，達到制冷的目的。初始時，第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通。當?shù)拓摵蛇\行時，關閉第十一閥門、第十閥門和閥門第十三閥門、第十四閥門，機組二和機組三處于關閉狀態(tài)。高溫用戶用水進入機組一的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷工質吸收用戶用水的熱量而汽化，進而用戶用水溫度降低。同時地下水進入熱栗機組的冷凝器，冷卻制冷工質，溫度升高，然后經地下管網管道排回地下。
[0030]所述夏季二級熱栗系統(tǒng)，夏季模式，初始時，第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通。當需要兩臺機組運行時，關閉第十一閥門和閥門第十四閥門、機組三處于關閉狀態(tài)。高溫用戶用水進入機組一和機組二的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷工質吸收用戶用水的熱量而汽化，進而用戶用水溫度降低。同時地下水進入熱栗機組的冷凝器，冷卻制冷工質，溫度升高，然后經地下管網管道排回地下。
[0031]所述夏季三級熱栗系統(tǒng)，夏季模式，初始時，第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通。當高負荷運行時，閥門保持初始狀態(tài)，此時機組一二三均處于運行狀態(tài)。高溫用戶用水進入熱栗機組的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中制冷工質吸收用戶用水的熱量而汽化，進而用戶用水溫度降低。同時地下水進入熱栗機組的冷凝器，冷卻制冷工質，溫度升高，然后經地下管網管道排回地下。
【主權項】
1.一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，包括熱栗機組一、熱栗機組二和熱栗機組三，所述熱栗機組一和熱栗機組二是定頻機組，熱栗機組三是變頻調峰機組；熱栗機組一由第一冷凝器和第一蒸發(fā)器組成，熱栗機組二由第二冷凝器和第二蒸發(fā)器組成，熱栗機組三由第三冷凝器和第三蒸發(fā)器組成； 用戶出水端分別連接設置第一閥門的第一出水管路和設置第三閥門的第二出水管路，第一出水管路分別通過第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二出水管路分別連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器； 用戶回水端分別連接設置第二閥門的第一回水管路和設置第四閥門的第二回水管路，第一回水管路分別連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器;第二回水管路分別通過第九閥門、第十閥門、第十一閥門連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器； 地下水低溫端分別連接設置第八閥門的第一水路和設置第五閥門的第二水路，第一水路分別通過第九閥門、第十閥門、第十一閥門連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器;第二水路分別通過第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器； 地下水高溫端分別連接設置第七閥門的第三水路和設置第六閥門的第四水路，第三水路分別連接第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器、第三蒸發(fā)器;第四水路分別連接第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器。2.根據權利要求1所述一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述熱栗機組一啟動工作，進入冬季一級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉，然后打開第十二閥門和第九閥門。3.根據權利要求1所述一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述熱栗機組一和熱栗機組二啟動工作，進入冬季二級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉，然后打開第十二閥門、第十三閥門第九閥門和第十閥門。4.根據權利要求1所述一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述熱栗機組一、熱栗機組二、熱栗機組三都啟動工作，進入冬季三級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門開通，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門關閉，然后打開第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門，并開啟第九閥門、第十閥門、第十一閥門。5.根據權利要求1所述一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述熱栗機組一啟動工作，進入夏季一級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通，然后關閉第十一閥門、第十閥門、第十三閥門和第十四閥門。6.根據權利要求1所述一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述熱栗機組一和熱栗機組二啟動工作，進入夏季二級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通，然后關閉第十一閥門和閥門第十四閥門。7.根據權利要求1所述一種帶變頻調峰機組的三級熱栗節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述熱栗機組一、熱栗機組二和熱栗機組三同時啟動，進入工作夏季三級熱栗系統(tǒng)，開始時第一閥門、第二閥門、第七閥門、第八閥門關閉，第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門開通。
【文檔編號】F25B41/04GK205481927SQ201620195145
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】孫志利, 曹人杰, 臧潤清
【申請人】天津商業(yè)大學