一種地源熱泵空調系統及其空氣處理方法技術方案

本發明專利技術公開了一種地源熱泵空調系統及其空氣處理方法，所述地源熱泵空調系統包括熱泵機組、空氣處理機組、地源介質系統，所述熱泵機組具有內、外換熱器分別與空氣處理機組和地源介質系統通過循環介質實現熱交換，所述空氣處理機組的風道中在送風方向上先后設有新風入口、回風入口、混合空氣熱質交換設備，混合空氣熱質交換設備與熱泵機組的內換熱器通過循環介質實現熱交換；混合空氣熱質交換設備與熱泵機組的內換熱器通過相連管道中的循環介質實現熱交換；所述空氣處理機組的風道中于新風熱質交換設備、混合空氣熱質交換設備之間設有與室內回風相通并供回風流入的混合室。本發明專利技術利用低品位地下水所儲存的冷量／熱能對新風預處理減少熱泵處理新風負荷而提高能量利用效率，節能效果明顯。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種空調制冷
，尤其涉及
技術介紹
地源熱泵兼有制冷與制熱功能，是通過利用土壤、地下水或地表水所存儲天熱冷量/熱 量獲得高能效比的熱泵機組。土壤、地下水或地表水所儲存能量是一種低品位的可再生能源 ，地源熱泵正是通過回收這種低品位地下儲能而獲得高的能效比，節能效果十分顯著。比如 ，商業建筑中，地源熱泵的年均節能可達17%，而住宅建筑中，地源熱泵的年均能耗可減少 32%。地源熱泵包括土壤源地源熱泵、地表水地源熱泵和地下水地源熱泵三類。地下水地源 熱泵具有結構簡單、技術成熟、施工方便及節能效果好等優點，因此，其得到更為廣泛應用 ，尤其在夏熱冬冷地區。現有技術的地下水地源熱泵大多是利用地下水來直接冷卻熱泵機組的冷凝器或加熱熱泵 機組的蒸發器，這種地下水地源熱泵的結構和工作原理在中國專利公開號CN1854645A中所公 開的"一種地源熱泵系統"中有詳細描述。雖然現有地源熱泵機組制冷效率或制熱效率較空 氣源熱泵機組或其他冷水機組(如采用冷卻塔冷卻方式)都有較大提高，然而，就現有技術 的地下水地源熱泵而言，特別是在大型建筑中的風管空調系統，空氣處理機組需要補充大量 的室外新風來攜帶熱泵機組制造的冷量/熱能來調節室內空氣，地下水所儲存天熱冷量或熱 能并沒有被直接用于冷卻高溫室外新風或加熱低溫室外新風，就造成原本可直接用于供冷或 供熱的地下水的冷量/熱能損失；由于室外新風的全熱負荷由熱泵機組承擔，當室內外溫差 較大時，熱泵機組承擔的負荷較大而導致能耗較高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種提高地能利用而使地源熱泵能耗減小的地源熱泵空調系統，同 時提供該地源熱泵空調系統的空氣處理方法。為實現上述目的，本專利技術的地源熱泵空調系統的技術方案是地源熱泵空調系統，包括 具有內、外換熱器的熱泵機組、空氣處理機組、用于攝取地能的地源介質系統，所述熱泵機 組的外換熱器連接在地源介質系統的循環管路中，所述空氣處理機組的風道中在送風方向上 依次設有新風入口、回風入口、混合空氣熱質交換設備，混合空氣熱質交換設備與熱泵機組的內換熱器通過循環介質實現熱交換，所述空氣處理機組風道中在新風入口與回風入口之間 設有新風熱質交換設備，所述新風熱質交換設備連接在地源介質系統的循環管路中。所述空氣處理機組的風道中于新風熱質交換設備、混合空氣熱質交換設備之間設有與回 風入口相通的混合室。所述空氣處理機組風道中在送風方向上的混合空氣熱質交換設備后方設有加濕器、風機所述地源介質系統包括循環管路及其上串接的地源換熱器、循環泵，地源換熱器上還設 有一對供循環地下水進出的進、出水管。所述新風熱質交換設備、混合空氣熱質交換設備為直接接觸式熱質交換設備或間接接觸 式熱質交換設備。所述新風熱質交換設備、熱泵機組外換熱器通過連接管先后串連在地源介質系統的循環 管路中。所述新風熱質交換設備、熱泵機組外換熱器通過連接管并聯在地源介質系統的循環管路中。所述新風熱質交換設備、熱泵機組的外換熱器分別連接在兩套獨立循環的地源介質系統 的循環管路中。本專利技術的空氣處理方法的技術方案是地源熱泵空調系統的空氣處理方法，在空氣處理 機組風道中的新風入口與回風入口之間設置與地源介質系統直接相連的新風熱質交換設備， 新風熱質交換設備對室外新風進行預處理后再和室內回風混合進入后方的混合空氣熱質交換 設備進一步處理，二次處理后的空氣經風機加壓送入空調房間內。本專利技術的空調系統和空氣處理方法與現有技術相比，其改進之處在于，先使用新風熱質 交換設備的地下儲能直接對新風進行預處理后，再進入間接利用地能的熱泵機組所主導的空 氣處理過程。由于地下水所儲存天熱冷量/熱能直接用于承擔室外新風的全部顯熱負荷及部 分潛熱負荷，熱泵機組僅需承擔室內負荷，從而節省熱泵機組制冷量/制熱量，熱泵機組耗 電量也相應減少，而從整體上通過有效利用低品位地下水儲能而節省高品位電能。本專利技術具 有利用低品位地下水所儲存的冷量/熱能的優點，高效節能，尤其新風量越大，節能效果越 明顯，當地下水溫度為15。C且新風量占總風量20。/。時，本專利技術比現有技術的地源熱泵節能達 20%以上。本專利技術可高效利用低品位的可再生能源直接實現給新風供冷或供熱，運行穩定可 靠、安全衛生、無地下水污染，適用范圍廣，特別適用于冬冷夏熱地區。另外，本專利技術的空調系統中的新風熱質交換設備和熱泵機組的外換熱器均由地下水提供冷/熱源，新風熱質交換設備和熱泵外換熱器可以先后串接在地源介質系統的循環管路中， 攜帶地能的循環介質可以先對室外新風供冷或供熱，然后再用于冷卻或加熱熱泵機組的外換 熱器，使地能在一套循環管路中被充分利用。另外，新風熱質交換設備和熱泵外換熱器也可以并聯在地源介質系統的循環管路中，并 可通過加設閥組對循環介質按當地的溫差情況合理分配，這種方式的節能效果較好但需要更 多的地下水來提供冷/熱量。另外，新風熱質交換設備和熱泵外換熱器也可以分別連接在兩套獨立的地源介質系統的 循環管路中，使新風熱質交換設備和熱泵外換熱器互不影響，這種方式的節能效果好但是需 要布置兩套循環系統而成本較高。附圖說明圖l是本專利技術提供的地源熱泵空調系統的實施例l的原理圖2是本專利技術提供的地源熱泵空調系統的供冷工況空氣處理過程在焓濕圖上表示(h-d圖)c圖3是本專利技術提供的地源熱泵空調系統的供熱工況空氣處理過程在焓濕圖上表示(h-d圖)c圖4是本專利技術提供的地源熱泵空調系統的實施例2的原理圖； 圖5是本專利技術提供的地源熱泵空調系統的實施例3的原理圖。圖1中，1、地源換熱器，2、第一循環泵，3、新風熱質交換設備，4、熱泵外換熱器， 5、熱泵機組，6、熱泵內換熱器，7、混合空氣熱質交換設備，8、加濕器，9、風機，10、 第二循環泵，11、混合室。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作詳細說明。如圖1所示，本專利技術的地源熱泵空調系統，包括熱泵機組5、空氣處理機組、用于攝取地 能的地源介質系統，所述熱泵機組具有內、外換熱器6、 4，空氣處理機組包括自新風入口至 送風口延伸的風道及其中沿送風方向依次設置的新風熱質交換設備3、混合室ll、混合空氣 熱質交換設備7、加濕器8、風機9，所述混合室ll與室內回風的回風入口相通。所述地源介 質系統包括循環管路及串接在循環管路上的第一循環泵2和地源換熱器1 ，地源換熱器l上還 設有一對供循環地下水進出的進、出水管，所述新風熱質交換設備3、熱泵機組5先后串接在 地源介質系統的循環管路中，該循環管路的循環介質被定義為第一介質。熱泵機組5的內換 熱器6、第二循環泵IO、混合空氣熱質交換設備7通過循環管路依次串接，該循環管路中的介質被定義為第二介質。所述新風熱質交換設備3和混合空氣熱質交換設備7可以選擇直接接觸 式熱質交換設備，如噴水室；也可以選擇間接接觸式熱質交換設備，如表面式冷卻器。本專利技術的空調系統在工作時，室外新風經新風熱質交換設備3處理后，進入混合室ll與 室內回風混合，然后再經混合空氣熱質交換設備7處理后，通過加濕器8加濕，經風機9加壓 后送入空調房間內；供冷工況下，室外新風與新風熱質交換設備3進行熱質交換過程中新風 被冷卻除濕，新風與回風所組成的混合空氣與混合空氣熱質交換設備7進行熱質交換過程中 混合空氣也被冷卻除濕，新風熱質交換設備3承擔室外本文檔來自技高網...

【技術保護點】
地源熱泵空調系統，包括具有內、外換熱器的熱泵機組、空氣處理機組、用于攝取地能的地源介質系統，所述熱泵機組的外換熱器連接在地源介質系統的循環管路中，所述空氣處理機組的風道中在送風方向上先后設有新風入口、回風入口、混合空氣熱質交換設備，混合空氣熱質交換設備與熱泵機組的內換熱器通過循環介質實現熱交換，其特征在于：所述空氣處理機組風道中在新風入口與回風入口之間設有新風熱質交換設備，所述新風熱質交換設備連接在地源介質系統的循環管路中。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王林，馬愛華，談瑩瑩，周西文，任秀宏，張國強，王雨，許星，崔曉龍，
申請(專利權)人：河南科技大學，
類型：發明
國別省市：41[中國|河南]