一种双热源耦合式热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双热源耦合式热泵系统，包括若干土壤源地埋井换热器、若干热泵主机蒸发器、若干热泵主机冷凝器和若干空气源热泵主机，若干土壤源地埋井换热器的回水端和供水端通过管道分别与地埋井换热集水器和地埋井换热分水器连接，地埋井换热集水器的进水端连接有地源侧回水子系统，地源侧回水子系统的进水端与若干热泵主机蒸发器的出水端连接，地埋井换热分水器的出水端连接有地源侧供水子系统，地源侧供水子系统的出水端与若干热泵主机蒸发器的进水端连接，本发明专利技术一种双热源耦合式热泵系统，通过以地源热泵系统为主，空气源热泵系统为辅，进行选择性的利用本身最高能效时段，达到双方互补的目的。达到双方互补的目的。达到双方互补的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种双热源耦合式热泵系统


[0001]本专利技术涉及耦合式热泵系统
，具体为一种双热源耦合式热泵系统。

技术介绍

[0002]随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，公共建筑和住宅的供热和制冷空调已成为普遍的需求。目前，建筑供热和制冷空调的能耗大约已占社会总能耗的25%~30%。随着我国建筑业的迅猛发展，建筑节能的要求越来越高。降低空调系统的能耗、节约能源是建筑节能和暖通空调工作者一直追求的目标，对于大多数建筑，尤其是高档宾馆酒店、大型商场、高档办公楼、大型公共建筑等，空调和热水平均耗电约为建筑能耗的50%~60%。因此，运行节能不能只停留在口头，而是关系大把真金白银的大事。
[0003]2014年6月7日，国务院办公厅以国办发〔2014〕31号印发《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》。该《行动计划》主要任务之一为优化能源结构。积极发展天然气、核电、可再生能源等清洁能源，降低煤炭消费比重，推动能源结构持续优化。按照输出与就地消纳利用并重、集中式与分布式发展并举的原则，加快发展可再生能源。到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%。积极发展地热能、生物质能和海洋能。坚持统筹兼顾、因地制宜、多元发展的方针，有序开展地热能、海洋能资源普查，制定生物质能和地热能开发利用规划，积极推动地热能、生物质和海洋能清洁高效利用，推广生物质能和地热供热，开展地热发电和海洋能发电示范工程。
[0004]2021年4月，国家能源局编制的《关于促进地热能开发利用的若干意见》中指出，到2025年，地热能供暖（制冷）面积比2020年增加50%；到2035年，地热能供暖（制冷）面积比2025年翻一番。重点任务：根据资源情况和市场需求，大力推进地下水供暖，鼓励推广“地热能+”多能互补的供暖形式。保障措施：各级能源主管部门编制地热能开发利用规划并做好衔接；鼓励各级政府及所属部门出台有利于地热能开发利用的价格、财政、金融政策等，明确各职能部门的职责分工，营造有利于地热能开发利用的政策环境。
[0005]国家能源局2021年1月27日发布的《关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》（国能发新能〔2021〕3号）将地热能开发利用摆到了更加重要的位置，要求重点推进地热能供暖，实施总量控制，分区分类管理，以集中与分散相结合的方式推进地热能供暖。
[0006]当前，发展低碳清洁能源已成为能源转型的大势所趋。截至2019年，我国非化石能源占能源消费总量比重达15.3%，已提前完成2020年非化石能源占能源比重达到15%的目标任务。在2020年12月巴黎协定签署5周年之际，我国宣布，要到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。大力实施地下水供暖（制冷）替代传统化石能源，降低化石能源的使用比例，对改善我省能源结构、走生态优先绿色发展高质量新路具有重大意义。
[0007]在如雨后春笋般兴起的供暖、制冷形式中地源热泵和空气源热泵脱颖而出，但仍有许多不足。
[0008]地源热泵系统利用中的不足：
土壤源地埋井换热器场地限制：地源热泵热交换是在地下进行的，必须通过打井才能进行热量传输，场地不够大就无法完整完成整个过程。因此没有足够的场地就不能实现能量交换，因此使用将会受地场地的限制。
[0009]地埋井换热集水器投资价格高：地源热泵一次性投资价格高，高档次商品中经常有地源热泵的身影，地源热泵中央空调比一般中央空调档次要高许多，它的节能效率能够达到百分之四十以上，投资却恰好相反，比一般的空调高百分之四十。
[0010]地埋井换热分水器土壤热不平衡：地源热泵的技术最大不足是“冷热失衡”的问题。南方地区以供冷为主，需常向地下转移热量。北方地区，冬季采暖需求大，需从土壤中吸收热量。如此这般失衡运行，一般运行5~7年后，设施浅层地表由于冷热使用失衡，导致地下蓄能偏冷或偏热。常年制冷量大的区域，地下蓄能温度偏高。供暖利用率大的区域，蓄能温度偏低。从而导致系统温差小，换热效率降低。从而降低了设备的效率，同时影响周围生态结构。
[0011]空气源热泵系统利用中的不足：空气源热泵以室外空气作为热源或冷源，在供热工况下将室外空气作为低温热，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供热。如此一来，空气源热泵在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低。而且，其制热量会随室外空气温度的不断降低而减少，这与建筑物的热负荷需求正好相反。（夏季亦是如此）因此，当室外空气温度低于热泵工作的平衡点温度时，需要用电或其他辅助热源对空气进行加热，此外，在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会严重结霜，需要定期定时除霜，这也消耗大量的能量。在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸发器的结霜成为较大的技术障碍，在夏季高温天气，由于其制冷量随室外空气温度升高而降低，同样可能导致系统不能正常工作，如此一来，应用受到很大的局限。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种双热源耦合式热泵系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双热源耦合式热泵系统，包括若干土壤源地埋井换热器、若干热泵主机蒸发器6、若干热泵主机冷凝器7和若干空气源热泵主机14，若干所述土壤源地埋井换热器的回水端和供水端通过管道分别与地埋井换热集水器和地埋井换热分水器连接，所述地埋井换热集水器的进水端连接有地源侧回水子系统，所述地源侧回水子系统的进水端与若干热泵主机蒸发器的出水端连接，所述地埋井换热分水器的出水端连接有地源侧供水子系统，所述地源侧供水子系统的出水端与若干热泵主机蒸发器的进水端连接，所述热泵主机蒸发器的另一侧设置有热泵主机冷凝器，若干所述热泵主机冷凝器的输入端均与用户侧供水子系统的输出端连接，若干所述热泵主机冷凝器的输出端均与用户侧回水子系统的输入端连接，所述用户侧供水子系统的输入端和用户侧回水子系统的输出端分别与用户侧末端散热器的输出端和输入端连接，所述用户侧回水子系统的补水端与定压补水子系统连接，所述地源侧回水子系统的连接端和用户侧供水子系统的连接端合为一路与空气源供水子系统连接，所述地源侧供水子系统的连接端和用户侧回水子系统的连接端合为一路与空气源回水子系统连接，所述空气源供水子系统的输出端与空气源热泵主机的输入端连接，所述空气源回水子系统的输入端与空气源热泵主机的输出
端连接。
[0014]优选的，所述地源侧回水子系统包括地埋侧分水器，所述地埋侧分水器的出水端连接有手动阀门V78，所述手动阀门V78的一端通过管道连通有电动主控阀V77，所述电动主控阀V77的一端通过管道连通有手动阀门V112，所述手动阀门V112的底部与地埋井换热集水器的进水端连通。
[0015]优选的，所述地埋侧分水器的输入端连接有手动阀门V79，所述手动阀门V79的一端通过管道连接有电动主控阀V17，所述电动主控阀V17的一端通过管道分为两路分别连接有电动主控阀V15和手动阀门V6，所述电动主控阀V15的一端通过管道连接有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双热源耦合式热泵系统，包括若干土壤源地埋井换热器（1）、若干热泵主机蒸发器6、若干热泵主机冷凝器7和若干空气源热泵主机14，其特征在于：若干所述土壤源地埋井换热器（1）的回水端和供水端通过管道分别与地埋井换热集水器（2）和地埋井换热分水器（3）连接，所述地埋井换热集水器（2）的进水端连接有地源侧回水子系统（4），所述地源侧回水子系统（4）的进水端与若干热泵主机蒸发器（6）的出水端连接，所述地埋井换热分水器（3）的出水端连接有地源侧供水子系统（5），所述地源侧供水子系统（5）的出水端与若干热泵主机蒸发器（6）的进水端连接，所述热泵主机蒸发器（6）的另一侧设置有热泵主机冷凝器（7），若干所述热泵主机冷凝器（7）的输入端均与用户侧供水子系统（8）的输出端连接，若干所述热泵主机冷凝器（7）的输出端均与用户侧回水子系统（10）的输入端连接，所述用户侧供水子系统（8）的输入端和用户侧回水子系统（10）的输出端分别与用户侧末端散热器（9）的输出端和输入端连接，所述用户侧回水子系统（10）的补水端与定压补水子系统（11）连接，所述地源侧回水子系统（4）的连接端和用户侧供水子系统（8）的连接端合为一路与空气源供水子系统（12）连接，所述地源侧供水子系统（5）的连接端和用户侧回水子系统（10）的连接端合为一路与空气源回水子系统（13）连接，所述空气源供水子系统（12）的输出端与空气源热泵主机（14）的输入端连接，所述空气源回水子系统（13）的输入端与空气源热泵主机（14）的输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种双热源耦合式热泵系统，其特征在于：所述地源侧回水子系统（4）包括地埋侧分水器（15），所述地埋侧分水器（15）的出水端连接有手动阀门V78（078），所述手动阀门V78（078）的一端通过管道连通有电动主控阀V77（077），所述电动主控阀V77（077）的一端通过管道连通有手动阀门V112（112），所述手动阀门V112（112）的底部与地埋井换热集水器（2）的进水端连通。3.根据权利要求2所述的一种双热源耦合式热泵系统，其特征在于：所述地埋侧分水器（15）的输入端连接有手动阀门V79（079），所述手动阀门V79（079）的一端通过管道连接有电动主控阀V17（017），所述电动主控阀V17（017）的一端通过管道分为两路分别连接有电动主控阀V15（015）和手动阀门V6（006），所述电动主控阀V15（015）的一端通过管道连接有手动阀门V2（002），所述地埋侧分水器（15）的底部连接有泄水阀V80（080）。4.根据权利要求1所述的一种双热源耦合式热泵系统，其特征在于：所述地源侧供水子系统（5）包括地埋侧集水器（16）和地埋侧变频循环泵（17），所述地埋侧集水器（16）的出水端与手动阀门V72（072）连接，所述手动阀门V72（072）的一端通过管道分为六路分别与电动主控阀V51（051）、电动主控阀V43（043）、电动主控阀V26（026）、手动阀门V69（069）、电动主控阀V25（025）和手动阀门V57（057）连接，所述电动主控阀V51（051）的一端、电动主控阀V43（043）的一端和电动主控阀V26（026）的一端通过管道分别与手动阀门V52（052）、手动阀门V44（044）和手动阀门V27（027）连接，所述手动阀门V52的一端、手动阀门V44（044）的一端和手动阀门V27（027）的一端通过管道均连接有地埋侧变频循环泵（17），三个所述地埋侧变频循环泵（17）的一端通过管道分别与手动阀门V53（053）、手动阀门V45（045）和手动阀门V28（028）连接，所述手动阀门V53（053）的一端、手动阀门V45（045）的一端和手动阀门V28（028）的一端通过管道分别与电动主控阀V54（054）、电动主控阀V46（046）和电动主控阀V29（029）连接，所述电动主控阀V54（054）的一端、电动主控阀V46（046）的一端和电动主控阀V29（029）的一端通过管道合为一路与电动主控阀V18（018）连接，所述电动主控阀V18（018）通
过管道和电动主控阀V16（016）分为两路分别与手动阀门V1（001）和手动阀门V5（005）连接，所述手动阀门V1（001）和手动阀门V5（005）通过管道分别与若干热泵主机蒸发器（6）的进水端连接，所述地埋侧集水器（16）的底部连接有泄水阀V75（075），所述手动阀门V69（069）的一端通过管道连接有电动主控阀V68（068）和手动阀门V70（070），且手动阀门V69（069）和手动阀门V70（070）之间通过手动阀门V71（071）连接，所述手动阀门V57（057）的一端通过管道与手动阀门V58（058）连接。5.根据权利要求4所述的一种双热源耦合式热泵系统，其特征在于：所述地埋侧集水器（16）的进水端依次连接有平衡阀V73（073）和手动阀门V74（074），所述手动阀门V74（074）的一端通过管道依次连接有电动主控阀V76（076）和手动阀门V111（111），所述手动阀门V111的底部通过管道与地埋井换热分水器（3）的输出端连接。6.根据权利要求1所述的一种双热源耦合式热泵系统，其特征在于：所述用户侧供水子系统（8）包括用户侧分水器（18），所述用户侧分水器（18）的输入端连接有手动阀门V19（019），所述手动阀门V19（019）的一端通过管道依次连接有手动阀门V9（009）、电动主控阀V11（011）和电动主控阀V13（013），所述电动主控阀V13（013）的两侧通过管道分别与手动阀门V4（004）和手动阀门V8（008）连接，所述手动阀门V4（004）的一端和手动阀门V8（008）的一端分别与若干热泵主机冷凝器（7）的输出端连接。7.根据权利要求6所述的一种双热源耦合式热泵系统，其特征在于：所述用户侧分水器（18）的输出端通过管道依次连接有手动阀门V20（020）和电动主控阀V60，所述用户侧分水器（18）的底部通过管道连接有泄水阀V67（067）。8.根据权利要求1所述的一种双热源耦合式热泵系统，其特征在于：所述用户侧回水子系统（10）包括用户侧集水器（19），所述用户侧集水器（19）的输出端通过管道连接有手动阀门V64（064），所述手动阀门V64（064）的一端通过管道分为四路分别与电动主控阀V113（113）、电动主控阀V50（050）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖伟召，
申请(专利权)人：河北坤昌新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：