本發(fā)明涉及換熱系統(tǒng)，尤其涉及一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)長(zhǎng)江以北絕大部分建筑在冬季都需要使用供暖空調(diào)系統(tǒng)，且其中大部分地區(qū)在夏季對(duì)于供冷的需求也在不斷增長(zhǎng)。

2、空氣源熱泵系統(tǒng)利用空氣作為熱源，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保，成為供熱領(lǐng)域諸多熱泵類型中應(yīng)用最為廣泛的一種。空氣源熱泵主要缺點(diǎn)在于供熱能力在室外氣溫較低時(shí)下降嚴(yán)重，性能系數(shù)偏低，所以它的使用受到環(huán)境溫度的限制。

3、地源熱泵系統(tǒng)是以土壤熱能作為熱源，并以地埋管換熱器和水/水熱泵作為核心部件的集成系統(tǒng)，在運(yùn)行能效上通常比空氣源熱泵等其他類型的熱泵更為節(jié)能和經(jīng)濟(jì)。然而，采用單一的地源熱泵系統(tǒng)時(shí)，為了滿足用戶負(fù)荷需求，往往需要設(shè)計(jì)足夠大的地埋管換熱器容量。這不僅直接導(dǎo)致初始投資成本較高，而且由于地埋管占地面積較大，如果沒(méi)有足夠的空間來(lái)埋設(shè)這些管道，也會(huì)使得該技術(shù)的應(yīng)用受到限制。因此，高昂的投資成本和空間要求這兩方面因素均不利于地源熱泵系統(tǒng)的成本回收以及其更廣泛的應(yīng)用推廣。

4、針對(duì)不同地區(qū)供熱和制冷的需要，單一地源熱泵系統(tǒng)或空氣源熱泵系統(tǒng)均存在其局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于由于不同地區(qū)供熱和制冷的需要，克服其單一地源熱泵系統(tǒng)或空氣源熱泵系統(tǒng)所存在的局限性的技術(shù)問(wèn)題。

2、為此，本發(fā)明提及了一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，包括：

3、用戶末端、雙工況空氣源熱泵、水/水熱泵和地埋管換熱器；

4、其中，用戶末端用于為室內(nèi)供暖或供冷、雙工況空氣源熱泵以空氣能作為低溫?zé)嵩从糜诩訜釗Q熱介質(zhì)、水/水熱泵用于將熱量或冷量提取并輸送給用戶；地埋管換熱器用于換熱介質(zhì)和土壤的換熱；

5、在第一供熱模式下，換熱介質(zhì)在地埋管換熱器換熱后，輸送至雙工況空氣源熱泵進(jìn)一步被加熱并輸送至水/水熱泵的熱源側(cè)參與換熱，而后輸送回地埋管換熱器，形成一條通路；

6、換熱介質(zhì)由水/水熱泵的用戶側(cè)輸送至用戶末端供熱再輸送回水/水熱泵，形成另一條通路；

7、兩條通路內(nèi)的換熱介質(zhì)通過(guò)水/水熱泵進(jìn)行熱量的提取和輸送；

8、在第二供熱模式下，換熱介質(zhì)在雙工況空氣源熱泵被加熱后輸送至用戶末端供熱，再輸送回雙工況空氣源熱泵，形成通路；

9、在第一供冷模式下，換熱介質(zhì)由用戶末端輸送至地埋管換熱器并換熱后，再輸送回用戶末端供冷，形成通路；

10、在第二供冷模式下，換熱介質(zhì)在地埋管換熱器中換熱后，輸送至水/水熱泵的熱源側(cè)參與換熱，再輸送回地埋管換熱器，形成一條通路；

11、換熱介質(zhì)由水/水熱泵的用戶側(cè)輸送至用戶末端供冷再輸送回水/水熱泵，形成另一條通路；

12、兩條通路內(nèi)的換熱介質(zhì)通過(guò)水/水熱泵進(jìn)行熱量的提取和輸送。

13、進(jìn)一步地，用戶末端的出口端與水/水熱泵的用戶側(cè)入口端通過(guò)管路連通；

14、水/水熱泵的用戶側(cè)出口端與用戶末端的入口端通過(guò)管路連通，并在管路上設(shè)置第二水泵；

15、在由用戶末端的出口端向水/水熱泵的用戶側(cè)入口端連通的管路上依次設(shè)置第六閥門和第二閥門；

16、水/水熱泵的熱源側(cè)出口端通過(guò)管路與地埋管換熱器的入口端連通，并在管路上設(shè)置第一水泵；

17、地埋管換熱器的出口端與雙工況空氣源熱泵的入口端通過(guò)管路連通，并在管路上設(shè)置第四閥門；

18、雙工況空氣源熱泵的出口端與水/水熱泵的熱源側(cè)入口端通過(guò)管路連通，并在管路上設(shè)置第八閥門。

19、進(jìn)一步地，在由用戶末端的出口端向水/水熱泵的用戶側(cè)入口端連通的管路上依次設(shè)置第六閥門和第二閥門，其中，在第二閥門和第六閥門之間設(shè)置支路連通于第一水泵的入口端，并在支路上設(shè)置第一閥門。

20、進(jìn)一步地，雙工況空氣源熱泵的出口端與第二水泵的入口端通過(guò)管路連通，并在管路上設(shè)置第七閥門。

21、進(jìn)一步地，在地埋管換熱器的出口端與雙工況空氣源熱泵的入口端連通的管路上設(shè)置第四閥門，在雙工況空氣源熱泵的入口端和第四閥門之間設(shè)置一條支路連通于用戶末端的出口端，并在支路上設(shè)置第五閥門。

22、進(jìn)一步地，在地埋管換熱器的出口端與第四閥門連通的管路上設(shè)置支路連通于用戶末端的入口端，并在支路上設(shè)置第三閥門。

23、進(jìn)一步地，在用戶末端與室外復(fù)合熱泵系統(tǒng)管路連接處設(shè)置換熱器，

24、當(dāng)系統(tǒng)管路沒(méi)有防凍需求的情況下，用戶末端與室外側(cè)的管路直接連接；

25、當(dāng)系統(tǒng)管路存在防凍需求的情況下，換熱器提供間接連接的方式用于傳遞熱量給用戶末端管路中的水。

26、進(jìn)一步地，雙工況空氣源熱泵的雙工況包括：制取低溫?zé)崴r以及制取供暖用水工況。

27、本申請(qǐng)的有益效果為：

28、本發(fā)明提供了一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，包括：用戶末端、雙工況空氣源熱泵、水/水熱泵和地埋管換熱器；其中，用戶末端用于為室內(nèi)供暖或供冷、雙工況空氣源熱泵以空氣能作為低溫?zé)嵩从糜诩訜釗Q熱介質(zhì)、水/水熱泵用于將熱量或冷量提取并輸送給用戶；地埋管換熱器用于換熱介質(zhì)和土壤的換熱；在第一供熱模式下，換熱介質(zhì)在地埋管換熱器換熱后，輸送至雙工況空氣源熱泵進(jìn)一步被加熱并輸送至水/水熱泵的熱源側(cè)參與換熱，而后輸送回地埋管換熱器，形成一條通路；換熱介質(zhì)由水/水熱泵的用戶側(cè)輸送至用戶末端供熱再輸送回水/水熱泵，形成另一條通路；兩條通路內(nèi)的換熱介質(zhì)通過(guò)水/水熱泵進(jìn)行熱量的提取和輸送；在第二供熱模式下，換熱介質(zhì)在雙工況空氣源熱泵被加熱后輸送至用戶末端供熱，再輸送回雙工況空氣源熱泵，形成通路；在第一供冷模式下，換熱介質(zhì)由用戶末端輸送至地埋管換熱器并換熱后，再輸送回用戶末端供冷，形成通路；在第二供冷模式下，換熱介質(zhì)在地埋管換熱器中換熱后，輸送至水/水熱泵的熱源側(cè)參與換熱，再輸送回地埋管換熱器，形成一條通路；換熱介質(zhì)由水/水熱泵的用戶側(cè)輸送至用戶末端供冷再輸送回水/水熱泵，形成另一條通路；兩條通路內(nèi)的換熱介質(zhì)通過(guò)水/水熱泵進(jìn)行熱量的提取和輸送。

29、本發(fā)明通過(guò)雙工況空氣源熱泵和水/水熱泵間管路的靈活切換實(shí)現(xiàn)了空氣熱能和土壤熱能的深度聯(lián)合利用，極大程度上利用了雙工況空氣源熱泵的制熱能力，并有效利用水/水熱泵結(jié)合土壤熱能解決雙工況空氣源熱泵在室外環(huán)境較低時(shí)能效系數(shù)低的問(wèn)題。并且，系統(tǒng)在維持高能效的同時(shí)減少了從土壤中的取熱量，有效減少埋管數(shù)量降低投資成本，縮小占地面積，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。

技術(shù)特征：

1.一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高效利用地?zé)崮芎涂諝饽艿亩嗄芑パa(bǔ)供熱制冷系統(tǒng)，包括：用戶末端、雙工況空氣源熱泵、水/水熱泵和地埋管換熱器；本申請(qǐng)充分考慮了空氣熱源、淺層土壤熱源與建筑負(fù)荷特性的匹配關(guān)系，通過(guò)雙工況空氣源熱泵和水/水熱泵間管路的靈活切換，實(shí)現(xiàn)了空氣熱能和土壤熱能的深度高效利用，系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷情況可以運(yùn)行兩種供暖模式和兩種制冷模式，利用了雙工況空氣源熱泵在供暖初期、末期的高效制熱能力，并通過(guò)與水/水熱泵耦合，不僅有效解決雙工況空氣源熱泵在供暖中期室外環(huán)境較低時(shí)能效系數(shù)低、制熱能力差的問(wèn)題，同時(shí)還在維持高能效的基礎(chǔ)上，減少了從土壤中的取熱量，有效減少埋管數(shù)量，降低投資成本，縮小占地面積，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。

技術(shù)研發(fā)人員：韓宗偉,邱寶奇,程逸時(shí),楊記林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19