一种地源热泵结合冷梁的空调系统技术领域
本发明涉及一种地源热泵结合冷梁的空调系统，属于空调技术领域。
背景技术
目前，随着经济社会发展和人民生活水平的提高，对空调和供暖需求的量、质都在逐年提高，建筑能耗在逐年攀升。能源危机和环境污染成为影响当今社会发展的重要因素。特别是近年来，城市的碳排放急剧增加，城市的热岛效应尤为明显。而空调的能耗要占到整个建筑能耗的40％，因此降低空调能耗，减少空调向大气中的热排放是当下的迫切需求。找到合理的可开发低品位热源是空调节能降耗的关键。如何解决这一问题，成为我们刻不容缓的课题。
近几年，地源热泵作为绿色能源技术在国内得到大力推广，但在使用过程中存在一些问题，如(1)热泵效率低，(2)系统集成度不高，(3)无专业的地质普查资料等。造成很多地源热泵项目达不到预期的效果，甚至系统无法正常运行。同时，室内采取的空调方式，仍然以风机盘管加新风系统空调方式为主。这种系统经济、简单，基本满足人们对空调的需求。但这种系统存在的一些问题有：(1)室内为湿系统，有冷凝水存在，容易滋生细菌，污染室内环境。(2)室内设备自带电机，耗电量大，运行时有噪声。(3)送风温差大，人体舒适度度不高。(4)末端采用初效过滤，空气品质差。
由于大部分欧洲国家没有可直接利用的地表水和地下水资源，因此，地源热泵系统这种节能的技术，得到了快速的运用和发展，他们提供的地源热泵机组能够在多工况，尤其在极端工况下稳定运行。而冷梁是一种在欧洲发达国家有着广泛应用的舒适、节能的空调末端产品，地源热泵结合冷梁技术，大大改善了室内空气品质，节约系统的能耗，成为欧洲广泛使用的空调方式。但由于芬兰气候条件与国内的差异，芬兰奥林公司的地源热泵的供热效率更高，制冷效率较低，同时在国内气候环境下没有与冷梁系统共同工作的实际经验，无法直接在国内应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种地源热泵结合冷梁的空调系统，它能够降低能耗，降低运行成本，有利于其在绿色建筑中的推广和应用，特别适合于中国气候环境下。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种地源热泵结合冷梁的空调系统，它包括空气处理机组、换能侧进水管路、换能侧出水管路、埋管侧进水管路、埋管侧出水管路、用户侧进水管路、用户侧出水管路、地埋管系统、地源热泵主机、蓄能水池、换热机组和冷梁系统，地埋管系统的进水口与埋管侧出水管路相连通，地埋管系统的出水口与埋管侧进水管路相连通，空气处理机组的进水口通过阀门D与用户侧出水管路相连通，空气处理机组的出水口通过阀门D与用户侧进水管路相连通，换能侧进水管路通过阀门C与用户侧出水管路相连接，换能侧出水管路通过阀门C与用户侧进水管路相连接，地源热泵主机具有埋管侧冷源进口、埋管侧冷源出口、埋管侧热源进口、埋管侧热源出口、用户侧冷源进口、用户侧冷源出口、用户侧热源进口、用户侧热源出口，所述的埋管侧冷源进口通过阀门A与埋管侧进水管路相连接，所述的埋管侧冷源出口通过阀门A与埋管侧出水管路相连接，所述的埋管侧热源进口通过阀门B与埋管侧进水管路相连接，所述的埋管侧热源出口通过另一阀门B与埋管侧出水管路相连接，所述的用户侧冷源进口通过阀门A与用户侧进水管路相连接，所述的用户侧冷源出口通过阀门A与用户侧出水管路相连接，所述的用户侧热源进口通过阀门B与用户侧进水管路相连接，所述的用户侧热源出口通过阀门B与用户侧出水管路相连接，蓄能水池的低水口通过阀门E与换能侧出水管路相连接，蓄能水池的低水口通过阀门F与换能侧进水管路相连接，蓄能水池的高水口通过阀门F与换能侧出水管路相连接，蓄能水池的高水口通过阀门E与换能侧进水管路相连接，冷梁系统的进水口与换热机组的出水管路相连通，所述的冷梁系统的出水口与换热机组的进水管路相连通。
进一步为了增加其制冷效果，地源热泵结合冷梁的空调系统还包括冷却塔，冷却塔的出水口与埋管侧进水管路相连通，冷却塔的进水口与埋管侧出水管路相连通。
进一步为了地源热泵主机的地埋侧的水能够实现良好地循环，所述的埋管侧进水管路中设置有埋管侧水泵。
进一步为了地源热泵主机的用户侧的水能够实现良好地循环，所述的用户侧进水管路中设置有冷热水泵。
进一步为了使换热机组的换能侧也就是蓄能水池侧的水能够实现良好地循环，所述的换能侧进水管路中设置有水池侧水泵。
进一步为了使换热机组的冷梁侧的水能够实现良好地循环，所述的换热机组的进水管路中设置有冷梁侧水泵。
进一步，所述的埋管侧进水管路中设置有自动补水排气定压装置。
进一步，所述的换能侧进水管路中设置有自动补水排气定压装置。
进一步，地埋管系统具有地埋管集水器和地埋管分水器，所述的埋管侧进水管路与地埋管集水器相连接，所述的埋管侧出水管路与地埋管分水器相连接。
进一步，空气处理机组具有集水器和分水器，用户侧出水管路连接阀门D后再与分水器相连接，集水器连接阀门D后与用户侧进水管路相连接。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：
1、地源热泵加冷梁的空调系统它能提供两种不同温度空调供水，低温冷水和高温热水供空气处理机组系统使用，高温冷水和低温热水供冷梁系统使用，本发明利用水蓄能技术，来实现单一主机为系统提供两种不同温度空调供水，减少地源热泵主机的数量，降低整个空调系统的用电负荷，提高设备使用效率；同时，在空调系统小负荷时，通过蓄能水池提供冷热量，避免地源热泵主机在小负荷工况下运作，提高系统使用效率，最重要的一点，有了蓄能水池，可以利用峰谷电价差，在夜间对蓄能水池进行蓄能供白天使用。可极大的降低系统的运行费用。具有明显的经济效益；
2、本空调系统把能源规划、设备产品、系统设计、系统控制集成为一个通用的产品；
3、本发明实现了地源热泵加冷梁的空调系统的标准化、产品化、自动化，将系统的规划、设计、运行及服务包含在产品内，为项目提供标准化服务，实现产业化，可降低系统使用的技术门槛。更利于本系统在绿色建筑中的推广和应用。
4、本发明根据中国的能源使用现状，通过系统设计及示范项目的运营调试，探索地源热泵系统与冷梁技术在中国地区的适应性，找出存在的问题，积累经验数据，使中国地区的地源热泵结合冷梁空调的系统标准化，产品化，解决目前空调系统使用中存在的问题，最终在不提高空调系统总造价的情况下使空调系统能耗降低40％，运行费用降低60％，并推动地源热泵结合冷梁的空调系统在绿色建筑中运用。
附图说明
图1为本发明的地源热泵结合冷梁的空调系统的连接图之一；
图2为本发明的地源热泵结合冷梁的空调系统的连接图之二
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，一种地源热泵结合冷梁的空调系统，它包括空气处理机组、换能侧进水管路1、换能侧出水管路2、埋管侧进水管路3、埋管侧出水管路4、用户侧进水管路5、用户侧出水管路6、地埋管系统、地源热泵主机7、蓄能水池8、换热机组9和冷梁系统，地埋管系统的进水口与埋管侧出水管路4相连通，地埋管系统的出水口与埋管侧进水管路3相连通，空气处理机组的进水口通过阀门D与用户侧出水管路6相连通，空气处理机组的出水口通过阀门D与用户侧进水管路5相连通，换能侧进水管路1通过阀门C与用户侧出水管路6相连接，换能侧出水管路2通过阀门C与用户侧进水管路5相连接，地源热泵主机7具有埋管侧冷源进口7-1、埋管侧冷源出口7-2、埋管侧热源进口7-3、埋管侧热源出口7-4、用户侧冷源进口7-5、用户侧冷源出口7-6、用户侧热源进口7-7、用户侧热源出口7-8，所述的埋管侧冷源进口7-1通过阀门A与埋管侧进水管路3相连接，所述的埋管侧冷源出口7-2通过阀门A与埋管侧出水管路4相连接，所述的埋管侧热源进口7-3通过阀门B与埋管侧进水管路3相连接，所述的埋管侧热源出口7-4通过另一阀门B与埋管侧出水管路4相连接，所述的用户侧冷源进口7-5通过阀门A与用户侧进水管路5相连接，所述的用户侧冷源出口7-6通过阀门A与用户侧出水管路6相连接，所述的用户侧热源进口7-7通过阀门B与用户侧进水管路5相连接，所述的用户侧热源出口7-8通过阀门B与用户侧出水管路6相连接，蓄能水池8的低水口通过阀门E与换能侧出水管路2相连接，蓄能水池8的低水口通过阀门F与换能侧进水管路1相连接，蓄能水池8的高水口通过阀门F与换能侧出水管路2相连接，蓄能水池8的高水口通过阀门E与换能侧进水管路1相连接，冷梁系统的进水口与换热机组9的出水管路相连通，所述的冷梁系统的出水口与换热机组9的进水管路相连通。
如图1所示，该地源热泵结合冷梁的空调系统还包括冷却塔10，冷却塔10的出水口与埋管侧进水管路3相连通，冷却塔10的进水口与埋管侧出水管路4相连通。
如图1所示，埋管侧进水管路3中设置有埋管侧水泵3-1。
如图1所示，用户侧进水管路5中设置有冷热水泵5-1。
如图2所示，换能侧进水管路1中设置有水池侧水泵1-1。
如图1所示，换热机组9的进水管路中设置有冷梁侧水泵9-1。
如图1所示，埋管侧进水管路3中设置有自动补水排气定压装置11。
如图2所示，换能侧进水管路1中设置有自动补水排气定压装置11。
如图1所示，地埋管系统具有地埋管集水器12和地埋管分水器13，所述的埋管侧进水管路3与地埋管集水器12相连接，所述的埋管侧出水管路4与地埋管分水器13相连接。
如图2所示，空气处理机组具有集水器14和分水器15，用户侧出水管路6连接阀门D后再与分水器15相连接，集水器14连接阀门D后与用户侧进水管路5相连接。
本实施例中的所指的阀门都是单一的个体。
本发明的工作原理如下：
地源热泵加冷梁的空调系统能提供两种不同温度空调供水，低温冷水和高温热水供空气处理机组使用，高温冷水和低温热水供冷梁系统使用，本发明利用水蓄能技术，来实现单一主机为系统提供两种不同温度空调供水，减少地源热泵主机7的数量，降低空调系统的用电负荷，提高设备使用效率。同时，在空调系统小负荷时，通过蓄能水池8提供冷热量，避免地源热泵主机7在小负荷工况下运作，提高系统使用效率。最重要的一点，有了蓄能水池8，可以利用峰谷电价差，在夜间对蓄能水池8进行蓄能白天使用。可极大的降低系统的运行费用。具有明显的经济效益。
本实施例的地源热泵主机7由芬方奥林公司提供，由于中国气候及地质条件地区差异大，奥林须提供适用于不同地区的热泵产品，适应中国市场需求。本实施例的地源热泵主机能满足蓄能工况的要求，地源热泵主机能够自动化运行，便于空调系统的操作运行。
本实施例的冷梁系统由芬方浩盾公司，本发明采用主动式冷梁，同时满足夏天制冷及冬天制热的要求，新风处理室内湿负荷及部分冷负荷，冷梁主要承担室内的显热负荷。由于冷梁系统使用高温冷水和低温热水，室内干工况运行，系统舒适度高，过渡季节采用免费冷热源，降低了运行费用。
本发明结合中国气候条件，在系统中采用冷却塔与地源热泵互补，水池蓄能等措施经一步减少能源的使用。
本实施例使用于江苏省，江苏省属于夏热冬冷地区，冬季供热与夏季制冷能耗需求不同。夏季制冷能耗要求较冬季供热能源需求高，如根据夏季制冷要求设计地源热泵则初期投资高，同时在冬季供热中则产生供热浪费。采用冷却塔与地源热泵互补技术则可以解决此问题，本系统以冬季供热需求为设计基准，夏季制冷不足则以冷却塔进行补充，降低初期投资，解决地源热泵系统埋管冷热不平衡的问题。
采用水蓄能系统的方案则充分采用峰谷电差，降低了运行费用。晚间利用较低的电价进行蓄能，日间则采用蓄能水池的能量进行供热及制冷，结合浩盾的冷梁系统能使用较小的运行费用实现舒适的工作环境。同时考虑到国内的实际工作环境，在休息日及晚间加班等小负荷运行条件下，可以采用蓄能水池供热及制冷，不需要启动地源热泵主机，仅仅需要开启循环泵组即可满足使用要求，降低运行费用。
同时结合中国绿色建筑要求在室内采用排风热回收装置，排风通过转轮空气处理机组对新风进行预冷、预热，回收能量，降低系统能耗。
通过奥林提供的自动控制系统，可以使系统充分高效运行。减少了热泵机组的装机容量，提高了设备的使用效率。如图1所示，本实施例的地源热泵主机为3台，同时由于冷梁系统使用高温冷水和低温热水，增加了单位体积的蓄能量，降低了蓄能水池的体积，整体造价较原方案节省了30％，与传统空调造价基本持平。
通过以上系统的优化设计，争取实现系统能耗降低40％，运行费用降低60％。同时，实现地源热泵加冷梁空调系统的标准化、产品化、自动化是本项目的技术目标。将系统的规划、设计、运行及服务包含在产品内，为项目提供标准化服务，实现产业化，可降低系统使用的技术门槛。更利于本系统在绿色建筑中的推广和应用。
本发明可以通过系统阀门的切换，实现夏季供冷、夏季夜间蓄冷。冬季供热、冬季夜间蓄热这四种基本模式，本系统还可根据不同的使用条件，同时，在冬夏季供冷供热的过程中，根据室内负荷的变化，还可以采用不同的运行模式。
1、通过系统阀门的切换，可实现夏季供冷、夏季夜间蓄冷。冬季供热、冬季夜间蓄热这四种基本模式的运行工况阀门动作表如下：
2、根据室内负荷的变化，通过地源热泵主机或蓄能水池的供能的运行模式。可实现节能运行：
A：白天大负荷时，采用地源热泵主机加蓄能水池联合供能的运行模式。
B：白天小负荷时，可以单独通过蓄能水池供能的运行模式。
C：夜间谷电时，主机为水池蓄能的运行模式。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。