双重设定温度分流器及其模拟系统的制作方法

本发明涉及温度控制
技术领域：
，具体是一种双重设定温度分流器及其模拟系统。
背景技术：
：地源热泵(gshp)是一种节能的hvac系统(空调调节系统)，它利用地球土壤中的热能为建筑物提供足够的加热和冷却。gshp包含一个地下换热器，该换热器利用了土壤具有相对恒定的温度这一事实，该温度可以在较冷的季节充当热源，而在较温暖的季节充当散热器。gshp中的该热交换器由管道回路或接地回路组成，可以根据可用的地面空间在土壤中垂直或水平定向。工作流体用于传递加热或冷却所需空间所需的热能。流体通常由非腐蚀性物质组成，例如水或水和乙醇的混合物。与传统的加热系统相比，gshp所需的能源显着减少，并减少了二氧化碳的排放。gshp的多项研究得出的结论是：与传统的空对空热泵相比，它们所需的电能减少了30％至70％，而cop(能效比)则提高了74％。由于gshp可以减少多达50％的能源消耗，并具有免维护的热交换器，并且接地回路可以使用超过50年，因此gshp的安装量正在增加。地源热泵系统被认为是建筑采暖/制冷系统最重要的技术之一。混合地源热泵的发展进一步解决了常规系统的问题，例如过度依赖常规能源和土壤热平衡问题。在trnsys(瞬时系统模拟程序)中进行了短期和长期模拟，以分析不同换向器加热/冷却设定温度下的能量变化和土壤热状况。地源热泵的工作流体通过水平接地回路或液体干式冷却器循环。由于是通过将环境温度与分流器的设定温度进行比较来自动控制流向，因此对温度控制的分流器(type211型)进行了编码，并将其导入到trnsys环境中。type211型实现了根据不同设定温度自动切换工作流体方向的功能。但是，其单一设定温度有局限性，无法在供暖和制冷季节都充分发挥或优化系统的性能。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种双重设定温度分流器及其模拟系统，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双重设定温度分流器，包括分流阀和温度恒温器，所述分流阀设置在地源热泵系统的连通回路中，所述连通回路分别为：依次连接的干冷器出口端、混合阀、热泵机组、分流阀及干冷器入口端构成的连通回路，依次连接的水平接地回路出口端、混合阀、热泵机组、分流阀及水平接地回路入口端构成的连通回路；所述分流阀受温度恒温器控制，温度恒温器控制分流阀的各端口介质的流向。作为本发明进一步的方案：所述热泵机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀及换热器，各连通回路在冷凝器或换热器进行能量的交换；所述温度恒温器分别为可实现加热设定、冷却设定的加热温度恒温器和冷却温度恒温器。作为本发明提供的另一个技术方案：一种双重设定温度分流器的模拟系统，所述模拟系统包括依次连接的热泵机组、多点转向器、并联的水平接地回路和干冷器、混合阀，多点转向器控制冷媒循环于水平接地回路或干冷器。作为本发明进一步的方案：还包括信号处理器，所述信号处理器设有端口用于数据输入，所述数据输入为天气信息模型、环境温度、冷却或加热设定温度、时间表，数据输出至多点转向器，控制水平接地回路或干冷器的介质流向。与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述的双重设定温度分流器，能够根据不同设定温度自动切换工作流体方向，且设置的加热或冷却设定温度，在供暖和制冷季节都充分发挥或优化了地源热泵系统的性能。附图说明图1为一个实施例中双重设定温度分流器的流程示意图。图2为一个实施例中双重设定温度分流器的冷却模式示意图。图3为一个实施例中双重设定温度分流器的加热模式示意图。图4为一个实施例中双重设定温度分流器在trnsys18环境中的控制示意图。图5、图6为地源热泵系统的年度总能耗在绝对值和百分比分别为6℃至14℃的各种加热设定温度下分解统计图。图7a为不同加热设定温度下每年最高的土壤温度变化曲线；图7b为不同加热设定温度下每年最低的土壤温度变化曲线；图7c为不同加热设定温度的年平均土壤温度变化曲线；图7d为不同加热设定温度下每年最高和最低温度差异变化曲线。附图中：1、双重设定温度分流器；2、干冷器；3、混合阀；4、分流阀；5、水平接地回路；6、热泵机组；61、压缩机；62、冷凝器；63、膨胀阀；64、换热器；7、温度恒温器。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。请参阅图1-3，本实施例中，一种双重设定温度分流器1，包括分流阀4和温度恒温器7，所述分流阀4设置在地源热泵系统的连通回路中，所述连通回路分别为：依次连接的干冷器2出口端、混合阀3、热泵机组6、分流阀4及干冷器入口端构成的连通回路，依次连接的水平接地回路5出口端、混合阀3、热泵机组、分流阀4及水平接地回路入口端构成的连通回路；所述分流阀受温度恒温器控制，温度恒温器控制分流阀的各端口介质的流向。所述的双重设定温度分流器，通过设置的分流阀4和温度恒温器7的配合，能够合理的利用环境温度与其预设的加热或冷却设定温度的对比结果，进行干冷器所在连通回路、水平接地回路所在连通回路之间介质的流向的控制，实现温度和流量的调度，且还可设置冷却设定温度、加热设定温度，为用户提供了足够的调节空间，适应季节性变化；使得建筑物的采暖或制冷，不会过度依赖常规能源和土壤热平衡问题；在供暖和制冷季节都充分发挥或优化了地源热泵系统的性能。在一个实施例中，所述热泵机组包括依次连接的压缩机61、冷凝器62、膨胀阀63及换热器64，各连通回路在冷凝器或换热器进行能量的交换，该换热器充当散热器的功能；所述温度恒温器7分别为可实现加热设定、冷却设定的加热温度恒温器和冷却温度恒温器。热泵机组是单级水源热泵，冷却时的额定容量为14kw，加热模式下的额定容量为17.5kw；潮湿的空气由热泵循环，以吸收热量或从系统中使用的工作流体中吸收热量。在一个实施例的应用场景中，所述温度恒温器预设有控制指令，温度恒温器有两个，分别为加热温度恒温器和冷却温度恒温器，(对应图4所示的加热设定和冷却设定)，能够根据其输入端采集的环境温度、连通回路中的介质温度和流量对比其预设的加热或冷却设定温度发出控制指令控制分流阀；如图1、2、3所示，将水平接地回路与干冷器作为双换热器，将水平接地回路的入口温度、入口流量和流向控制信号及加热/冷却设定温度作为输入，加载到双重设定温度分流器1，温度恒温器输出端口1的温度/流量、端口2的温度/流量，即通过分流阀4切换介质或工作流体通过各连通回路的流向，进而控制介质的流量和温度。本实施例中，所述分流阀配置有加热模式和冷却模式，所述加热模式和冷却模式的切换节点根据时间表和天气信息模型确定；所述冷却模式具体为：当冷却设定温度低于环境温度时，介质通过水平接地回路所在连通回路循环；当环境温度低于冷却设定温度时，介质通过干冷器所在连通回路循环；所述加热模式具体为：当加热设定温度低于环境温度时，介质通过水平接地回路所在连通回路循环；水平接地回路产生能够响应建筑物的热损所需的冷却和加热负荷。为了使得双重设定温度分流器的工作效率最佳，需要确定其预设的加热、冷却设定温度的最佳设定点温度；因此，本发明提供了另一个实施例，如图4所示，一种双重设定温度分流器的模拟系统，所述模拟系统包括依次连接的热泵机组、多点转向器、并联的水平接地回路和干冷器、混合阀，多点转向器控制冷媒循环于水平接地回路或干冷器。具体的，对所述的多点转向器进行配置，使其能够实现在不同季节均可切换加热和冷却模式，进一步的，根据季节的不同，水平接地回路内的工作流体会吸收或释放热量，这种传热过程是通过管道壁和周围土壤的传导以及管道内部的对流来控制的；在较冷的季节，土壤充当热源，在较热的季节，土壤充当散热器。干冷器(液体于式冷却器)用于通过将空气流吹过热泵机组来从工作流体中除去热量。在另一个实施例的使用场景中，还包括信号处理器，所述信号处理器设有端口用于数据输入，所述数据输入为天气信息模型、环境温度、冷却或加热设定温度、时间表，数据输出至多点转向器，控制水平接地回路或干冷器的介质流向；所述多点转向器选用分流阀。所述的时间表是根据季节的变化，将采暖模式(加热模式)和冷却模式设置为周期变化的时间表序列，用来控制加热模式和冷却模式的切换；两个信号处理器分别为信号处理器i和信号处理器ii，分别控制热泵机组的开启或关闭，以及将地源热泵系统切换于加热模式和冷却模式之间。本实施例的一个应用场景中，双重设定温度分流器的模拟系统的模拟方法，该模拟方法包括以下步骤：将天气信息模型、环境温度、冷却或加热设定温度、时间表作为数据输入通过信号处理器处理后输入模拟系统，进行双重设定温度分流器的工作状态的短期模拟；根据短期模拟结果进行温度分流器的工作状态的长期模拟；分析短期模拟和长期模拟结果，获得双重设定温度分流器的最佳设定温度。具体的，所述模拟方法是在trnsys18中进行模拟的，得到的结果包含两个部分：短期模拟和长期模拟；对于短期模拟部分，在trnsys18环境中使用各种设定温度组合进行了为期一年的模拟。对于长期模拟研究，模拟以10年的模拟时间进行。在研究和分析了短期模拟部分的模拟结果之后，对供暖和制冷季节的设定温度进行了优化。短期模拟：由于总能量消耗和cop受冷却设定温度的影响很大，因此，图5和图6显示了系统的年度总能耗在绝对值和百分比分别为6℃至14℃的各种加热设定温度下分解。在图5中，曲线eo代表总能量变化，对于每个堆叠的条形图，条形栏ec是压缩机的年度能耗；条形栏eb1 eco表示热泵机组设有的鼓风机和控制器(鼓风机和控制器为现有技术的应用)年度能耗；条形栏ep表示年度能耗，条形栏eldc表示干冷器的年度能耗；随着加热设定温度的升高，年总能耗逐渐降低。如表1，尽管能量消耗随着加热设定温度的增加而减少，但是下降比原来变得越来越小。表1为年度总能源消耗变化率th(℃)e0(kwh)e0/e0.p(％)e0.th6e0/e0.th6(％)64066.25-10083825.0294.194.1103637.6295.189.5123482.9595.885.7143419.0398.284.1结合图6中显示的数据，可以合理地得出以下结论：主要的能量来自干冷器的使用率。结果是加热设定温度越高，工作流体在水平接地回路中循环的次数就越多。因此，通过从地下土壤中吸收更多的热能来实现主要的节能效果，这可能会导致系统长期运行后的热不平衡，为了解决上述的问题，下面进行长期模拟；长期模拟：详细的土壤温度变化以另一种形式显示在图7a-7d中。对于第一个模拟年的年土壤最高温度，从t1＝4℃时的26.77℃到t6＝14℃时的26.93℃很小的差异开始。但是，在第10个模拟年，差异会变得更大：t1＝4℃时为26.34℃，t6＝14℃时为26.71℃。对于年最低和平均温度，情况类似于峰值土壤温度变化：随着模拟年的增加，温度差变大。t5曲线和t6曲线之间的差异显然小于其他曲线的值。图7d描述了土壤峰值和最低温度之间的差异变化。根据长期模拟结果，此系统的推荐加热设定温度在伯明翰地区为8℃至10℃之间。在此加热设定温度范围内，cop(能效比)在3.1到3.3之间，并且下降速率可以接受，整体性能优良。本发明的工作原理：所述双重设定温度分流器利用环境温度与其预设的加热或冷却设定温度的对比结果，进行干冷器所在连通回路、水平接地回路所在连通回路之间介质的流向的控制，实现温度和流量的调度，且还可设置冷却设定温度、加热设定温度，为用户提供了足够的调节空问，适应季节性变化。本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本
技术领域：
中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。当前第1页12