一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统的制作方法

1.本发明属于暖通空调领域，具体涉及一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统。


背景技术：

2.地板辐射供暖系统自问世以来，备受青睐，并在我国北方地区广泛应用。地板辐射供暖空调系统是将低温热水作为介质对围护结构中的一个或多个辐射板表面进行升温，辐射板再与房间内其他围护结构、家具、热源及人体等进行均匀的辐射换热，最终使房间达到热舒适度要求。与传统的暖气片系统相比，辐射供暖空调系统具有热流分布均匀、热舒适度高、占用建筑面积少、卫生安全、使用寿命长，节能环保等诸多优点，同时房间的人脚暖头凉，符合人体生理学的健康要求。而地板辐射供冷由于辐射板表面容易发生结露、供冷量不足，导致地板辐射供冷空调系统在我国并没有被普遍使用和推广。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明公开一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统，利用热交换器去除室内及新风的湿负荷，避免夏季结露现象发生，提高室内空气品质，利用地暖管进行地板辐射供暖制冷，减少了系统末端设备的二次投资。
4.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统，包括第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、第四流量调节阀、第五流量调节阀、第六流量调节阀、第七流量调节阀、第八流量调节阀、第九流量调节阀、第十流量调节阀、第十一流量调节阀、第十二流量调节阀、第十三流量调节阀、第十四流量调节阀、第一风量调节阀、第二风量调节阀、第三风量调节阀、第一热交换器、第二热交换器、混水箱、地暖管、第一地埋管管群、第二地埋管管群和土壤源热泵机组。
5.本发明中，所有管路一律进行保温处理，所述第一流量调节阀到第十四流量调节阀和第一风量调节阀到第三风量调节阀均为电动调节阀，阀内设有温度探头，在自控系统中可显示阀门开度大小及温度数值，并可调节其开度大小；所述混水箱内有搅拌器和温度传感器，用于控制第一流量调节阀和第十一流量调节阀的开度大小，实现混水箱内温度高于当地露点温度1.5 ℃左右。
6.通过对流量调节阀和风量调节阀的启闭，包实现制冷低负荷运行、制冷中高负荷运行、供热不除湿运行和供热除湿运行4种运行方法的模式切换；维持室内设计温度及空气品质。
7.本发明的进一步改进在于：在制冷低负荷运行模式下的工作模式为：关闭第四流量调节阀、第五流量调节阀、第六流量调节阀、第八流量调节阀、第九流量调节阀节阀、第二热交换器；部分回风通过第一风量调节阀与新风混合后进入第一热交换器除湿干燥，除湿后再通过第二风量调节阀进入室内，承担室内湿负荷，避免地板结露现象发生，有必要时可承担部分冷负荷；第二地埋管管群通过第十一流量调节阀进入混水箱；土壤源热泵机组制
取的冷却水与第一地埋管管群进行热交换，释放热量；土壤源热泵机组制取的冷冻水经过第三流量调节阀、第二流量调节阀后进入第一热交换器，在第一热交换器换热后通过第一流量调节阀进入混水箱；混水箱内设有搅拌器和温度传感器可控制第一流量调节阀和第十一流量调节阀的开度大小，使得混水箱内的水温度高于当地露点温度1.5 ℃左右，满足要求后，混水箱内的水通过第七流量调节阀进入地暖管中与室内进行热量交换，承担室内冷负荷，换热后的水一部分进入到机组，另一部分通过第十四流量调节阀进入到第二地埋管管群进行热交换，如此完成一个制冷低负荷运行模式下的循环。
8.本发明的进一步改进在于：在制冷中高负荷运行模式下的工作模式为：关闭第三流量调节阀、第四流量调节阀、第六流量调节阀、第八流量调节阀、第九流量调节阀、第十流量调节阀、第十二流量调节阀、第十三流量调节阀、第二风量调节阀；部分回风通过第一风量调节阀与新风混合后进入第一热交换器进行初步除湿干燥，初步除湿后再通过第三风量调节阀进入第二热交换器进行二次干燥，二次干燥后的空气进入室内承担室内湿负荷，有必要时可承担部分冷负荷；第二地埋管管群通过第十一流量调节阀进入混水箱；土壤源热泵机组制取的冷却水与第一地埋管管群进行热交换，释放热量；土壤源热泵机组制取的冷冻水经过第五流量调节阀进入第二热交换器对管内空气进行彻底除湿，除湿后经过第二流量调节阀进入第一热交换器对管内空气进行初步除湿，除湿后的水通过第一流量调节阀进入混水箱；混水箱内设有搅拌器和温度传感器可控制第一流量调节阀和第十一流量调节阀的开度大小，使得混水箱内的水温度高于当地露点温度1.5 ℃左右，满足要求后，混水箱内的水通过第七流量调节阀进入地暖管中与室内进行热量交换，承担室内冷负荷，换热后的水一部分进入到机组，另一部分通过第十四流量调节阀进入到第二地埋管管群进行热交换，如此完成一个制冷中高负荷运行模式下的循环。
9.本发明的进一步改进在于：在供热不除湿运行模式下的工作模式为：关闭第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、第五流量调节阀、第七流量调节阀、第九流量调节阀、第十流量调节阀、第十一流量调节阀第十四流量调节阀、第二风量调节阀；部分回风通过第一风量调节阀与新风混合后经过第一热交换器、第三风量调节阀进入第二热交换器进行加热，加热后进入室内，该新风不承担室内热负荷；第二地埋管管群通过第十二流量调节阀与第一地埋管管群汇集后进入土壤源热泵机组，带走土壤源热泵机组的冷量后分两路，一路进入到第一地埋管管群释放冷量，另一路通过第十三流量调节阀进入到第二地埋管管群释放冷量；土壤源热泵机组产生的热量分两路，一路通过第六流量调节阀进入第二热交换器加热管内空气，加热后经过第四流量调节阀回到土壤源热泵机组，另一路通过第八流量调节阀进入地暖管与室内进行热交换，承担室内热负荷，换热后回到土壤源热泵机组，如此完成一个供热不除湿运行模式下的循环，该运行模式适用于新风较为干燥，无需除湿，可直接承担湿负荷的地区，一般适合北方地区冬季供暖。
10.本发明的进一步改进在于：在供热除湿运行模式下的工作模式为：关闭第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、第五流量调节阀、第七流量调节阀、第十一流量调节阀、第十四流量调节阀、第二风量调节阀；部分回风通过第一风量调节阀与新风混合后进入第一热交换器除湿，除湿后通过第三风量调节阀进入第二热交换器进行加热，加热后进入室内，该新风不承担室内热负荷；土壤源热泵机组产生的冷量分三路，第一路通过第十流量调节阀进入第一热交换器对管内空气进行除湿，除湿后经过第九流量调节阀回到土壤
源热泵机组，第二路与第一地埋管管群换热后回到土壤源热泵机组，第三路经过第十三流量调节阀进入到第二地埋管管群换热，换热后经过第十二流量调节阀回到土壤源热泵机组；土壤源热泵机组产生的热量分两路，一路通过第六流量调节阀进入第二热交换器加热管内空气，加热后经过第四流量调节阀回到土壤源热泵机组，另一路通过第八流量调节阀进入地暖管与室内进行热交换，承担室内热负荷，换热后回到土壤源热泵机组，如此完成一个供热除湿运行模式下的循环。
11.本发明的进一步改进在于：其中所述第一流量调节阀～第十四流量调节阀和第一风量调节阀～第三风量调节阀均为电动调节阀，阀内设有温度探头，在自控系统中可显示阀门开度大小及温度数值，并可调节其开度大小。
12.本发明的进一步改进在于：所述混水箱内有搅拌器和温度传感器，用于控制第一流量调节阀和第十一流量调节阀的开度大小，实现混水箱（4）内温度高于当地露点温度1.5 ℃左右。
13.本发明的进一步改进在于：当该地区的热负荷远大于冷负荷时，在夏季时可增加新风量，增加建筑冷负荷，平衡土壤源热泵机组（7）向土壤储/释的热量，同时减少了辅助设备的投资，提高室内空气品质。
14.本发明与现有技术相比具有以下效果：（1）本发明利用土壤源热泵系统地埋管循环水温度一般在17 ℃左右，直接用于地板辐射制冷，减少了辐射制冷机组方面的投资，并且仅消耗水泵能耗，大大减少系统能耗，节约能源；（2）本发明通过设置两个热交换器，根据建筑负荷（湿负荷和冷负荷）切换热交换器的使用个数，减少能耗；（3）本发明的热交换器的水路和风路逆向，换热器与地暖管串联连接，冷冻水经第二热交换器、第一热交换器后进入地暖管，确保了地暖管进水温度高于当地的露点温度；（4）本发明在冬季时的制冷除湿是利用蒸发器的冷冻水，无需额外增设冷水机组，并且该冷量是排向土壤，进行了二次利用，减少系统能效；（5）本发明在热负荷大于冷负荷的地区，夏季可通过增大新风量增加建筑冷负荷，进而平衡土壤源热泵系统向土壤储/释的热量，缓解土壤热堆积程度，同时减少了辅助设备的投资，提高室内空气品质。
附图说明
15.图1为本发明的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统原理图。
16.图2为本发明实施例1的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统——制冷低负荷运行原理图。
17.图3为本发明实施例2的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统——制冷中高负荷运行原理图。
18.图4为本发明实施例3的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统——供热不除湿运行原理图。
19.图5为本发明实施例4的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统——供热除湿运行原理图。
20.附图标记列表：图中：1
‑1‑
第一流量调节阀；1
‑2‑
第二流量调节阀；1
‑3‑
三流量调节阀；1
‑4‑
第四流量调节阀、1
‑5‑
第五流量调节阀；1
‑6‑
第六流量调节阀；1
‑7‑
第七流量调节阀、1
‑8‑
第八流量调节阀；1
‑9‑
第九流量调节阀；1
‑
10
‑
第十流量调节阀；1
‑
11
‑
第十一流量调节阀、1
‑
12
‑
第十二流量调节阀；1
‑
13
‑
第十三流量调节阀、1
‑
14
‑
第十四流量调节阀；2
‑1‑
第一风量调节阀；2
‑2‑
第二风量调节阀；2
‑3‑
第三风量调节阀；3
‑1‑
第一热交换器；3
‑2‑
第二热交换器；4
‑
混水箱；5
‑
地暖管；6
‑1‑
第一地埋管管群；6
‑2‑
第二地埋管管群；7
‑
土壤源热泵机组。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
22.如图1所示：一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统，系统由第一流量调节阀1
‑
1、第二流量调节阀1
‑
2、第三流量调节阀1
‑
3、第四流量调节阀1
‑
4、第五流量调节阀1
‑
5、第六流量调节阀1
‑
6、第七流量调节阀1
‑
7、第八流量调节阀1
‑
8、第九流量调节阀1
‑
9、第十流量调节阀1
‑
10、第十一流量调节阀1
‑
11、第十二流量调节阀1
‑
12、第十三流量调节阀1
‑
13、第十四流量调节阀1
‑
14、第一风量调节阀2
‑
1、第二风量调节阀2
‑
2、第三风量调节阀2
‑
3、第一热交换器3
‑
1、第二热交换器3
‑
2、混水箱4、地暖管5、第一地埋管管群6
‑
1、第二地埋管管群6
‑
2和土壤源热泵机组7共同组成，通过对流量调节阀和风量调节阀的启闭，实现四种运行模式的切换，维持室内设计温度及空气品质。
23.本实施例中的所有管路一律进行保温处理，所述第一流量调节阀1
‑
1到第十四流量调节阀1
‑
14和第一风量调节阀2
‑
1到第三风量调节阀2
‑
3均为电动调节阀，阀内设有温度探头，在自控系统中可显示阀门开度大小及温度数值，并可调节其开度大小；所述混水箱4内有搅拌器和温度传感器，用于控制第一流量调节阀1
‑
1和第十一流量调节阀1
‑
11的开度大小，实现混水箱4内温度高于当地露点温度1.5 ℃左右。
24.结合图1说明，一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统的工作方式分为：1）制冷低负荷运行；2）制冷中高负荷运行；3）供热不除湿运行；4）供热除湿运行4种运行模式，以下为详细描述。
25.具体实施方式一：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统，在制冷低负荷运行模式下的工作方式为：关闭第四流量调节阀1
‑
4、第五流量调节阀1
‑
5、第六流量调节阀1
‑
6、第八流量调节阀1
‑
8、第九流量调节阀1
‑
9、第十流量调节阀1
‑
10、第十二流量调节阀1
‑
12、第十三流量调节阀1
‑
13、第三风量调节阀2
‑
3、第二热交换器3
‑
2；部分回风通过第一风量调节阀2
‑
1与新风混合后进入第一热交换器3
‑
1除湿干燥，除湿后再通过第二风量调节阀2
‑
2进入室内，承担室内湿负荷，避免地板结露现象发生，有必要时可承担部分冷负荷；第二地埋管管群6
‑
2通过第十一流量调节阀1
‑
11进入混水箱4；土壤源热泵机组7制取的冷却水与第一地埋管管群6
‑
1进行热交换，释放热量；土壤源热泵机组7制取的冷冻水经过第三流量调节阀1
‑
3、第二流量调节阀1
‑
2后进入第一热交换器3
‑
1，在第一热交换器3
‑
1换热后通过第一流量调节阀1
‑
1进入混水箱4；混水箱4内
设有搅拌器和温度传感器可控制第一流量调节阀1
‑
1和第十一流量调节阀1
‑
11的开度大小，使得混水箱4内的水温度高于当地露点温度1.5 ℃左右，满足要求后，混水箱4内的水通过第七流量调节阀1
‑
7进入地暖管5中与室内进行热量交换，承担室内冷负荷，换热后的水一部分进入到机组，另一部分通过第十四流量调节阀1
‑
14进入到第二地埋管管群6
‑
2进行热交换，如此完成一个制冷低负荷运行模式下的循环。
26.具体实施方案二：结合图1、图3说明本实施方式，本实施方式的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统，在制冷中高负荷运行模式下的工作方式为：关闭第三流量调节阀1
‑
3、第四流量调节阀1
‑
4、第六流量调节阀1
‑
6、第八流量调节阀1
‑
8、第九流量调节阀1
‑
9、第十流量调节阀1
‑
10、第十二流量调节阀1
‑
12、第十三流量调节阀1
‑
13、第二风量调节阀2
‑
2；部分回风通过第一风量调节阀2
‑
1与新风混合后进入第一热交换器3
‑
1进行初步除湿干燥，初步除湿后再通过第三风量调节阀2
‑
3进入第二热交换器3
‑
2进行二次干燥，二次干燥后的空气进入室内承担室内湿负荷，有必要时可承担部分冷负荷；第二地埋管管群6
‑
2通过第十一流量调节阀1
‑
11进入混水箱4；土壤源热泵机组7制取的冷却水与第一地埋管管群6
‑
1进行热交换，释放热量；土壤源热泵机组7制取的冷冻水经过第五流量调节阀1
‑
5进入第二热交换器3
‑
2对管内空气进行彻底除湿，除湿后经过第二流量调节阀1
‑
2进入第一热交换器3
‑
1对管内空气进行初步除湿，除湿后的水通过第一流量调节阀1
‑
1进入混水箱4；混水箱4内设有搅拌器和温度传感器可控制第一流量调节阀1
‑
1和第十一流量调节阀1
‑
11的开度大小，使得混水箱4内的水温度高于当地露点温度1.5 ℃左右，满足要求后，混水箱4内的水通过第七流量调节阀1
‑
7进入地暖管5中与室内进行热量交换，承担室内冷负荷，换热后的水一部分进入到机组，另一部分通过第十四流量调节阀1
‑
14进入到第二地埋管管群6
‑
2进行热交换，如此完成一个制冷中高负荷运行模式下的循环。
27.具体实施方案三：结合图1、图4说明本实施方式，本实施方式的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统，在供热不除湿运行模式下的工作方式为：关闭第一流量调节阀1
‑
1、第二流量调节阀1
‑
2、第三流量调节阀1
‑
3、第五流量调节阀1
‑
5、第七流量调节阀1
‑
7、第九流量调节阀1
‑
9、第十流量调节阀1
‑
10、第十一流量调节阀1
‑
11、第十四流量调节阀1
‑
14、第二风量调节阀2
‑
2；部分回风通过第一风量调节阀2
‑
1与新风混合后经过第一热交换器3
‑
1、第三风量调节阀2
‑
3进入第二热交换器3
‑
2进行加热，加热后进入室内，该新风不承担室内热负荷；第二地埋管管群6
‑
2通过第十二流量调节阀1
‑
12与第一地埋管管群6
‑
1汇集后进入土壤源热泵机组7，带走土壤源热泵机组7的冷量后分两路，一路进入到第一地埋管管群6
‑
1释放冷量，另一路通过第十三流量调节阀1
‑
13进入到第二地埋管管群6
‑
2释放冷量；土壤源热泵机组7产生的热量分两路，一路通过第六流量调节阀1
‑
6进入第二热交换器3
‑
2加热管内空气，加热后经过第四流量调节阀1
‑
4回到土壤源热泵机组7另一路通过第八流量调节阀1
‑
8进入地暖管5与室内进行热交换，承担室内热负荷，换热后回到土壤源热泵机组7，如此完成一个供热不除湿运行模式下的循环，该运行模式适用于新风较为干燥，无需除湿，可直接承担湿负荷的地区，一般适合北方地区冬季供暖。
28.具体实施方案四：结合图1、图5说明本实施方式，本实施方式的一种基于土壤源热泵的地板辐射供暖制冷系统，在供热除湿运行模式下的工作方式为：关闭第一流量调节阀1
‑
1、第二流量调节阀1
‑
2、第三流量调节阀1
‑
3、第五流量调节阀1
‑
5、第七流量调节阀1
‑
7、第十一流量调节阀1
‑
11、第十四流量调节阀1
‑
14、第二风量调节阀2
‑
2；部分回风通过第一
风量调节阀2
‑
1与新风混合后进入第一热交换器3
‑
1除湿，除湿后通过第三风量调节阀2
‑
3进入第二热交换器3
‑
2进行加热，加热后进入室内，该新风不承担室内热负荷；土壤源热泵机组7产生的冷量分三路，第一路通过第十流量调节阀1
‑
10进入第一热交换器3
‑
1对管内空气进行除湿，除湿后经过第九流量调节阀1
‑
9回到土壤源热泵机组7，第二路与第一地埋管管群6
‑
1换热后回到土壤源热泵机组7，第三路经过第十三流量调节阀1
‑
13进入到第二地埋管管群6
‑
2换热，换热后经过第十二流量调节阀1
‑
12回到土壤源热泵机组7；土壤源热泵机组7产生的热量分两路，一路通过第六流量调节阀1
‑
6进入第二热交换器3
‑
2加热管内空气，加热后经过第四流量调节阀1
‑
4回到土壤源热泵机组7，另一路通过第八流量调节阀1
‑
8进入地暖管5与室内进行热交换，承担室内热负荷，换热后回到土壤源热泵机组7，如此完成一个供热除湿运行模式下的循环。
29.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。