一种高低区冷热源分开设置且应用水源热泵的空调水系统的制作方法

1.本技术涉及供能技术领域，尤其涉及一种高低区冷热源分开设置且应用水源热泵的空调水系统。


背景技术：

2.区域供冷供热是指对一定区域内的建筑群，由一个或几个能源站集中制取冷水和热水的冷热介质，通过区域供能管网输配至各个单体建筑内，为用户提供供冷供热服务的空调冷热源系统。
3.现有技术在对空调用户供能时，高低区采用串联间接连接的结构，低区采用常规冷热源空调系统，冷冻水供回水温度7/12℃左右，空调热水供回水温度60/50℃左右；高区空调系统采用换热器进行热交换，冷冻水供回水温度8.5/13.5℃左右，当然这个温度可以根据具体需要改变，空调热水供回水温度55/45℃左右。
4.但是，针对低区空调用户附近设有市政热源，高低区采用换热器连接有换热温差，降低了高区系统的供冷、供热效率，常规低区的供回水温差小、系统冷热水流量大、循环能耗高。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例通过提供一种高低区冷热源分开设置且应用水源热泵的空调水系统，解决针对低区空调用户附近设有市政热源，高低区采用换热器连接有换热温差，降低了高区系统的供冷、供热效率，常规低区的供回水温差小、系统冷热水流量大、循环能耗高的问题，本实用新型实施例合理利用能源，且能增大一次冷、热源的供回水温差、降低一次冷热源系统的总流量和运行能耗又能保证二次冷、热源的空调供回水温度不被换热温差折减，提高了系统换热效率。
6.本实用新型实施例提供了一种高低区冷热源分开设置且应用水源热泵的空调水系统，包括包括一次冷源、高区空调用户、高区空调循环泵、水源一次侧循环泵、水源热泵机组、水源二次侧循环泵、低区空调用户、低区空调循环泵和一次热源；
7.所述一次冷源设置在高区，所述一次热源设置在低区，所述水源热泵机组设置在高低区连接处；所述一次冷源的出水口和/或所述高区空调用户的出水口经过所述水源一次侧循环泵连接所述水源热泵机组一次侧的进水口；所述水源热泵机组一次侧出水口经过所述高区空调循环泵连接所述一次冷源的进水口；
8.所述一次热源的出水口和/或所述低区空调用户的出水口经过所述水源二次侧循环泵连接所述水源热泵机组二次侧的进水口，所述水源热泵机组二次侧的出水口经过所述低区空调循环泵连接位于低区的所述一次热源的进水口；或者所述一次冷源与所述高区空调用户和高区空调循环泵连接并形成供水回水循环；或者所述一次热源与所述低区空调用户和低区空调循环泵连接并形成供水回水循环。
9.在一种可能的实现方式中，所述一次冷源连接所述高区空调用户处包括第一管
路，所述第一管路上设有多个进水分路，所述一次冷源通过第一管路和多个所述进水分路连接至所述高区空调用户的进水口；
10.多个所述高区空调用户包括多个出水分路，多个所述出水分路连接在第二管路上，所述第二管路的出口通过所述水源一次侧循环泵连接至所述水源热泵机组一次侧进水口；所述水源热泵机组的一次侧出水口通过第三管路及所述高区空调循环泵连接所述一次冷源的进水口；
11.所述水源热泵机组的一次侧出水口连接所述第三管路处分叉形成第四管路，所述第四管路接入所述第一管路中，所述第四管路通过所述第一管路和多个所述进水分路连接所述高区空调用户的进水口；所述高区空调用户的出水口通过所述第二管路接入所述水源一次侧循环泵，并通过所述水源一次侧循环泵接入所述水源热泵机组一次侧进水口。
12.在一种可能的实现方式中，所述第一管路和所述第二管路连通，且在对应连通的管路上设有第一阀门，所述第二管路和所述第三管路连通，且在对应连通的管路上设有第二阀门，所述第二阀门比所述第一阀门更靠近所述高区空调用户。
13.在一种可能的实现方式中，所述第三管路上设有第三阀门；所述第四管路上设有第四阀门；所述第一管路在靠近所述高区空调循环泵侧设有第五阀门；所述第二管路在靠近所述高区空调用户处也设有第十三阀门，所述第十三阀门位于所述第一阀门和所述第二阀门之间的位置。
14.在一种可能的实现方式中，所述水源热泵机组二次侧出水口通过第五管路和多个进水分路连接所述低区空调用户的进水口，多个所述低区空调用户有多个出水分路，多个出水分路连接在第六管路上，所述第六管路通过所述水源二次侧循环泵连接所述水源热泵机组的二次侧进水口；
15.所述水源热泵机组二次侧出水口还通过第七管路及低区空调循环泵连接位于低区的所述一次热源的进水口。
16.在一种可能的实现方式中，所述第五管路和第六管路之间连通，并在连通处上设有第六阀门；所述第六管路和所述第七管路之间连通，并在连通处设有第七阀门，所述第七阀门比所述第六阀门更靠近所述低区空调用户；
17.所述第七管路在靠近所述水源热泵机组出水口的位置设有第八阀门，所述第七管路在靠近所述低区空调循环泵处设有第九阀门；
18.所述第六管路上设有第十阀门，所述第十阀门位于所述第六阀门和所述第七阀门之间；所述一次热源的出口汇入所述第五管路处设有第十一阀门；所述第五管路在靠近所述水源热泵机组侧设有第十二阀门。
19.在一种可能的实现方式中，所述一次热源的出口管路汇入所述第五管路，并通过所述第五管路和多个所述进水分路连接所述低区空调用户的进水口；所述低区空调用户的出水口经过第六管路和所述第七阀门所在的管路连接所述第七管路，通过所述第七管路连接所述低区空调循环泵的进水口，所述低区空调循环泵的出水口连接所述一次热源。
20.本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
21.本实用新型实施例通过采用了在高区设置一次冷源，一次冷源可以为制冷机组和冷却系统，一次冷源为高区空调用户供冷，高区空调用户的部分回水用于水源热泵机组，水
源热泵机组提取高区空调用户的冷量，水源热泵机组再连接到低区空调用户，给低区空调用户供冷；低区空调用户利用附近热源厂或锅炉制热，将热量传递给水源热泵机组，水源热泵机组可以提取低区空调用户回水中的热量给高区用户供热；本实用新型实施例一次冷源设置在高区，水源热泵机组设置在高区和低区的连接部，由于夏季高空风速较大、空气温度略低，有利于提高一次冷源冷却系统的换热效率，可以降低一次冷源的运行能耗，低区用户合理利用附近的市政热源厂或者自备锅炉的热源；本实用新型实施例合理利用空间及能源，且能增大常规系统(一次冷、热源)的供回水温差、降低常规系统的总流量和运行能耗又能保证热泵系统(二次冷、热源)的空调供回水温度不被换热温差折减，提高了系统换热效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为高低区冷热源分开设置且应用水源热泵的空调水系统的原理示意图。
24.图标：1-高区空调用户；2-高区空调循环泵；3-一次冷源；5-水源一次侧循环泵；6-水源热泵机组；7-水源二次侧循环泵；8-低区空调用户；9-低区空调循环泵；10-一次热源；12-第一管路；13-第二管路；14-第三管路；15-第四管路；16-第一阀门；17-第二阀门；18-第三阀门；19-第四阀门；20-第五阀门；21-第五管路；22-第六管路；23-第七管路；24-第六阀门；25-第七阀门；26-第八阀门；27-第九阀门；28-第十阀门；29-第十一阀门；30-第十二阀门；31-第十三阀门。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
27.参照图1所示，本实用新型实施例公开了一种高低区冷热源分开设置且应用水源热泵的空调水系统，包括一次冷源3、高区空调用户1、高区空调循环泵2、水源一次侧循环泵
5、水源热泵机组6、水源二次侧循环泵7、低区空调用户8、低区空调循环泵9和一次热源10；
28.一次冷源3设置在高区，一次热源10设置在低区，水源热泵机组6设置在高低区连接处；一次冷源3的出水口和/或高区空调用户1的出水口经过水源一次侧循环泵5连接水源热泵机组6一次侧的进水口；水源热泵机组6一次侧出水口经过高区空调循环泵2连接一次冷源3的进水口；
29.一次热源10的出水口和/或低区空调用户8的出水口经过水源二次侧循环泵7连接水源热泵机组6二次侧的进水口，水源热泵机组6二次侧的出水口经过低区空调循环泵9接入位于低区的一次热源10的进水口；或者一次冷源3与高区空调用户1和高区空调循环泵2连接并形成供水回水循环；或者一次热源10与低区空调用户8和低区空调循环泵9连接并形成供水回水循环。
30.即：夏季，高区空调用户1的回水足够给水源热泵机组6使用时，通过阀门控制高区空调用户1的回水接入水源热泵机组6一次侧的进水口连通，水源热泵机组6通过提取高区空调用户1的冷量，给低区空调用户8供冷；当高区空调用户1的回水不能满足给水源热泵机组6使用时，高区空调用户1的回水可以与位于高区的一次冷源3的出水混合后一起给水源热泵机组6使用，水源热泵机组6再给低区空调用户8供冷；当高区空调用户1处于使用状态时，高区的一次冷源3直接连接位于水源热泵机组6的一次侧进水口，使得水源热泵机组6给低区空调用户8供冷。冬季，当低区空调用户8的回水足够给水源热泵机组6使用时，则直接开通低区空调用户8连接水源热泵机组6的通路，给水源热泵机组6供水，水源热泵机组6给高区空调用户1供热；当低区空调用户8的回水不足以给水源热泵机组6使用时，低区的一次热源10的出水和低区空调用户8的出水混合后一起给水源热泵机组6供水，水源热泵机组6再给高区空调用户1供热；当低区空调用户8处于不工作状态时，直接将低区的一次热源10的出水接入水源热泵机组6内，从而给高区空调用户1供热。
31.本实用新型实施例低区空调用户8利用附近热源厂和锅炉制热，即一次热源10设置在低区，将热量传递给水源热泵机组6，水源热泵机组6可以通过低区空调用户8的出水给高区空调用户1供热；而一次冷源3设在高区，可以使用常规电制冷机(风冷冷机)为整栋建筑供冷，采用水源热泵机组6作为二次冷源为低区空调用户8供冷；一次热源10设在低区，使用常规热源(市政热源或者自备锅炉)为整栋建筑供热，采用水源热泵机组6作为二次热源为高区空调用户1供热。
32.比如，夏季高区一次冷源制备常规的7/12℃冷冻水供高区空调用户1使用，高区空调回水(12℃)作为水源热泵机组6的冷凝器进水，冷凝器出水可设定为17℃，水源热泵机组6的蒸发器(二次冷源)为低区空调用户8提供7/12℃冷冻水(温度可调整)；冬季低区一次热源制备常规的60/50℃热水供低区空调用户8使用，低区空调用户8回水(50℃)接入水源热泵机组6的蒸发器进水口，蒸发器出水可设定为40℃，水源热泵机组6的冷凝器(二次热源)为高区空调用户1提供60/50℃热水(温度可调整)。
33.这样既可以将冷却塔(风冷冷凝器)设置在塔楼屋面上又可以使常规冷机(一次冷源、高区)的冷冻水供回水温度从老方案的7/12℃扩大到7/17℃，还可以将低区(二次冷源)的冷冻水供回水温度从老方案的8.5/13.5℃降低到7/12℃。冬季既可以将低区(一次热源)的热水供回水温度从老方案的60/50℃扩大到60/40℃，又可以将高区(二次热源)的热水供回水温度从老方案的55/45℃提高到60/50℃。文中的温度仅为示例，可以根据情况调整。
34.本实用新型实施例一次冷源设置在高区，一次冷源可以为制冷机组和冷却系统，水源热泵机组6设置在高区和低区的连接部，同时夏季高空风速较大、空气温度略低，有利于提高冷却塔(风冷冷凝器)的换热效率，可以降低一次冷源的冷却系统运行能耗，低区用户合理利用附近的市政热源厂的热源或者自备锅炉；本实用新型实施例合理利用空间及能源，且能增大常规系统(一次冷、热源)的供回水温差、降低常规系统的总流量和运行能耗又能保证水源热泵系统(二次冷、热源)的空调供回水温度不被换热温差折减，提高了系统换热效率。
35.可选的，一次冷源3的出水口连接高区空调用户1的进水口侧包括第一管路12(图1中节点ab之间)，第一管路12(图1中节点ab之间)上设有多个进水分路，一次冷源3通过第一管路12(图1中节点ab之间)和多个进水分路连接至高区空调用户1的进水口。
36.多个高区空调用户1包括多个出水分路，多个出水分路连接在第二管路13(图1中节点dc之间)上，第二管路13的出口通过水源一次侧循环泵5连接至水源热泵机组6一次侧进水口；水源热泵机组6的一次侧出水口通过第三管路14(图1中节点ef之间)及高区空调循环泵2连接一次冷源3的进水口。
37.第三管路14(图1中节点ef之间)中部分叉形成第四管路15(图1中节点ag之间)，第四管路15(图1中节点ag之间)于节点a处接入第一管路12中，第四管路15通过第一管路12和多个进水分路连接高区空调用户1的进水口；高区空调用户1的出水口通过第二管路13(图1中节点dc之间)接入水源一次侧循环泵5，并通过水源一次侧循环泵5接入水源热泵机组6一次侧进水口。
38.通过上述方案，通过第一管路12、第二管路13、第三管路14、第四管路15、多个进水分路和多个出水分路实现将高区空调用户1、一次冷源3、水源热泵机组6之间连接起来，并实现高区空调用户1与一次冷源3之间的制冷循环，同时实现高区空调用户1与水源热泵机组6之间的进水回水循环，通过这种管路的连接方式，更方便、有序且节省管路的方式将高区空调用户1、一次冷源3、水源热泵机组6连接。
39.可选的，第一管路12在节点a处和第二管路13连通，且在对应连通的管路上设有第一阀门16，第二管路13和第三管路14连通，且在对应连通的管路上设有第二阀门17，第二阀门17比第一阀门16更靠近高区空调用户1。
40.第一阀门16是在水源热泵机组6的出水到达高区空调用户1时打开，第三阀门18是在制冷工况时水源热泵机组6的出水到达一次冷源3时打开，第三阀门18在制热工况时关闭，第四阀门19在制冷工况时关闭，第四阀门19在制热工况时打开。
41.可选的，第三管路14上设有第三阀门18；第四管路15上设有第四阀门19；第一管路12在靠近高区空调循环泵2侧设有第五阀门20；第二管路13在靠近高区空调用户1处也设有第十三阀门31，第十三阀门31位于第一阀门16和第二阀门17之间的位置，当水源热泵机组6给高区空调用户1供能时，按照图1的箭头所示路线，需要打开第四阀门19，高区空调用户1给水源热泵机组6供水时，需要打开第十三阀门31；高区的一次冷源3给高区空调用户1供冷时，需要打开第五阀门20，高区一次冷源3只给高区空调用户1供水不给水源热泵机组6供水时，需要关闭第一阀门16、第十三阀门31，打开第二阀门17。
42.可选的，水源热泵机组6二次侧出水口通过第五管路21(图1中节点hi之间)和多个进水分路连接低区空调用户8的进水口，多个低区空调用户8的出水分路连接在第六管路22
(图1中节点jk之间)上，第六管路22通过水源二次侧循环泵7连接水源热泵机组6的二次侧进水口；水源热泵机组6二次侧出水口还通过第七管路23及低区空调循环泵9连接位于低区的一次热源10的进水口。
43.通过该连接方式，低区的一次热源10给低区空调用户8供热，低区空调用户8的出水流向水源热泵机组6的蒸发器，通过水源热泵机组6出口的冷凝器实现给高区空调用户1供热。高区的一次冷源3给高区空调用户1供冷，高区空调用户1的出水流向水源热泵机组6的冷凝器，通过水源热泵机组6出口的蒸发器实现给低区空调用户8供冷。当然，水源热泵机组6不止包括冷凝器和蒸发器，具体可参照现有技术，在此不作过多描述。
44.可选的，第五管路21(图1中节点hi之间)和第六管路22(图1中节点jk之间)之间连通，并在连通处上设有第六阀门24；第六管路22和第七管路23(图1中节点ml之间)之间连通，并在连通处设有第七阀门25，第七阀门25比第六阀门24更靠近低区空调用户8；
45.第七管路23(图1中节点ml之间)在靠近水源热泵机组6二次侧出水口的位置设有第八阀门26，第七管路23在靠近低区空调循环泵9处设有第九阀门27；
46.第六管路22(图1中节点jk之间)上设有第十阀门28，第十阀门28位于第六阀门24和第七阀门25之间；一次热源10的出口汇入第五管路21处设有第十一阀门29；第五管路21在靠近水源热泵机组6侧设有第十二阀门30。
47.如：冬季给低区空调用户8和高区空调用户1供暖时，开启第九阀门27、第十阀门28、第十一阀门29，第八阀门26、第四阀门19、第十三阀门31，关闭第二阀门17、第一阀门16和第三阀门18；第六阀门24和第七阀门25依靠一次热源10直接给水源热泵机组6供水，还是依靠低区空调用户8的出水一起来给水源热泵机组6供水，或者择一供水来决定；一次热源10给低区空调用户8供水，低区空调用户8的回水接至水源热泵机组6二次侧(蒸发器)的进水口，水源热泵机组6经过一次侧(冷凝器)出水通过第三管路14和第四阀门19所在的第四管路15以及部分第一管路12给高区空调用户1供热，高区空调用户1的回水经第二管路13及第十三阀门31接至水源热泵机组6的一次侧进水口；而同时，水源热泵机组6二次侧的回水经过第八阀门26、第七管路23、第九阀门27回至一次热源10的进水口。
48.夏季供冷时，开启第五阀门20、第三阀门18、第十二阀门30，第十阀门28，关闭第九阀门27、第十一阀门29、第七阀门25、第六阀门24，而第一阀门16、第二阀门17和第四阀门19是根据一次冷源3直接给水源热泵机组6供水，还是说依据高区空调用户1的出水一起给水源热泵机组6供水或者择一供水来决开启与关闭，高区的一次冷源3给高区空调用户1的供水经过第五阀门20所在的第一管路12进入高区空调用户1的进水口，同时高区空调用户1的回水经过第二管路13进入水源热泵机组6的一次侧(冷凝器)进水口，再从水源热泵机组6的一次侧(冷凝器)出水口经第三管路14接入一次冷源3的进水口；从水源热泵机组6的二次侧(蒸发器)出水口经过第十二阀门30所在的第五管路21接入低区空调用户8的进水口，给低区空调用户8供冷，低区空调用户8的回水经第六管路22、第十阀门28接入水源热泵机组6的二次侧(蒸发器)进水口。
49.可选的，一次热源10的出口管路汇入第五管路21，并通过第五管路21和多个进水分路连接低区空调用户8的进水口；低区空调用户8的出水口经过第六管路22和第七阀门25所在的管路连接第七管路23，通过第七管路23连接低区空调循环泵9的进水口，低区空调循环泵9的出水口连接一次热源10。
50.具体的，第六阀门24、第十阀门28和第七阀门25来根据高低区负荷比例调节，如低区的一次热源10只给低区空调用户8供热时，关闭第十二阀门30、第六阀门24、第十阀门28，打开第七阀门25、第九阀门27、第十一阀门29，低区空调用户8的回水要经过第七阀门25所在的管路回至第七管路23(图1中节点ml之间)，然后到达低区空调循环泵9的进水口，低区空调循环泵9的出水口连接一次热源10的进水口。
51.而如果需要同时给低区空调用户8和高区空调用户1供热时，一次热源10的出水通过第五管路21、第十一阀门29以及第六阀门24和第六管路22，和/或低区空调用户8出水口经过第十阀门28后，再经过水源二次侧循环泵7接入水源热泵机组6二次侧(蒸发器)的进水口，给低区空调用户8和高区空调用户1供热，水源热泵机组6的二次侧(蒸发器)的出水再经第八阀门26，和/或低区空调用户8出水口经过第七阀门25后，再经第七管路23、第九阀门27、低区空调循环泵9接入到一次热源10的进水口；当低区空调用户8不工作时，低区的一次热源10出水口直接通过第十一阀门29、第五管路21、第六阀门24、部分第六管路22、水源二次侧循环泵7给水源热泵机组6的二次侧(蒸发器)供水，从而使得水源热泵机组6给高区空调用户1供热，水源热泵机组6二次侧出水口经过第七管路23经过低区空调循环泵9的进水口，低区空调循环泵9的出水口连接一次热源10的进水口。
52.本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
53.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术技术方案的范围。