[发明专利]地源热泵空调系统的地下热平衡及换热装置和运行方式

说明书

技术领域

本发明涉及空调领域，尤其是地源热泵空调系统领域，具体是一种地源热泵空调系统的地下热平衡及换热装置。 

本发明还包括一种地源热泵空调系统的运行方式。 

背景技术

地源热泵技术是国家建筑设备节能规范的三大技术措施之一，基本工作原理：夏季热泵机组在生产冷冻水（满足末端用户需要）时将废热排至地下或冷却塔，冬季热泵机组在生产热水（满足末端用户需要）时将废冷排至地下。然而我国各地气候条件不同，建筑物夏季需求的“冷”量与冬季需求的“热”量存在差异，如长江中下游地区建筑物夏季需求的“冷”量是冬季需求的“热”量2倍，如果全部将废热（冷）排至地下长期将会导致地下温度失衡，轻则影响空调运行效果，重则引起地下的热污染。设计师在设计此类型系统时经常通过设置冷却塔（和热回收装置，热回收装置收集的废热主要用于生活热水，此量相对于空调废热量而言较小且调节性能差，本发明装置不考虑其影响）和地源井组并用的措施解决此问题，此措施从空调设备的硬件上初步具备解决此问题的条件，此措施并没有解决冷却塔和地源井组如何合理搭配使用的问题，如冷却塔使用量过大（反之地源井组使用量过小）则没有达到设计地源井组的目的，采用地源井组水冷却热泵机组效率要远大于冷却塔水的效率，且冷却塔需要耗电；如冷却塔使用量过小（反之地源井组使用量过大）则会导致地下温度失衡。 

发明内容

本发明的目的是针对地源热泵空调系统地下热与冷却塔之间工作分配不平衡的现状，提供一种能够实时监控底下温度、并根据地下温度变化实时调控、最优的平衡地下热与冷却塔使用占比的地源热泵空调系统的地下热平衡及换热装置和运行方式。 

本发明的技术方案： 

一种地源热泵空调系统的地下热平衡及换热装置，它包括控制柜、冷却塔、 空调冷媒水集水器、空调冷媒水分水器、多个水泵、多个地源热泵机组、土壤源分水器、多个地源井组、多个开关阀、土壤源集水器、若干个温度传感器和若干个流量传感器，其中 

空调冷媒水集水器的输入端与用户端连接，空调冷媒水集水器的输出端连接一个主管道，该主管道分出多个支路分别同多个地源热泵机组的输入端连接； 

第一个地源热泵机组的输出端通过一个管道与冷却塔的输入端连接，冷却塔的输出端通过管道与该地源热泵机组的输入端连接，构成第一回路； 

所有地源热泵机组的输出端并成一个管道后与土壤源分水器的输入端连接，土壤源分水器的多个输出端分别同地源井组的输入端连接，每个地源井组的输出端分别通过一个开关阀同土壤源集水器的输入端连接，土壤源集水器的输出端分出多个支路分别同地源热泵机组的输入端连接，构成第二回路； 

所述所有地源热泵机组的输出端并成一个管道后与空调冷媒水分水器的输入端连接，空调冷媒水分水器的输出端与用户端连接，构成第三回路。 

在冷却塔的输出端设置冷却塔流量传感器，在土壤源分水器的输入端设置土壤源分水器流量传感器，在土壤源集水器的输出端设置土壤源集水器流量传感器； 

在冷却塔的输入端设置冷却塔输入温度传感器，在冷却塔的输出端设置冷却塔输出温度传感器，在室外设置室外温度传感器，在土壤源集水器的输出端设置土壤源集水器温度传感器，在土壤源分水器的输入端设置土壤源分水器温度传感器，在多个地源井组的输出端分别设置一个地源井组出水温度传感器，在多个地源井组的井下分别设置两个土壤温度传感器； 

所述所有的流量传感器和温度传感器的信号输出端分别同控制柜的信号输入端连接，所述所有开关阀分别同控制柜的信号输出端连接。 

所述控制柜通过RS485接口与机房群控系统连接。 

所述控制柜上设置有操作触摸屏。 

所述地源井组为U型管结构。 

一种地源热泵空调系统的空调系统运行方式，控制柜通过流量传感器检测管道流量，通过土壤温度传感器探测各地源井组土壤的实际温度，通过室外传感器检测室外温度T_外，并将流量和温度信息反馈给机房群控系统；机房群控系统建立数据库记载流量和温度信息；机房群控系统根据管道流量、各地源井土壤的原 始温度、各地源井组土壤的实际温度、室外温度T_外、当前工作模式和当前季节以地下温度没有失衡的前提下最大化的使用地源吸热和放热能力为运行策略来控制空调系统运行。 

所述运行策略包括一个地源热泵机组的选择过程： 

夏季时， 

1）设置温度T_换，