[发明专利]基于地源热泵的充换电站热管理系统

说明书

本发明公开了一种基于地源热泵的充换电站热管理系统，其包括地源水循环子系统、充电模块冷却子系统、热泵制冷剂子系统、控制间采暖子系统和换电模块加热制冷子系统等五个子系统。本发明的五个子系统在不同的工况下共同作用形成一个相辅相成的整体，充分利用各子系统的余热，从而降低整个充换电站的能耗。

技术领域

本发明涉及热管理领域，尤其涉及一种基于地源热泵的充换电站热管理系统。

背景技术

目前，大多数充换电站的换电功能模块，充电桩，操作间的热管理系统是相互独立的，换电模块的电池采用自然冷却和加热，冬季和夏季充电时间较长，且热安全性较低，充电桩一般采用独立的风冷系统冷却，针对大功率充电下的高发热量问题应对不足，操作间的冷暖舒适性一般通过安装家用空调解决。各系统之间相互独立，整个系统的制冷采暖能力不足，且夏季冬季各系统之间的余热无法相互利用，整个系统运行能耗偏高。

现有的采暖制冷系统多采用空气源热泵空调，在极端高温低温情况下制冷采暖能力不足，系统的全面应用有环境局限性。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种实现将地下水作为主要冷/热源，供整个综合系统加热和制冷的充换电站热管理系统，从而克服极低温极高温工况下制冷制热能力不足的问题。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种基于地源热泵的充换电站热管理系统，包括：

地源水循环子系统，为整个充换电站热管理系统提供地源循环水，进行热交换；

充电模块冷却子系统，与地源水循环子系统之间进行换热，为充电功能区的多个充电桩进行加热或者冷却；

热泵制冷剂子系统，通过阀组的组合控制，实现热泵和制冷两种模式切换，并与地源水循环子系统进行热交换，同时还与控制间采暖子系统、换电模块加热制冷子系统进行热交换；

控制间采暖子系统，用于调节控制间的温度，当通过热泵制冷剂子系统的水暖制热不足时，由电加热器进行补充加热；

换电模块加热制冷子系统，用于为换电功能区的多个电池包加热或者冷却。

接上述技术方案，其中：

地源水循环子系统包括取水井、回水井、除砂器、第一水泵、水冷凝/蒸发器、水-水换热器，均通过绝热管路连接，由第一水泵驱动，通过水-水换热器和水冷凝/蒸发器进行换热；

充电模块冷却子系统包括第二水泵、第一流量调节阀组，还包括安装在充电功能区多个充电桩上的绝热水管，第一流量调节阀组安装在绝热水管上，控制不同充电桩处的水流量；通过第二水泵与水-水换热器连通，并与地源水循环子系统换热；

热泵制冷剂子系统包括压缩机、水冷凝器、蒸发器、3个有截止功能的电子膨胀阀、两个截止阀，由压缩机驱动，通过阀组的组合控制，实现系统的热泵和制冷两种模式切换，并通过水冷凝/蒸发器与地源水循环子系统进行热交换，通过水冷凝器与控制间采暖子系统、换电模块加热制冷子系统进行热交换；

控制间采暖子系统包括第三水泵、比例三通阀、暖芯、电加热器，由第三水泵驱动热水实现对控制间的采暖，当通过水暖制热不足时，由电加热器进行补充加热，比例三通阀实现与换电模块加热制冷子系统的水流量分配；

换电模块加热制冷子系统包含第四水泵、三通阀、第二流量调节阀组、水-制冷剂换热器，还包括安装在换电功能区多个电池包上的换热水管，第二流量调节阀组安装在换热水管上，控制不同电池包处的水流量；由第四水泵驱动热/冷水通过水-制冷剂换热器对电池包进行加热冷却，三通阀控制换电模块加热制冷子系统自循环冷却及与控制间采暖子系统进行耦合加热。