[发明专利]一种地源热泵空调系统及其空气处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空调制冷技术领域，尤其涉及一种地源热泵空调系统及其空气处理方法。

背景技术

地源热泵兼有制冷与制热功能，是通过利用土壤、地下水或地表水所存储天热冷量/热量获得高能效比的热泵机组。土壤、地下水或地表水所储存能量是一种低品位的可再生能源，地源热泵正是通过回收这种低品位地下储能而获得高的能效比，节能效果十分显著。比如，商业建筑中，地源热泵的年均节能可达17％，而住宅建筑中，地源热泵的年均能耗可减少32％。地源热泵包括土壤源地源热泵、地表水地源热泵和地下水地源热泵三类。地下水地源热泵具有结构简单、技术成熟、施工方便及节能效果好等优点，因此，其得到更为广泛应用，尤其在夏热冬冷地区。

现有技术的地下水地源热泵大多是利用地下水来直接冷却热泵机组的冷凝器或加热热泵机组的蒸发器，这种地下水地源热泵的结构和工作原理在中国专利公开号CN1854645A中所公开的“一种地源热泵系统”中有详细描述。虽然现有地源热泵机组制冷效率或制热效率较空气源热泵机组或其他冷水机组(如采用冷却塔冷却方式)都有较大提高，然而，就现有技术的地下水地源热泵而言，特别是在大型建筑中的风管空调系统，空气处理机组需要补充大量的室外新风来携带热泵机组制造的冷量/热能来调节室内空气，地下水所储存天热冷量或热能并没有被直接用于冷却高温室外新风或加热低温室外新风，就造成原本可直接用于供冷或供热的地下水的冷量/热能损失；由于室外新风的全热负荷由热泵机组承担，当室内外温差较大时，热泵机组承担的负荷较大而导致能耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高地能利用而使地源热泵能耗减小的地源热泵空调系统，同时提供该地源热泵空调系统的空气处理方法。

为实现上述目的，本发明的地源热泵空调系统的技术方案是：地源热泵空调系统，包括具有内、外换热器的热泵机组、空气处理机组、用于摄取地能的地源介质系统，所述热泵机组的外换热器连接在地源介质系统的循环管路中，所述空气处理机组的风道中在送风方向上依次设有新风入口、回风入口、混合空气热质交换设备，混合空气热质交换设备与热泵机组的内换热器通过循环介质实现热交换，所述空气处理机组风道中在新风入口与回风入口之间设有新风热质交换设备，所述新风热质交换设备连接在地源介质系统的循环管路中。

所述空气处理机组的风道中于新风热质交换设备、混合空气热质交换设备之间设有与回风入口相通的混合室。

所述空气处理机组风道中在送风方向上的混合空气热质交换设备后方设有加湿器、风机。

所述地源介质系统包括循环管路及其上串接的地源换热器、循环泵，地源换热器上还设有一对供循环地下水进出的进、出水管。

所述新风热质交换设备、混合空气热质交换设备为直接接触式热质交换设备或间接接触式热质交换设备。

所述新风热质交换设备、热泵机组外换热器通过连接管先后串连在地源介质系统的循环管路中。

所述新风热质交换设备、热泵机组外换热器通过连接管并联在地源介质系统的循环管路中。

所述新风热质交换设备、热泵机组的外换热器分别连接在两套独立循环的地源介质系统的循环管路中。

本发明的空气处理方法的技术方案是：地源热泵空调系统的空气处理方法，在空气处理机组风道中的新风入口与回风入口之间设置与地源介质系统直接相连的新风热质交换设备，新风热质交换设备对室外新风进行预处理后再和室内回风混合进入后方的混合空气热质交换设备进一步处理，二次处理后的空气经风机加压送入空调房间内。

本发明的空调系统和空气处理方法与现有技术相比，其改进之处在于，先使用新风热质交换设备的地下储能直接对新风进行预处理后，再进入间接利用地能的热泵机组所主导的空气处理过程。由于地下水所储存天热冷量/热能直接用于承担室外新风的全部显热负荷及部分潜热负荷，热泵机组仅需承担室内负荷，从而节省热泵机组制冷量/制热量，热泵机组耗电量也相应减少，而从整体上通过有效利用低品位地下水储能而节省高品位电能。本发明具有利用低品位地下水所储存的冷量/热能的优点，高效节能，尤其新风量越大，节能效果越明显，当地下水温度为15℃且新风量占总风量20％时，本发明比现有技术的地源热泵节能达20％以上。本发明可高效利用低品位的可再生能源直接实现给新风供冷或供热，运行稳定可靠、安全卫生、无地下水污染，适用范围广，特别适用于冬冷夏热地区。