一种高温地热水串联供暖系统及其供暖方法

摘要

本发明公开了一种高温地热水串联供暖系统及其供暖方法，高温地热水串联供暖系统包括有高温地热井，换热端设置有供暖循环水泵的空调末端和连接于高温地热井和空调末端之间的一级供暖设备、二级供暖设备和三级供暖设备。本发明结构简单、使用方便，采用控制器自动控制一级供暖设备、二级供暖设备和三级供暖设备的启动运行，保证了空调末端的供暖的热能供应；本发明利用换热器和水源热泵两种方式结合供暖，保证了即使在地热热能不定的情况下，供暖末端的供暖能量依然稳定，从而保证了供暖的效果。

说明书

 

技术领域

本发明涉及水源热泵空调系统领域，具体是一种高温地热水串联供暖系统及其供暖方法。

背景技术

随着供暖技术的不断发展，经历了火直接供暖、锅炉供暖、地源热泵机组供暖、太阳能供暖等发展，目前的供暖技术中存在以下的不足：第一，锅炉供暖运行费用较高，且安全性欠佳；第二，地源热泵供暖采用地热源进行供暖，但当地热源热能不充足的情况下，就不能保证供暖的热量；第三，太阳能供暖受到光热能限制，供暖不稳定；第四，空气源热泵供暖受到环境温度的影响，也极不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高温地热水串联供暖系统及其供暖方法，利用地热源进行供暖，在节能和利用能源的前提下，保证了空调末端供暖热能的稳定。

本发明的技术方案为：

一种高温地热水串联供暖系统，包括有高温地热井和换热端设置有供暖循环水泵的空调末端，所述的高温地热井和空调末端之间连接有一级供暖设备、二级供暖设备和三级供暖设备；所述的一级供暖设备包括有第一换热器，高温地热井和第一换热器的热源进口连接，第一换热器的制冷剂进口和制冷剂出口分别与空调末端连接，且第一换热器的制冷剂进口和空调末端之间连接有开启阀门；所述的二级供暖设备包括有第二换热器和第一水源热泵，第二换热器的制冷剂进口和制冷剂出口分别与第一水源热泵的制冷端连接，第一水源热泵的制热端与空调末端连接，且第二换热器的制冷剂出口与第一水源热泵的制冷端之间连接有循环泵；所述的三级供暖设备包括有第二水源热泵，第二水源热泵的制热端与空调末端连接；所述的第一换热器的热源出口与第二换热器的热源进口连接，第二换热器的热源出口与第二水源热泵的制冷端连接，且第二水源热泵的制冷端与高温地热井连接；所述的第一换热器的热源出口和第二换热器的热源出口处分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器，所述的供暖循环水泵、开启阀门、循环泵、第一温度传感器、第二温度传感器均与控制器电连接。

所述的高温地热井和第一换热器的热源进口之间连接有地热水提水泵，所述的地热水提水泵与控制器电连接。

所述的第二水源热泵的制冷端与高温地热井之间连接有回水阀，且回水阀与控制器电连接。

所述的第二水源热泵的制冷端处设置有排水阀和第三温度传感器，所述的排水阀、第三温度传感器均与控制器电连接。

所述的第一水源热泵是由第一压缩机、第一冷凝器、第一节流阀和第一蒸发器循环连接而成，所述的第一水源热泵的制冷端为第一蒸发器端，第一水源热泵的制热端为第一冷凝器端。

所述的第二水源热泵是由第二压缩机、第二冷凝器、第二节流阀和第二蒸发器循环连接而成，所述的第二水源热泵的制冷端为第二蒸发器端，第二水源热泵的制热端为第二冷凝器端。

一种高温地热水串联供暖方法，包括以下控制方式：

（1）、一级供暖方式：

当第一温度传感器检测到水温高于某个设定值T1max时，控制器开启一级供暖设备，即将供暖循环水泵、地热水提水泵、开启阀门和第一换热器开启，地热水提水泵将高温地热井内的地热水传递到第一换热器后，在第一换热器内与空调末端传输过来的制冷剂进行换热加热制冷剂，加热后的制冷剂从第一换热器的制冷剂出口输出送至空调末端进行供暖，提升房间温度，同时第一换热器内换热后降温的地热水再依次经过第二换热器、第二蒸发器、回水阀回到高温地热井；

（2）、二级供暖方式：

当第一温度传感器检测到水温低于T1max但高于某个设定值T1min时，控制器开启二级供暖设备，即开启供暖循环水泵、地热水提水泵、循环泵、第二换热器和第一水源热泵，地热水提水泵将高温地热井内的地热水经第一换热器输送至第二换热器，同时空调末端传输过来的制冷剂经第一水源热泵制热循环后，其第一蒸发器端换热后的载冷剂进入第二换热器，低温的载冷剂与地热水在第二换热器进行换热，低温的载冷剂被加热重新进入第一水源热泵经制热循环得到加热后的制冷剂，最后加热后的制冷剂进入空调末端进行供暖，提升房间温度，而经过换热降温的地热水再依次经第二蒸发器、回水阀回到高温地热井；

（3）、三级供暖方式：

当第二温度传感器检测到水温中低于某个设定值T2max但高于某个设定值T2min时，控制器开启三级供暖设备，即开启供暖循环水泵、地热水提水泵和第二水源热泵，地热水提水泵将高温地热井内的地热水经过第一换热器、第二换热器传输给第二蒸发器，第二水源热泵利用地热水热能对空调末端输送至第二水源热泵的制冷剂进行制热，制热后的制冷剂再重新输送至空调末端的制冷剂热能，被降温的地热水再经回水阀回到高温地热井；

（4）、地热水排水方式：

当第三温度传感器检测到水温中低于某个设定值T3时，关闭第二阀门，控制器开启排水系统，即开启排水阀将高温地热井内的地热水经第一换热器、第二换热器、第二蒸发器和排水阀后排放掉；

（5）、一级供暖、二级供暖和三级供暖同时开启的方式：

将步骤（1）、（2）和（3）三种方式结合使用。

所述的第一蒸发器和第二蒸发器内制冷剂和载冷剂进行换热操作。

本发明的有益效果：

（1）、本发明结构简单、使用方便，采用控制器自动控制一级供暖设备、二级供暖设备和三级供暖设备的启动运行，保证了空调末端的供暖的热能供应；

（2）、本发明高温地热水分开多级利用，充分用尽地热水热量，最大程度节约地热水用量；

（3）、本发明设置有一级供暖设备、二级供暖设备和三级供暖设备，利用换热器和水源热泵两种方式结合供暖，保证了即使在地热热能不定的情况下，供暖末端的供暖能量依然稳定，从而保证了供暖的效果。

附图说明

图1是本发明的管路连接图。

图2是本发明的电路连接图。

具体实施方式

见图1，一种高温地热水串联供暖系统，包括有高温地热井9，换热端设置有供暖循环水泵1的空调末端2和连接于高温地热井9和空调末端2之间的一级供暖设备、二级供暖设备和三级供暖设备；

一级供暖设备包括有第一换热器7，高温地热井7通过地热水提水泵8和第一换热器的热源进口7a连接，第一换热器的制冷剂进口7c和制冷剂出口7d分别与空调末端2连接，且第一换热器的制冷剂进口7c和空调末端2之间连接有开启阀门23；

二级供暖设备包括有第二换热器12和第一水源热泵3，第一水源热泵3是由第一压缩机4、第一冷凝器10、第一节流阀11和第一蒸发器5循环连接而成，第二换热器的制冷剂进口12c和制冷剂出口12d分别与第一蒸发器5连接，第一冷凝器10与空调末端2连接，且第二换热器的制冷剂出口12d与第一蒸发器5之间连接有循环泵6；

三级供暖设备包括有第二水源热泵13，第二水源热泵13是由第二压缩机16、第二冷凝器14、第二节流阀15和第二蒸发器17循环连接而成，第二冷凝器14与空调末端2连接；

第一换热器的热源出口7b与第二换热器的热源进口12a连接，第二换热器的热源出口12b与第二蒸发器17连接，且第二蒸发器17通过回水阀19与高温地热井9连接，第二蒸发器17上设置有排水阀18；第一换热器的热源出口7b、第二换热器的热源出口12b和第二蒸发器17处分别设置有第一温度传感器22、第二温度传感器21和第三温度传感器20；

见图2，地热水提水泵8、供暖循环水泵1、开启阀门23、循环泵6、回水阀19、排水阀18、第一温度传感器22、第二温度传感器21、第三温度传感器20均与控制器24电连接。

一种高温地热水串联供暖方法，包括以下控制方式：

（1）、一级供暖方式：

当第一温度传感器22检测到水温高于某个设定值T1max（一般设定45℃）时，控制器24开启一级供暖设备，即将供暖循环水泵1、地热水提水泵8、开启阀门23和第一换热器7开启，地热水提水泵8将高温地热井9内的地热水传递到第一换热器7后，在第一换热器7内与空调末端传输过来的制冷剂进行换热加热制冷剂，加热后的制冷剂从第一换热器的制冷剂出口7d输出送至空调末端进行供暖，提升房间温度，同时第一换热器7内换热后降温的地热水再依次经过第二换热器12、第二蒸发器17、回水阀19回到高温地热井9。其中，高温地热井9的供暖循环为：9→8→7→12→17→19→9，供暖末端2的供暖循环为：2→1→23→7→2。

（2）、二级供暖方式：

当第一温度传感器22检测到水温低于T1max但高于某个设定值T1min（一般设定25℃）时，控制器24开启二级供暖设备，即开启供暖循环水泵1、地热水提水泵8、循环泵6、第二换热器12和第一水源热泵3，地热水提水泵8将高温地热井9内的地热水经第一换热器7输送至第二换热器12，同时空调末端2传输过来的制冷剂经第一水源热泵3制热循环后，其第一蒸发器端换热后的载冷剂进入第二换热器12，低温的载冷剂与地热水在第二换热器12进行换热，低温的载冷剂被加热重新进入第一水源热泵3经制热循环得到加热后的制冷剂，最后加热后的制冷剂进入空调末端2进行供暖，提升房间温度，而经过换热降温的地热水再依次经第二蒸发器17、回水阀19回到高温地热井9。高温地热井9的供暖循环为：9→8→7→12→17→19→9，供暖末端2的供暖循环为：2→1→10→2，第一水源热泵3制冷剂的制热循环为：10→11→5→4→10→2，第二换热器的载冷剂循环：5→12→6→5.

其中，第一蒸发器5内制冷剂和载冷剂进行换热操作。

（3）、三级供暖方式：

当第二温度传感器21检测到水温中低于某个设定值T2max（一般设定25℃）但高于某个设定值T2min（一般设定为8℃）时，控制器24开启三级供暖设备，即开启供暖循环水泵1、地热水提水泵8和第二水源热泵13，地热水提水泵8将高温地热井9内的地热水经过第一换热器7、第二换热器12传输给第二蒸发器17，第二水源热泵13利用地热水热能对空调末端2输送至第二水源热泵13的制冷剂进行制热，制热后的制冷剂再重新输送至空调末端2的制冷剂热能，被降温的地热水再经回水阀19回到高温地热井9。高温地热井9的供暖循环为：9→8→7→12→17→19→9，供暖末端2的供暖循环为：2→1→14→2，第二水源热泵13制冷剂的制热循环为：14→15→17→16→14。

第二蒸发器内制冷剂和载冷剂进行换热操作。

（4）、地热水排水方式：

当第三出温度传感器20检测到水温中低于某个设定值T3（一般设定5℃）时，关闭第二阀门19，控制器24开启排水系统，即开启排水阀18将高温地热井9内的地热水经第一换热器7、第二换热器12、第二蒸发器17和排水阀18后排放掉。

（5）、一级供暖、二级供暖和三级供暖同时开启的方式：

将步骤（1）、（2）和（3）三种方式结合使用。