專利名稱：一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)及其供暖方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)領域，具體是一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)及其供暖方法。
背景技術(shù)：
隨著供暖技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)歷了火直接供暖、鍋爐供暖、地源熱泵機組供暖、太 陽能供暖等發(fā)展，目前的供暖技術(shù)中存在以下的不足第一，鍋爐供暖運行費用較高，且安全性欠佳；第二，地源熱泵供暖采用地熱源進行供暖，但當?shù)責嵩礋崮懿怀渥愕那闆r下，就不能保證供暖的熱量；第三，太陽能供暖受到光熱能限制，供暖不穩(wěn)定；第四，空氣源熱泵供暖受到環(huán)境溫度的影響，也極不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)及其供暖方法，利用地熱源進行供暖，在節(jié)能和利用能源的前提下，保證了空調(diào)末端供暖熱能的穩(wěn)定。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，包括有高溫地熱井和換熱端設置有供暖循環(huán)水泵的空調(diào)末端，所述的高溫地熱井和空調(diào)末端之間連接有一級供暖設備、二級供暖設備和三級供暖設備；所述的一級供暖設備包括有第一換熱器，高溫地熱井和第一換熱器的熱源進口連接，第一換熱器的制冷劑進口和制冷劑出口分別與空調(diào)末端連接，且第一換熱器的制冷劑進口和空調(diào)末端之間連接有開啟閥門；所述的二級供暖設備包括有第二換熱器和第一水源熱泵，第二換熱器的制冷劑進口和制冷劑出口分別與第一水源熱泵的制冷端連接，第一水源熱泵的制熱端與空調(diào)末端連接，且第二換熱器的制冷劑出口與第一水源熱泵的制冷端之間連接有循環(huán)泵；所述的三級供暖設備包括有第二水源熱泵，第二水源熱泵的制熱端與空調(diào)末端連接；所述的第一換熱器的熱源出口與第二換熱器的熱源進口連接，第二換熱器的熱源出口與第二水源熱泵的制冷端連接，且第二水源熱泵的制冷端與高溫地熱井連接；所述的第一換熱器的熱源出口和第二換熱器的熱源出口處分別設置有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述的供暖循環(huán)水泵、開啟閥門、循環(huán)泵、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器均與控制器電連接。所述的高溫地熱井和第一換熱器的熱源進口之間連接有地熱水提水泵，所述的地熱水提水泵與控制器電連接。所述的第二水源熱泵的制冷端與高溫地熱井之間連接有回水閥，且回水閥與控制器電連接。所述的第二水源熱泵的制冷端處設置有排水閥和第三溫度傳感器，所述的排水閥、第三溫度傳感器均與控制器電連接。
所述的第一水源熱泵是由第一壓縮機、第一冷凝器、第一節(jié)流閥和第一蒸發(fā)器循環(huán)連接而成，所述的第一水源熱泵的制冷端為第一蒸發(fā)器端，第一水源熱泵的制熱端為第一冷凝器端。所述的第二水源熱泵是由第二壓縮機、第二冷凝器、第二節(jié)流閥和第二蒸發(fā)器循環(huán)連接而成，所述的第二水源熱泵的制冷端為第二蒸發(fā)器端，第二水源熱泵的制熱端為第二冷凝器端。一種高溫地熱水串聯(lián)供暖方法，包括以下控制方式
(1)、一級供暖方式
當?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測到水溫高于某個設定值Tlmax時，控制器開啟一級供暖設備，即將供暖循環(huán)水泵、地熱水提水泵、開啟閥門和第一換熱器開啟，地熱水提水泵將高溫地熱井內(nèi)的地熱水傳遞到第一換熱器后，在第一換熱器內(nèi)與空調(diào)末端傳輸過來的制冷劑進行換熱加熱制冷劑，加熱后的制冷劑從第一換熱器的制冷劑出口輸出送至空調(diào)末端進行供暖，提升房間溫度，同時第一換熱器內(nèi)換熱后降溫的地熱水再依次經(jīng)過第二換熱器、第二蒸發(fā)器、回水閥回到高溫地熱井；
(2)、二級供暖方式
當?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測到水溫低于Tlmax但高于某個設定值Tlmin時,控制器開啟二級供暖設備，即開啟供暖循環(huán)水泵、地熱水提水泵、循環(huán)泵、第二換熱器和第一水源熱泵，地熱水提水泵將高溫地熱井內(nèi)的地熱水經(jīng)第一換熱器輸送至第二換熱器，同時空調(diào)末端傳輸過來的制冷劑經(jīng)第一水源熱泵制熱循環(huán)后，其第一蒸發(fā)器端換熱后的載冷劑進入第二換熱器，低溫的載冷劑與地熱水在第二換熱器進行換熱，低溫的載冷劑被加熱重新進入第一水源熱泵經(jīng)制熱循環(huán)得到加熱后的制冷劑，最后加熱后的制冷劑進入空調(diào)末端進行供暖，提升房間溫度，而經(jīng)過換熱降溫的地熱水再依次經(jīng)第二蒸發(fā)器、回水閥回到高溫地熱井；
(3)、三級供暖方式
當?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測到水溫中低于某個設定值T2max但高于某個設定值T2min時，控制器開啟三級供暖設備，即開啟供暖循環(huán)水泵、地熱水提水泵和第二水源熱泵，地熱水提水泵將高溫地熱井內(nèi)的地熱水經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器傳輸給第二蒸發(fā)器，第二水源熱泵利用地熱水熱能對空調(diào)末端輸送至第二水源熱泵的制冷劑進行制熱，制熱后的制冷劑再重新輸送至空調(diào)末端的制冷劑熱能，被降溫的地熱水再經(jīng)回水閥回到高溫地熱井；
(4)、地熱水排水方式
當?shù)谌郎囟葌鞲衅鳈z測到水溫中低于某個設定值T3時，關(guān)閉第二閥門，控制器開啟排水系統(tǒng)，即開啟排水閥將高溫地熱井內(nèi)的地熱水經(jīng)第一換熱器、第二換熱器、第二蒸發(fā)器和排水閥后排放掉；
(5)、一級供暖、二級供暖和三級供暖同時開啟的方式
將步驟(I)、(2)和(3)三種方式結(jié)合使用。所述的第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑和載冷劑進行換熱操作。本發(fā)明的有益效果
(1)、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，采用控制器自動控制一級供暖設備、二級供暖設備和三級供暖設備的啟動運行，保證了空調(diào)末端的供暖的熱能供應；
(2)、本發(fā)明高溫地熱水分開多級利用，充分用盡地熱水熱量，最大程度節(jié)約地熱水用量;
(3)、本發(fā)明設置有一級供暖設備、二級供暖設備和三級供暖設備，利用換熱器和水源熱泵兩種方式結(jié)合供暖，保證了即使在地熱熱能不定的情況下，供暖末端的供暖能量依然穩(wěn)定，從而保證了供暖的效果。


圖1是本發(fā)明的管路連接圖。圖2是本發(fā)明的電路連接圖。
具體實施例方式見圖1，一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，包括有高溫地熱井9，換熱端設置有供暖循環(huán)水泵I的空調(diào)末端2和連接于高溫地熱井9和空調(diào)末端2之間的一級供暖設備、二級供暖設備和三級供暖設備；
一級供暖設備包括有第一換熱器7，高溫地熱井7通過地熱水提水泵8和第一換熱器的熱源進口 7a連接，第一換熱器的制冷劑進口 7c和制冷劑出口 7d分別與空調(diào)末端2連接，且第一換熱器的制冷劑進口 7c和空調(diào)末端2之間連接有開啟閥門23 ；
二級供暖設備包括有第二換熱器12和第一水源熱泵3，第一水源熱泵3是由第一壓縮機4、第一冷凝器10、第一節(jié)流閥11和第一蒸發(fā)器5循環(huán)連接而成，第二換熱器的制冷劑進口 12c和制冷劑出口 12d分別與第一蒸發(fā)器5連接，第一冷凝器10與空調(diào)末端2連接，且第二換熱器的制冷劑出口 12d與第一蒸發(fā)器5之間連接有循環(huán)泵6 ；
三級供暖設備包括有第二水源熱泵13，第二水源熱泵13是由第二壓縮機16、第二冷凝器14、第二節(jié)流閥15和第二蒸發(fā)器17循環(huán)連接而成，第二冷凝器14與空調(diào)末端2連接；第一換熱器的熱源出口 7b與第二換熱器的熱源進口 12a連接，第二換熱器的熱源出口12b與第二蒸發(fā)器17連接，且第二蒸發(fā)器17通過回水閥19與高溫地熱井9連接，第二蒸發(fā)器17上設置有排水閥18 ;第一換熱器的熱源出口 7b、第二換熱器的熱源出口 12b和第二蒸發(fā)器17處分別設置有第一溫度傳感器22、第二溫度傳感器21和第三溫度傳感器20 ；
見圖2，地熱水提水泵8、供暖循環(huán)水泵I、開啟閥門23、循環(huán)泵6、回水閥19、排水閥18、第一溫度傳感器22、第二溫度傳感器21、第三溫度傳感器20均與控制器24電連接。一種高溫地熱水串聯(lián)供暖方法，包括以下控制方式
(I)、一級供暖方式
當?shù)谝粶囟葌鞲衅?2檢測到水溫高于某個設定值Tlmax (—般設定45°C )時，控制器24開啟一級供暖設備，即將供暖循環(huán)水泵I、地熱水提水泵8、開啟閥門23和第一換熱器7開啟，地熱水提水泵8將高溫地熱井9內(nèi)的地熱水傳遞到第一換熱器7后，在第一換熱器7內(nèi)與空調(diào)末端傳輸過來的制冷劑進行換熱加熱制冷劑，加熱后的制冷劑從第一換熱器的制冷劑出口 7d輸出送至空調(diào)末端進行供暖，提升房間溫度，同時第一換熱器7內(nèi)換熱后降溫的地熱水再依次經(jīng)過第二換熱器12、第二蒸發(fā)器17、回水閥19回到高溫地熱井9。其中，高溫地熱井9的供暖循環(huán)為9 — 8 — 7 — 12 — 17 — 19 — 9，供暖末端2的供暖循環(huán)為2 — 1 — 23 — 7 — 2。(2)、二級供暖方式 當?shù)谝粶囟葌鞲衅?2檢測到水溫低于Tlmax但高于某個設定值Tlmin (—般設定25°C)時，控制器24開啟二級供暖設備，即開啟供暖循環(huán)水泵I、地熱水提水泵8、循環(huán)泵6、第二換熱器12和第一水源熱泵3，地熱水提水泵8將高溫地熱井9內(nèi)的地熱水經(jīng)第一換熱器7輸送至第二換熱器12，同時空調(diào)末端2傳輸過來的制冷劑經(jīng)第一水源熱泵3制熱循環(huán)后，其第一蒸發(fā)器端換熱后的載冷劑進入第二換熱器12，低溫的載冷劑與地熱水在第二換熱器12進行換熱，低溫的載冷劑被加熱重新進入第一水源熱泵3經(jīng)制熱循環(huán)得到加熱后的制冷劑，最后加熱后的制冷劑進入空調(diào)末端2進行供暖，提升房間溫度，而經(jīng)過換熱降溫的地熱水再依次經(jīng)第二蒸發(fā)器17、回水閥19回到高溫地熱井9。高溫地熱井9的供暖循環(huán)為9 — 8 — 7 — 12 — 17 — 19 — 9，供暖末端2的供暖循環(huán)為2 — I — 10 — 2，第一水源熱泵3制冷劑的制熱循環(huán)為10 — 11 — 5 — 4 — 10 — 2，第二換熱器的載冷劑循環(huán)5—12 — 6 — 5.
其中，第一蒸發(fā)器5內(nèi)制冷劑和載冷劑進行換熱操作。(3)、三級供暖方式
當?shù)诙囟葌鞲衅?1檢測到水溫中低于某個設定值T2max (—般設定25°C)但高于某個設定值T2min (—般設定為8°C)時，控制器24開啟三級供暖設備，即開啟供暖循環(huán)水泵I、地熱水提水泵8和第二水源熱泵13，地熱水提水泵8將高溫地熱井9內(nèi)的地熱水經(jīng)過第一換熱器7、第二換熱器12傳輸給第二蒸發(fā)器17，第二水源熱泵13利用地熱水熱能對空調(diào)末端2輸送至第二水源熱泵13的制冷劑進行制熱，制熱后的制冷劑再重新輸送至空調(diào)末端2的制冷劑熱能，被降溫的地熱水再經(jīng)回水閥19回到高溫地熱井9。高溫地熱井9的供暖循環(huán)為9 — 8 — 7 — 12 — 17 — 19 — 9,供暖末端2的供暖循環(huán)為2 — I — 14 — 2,第二水源熱泵13制冷劑的制熱循環(huán)為14 — 15 — 17 — 16 — 14。第二蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑和載冷劑進行換熱操作。(4)、地熱水排水方式
當?shù)谌鰷囟葌鞲衅?0檢測到水溫中低于某個設定值T3 (—般設定5°C )時，關(guān)閉第二閥門19，控制器24開啟排水系統(tǒng)，即開啟排水閥18將高溫地熱井9內(nèi)的地熱水經(jīng)第一換熱器7、第二換熱器12、第二蒸發(fā)器17和排水閥18后排放掉。(5)、一級供暖、二級供暖和三級供暖同時開啟的方式
將步驟(I)、(2)和(3)三種方式結(jié)合使用。
權(quán)利要求
1.一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，包括有高溫地熱井和換熱端設置有供暖循環(huán)水泵的空調(diào)末端，其特征在于所述的高溫地熱井和空調(diào)末端之間連接有一級供暖設備、二級供暖設備和三級供暖設備；所述的一級供暖設備包括有第一換熱器，高溫地熱井和第一換熱器的熱源進口連接，第一換熱器的制冷劑進口和制冷劑出口分別與空調(diào)末端連接，且第一換熱器的制冷劑進口和空調(diào)末端之間連接有開啟閥門；所述的二級供暖設備包括有第二換熱器和第一水源熱泵，第二換熱器的制冷劑進口和制冷劑出口分別與第一水源熱泵的制冷端連接，第一水源熱泵的制熱端與空調(diào)末端連接，且第二換熱器的制冷劑出口與第一水源熱泵的制冷端之間連接有循環(huán)泵；所述的三級供暖設備包括有第二水源熱泵，第二水源熱泵的制熱端與空調(diào)末端連接；所述的第一換熱器的熱源出口與第二換熱器的熱源進口連接，第二換熱器的熱源出口與第二水源熱泵的制冷端連接，且第二水源熱泵的制冷端與高溫地熱井連接；所述的第一換熱器的熱源出口和第二換熱器的熱源出口處分別設置有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述的供暖循環(huán)水泵、開啟閥門、循環(huán)泵、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器均與控制器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，其特征在于所述的高溫地熱井和第一換熱器的熱源進口之間連接有地熱水提水泵，所述的地熱水提水泵與控制器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，其特征在于所述的第二水源熱泵的制冷端與高溫地熱井之間連接有回水閥，且回水閥與控制器電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，其特征在于所述的第二水源熱泵的制冷端處設置有排水閥和第三溫度傳感器，所述的排水閥、第三溫度傳感器均與控制器電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，其特征在于所述的第一水源熱泵是由第一壓縮機、第一冷凝器、第一節(jié)流閥和第一蒸發(fā)器循環(huán)連接而成，所述的第一水源熱泵的制冷端為第一蒸發(fā)器端，第一水源熱泵的制熱端為第一冷凝器端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)，其特征在于所述的第二水源熱泵是由第二壓縮機、第二冷凝器、第二節(jié)流閥和第二蒸發(fā)器循環(huán)連接而成，所述的第二水源熱泵的制冷端為第二蒸發(fā)器端，第二水源熱泵的制熱端為第二冷凝器端。
7.—種高溫地熱水串聯(lián)供暖方法，其特征在于包括以下控制方式 (1)、一級供暖方式 當?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測到水溫高于某個設定值Tlmax時，控制器開啟一級供暖設備，即將供暖循環(huán)水泵、地熱水提水泵、開啟閥門和第一換熱器開啟，地熱水提水泵將高溫地熱井內(nèi)的地熱水傳遞到第一換熱器后，在第一換熱器內(nèi)與空調(diào)末端傳輸過來的制冷劑進行換熱加熱制冷劑，加熱后的制冷劑從第一換熱器的制冷劑出口輸出送至空調(diào)末端進行供暖，提升房間溫度，同時第一換熱器內(nèi)換熱后降溫的地熱水再依次經(jīng)過第二換熱器、第二蒸發(fā)器、回水閥回到高溫地熱井； (2)、二級供暖方式 當?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測到水溫低于Tlmax但高于某個設定值Tlmin時,控制器開啟二級供暖設備，即開啟供暖循環(huán)水泵、地熱水提水泵、循環(huán)泵、第二換熱器和第一水源熱泵，地熱水提水泵將高溫地熱井內(nèi)的地熱水經(jīng)第一換熱器輸送至第二換熱器，同時空調(diào)末端傳輸過來的制冷劑經(jīng)第一水源熱泵制熱循環(huán)后，其第一蒸發(fā)器端換熱后的載冷劑進入第二換熱器，低溫的載冷劑與地熱水在第二換熱器進行換熱，低溫的載冷劑被加熱重新進入第一水源熱泵經(jīng)制熱循環(huán)得到加熱后的制冷劑，最后加熱后的制冷劑進入空調(diào)末端進行供暖，提升房間溫度，而經(jīng)過換熱降溫的地熱水再依次經(jīng)第二蒸發(fā)器、回水閥回到高溫地熱井；(3)、三級供暖方式當?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測到水溫中低于某個設定值T2max但高于某個設定值T2min時， 控制器開啟三級供暖設備，即開啟供暖循環(huán)水泵、地熱水提水泵和第二水源熱泵，地熱水提水泵將高溫地熱井內(nèi)的地熱水經(jīng)過第一換熱器、第二換熱器傳輸給 第二蒸發(fā)器，第二水源熱泵利用地熱水熱能對空調(diào)末端輸送至第二水源熱泵的制冷劑進行制熱，制熱后的制冷劑再重新輸送至空調(diào)末端的制冷劑熱能，被降溫的地熱水再經(jīng)回水閥回到高溫地熱井；(4)、地熱水排水方式當?shù)谌郎囟葌鞲衅鳈z測到水溫中低于某個設定值T3時，關(guān)閉第二閥門，控制器開啟排水系統(tǒng)，即開啟排水閥將高溫地熱井內(nèi)的地熱水經(jīng)第一換熱器、第二換熱器、第二蒸發(fā)器和排水閥后排放掉；(5)、一級供暖、二級供暖和三級供暖同時開啟的方式將步驟(I)、(2)和(3)三種方式結(jié)合使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)及其供暖方法，高溫地熱水串聯(lián)供暖系統(tǒng)包括有高溫地熱井，換熱端設置有供暖循環(huán)水泵的空調(diào)末端和連接于高溫地熱井和空調(diào)末端之間的一級供暖設備、二級供暖設備和三級供暖設備。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，采用控制器自動控制一級供暖設備、二級供暖設備和三級供暖設備的啟動運行，保證了空調(diào)末端的供暖的熱能供應；本發(fā)明利用換熱器和水源熱泵兩種方式結(jié)合供暖，保證了即使在地熱熱能不定的情況下，供暖末端的供暖能量依然穩(wěn)定，從而保證了供暖的效果。
文檔編號F24D3/18GK102980234SQ20121052698
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者蔣海洋, 張明軍 申請人:安徽日源環(huán)保能源科技有限公司