一種地源熱泵系統(tǒng)及冷卻塔的啟?？刂品椒?br>【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地源熱泵空調系統(tǒng)及冷卻塔的啟?？刂品椒ǎ渲械卦礋岜每照{系統(tǒng)包括地源熱泵主機、冷卻塔、地埋管、水泵以及一控制器，所述控制器控制所述冷卻塔和所述地埋管與所述地源熱泵主機的開啟與關閉，其特征在于：所述控制器，在地源熱泵系統(tǒng)開始運行后，根據(jù)設定的地源側主機進水溫度與室外空氣濕球溫度之差ΔT控制冷卻塔是否開啟；在冷卻塔開啟時，在設定的時間段內關閉地埋管；在地埋管重新開啟后，根據(jù)設定的地源側主機進出水溫差Δt控制冷卻塔是否關閉。本發(fā)明維持了全年土壤熱平衡，使得該運行模式下，土壤夏季得熱量和冬季排熱量大致相等，運行周期后土壤溫度幾乎維持不變，保證了地源熱泵系統(tǒng)運行的高效性和節(jié)能性。
【專利說明】
-種地源熱累系統(tǒng)及冷卻塔的啟?？刂品椒?br>技術領域
[0001] 本發(fā)明設及地源熱累空調技術領域，具體是一種地源熱累系統(tǒng)及冷卻塔的啟?？?制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，地源熱累空調系統(tǒng)由于其利用地熱運一可再生能源而在節(jié)能方面具有的 顯著優(yōu)越性而被越來越多地在工程實際中被應用。然而在長江中下游地區(qū)，同一棟建筑的 夏季冷負荷通常遠大于其冬季熱負荷，如果單獨使用地源熱累空調系統(tǒng)，勢必造成夏季向 ±壤的排熱量遠大于冬季從±壤的吸熱量，導致±壤平均溫度不斷上升，影響地下?lián)Q熱器 的換熱效率，降低系統(tǒng)的能效比，對節(jié)能性會造成很大影響。
[0003] 隨著科技的進步，研究人員發(fā)現(xiàn)在地源熱累系統(tǒng)中加入冷卻塔來輔助其夏季散熱 可W使得系統(tǒng)夏季向±壤的排熱量大大減小，能較好地解決±壤熱平衡問題，但是現(xiàn)有的 最常用的固定時間區(qū)間開冷卻塔的控制方法不能保證冷卻塔一直處于高效的運行狀態(tài)，也 無法較為精確地控制全年向±壤取放熱量的熱平衡。
[0004] 文獻名為冷卻塔輔助排熱的復合地源熱累系統(tǒng)及其運行控制，該文章介紹了 W濕 球溫度和埋管出水溫度之差2°C和1.5°C為冷卻塔啟用和停用的控制依據(jù)，該方法能使冷卻 塔和整個系統(tǒng)的運行效率維持在比較高的一個狀態(tài)，但無法較為精確的維持全年±壤熱平 衡。
[0005] 申請?zhí)枺篊N201110076045.3名為地源熱累自適應熱平衡控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用濕 球溫度和埋管出水溫度之差來控制冷卻塔啟停，并且計算全年±壤總的取放熱量，但是自 適應的方法雖然可W解決后期±壤年取放熱量大致相同，但是可能導致前幾年±壤溫升較 快。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種使空調系統(tǒng)一直處于效率較高的運行狀 態(tài)，又較好地維持了全年±壤熱平衡的基于地源熱累空調系統(tǒng)及全年±壤熱平衡的冷卻塔 啟?？刂品椒?。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：
[000引一種地源熱累空調系統(tǒng)，包括地源熱累主機、冷卻塔、地埋管、水累W及一控制器， 所述冷卻塔和地埋管呈并聯(lián)連接在地源熱累主機的兩端，所述控制器控制所述冷卻塔和所 述地埋管與所述地源熱累主機的開啟與關閉，其特征在于:所述控制器，在地源熱累系統(tǒng)開 始運行后，根據(jù)設定的地源側主機進水溫度與室外空氣濕球溫度之差A T控制冷卻塔是否 開啟；在冷卻塔開啟時，在設定的時間段內關閉地埋管;在地埋管重新開啟后，根據(jù)設定的 地源側主機進出水溫差A t控制冷卻塔是否關閉。
[0009]設定的地源側主機進水溫度與室外空氣濕球溫度之差A T為4°C。此溫差設定值越 高，冷卻塔運行時間越短，能耗越少，系統(tǒng)的COP是先增加后減少，在夏熱冬冷地區(qū)差不多在 4°C時取得最大值。而且設定4度溫差既可W避免溫差設定值過低導致的冷卻塔頻繁啟停， 又可W避免溫差設定值過高導致的冷卻塔運行時間太短達不到較好地維持±壤熱平衡的 效果。
[0010] 設定的時間段為2小時。地埋管間歇的時間間隔越大，冷卻塔運行時間越長，冷卻 塔能耗越大，而機組的能耗是先減小而后增大，大約在地埋管間歇運行2小時的時候系統(tǒng)能 效比最高。因此冷卻塔開啟后，讓地埋管停歇2小時再運行，對于±壤溫度的恢復W及系統(tǒng) 總體COP的提升最為有利。
[0011] 設定的地源側主機進出水溫差At為5°C。地源側主機進出水溫差可W間接反映建 筑冷負荷的大小，溫差小于5°C時，地埋管可W獨自承擔全部冷凝散熱；但當A t>5°C時建 筑負荷較大，冷凝器散熱較大，地埋管單獨承擔的話可能影響系統(tǒng)能效，因此此時暫不關閉 冷卻塔，待冷負荷變小地埋管獨自承擔冷凝散熱無壓力時，再關閉冷卻塔，既維持了系統(tǒng)高 能效，又能避免冷卻塔頻繁啟停。
[0012] -種基于地源熱累空調系統(tǒng)的冷卻塔啟?？刂品椒?，步驟為：
[0013] 步驟1、地源熱累系統(tǒng)開始運行后，檢測地源側主機進水溫度與室外空氣濕球溫度 之差A T，如果A T<4°C，不開啟冷卻塔;如果A T>4°C，開啟冷卻塔進行輔助散熱；
[0014] 步驟2、冷卻塔開啟后，隨即關閉地埋管回路，2小時過后重新啟用地埋管回路；
[0015] 步驟3、地埋管回路重新投入使用后，檢測地源側主機進出水溫差A t，如果A t >5 °C，維持冷卻塔開啟狀態(tài)與令其與地埋管一同承擔散熱；如果A t《5°C，此時關閉冷卻塔， 返回步驟1。
[0016] 本發(fā)明通過研究地埋管間歇運行的最佳時間間隔與室外空氣濕球溫度對系統(tǒng)能 耗的影響，確定了 W源側主機進水溫度與濕球溫度的差值為冷卻塔啟動的條件，同時配合 地埋管間歇運行的控制方法。
[0017]有益效果
[0018] 1、保證冷卻塔始終處于高效率運行的狀態(tài)，提升系統(tǒng)性能。
[0019] 2、地下?lián)Q熱器和冷卻塔間歇運行，既避免了冷卻塔頻繁啟停，又能使得±壤的熱 量有時間被稀釋，溫度得W穩(wěn)定。
[0020] 3、維持了全年±壤熱平衡，使得該運行模式下，±壤夏季得熱量和冬季排熱量大 致相等，運行周期后±壤溫度幾乎維持不變，保證了地源熱累系統(tǒng)運行的高效性和節(jié)能性。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明地源熱累系統(tǒng)示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明控制方法示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細說明：
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明一種地源熱累空調系統(tǒng)，包括地源熱累主機1、冷卻塔2、地埋管 3、水累4W及一控制器5,冷卻塔2和地埋管3呈并聯(lián)連接在地源熱累主機1的兩端。在地源熱 累主機1進出口處分別安裝溫度傳感器，并且在當?shù)胤胖脻袂驕囟扔?，在地源熱累主機1進 口處安裝流量計。
[0025] 控制器，在地源熱累系統(tǒng)開始運行后，根據(jù)設定的地源側主機進水溫度與室外空 氣濕球溫度之差A T控制冷卻塔是否開啟；在冷卻塔開啟時，在設定的時間段內關閉地埋 管;在地埋管重新開啟后，根據(jù)設定的地源側主機進出水溫差A t控制冷卻塔是否關閉。
[0026] 本發(fā)明一種基于地源熱累空調系統(tǒng)的冷卻塔啟停控制方法，具體方法是：
[0027] (1)地源熱累系統(tǒng)開始運行后，冷卻塔尚未開啟，此時檢測出地源側主機進水溫度 與室外空氣濕球溫度之差A T，如果A T<4°C，認為地埋管正常運行，無需開啟冷卻塔;如果 A T>4°C，此時認為地埋管散熱負擔過重，開啟冷卻塔進行輔助散熱。
[0028] (2)冷卻塔開啟后，隨即關閉地埋管回路2小時，令其停歇W恢復散熱能力。2小時 過后重新啟用地埋管回路。
[0029] (3)地埋管回路重新投入使用后，檢測地源側主機進出水溫差A t，如果A t>5°C， 則認為系統(tǒng)處于大負荷運行狀態(tài)，維持冷卻塔開啟狀態(tài)與令其與地埋管一同承擔散熱；如 果A t《5°C，則認為系統(tǒng)處于一般負荷運行狀態(tài)，此時關閉冷卻塔，返回步驟(1)。
[0030] 實施例：
[0031] 該地源熱累系統(tǒng)主機制冷量270kW，制熱量300kW，制冷額定電功率51.6W，制熱額 定電功率49.化胖，選用一臺3004胖的閉式冷卻塔。
[0032] 機組在一個制冷期內運行的負荷分布為：
[0033]
[0034] 則該運行模式下，一個制冷期內，冷卻塔運行時間為82化，冷卻塔輔助散熱量為 24.6萬千瓦時，夏季向±壤排熱量約為13.1萬千瓦時，冬季向±壤排熱量約為11.3萬千瓦 時，冬夏季上壤取放熱量比為0.863，運行一年±壤溫升在0.3 °C W內。
【主權項】
1. 一種地源熱栗空調系統(tǒng)，包括地源熱栗主機、冷卻塔、地埋管、水栗以及一控制器，所 述冷卻塔和地埋管呈并聯(lián)連接在地源熱栗主機的兩端，所述控制器控制所述冷卻塔和所述 地埋管與所述地源熱栗主機的開啟與關閉，其特征在于:所述控制器，在地源熱栗系統(tǒng)開始 運行后，根據(jù)設定的地源側主機進水溫度與室外空氣濕球溫度之差AT控制冷卻塔是否開 啟；在冷卻塔開啟時，在設定的時間段內關閉地埋管;在地埋管重新開啟后，根據(jù)設定的地 源側主機進出水溫差A t控制冷卻塔是否關閉。2. 根據(jù)權利要求1所述的地源熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:設定的地源側主機進水溫度 與室外空氣濕球溫度之差Δ T為4°C。3. 根據(jù)權利要求1所述的地源熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:設定的時間段為2小時。4. 根據(jù)權利要求1所述的地源熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:設定的地源側主機進出水溫 差At為5°C。5. -種基于地源熱栗空調系統(tǒng)的冷卻塔啟?？刂品椒?，其特征在于:步驟為： 步驟1、地源熱栗系統(tǒng)開始運行后，檢測地源側主機進水溫度與室外空氣濕球溫度之差 Δ T，如果Δ T<4°C，不開啟冷卻塔;如果Δ T>4°C，開啟冷卻塔進行輔助散熱； 步驟2、冷卻塔開啟后，隨即關閉地埋管回路，2小時過后重新啟用地埋管回路； 步驟3、地埋管回路重新投入使用后，檢測地源側主機進出水溫差Δ t，如果Δ t>5°C， 維持冷卻塔開啟狀態(tài)與令其與地埋管一同承擔散熱;如果A t<5°C，此時關閉冷卻塔，返回 步驟1。
【文檔編號】F24F11/00GK106016532SQ201610345505
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】陳振乾, 王天琦
【申請人】東南大學