一种地源热泵系统及冷却塔的启停控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种地源热泵空调系统及冷却塔的启停控制方法，其中地源热泵空调系统包括地源热泵主机、冷却塔、地埋管、水泵以及一控制器，所述控制器控制所述冷却塔和所述地埋管与所述地源热泵主机的开启与关闭，其特征在于：所述控制器，在地源热泵系统开始运行后，根据设定的地源侧主机进水温度与室外空气湿球温度之差ΔT控制冷却塔是否开启；在冷却塔开启时，在设定的时间段内关闭地埋管；在地埋管重新开启后，根据设定的地源侧主机进出水温差Δt控制冷却塔是否关闭。本发明维持了全年土壤热平衡，使得该运行模式下，土壤夏季得热量和冬季排热量大致相等，运行周期后土壤温度几乎维持不变，保证了地源热泵系统运行的高效性和节能性。
【专利说明】
-种地源热累系统及冷却塔的启停控制方法
技术领域
[0001] 本发明设及地源热累空调技术领域，具体是一种地源热累系统及冷却塔的启停控 制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，地源热累空调系统由于其利用地热运一可再生能源而在节能方面具有的 显著优越性而被越来越多地在工程实际中被应用。然而在长江中下游地区，同一栋建筑的 夏季冷负荷通常远大于其冬季热负荷，如果单独使用地源热累空调系统，势必造成夏季向 ±壤的排热量远大于冬季从±壤的吸热量，导致±壤平均溫度不断上升，影响地下换热器 的换热效率，降低系统的能效比，对节能性会造成很大影响。
[0003] 随着科技的进步，研究人员发现在地源热累系统中加入冷却塔来辅助其夏季散热 可W使得系统夏季向±壤的排热量大大减小，能较好地解决±壤热平衡问题，但是现有的 最常用的固定时间区间开冷却塔的控制方法不能保证冷却塔一直处于高效的运行状态，也 无法较为精确地控制全年向±壤取放热量的热平衡。
[0004] 文献名为冷却塔辅助排热的复合地源热累系统及其运行控制，该文章介绍了 W湿 球溫度和埋管出水溫度之差2°C和1.5°C为冷却塔启用和停用的控制依据，该方法能使冷却 塔和整个系统的运行效率维持在比较高的一个状态，但无法较为精确的维持全年±壤热平 衡。
[0005] 申请号：CN201110076045.3名为地源热累自适应热平衡控制系统，该系统利用湿 球溫度和埋管出水溫度之差来控制冷却塔启停，并且计算全年±壤总的取放热量，但是自 适应的方法虽然可W解决后期±壤年取放热量大致相同，但是可能导致前几年±壤溫升较 快。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种使空调系统一直处于效率较高的运行状 态，又较好地维持了全年±壤热平衡的基于地源热累空调系统及全年±壤热平衡的冷却塔 启停控制方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[000引一种地源热累空调系统，包括地源热累主机、冷却塔、地埋管、水累W及一控制器， 所述冷却塔和地埋管呈并联连接在地源热累主机的两端，所述控制器控制所述冷却塔和所 述地埋管与所述地源热累主机的开启与关闭，其特征在于:所述控制器，在地源热累系统开 始运行后，根据设定的地源侧主机进水溫度与室外空气湿球溫度之差A T控制冷却塔是否 开启；在冷却塔开启时，在设定的时间段内关闭地埋管;在地埋管重新开启后，根据设定的 地源侧主机进出水溫差A t控制冷却塔是否关闭。
[0009]设定的地源侧主机进水溫度与室外空气湿球溫度之差A T为4°C。此溫差设定值越 高，冷却塔运行时间越短，能耗越少，系统的COP是先增加后减少，在夏热冬冷地区差不多在 4°C时取得最大值。而且设定4度溫差既可W避免溫差设定值过低导致的冷却塔频繁启停， 又可W避免溫差设定值过高导致的冷却塔运行时间太短达不到较好地维持±壤热平衡的 效果。
[0010] 设定的时间段为2小时。地埋管间歇的时间间隔越大，冷却塔运行时间越长，冷却 塔能耗越大，而机组的能耗是先减小而后增大，大约在地埋管间歇运行2小时的时候系统能 效比最高。因此冷却塔开启后，让地埋管停歇2小时再运行，对于±壤溫度的恢复W及系统 总体COP的提升最为有利。
[0011] 设定的地源侧主机进出水溫差At为5°C。地源侧主机进出水溫差可W间接反映建 筑冷负荷的大小，溫差小于5°C时，地埋管可W独自承担全部冷凝散热；但当A t>5°C时建 筑负荷较大，冷凝器散热较大，地埋管单独承担的话可能影响系统能效，因此此时暂不关闭 冷却塔，待冷负荷变小地埋管独自承担冷凝散热无压力时，再关闭冷却塔，既维持了系统高 能效，又能避免冷却塔频繁启停。
[0012] -种基于地源热累空调系统的冷却塔启停控制方法，步骤为：
[0013] 步骤1、地源热累系统开始运行后，检测地源侧主机进水溫度与室外空气湿球溫度 之差A T，如果A T<4°C，不开启冷却塔;如果A T>4°C，开启冷却塔进行辅助散热；
[0014] 步骤2、冷却塔开启后，随即关闭地埋管回路，2小时过后重新启用地埋管回路；
[0015] 步骤3、地埋管回路重新投入使用后，检测地源侧主机进出水溫差A t，如果A t >5 °C，维持冷却塔开启状态与令其与地埋管一同承担散热；如果A t《5°C，此时关闭冷却塔， 返回步骤1。
[0016] 本发明通过研究地埋管间歇运行的最佳时间间隔与室外空气湿球溫度对系统能 耗的影响，确定了 W源侧主机进水溫度与湿球溫度的差值为冷却塔启动的条件，同时配合 地埋管间歇运行的控制方法。
[0017]有益效果
[0018] 1、保证冷却塔始终处于高效率运行的状态，提升系统性能。
[0019] 2、地下换热器和冷却塔间歇运行，既避免了冷却塔频繁启停，又能使得±壤的热 量有时间被稀释，溫度得W稳定。
[0020] 3、维持了全年±壤热平衡，使得该运行模式下，±壤夏季得热量和冬季排热量大 致相等，运行周期后±壤溫度几乎维持不变，保证了地源热累系统运行的高效性和节能性。
【附图说明】
[0021 ]图1是本发明地源热累系统示意图；
[0022] 图2是本发明控制方法示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图，对本发明作详细说明：
[0024] 如图1所示，本发明一种地源热累空调系统，包括地源热累主机1、冷却塔2、地埋管 3、水累4W及一控制器5,冷却塔2和地埋管3呈并联连接在地源热累主机1的两端。在地源热 累主机1进出口处分别安装溫度传感器，并且在当地放置湿球溫度计，在地源热累主机1进 口处安装流量计。
[0025] 控制器，在地源热累系统开始运行后，根据设定的地源侧主机进水溫度与室外空 气湿球溫度之差A T控制冷却塔是否开启；在冷却塔开启时，在设定的时间段内关闭地埋 管;在地埋管重新开启后，根据设定的地源侧主机进出水溫差A t控制冷却塔是否关闭。
[0026] 本发明一种基于地源热累空调系统的冷却塔启停控制方法，具体方法是：
[0027] (1)地源热累系统开始运行后，冷却塔尚未开启，此时检测出地源侧主机进水溫度 与室外空气湿球溫度之差A T，如果A T<4°C，认为地埋管正常运行，无需开启冷却塔;如果 A T>4°C，此时认为地埋管散热负担过重，开启冷却塔进行辅助散热。
[0028] (2)冷却塔开启后，随即关闭地埋管回路2小时，令其停歇W恢复散热能力。2小时 过后重新启用地埋管回路。
[0029] (3)地埋管回路重新投入使用后，检测地源侧主机进出水溫差A t，如果A t>5°C， 则认为系统处于大负荷运行状态，维持冷却塔开启状态与令其与地埋管一同承担散热；如 果A t《5°C，则认为系统处于一般负荷运行状态，此时关闭冷却塔，返回步骤(1)。
[0030] 实施例：
[0031] 该地源热累系统主机制冷量270kW，制热量300kW，制冷额定电功率51.6W，制热额 定电功率49.化胖，选用一台3004胖的闭式冷却塔。
[0032] 机组在一个制冷期内运行的负荷分布为：
[0033]
[0034] 则该运行模式下，一个制冷期内，冷却塔运行时间为82化，冷却塔辅助散热量为 24.6万千瓦时，夏季向±壤排热量约为13.1万千瓦时，冬季向±壤排热量约为11.3万千瓦 时，冬夏季上壤取放热量比为0.863，运行一年±壤溫升在0.3 °C W内。
【主权项】
1. 一种地源热栗空调系统，包括地源热栗主机、冷却塔、地埋管、水栗以及一控制器，所 述冷却塔和地埋管呈并联连接在地源热栗主机的两端，所述控制器控制所述冷却塔和所述 地埋管与所述地源热栗主机的开启与关闭，其特征在于:所述控制器，在地源热栗系统开始 运行后，根据设定的地源侧主机进水温度与室外空气湿球温度之差AT控制冷却塔是否开 启；在冷却塔开启时，在设定的时间段内关闭地埋管;在地埋管重新开启后，根据设定的地 源侧主机进出水温差A t控制冷却塔是否关闭。2. 根据权利要求1所述的地源热栗空调系统，其特征在于:设定的地源侧主机进水温度 与室外空气湿球温度之差Δ T为4°C。3. 根据权利要求1所述的地源热栗空调系统，其特征在于:设定的时间段为2小时。4. 根据权利要求1所述的地源热栗空调系统，其特征在于:设定的地源侧主机进出水温 差At为5°C。5. -种基于地源热栗空调系统的冷却塔启停控制方法，其特征在于:步骤为： 步骤1、地源热栗系统开始运行后，检测地源侧主机进水温度与室外空气湿球温度之差 Δ T，如果Δ T<4°C，不开启冷却塔;如果Δ T>4°C，开启冷却塔进行辅助散热； 步骤2、冷却塔开启后，随即关闭地埋管回路，2小时过后重新启用地埋管回路； 步骤3、地埋管回路重新投入使用后，检测地源侧主机进出水温差Δ t，如果Δ t>5°C， 维持冷却塔开启状态与令其与地埋管一同承担散热;如果A t<5°C，此时关闭冷却塔，返回 步骤1。
【文档编号】F24F11/00GK106016532SQ201610345505
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】陈振乾, 王天琦
【申请人】东南大学