CN100424447C - 地源热泵的热水装置 - Google Patents
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Abstract
Description
地源热泵的热水装置
技术领域
本发明是一种将地源热泵的原理用于生活热水的提供，属于地源热泵，热 水器的技术领域。
背景技术
目前，很多的试验研究和理论模拟计算表明地源热泵空调装置在实际的使 用中，特别在长江以南地区都出现夏季向地下排热和冬季从地下取热不平衡的 情况，从而导致地下土壤温度升髙而使地源热泵装置在使用几年后能效比下降 甚至不能正常工作，因此在地源热泵系统中使用辅助的排热措施如加装冷却塔 等其他向环境排热的办法被推荐使用。
同时我国的普遍使用的热水器有燃气热水器，电热水器，太阳能热水器三 大类，同时空气源热泵热水器也在逐渐的被消费者接收。空气源热泵热水器的 能源利用率优于电热水器，燃气热水器，与太阳能热水器可能接近，但是空气 源热泵热水器克服了太阳能热水器在阴雨天不能使用后果，但是空气源热泵的 能效比很大受到大气环境温度的制约，冬季时能效比很低，而起冬季室外空气 换热器器出现结霜，需要除霜，这也使得空气源热泵热水器的能效比下降，同 时系统复杂程度提高，可靠性小降。
本发明提出一种地源热泵热水系统，利用地源热泵的原理生产生活热水， 系统的能源利用率高于传统的燃气，电热水器，同时也优于太阳能热水器和空 气源热泵热水器，可以全年不间断提供热水，不存在冬季环境变化后结霜和除 霜的问题。同时由于地源热泵热水器的热源为地下土壤，因此将地源热泵热水 器与地源热泵空调系统地下盘管一体施工后，可以缓解地源热泵空调装置在实 际的使用中，特别在长江以南地区中都出现夏季向地下排热和冬季从地下取热 不平衡的情况导致地下温度升高而使地源热泵装置在使用几年后能效比下降甚 至不能正常工作的缺陷，而且地源热泵热水系统与地源热泵空调系统的地下盘 管合为一体后，在夏季时可以降低地源热泵空调机组的冷凝温度，提高机组的运行能效比。 发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种可以独立安装也可以与地源热泵空调 同时安装的地源热泵的热水装置，可以全年不间断的提供生活热水，能效比高 于其他生产生活热水的方式如燃气热水，电热水器，空气源热泵热水器，同时 地源热泵热水器与地源热泵空调系统联合使用后可以缓解地源热泵空调系统夏 季向土壤排热远高于冬季吸热的情况，延长地源热泵空调系统使用时间，提高 整个系统的能源使用率。
技术方案：本发明地源热泵的热水装置，由压縮机，套管冷凝器，节流毛 细管，蒸发器，冷凝器，水箱，地下埋管，水泵，阀门等组成。
该装置包括压缩机，套管冷凝器，节流毛细管，蒸发器，热水箱，地下盘 管换热器，水箱水泵、地下盘管水泵，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四 阀门；其中压縮机的排气管与水冷套管冷凝器、节流毛细管、蒸发器、压缩机 的的吸气管连接成一个闭合的环形回路；热水水箱通过水泵与套管冷凝器水侧 相连通构成循环回路；地下盘管换热器通过地下盘管水泵与蒸发器的水侧一端 相连，蒸发器4水侧的另外一端连接第一阀门，第一阀门出口通过三通分别连 接第二阀门和第三阀门，第三阀门的出口与地下盘管换热器的另外一端相连， 第二阀门通过三通连接第四阀门和地源热泵空调系统的第二制冷剂水换热器，
第四阀门的另外一端与地下盘管水泵的出水口连接。
在该装置上还可并联一个地源热泵空调系统，即与地源热泵空调系统联合
使用组成一个复合的地源热泵的热水装置，地源热泵空调系统中的第二压縮机
接四通阀的两端，四通阀的另两端与第二制冷剂水换热器、节流装置、第一制
冷剂水换热器连接成一个闭合回路，第一制冷剂水换热器、空调循环水泵、风
机盘管连接成一个闭合回路，第二制冷剂水换热器的出口端与地下盘管换热器
连接，第二制冷剂水换热器的入口端与第二阀门连接。
该系统利用地源热泵的原理生产生活热水，系统的能源利用率高于传统的
燃气，电热水器，同时也优于太阳能热水器和空气源热泵热水器，可以全年不 间断提供热水，不存在冬季环境变化后结霜和除霜的问题。同时由于地源热泵 热水器的热源为土壤，因此将地源热泵热水器与地源热泵空调系统地下盘管一 体施工后，可以缓解地源热泵空调装置在实际的使用特别在长江以南地区中都出现夏季向地下排热和冬季从地下取热不平衡的情况导致地下温度升高而使地 源热泵装置在使用几年后能效比下降甚至不能正常工作的缺陷，在夏季时可以 降低地源热泵空调机组的冷凝温度，提高机组的运行能效比。
有益效果：本发明的有益效果是：l.全年不间断的提供生活热水，能源利 用率远高于普通的电，燃气热水器，克服于太阳能热水器阴雨天水温不高不能 正常使用需要辅助电加热的缺点，空气源热泵热水器相比，其能效率比稍优于 空气源热泵热水器，而且运行工况更加稳定，没有冬季结霜除霜问题；2.地源 热泵热水器与地源热泵空调系统联合使用，可以有效缓解普通地源热泵空调系 统在南方地区夏季向土壤排热多余冬季从土壤吸热的而导致能效比降低甚至无 法运行的问题，夏季由于降低地源热泵空调系统的冷却水水温，还可以提高地 源热泵空调系统的能效比
附图说明
图l是本发明的结构示意图。
其中有：压縮机l,套管冷凝器2，节流毛细管3，蒸发器4，热水箱6， 地下盘管换热器8，水箱水泵5、地下盘管水泵7，第一阀门9、第二阀门IO、
第三阀门11、第四阀门12;
第二压縮机13、四通阀14、第一制冷剂水换热器15、节流装置16、第二 制冷剂水换热器17、空调循环水泵18、风机盘管19。
具体实施方式
本发明地源热泵热水系统，由压缩机l，套管冷凝器2，节流毛细管3，蒸 发器4,热水箱6，地下盘管换热器8，水箱水泵5、地下盘管水泵7,第一阀 门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12等组成。其中压缩机1的排气 管与水冷套管冷凝器2、节流毛细管3、蒸发器4、压缩机的l的吸气管连接成 一个闭合的环形回路；热水水箱6通过水泵5与套管冷凝器2水侧相连通构成 循环回路；地下盘管换热器8通过地下盘管水泵7与蒸发器4的水侧一端相连， 蒸发器4水侧的另外一端连接第一阀门9，第一阀门9出口通过三通分别连接 第二阀门IO和第三阀门11，第三阀门11的出口与地下盘管换热器8的另外一 端相连，第二阀门IO通过三通连接第四阀门12和扭源热泵空调系统的第二制 冷剂水换热器17,第四阀门12的另外一端与地下盘管水泵7的出水口连接。在该装置上还可并联一个地源热泵空调系统，即与地源热泵空调系统联合 使用组成一个复合的地源热泵的热水装置，地源热泵空调系统中的第二压缩机 13接四通阀14的两端，四通阀14的另两端与第二制冷剂水换热器17、节流装 置16、第一制冷剂水换热器15连接成一个闭合回路，第一制冷剂水换热器15、 空调循环水泵18、风机盘管19连接成一个闭合回路，第二制冷剂水换热器17 的出口端与地下盘管换热器8连接，第二制冷剂水换热器17的入口端与第二阀
门io连接。
该装置运行时，制冷剂经过压縮机1排气管,进入套管冷凝器2中放出热量 给水，然后进入毛细管3中节流，节流后的制冷剂进入蒸发器4中吸收地下盘 管中水的热量而汽化，制冷剂蒸汽迸入压缩机中压縮完成一个循环，在冷凝器 中吸收热量后升温的热水进入水箱，水箱中的水通过水泵泵入套管冷凝器中吸 热。地下盘管中水在蒸发器中发出热量后进入地下盘管中从土壤中吸热升温， 然后通过水泵进入蒸发其中继续放出热量。本系统用热泵功能，从土壤中吸取 热量，获得温度为5(TC左右的生活热水。
地源热泵热水装置可以克服空气源热泵热水器冬季结霜除霜问题。同时由 于地源热泵热水器从土壤中吸取热量，而夏季时做供热水模式运行时向土壤排 热减少，因此可以缓解普通地源热泵在南方地区使用时向土壤排热远高于冬季 从土壤中取热而引起土壤温度升高导致普通地源热泵空调系统使用几年后能效 比较低甚至不能运行的问题。
本地源热泵热水系统中设置了第一阀门9、第二阀门10、第三阀门ll、第 四阀门12。在夏季时第一阀门9、第二阀门10开，第三阀门11、第四阀门12 关闭，此时地下盘管中的水先进入地源热泵热水器蒸发器中放热降温，然后进 入地源热泵空调的室外第二制冷剂水换热器（冷凝器），由于地下盘管中水温度 在地源热泵热水器的蒸发器中降低，因此地源热泵空调冷凝器的冷凝温度将有 所下降，由此提高地源热泵空调的能效比。春秋季节和冬季时，第二阀门10关 闭，第三阀门ll、第四阀门12、第一阀门9开，地源热泵热水器的蒸发器和地 源热泵空调系统的室外制冷剂水换热器并联运行。
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