CN101493268A - 一种多功能地源热泵空调热水器 - Google Patents

Abstract

一种多功能地源热泵空调热水器，涉及地源热泵空调，热水装置的技术领域。本发明的压缩机的进气口与四通阀的第一阀门连接，压缩机的出气口分别与四通阀的第二阀门、浸入式冷凝器连接，浸入式冷凝器与第二节流毛细管的一端连接，单向阀与第一节流毛细管分别与室内翅片管式换热器的一端连接，室内翅片管式换热器的另一端与四通阀的第三阀门连接；室外制冷剂水换热器的第二输出口、室外制冷剂水换热器的第二输入口、水泵、地下埋管换热器依次连接形成地下换热循环。本发明在实现建筑物夏季制冷、冬季制热功能的同时，又可以利用冷凝器中的热量提供生活和洗浴热水以及单独作为地源热泵热水器运行提供生活热水。

Description

一种多功能地源热泵空调热水器

技术领域

本发明涉及一种将地源热泵空调与热泵热水器系统合为一体的总体系统，属于地源热泵空调，热水装置的技术领域。

背景技术

目前，我国大多数家庭或商业使用的空气源热泵，地源热泵空调装置，在夏季时实现制冷，冬季供热，但是在春秋过渡季节，机器闲置，没有被利用。而且在夏季使用时冷凝器中的热量排入环境(空气中或者地下)，能量没有被利用；而同时我们的日常生活又需要制造大量的生活和洗浴热水，需要消耗大量的高品位能源，如此一方面白白释放掉大量的热能，另一方面又要消耗大量的高品位能源制热，对使用者而言是一种极大的浪费。

而且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。

发明内容

本发明目的是提供一种可以实现冷热地源热泵空调与热水供应的一体系统，实现建筑物夏季制冷，冬季制热的功能，又可以同时利用冷凝器中的热量提供生活和洗浴热水以及单独作为地源热泵热水器运行提供生活热水的多功能地源热泵空调与热水一体系统。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

本发明包括压缩机、四通阀、室内翅片管式换热器、室外制冷剂水换热器、浸入式冷凝器、第一节流毛细管、第二节流毛细管、电磁阀、单向阀、水泵、地下埋管换热器，压缩机的进气口与四通阀的第一阀门连接，压缩机的出气口分别与四通阀的第二阀门、浸入式冷凝器连接，浸入式冷凝器与第二节流毛细管的一端连接，第二节流毛细管的另一端与单向阀的一端连接，第二节流毛细管上并接电磁阀，单向阀的另一端连接第一节流毛细管的一端，第一节流毛细管的另一端与室外制冷剂水换热器的第一输入口连接，单向阀与第一节流毛细管分别与室内翅片管式换热器的一端连接，室内翅片管式换热器的另一端与四通阀的第三阀门连接；室外制冷剂水换热器的第一输出口与四通阀的第四阀门连接；室外制冷剂水换热器的第二输出口、室外制冷剂水换热器的第二输入口、水泵、地下埋管换热器依次连接形成地下换热循环。

本发明的水泵与地下埋管换热器之间设置膨胀水箱。

本发明在夏季开启时，电磁阀关闭，制冷剂可以在浸入式冷凝器中冷凝加热热水，同时也在室外制冷剂水换热器中冷凝，在浸入式冷凝器中冷凝后的液体制冷剂进入节流毛细管，进而变为低温液体制冷剂后进入室内翅片管换热器中蒸发制冷，实现空调的夏季制冷功能。

浸入式冷凝器中水加热到一定温度(通常60℃)以后，由于制冷剂无法向浸入式冷凝器中热水放热，制冷剂将只会在室外制冷剂水换热器中冷凝，室外制冷剂换热器中的另一工作流体(水或防冻流体)吸热后通过水泵进入地下埋管换热器中把热量传热土壤；在室外制冷剂水换热器中冷凝后的液体制冷剂进入节流毛细管，进而变为低温液体制冷剂后进入室内翅片管换热器中蒸发制冷，实现空调的夏季制冷功能。

本发明在冬季开启时，电磁阀开启四通阀切换到冬季室内供热状态，制冷剂同样一部分可以在浸入式冷凝器中冷凝加热热水，同时通过四通阀的切换也在室内翅片管换热器中冷凝，向房间供热，当浸入式冷凝器中水加热到一定温度(通常60℃)以后，制冷剂将只会在室内翅片管中冷凝，向室内供热；在浸入式冷凝器和室内翅片管换热器中冷凝后的制冷剂液体都将通过三通会合后进入室外制冷剂水换热器中蒸发吸热；室外制冷剂换热器中的另一工作流体(水或防冻流体)放热给制冷剂后通过水泵进入地下埋管换热器中把再从土壤中吸热。

本发明在春秋季节，四通阀切换到制热位置，关闭室内翅片管换热器中风扇，由于制冷剂高温气体向室内的传热极少，此时制冷剂将主要在浸入式冷凝器中冷凝加热热水，实现单独热泵热水器功能，冷凝后液体制冷剂通过节流阀后进入室外制冷剂水换热器4中蒸发，通过室外制冷剂水换热器中另一工作流体间接的从土壤中吸收热量。

该装置在夏季运行时，向房间供冷的时候同时提供热水，能源利用率是普通地源热泵空调和热泵热水器的和；而在冬季和春、秋季，装置可以作为热泵热水器运行，其效率也成倍高于电热水器，能源利用率大大高于燃气热水器和电热水器。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、该装置可以实现正常的热泵空调器的夏季供冷与冬季供热的功能；

2、在夏季制冷时，利用制冷剂在浸入式冷凝器中冷凝时放出的热量生产生活或洗浴热水；减少向土壤的排热；

3、该装置不需切换可以直接作为单独的热泵热水器使用，土壤作为热源，生产生活或洗浴热水，此时热水器的能源利用效率远远高于燃气热水器和电热水器，可以成倍提高效率，节约费用和能源，而且效率优于普通空气源热泵热水器，也没有空气源热泵热水器的结霜和除霜的问题。

4、由于将夏季冷凝器的热量用于生产生活热水以及冬季作为热泵热水器运行可以解决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。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示，本发明包括压缩机1、四通阀2、室内翅片管式换热器3、室外制冷剂水换热器4、浸入式冷凝器5、第一节流毛细管6、第二节流毛细管7、电磁阀8、单向阀9、水泵10、地下埋管换热器11，压缩机1的进气口与四通阀2的第一阀门连接，压缩机1的出气口分别与四通阀2的第二阀门、浸入式冷凝器5连接，浸入式冷凝器5与第二节流毛细管7的一端连接，第二节流毛细管7的另一端与单向阀9的一端连接，第二节流毛细管7上并接电磁阀8，单向阀9的另一端连接第一节流毛细管6的一端，第一节流毛细管6的另一端与室外制冷剂水换热器4的第一输入口连接，单向阀9与第一节流毛细管6分别与室内翅片管式换热器3的一端连接，室内翅片管式换热器3的另一端与四通阀2的第三阀门连接；室外制冷剂水换热器4的第一输出口与四通阀2的第四阀门连接；室外制冷剂水换热器4的第二输出口、室外制冷剂水换热器4的第二输入口、水泵10、地下埋管换热器11依次连接形成地下换热循环。

本发明的水泵10与地下埋管换热器11之间设置膨胀水箱12。

本发明可以在以下几种模式运行：

1、夏季制冷，制热水模式运行，电磁阀8关闭，四通阀2切换到制冷状态，该装置在开启夏季制冷功能后自动会生产热水。具体制冷剂的流动路线为：制冷剂经压缩机1排气管后一部分进入浸入式冷凝器5中冷凝放热，生产热水，在浸入式冷凝器5中冷凝后的制冷剂通过第二节流毛细管7节流后，通过单向阀9进入室内翅片管换热器3中蒸发吸热，向室内供冷；压缩机排气的另一部分进入四通阀2，通过四通阀2的排气管D进入室外制冷剂水换热器4中冷凝，冷凝后制冷剂液体通过经过第一节流毛细管6，也进入室内翅片管换热器3中蒸发吸热向室内供冷。吸热后制冷剂蒸汽通过四通阀连接管C，通过与四通阀排气管B与压缩机的吸气管进入压缩机，完成一个制冷循环；在室外制冷剂水换热器4中，另一工作流体(水或防冻剂)接受制冷剂的传热，温度升高后进入地下埋管11中进行换热，将热量传给土壤，温度降低后，通过水泵10继续进入制冷剂水换热器4吸热。

特别值得注意的是制冷剂在浸入式冷凝器中5冷凝放热，热水到达一定温度(60℃)以后，由于温差太小，无法从热水中吸热，管道中压力升高，制冷剂蒸汽更多进入室外制冷剂水换热器4中冷凝从另一工作流体(水或防冻剂)放热。

2、冬季制热水，供热模式运行，此时电磁阀8开启，四通阀切换到制热状态。制冷剂经过压缩机1排气管后一部分进入浸入式冷凝器5中冷凝放热，生产热水，在浸入式冷凝器5中冷凝的制冷剂通过电磁阀8后进入第一节流毛细管6节流后，进入室外制冷剂水换热器4中蒸发，从室外制冷剂水换热器中另一工作流体(水或防冻剂)中吸取热量；压缩机排气的另一部分进入四通阀2，通过四通阀2的排气管C进入室内翅片管换热器3中冷凝放热，向室内供热，冷凝后的液体制冷剂也通过第一节流毛细管6节流后，进入室外制冷剂水换热器4中蒸发，从室外制冷剂水换热器4中另一工作流体(水或防冻剂)中吸取热量；在室外制冷剂水换热器4中吸热气化后的制冷剂通过四通阀管道B，接管D，压缩机吸气管B进入压缩机，由此完成一个制冷剂的热泵循环。在室外制冷剂水换热器4中，另一工作流体(水或防冻剂)向制冷剂的传热，温度降低后进入地下埋管11中进行换热，从土壤中吸取热量，温度升高后，通过水泵10继续进入室外制冷剂水换热器4放热。

特别值得注意的是制冷剂在浸入式冷凝器5中冷凝放热，热水到达一定温度(60℃)以后，由于温差太小，无法从热水中吸热，管道中压力升高，制冷剂蒸汽更多进入室内翅片管换热器3中冷凝，向室内放热。

3.单独热泵热水器运行模式，此时电磁阀8开启，四通阀2切换到制热状态，同时关闭室内翅片管换热器3的风机，此时制冷剂由于在室内翅片管水换热器3中换热困难，制冷剂主要经过压缩机1排气管后进入浸入式冷凝器5中冷凝放热，生产热水，在浸入式冷凝器5中冷凝的制冷剂通过电磁阀8后进入第一节流毛细管6节流后，进入室外制冷剂水换热器4中蒸发，从室外制冷剂水换热器4中另一工作流体(水或防冻剂)中吸取热量；在室外制冷剂水换热器4中吸热气化后的制冷剂通过四通阀管道B，接管D，压缩机吸气管B进入压缩机，由此完成一个制冷剂的热泵循环。在室外制冷剂水换热器4中，另一工作流体(水或防冻剂)向制冷剂的传热，温度降低后进入地下埋管换热器11中进行换热，从土壤中吸取热量，温度升高后，通过水泵10继续进入室外制冷剂水换热器4放热。热水达到一定温度后(60℃)，可以控制系统停止运转。

Claims (2)

1、一种多功能地源热泵空调热水器，其特征在于：包括压缩机(1)、四通阀(2)、室内翅片管式换热器(3)、室外制冷剂水换热器(4)、浸入式冷凝器(5)、第一节流毛细管(6)、第二节流毛细管(7)、电磁阀(8)、单向阀(9)、水泵(10)、地下埋管换热器(11)，压缩机(1)的进气口与四通阀(2)的第一阀门连接，压缩机(1)的出气口分别与四通阀(2)的第二阀门、浸入式冷凝器(5)连接，浸入式冷凝器(5)与第二节流毛细管(7)的一端连接，第二节流毛细管(7)的另一端与单向阀(9)的一端连接，第二节流毛细管(7)上并接电磁阀(8)，单向阀(9)的另一端连接第一节流毛细管(6)的一端，第一节流毛细管(6)的另一端与室外制冷剂水换热器(4)的第一输入口连接，单向阀(9)与第一节流毛细管(6)分别与室内翅片管式换热器(3)的一端连接，室内翅片管式换热器(3)的另一端与四通阀(2)的第三阀门连接；室外制冷剂水换热器(4)的第一输出口与四通阀(2)的第四阀门连接；室外制冷剂水换热器(4)的第二输出口、室外制冷剂水换热器(4)的第二输入口、水泵(10)、地下埋管换热器(11)依次连接形成地下换热循环。

2、根据权利要求1所述的多功能地源热泵空调热水器，其特征在于：上述水泵(10)与地下埋管换热器(11)之间设置膨胀水箱(12)。

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