CN101498520B - 一种具有热水功能的地源热泵空调装置 - Google Patents

Abstract

一种具有热水功能的地源热泵空调装置，涉及地源热泵空调、热水装置的技术领域。本发明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、第二浸入式冷凝器连接，第二浸入式冷凝器与毛细管的一端连接，毛细管的另一端与单向阀的一端连接，单向阀的另一端连接室外制冷剂水换热器的第二输入口；四通阀的第三阀门与第一浸入式冷凝器的一端连接，第一浸入式冷凝器的另一端与节流毛细管的一端连接，节流毛细管的另一端连接室外制冷剂水换热器的第一输入口。本发明实现了冷热地源热泵空调同时具有热泵热水器功能的目的。

Description

一种具有热水功能的地源热泵空调装置

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。

诸多研究人员也在考虑如何利用地源热泵空调生产热水，但是有的切换复杂，有的由于生产热水影响冬季供热，没有得到很好的推广和应用。本发明通过提出一种系统简单可靠，可以生产热水，提高系统能源利用率，同时不会对地源热泵本生建筑物供冷供热产生影响的具有热水功能的地源热泵空调系统。

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同时具有热泵热水器功能的一体系统，实现的夏季制冷，冬季制热的功能，又可以同时夏季利用制冷剂冷凝的热量提供生活和洗浴热水；冬季供热的同时也生产生活热水，而在春，秋季可以单独作为地源热泵热水器运行。

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、室内翅片管换热器、室外制冷剂水换热器、浸入式冷凝器、节流毛细管、毛细管、单向阀、水泵、地下盘管换热器，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，浸入式冷凝器与毛细管的一端连接，毛细管的另一端与单向阀的一端连接，单向阀的另一端连接室外制冷剂水换热器的第二输入口；四通阀的第三阀门与室内翅片管换热器的一端连接，室内翅片管换热器的另一端与节流毛细管的一端连接，节流毛细管的另一端连接室外制冷剂水换热器的第一输入口，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与压缩机的进气口连接，室外制冷剂水换热器的第三输入口、室外制冷剂水换热器的第三输出口、地下盘管换热器、水泵依次串接。

本发明的地下盘管换热器与水泵之间设置膨胀水箱。

本发明的地下盘管换热器通过水泵与室外制冷剂水换热器的水侧相连通构成地下换热回路。

本发明在夏季开启时，四通阀处于制冷位置，制冷剂可以同时在浸入式冷凝器和室外制冷剂水换热器管路E中冷凝，一部分制冷剂在浸入式冷凝器中冷凝制取热水，冷凝的液体制冷剂通过毛细管节流后，通过单向阀进入室外制冷剂水换热器管路F中从另一管路E中的气体制冷剂和室外制冷剂水换热器中的另一工作流体(水或防冻剂)中吸热，另外一部分制冷剂在室外制冷剂水换热器制冷剂管路E中冷凝，向管路F中制冷剂和另一工作流体(水或防冻剂)放热，冷凝后液体制冷剂通过节流毛细管进入室内翅片管换热器中蒸发吸热，向室内供冷，这样通过浸入式冷凝器的制冷剂在室外制冷剂水换热器中可以吸收来自向室内供冷部分制冷剂的放热，提高真个系统能源利用率，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管路E中冷凝，然后进入节流毛细管和室内翅片管换热器中蒸发制冷，实现空调的夏季制冷功能。

该装置在冬季开启时，制冷制冷剂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在都将分别进入室外制冷剂水换热器E，F管路中蒸发吸热，然后通过三通会合进入压缩机；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。

在春秋季节，关闭室内翅片管换热器中风扇，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中蒸发，然后制冷剂气体进入压缩机；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再从土壤中吸热。

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、室内翅片管换热器3、室外制冷剂水换热器4、浸入式冷凝器5、节流毛细管6、毛细管7、单向阀8、水泵9、地下盘管换热器10，压缩机1的进气口与四通阀2的第一阀门B连接，压缩机1的出气口分别与四通阀2的第二阀门A、浸入式冷凝器5连接，浸入式冷凝器5与毛细管7的一端连接，毛细管7的另一端与单向阀8的一端连接，单向阀8的另一端连接室外制冷剂水换热器4的第二输入口；四通阀2的第三阀门C与室内翅片管换热器3的一端连接，室内翅片管换热器3的另一端与节流毛细管6的一端连接，节流毛细管6的另一端连接室外制冷剂水换热器4的第一输入口，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D连接；室外制冷剂水换热器4的第二输出口与压缩机1的进气口连接，室外制冷剂水换热器4的第三输入口、室外制冷剂水换热器4的第三输出口、地下盘管换热器10、水泵9依次串接。

本发明的地下盘管换热器10与水泵9之间设置膨胀水箱11。

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，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中冷凝的制冷剂通过节流毛细管7节流后，通过单向阀8进入室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路F中蒸发从另一管路E中的气体制冷剂和室外制冷剂水换热器中的另一工作流体(水或防冻剂)中吸热；气体制冷剂通过压缩机吸气管B进入压缩机1；压缩机排气的另一部分进入四通阀2，通过四通阀2的管道D进入室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路E中冷凝，向管路F中制冷剂和另一工作流体(水或防冻剂)放热，冷凝后制冷剂液体通过经过节流毛细管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，经四通阀排气管B通过三通和来自室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路F中制冷剂蒸汽混合后进入压缩机，完成一个制冷循环。在制冷剂水换热器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的制冷剂管路E中冷凝放热。

2、冬季制热水，供热模式运行，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节流毛细管7节流后，通过单向阀8进入室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路F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的管路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通过节流毛细管6节流后，进入室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路E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；在室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路E中吸热气化后的制冷剂通过四通阀进去气体管道B，接管D，压缩机吸气管与来自室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路F中的制冷剂混合进入压缩机，由此完成一个热泵循环。在制冷剂水换热器4中，另一工作流体(水或防冻剂)向制冷剂光路E，F中制冷剂传热，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中冷凝，向室内放热。

3、单独热泵热水器运行模式，无论四通阀切换到制冷还是制热状态，只要关闭室内翅片管换热器的风机，此时制冷剂由于在室内翅片管换热器中换热困难，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节流毛细管7节流后，进入室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路F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；在室外制冷剂水换热器4的制冷剂管路F中吸热气化后的制冷剂通过压缩机吸气管进入压缩机，由此完成一个热泵制热水循环。在制冷剂水换热器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)

1.一种具有热水功能的地源热泵空调装置，其特征在于：包括压缩机(1)、四通阀(2)、室内翅片管换热器(3)、室外制冷剂水换热器(4)、浸入式冷凝器(5)、节流毛细管(6)、毛细管(7)、单向阀(8)、水泵(9)、地下盘管换热器(10)，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)与毛细管(7)的一端连接，毛细管(7)的另一端与单向阀(8)的一端连接，单向阀(8)的另一端连接室外制冷剂水换热器(4)的第二输入口；四通阀(2)的第三阀门与室内翅片管换热器(3)的一端连接，室内翅片管换热器(3)的另一端与节流毛细管(6)的一端连接，节流毛细管(6)的另一端连接室外制冷剂水换热器(4)的第一输入口，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)的第二输出口与压缩机(1)的进气口连接，室外制冷剂水换热器(4)的第三输入口、室外制冷剂水换热器(4)的第三输出口、地下盘管换热器(10)、水泵(9)依次串接。

2.根据权利要求1所述的具有热水功能的地源热泵空调装置，其特征在于：上述地下盘管换热器(10)与水泵(9)之间设置膨胀水箱(11)。

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