CN102705984B - 地能和空气能同步供热于水源热泵的装置 - Google Patents
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Abstract
地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，属于水源热泵技术领域。包括深井里安装U型插管构成的地能集热装置，还包括空气能换热装置、水源热泵、供热水箱，地能集热装置和空气能换热装置同步供热于水源热泵。上述地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，结构简单、合理，安装、使用方便，利用空气能与地能同步的方式给水源热泵供热，保证在任何环境下，水源热泵机组运行有两组热能同步供热，始终能获得最佳的工作性能；地能循环和空气能强行对流循环同步供热，减少地能供热的量，从而减少深井插管的数量，使得地能资源的热稳定性相对可靠，降低投资成本。
Description
技术领域
本发明属于水源热泵技术领域，具体为地能和空气能同步供热于水源热泵的装置。
背景技术
在暖通行业地能资源应用已经十分普及，地能：是可再生能源，节能环保，是能源行业重点推广的节能应用技术；但是，政府对地下水开采作了明确的规定，南方沿海地区由于表土层厚，容易发生水土流失，是不允许开采地下水的；北方中原地区虽然允许开采地下水，必须回灌处理，而回灌成本远远大于开采成本高，制约了地能利用和发展。现在有采用深井插管的方法避免开采和回灌，由于此方法的换热效果差，必须靠增加深井插管的数量来确保换热量，投资加大，持续运行温升幅度大，而地温回补比较慢，使得地能资源的热稳定性下降，等问题。
常用的空气源热泵通过吸收空气中的热能，实现冷热交换，是高效节能的冷暖设备。但是，冬季随着气温的下降，空气源热泵的COP下降，能耗上升；特别是冬季阴雨天气，蒸发温度过低，蒸发器翅片凝聚冰霜，无法吸收空气中的热能，系统不能运行。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种地能和空气能同步供热于水源热泵的装置的技术方案，利用空气能与地能同步的方式给水源热泵供热，保证在任何环境下，水源热泵机组运行有两组热能同步供热，始终能获得最佳的工作性能；地能循环和空气能强行对流循环同步供热，减少地能供热的量，从而减少深井插管的数量，使得地能资源的热稳定性相对可靠，降低投资成本。
所述的地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，包括深井里安装U型插管构成的地能集热装置，还包括空气能换热装置、水源热泵、供热水箱，水源热泵与供热水箱通过进出水管配合连接，其特征在于所述的水源热泵包括热泵型压缩机、板式换热器，热泵型压缩机外壁盘旋套接多通道热交换器，多通道热交换器内套接设置三根不同管径的内管、中管、外管，热泵型压缩机的高压管与板式换热器的氟里昂管进口相连接，板式换热器的氟里昂管出口与多通道热交换器的中管进口相连接，中管出口经过回气管与热泵型压缩机相连接；
U型插管的出液口与水泵A的进液口相连接，水泵A的出液口与多通道热交换器的内管接口相连接，内管另一接口与U型插管进液口相连接；
空气能换热装置内设置翅管式换热器和风机，翅管式换热器的出液口与多通道热交换器的外管进液口相连接，外管出液口通过水泵C与翅管式换热器的进液口相连接。
所述的地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，其特征在于：U型插管的高温端出液口与水泵A进液口之间的管路上连接设置加液罐A。
所述的地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，其特征在于：外管出液口与水泵C的进液口之间的管路上连接设置加液罐B。
所述的地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，其特征在于：板式换热器的氟里昂管出口与热力膨胀阀相连接，热力膨胀阀的另一侧与多通道热交换器的中管进口相连接。
本发明中涉及的各个部件产品均可以从市场上直接购得。
上述地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，结构简单、合理，安装、使用方便，利用空气能与地能同步的方式给水源热泵供热，保证在任何环境下，水源热泵机组运行有两组热能同步供热，始终能获得最佳的工作性能；地能循环和空气能强行对流循环同步供热，减少地能供热的量，从而减少深井插管的数量，使得地能资源的热稳定性相对可靠，降低投资成本。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图；
图2为水源热泵的结构示意图；
图3为多通道热交换器的局部结构示意图；
图中：1-深井、2-U型插管、3-加液罐A、4-水泵A、5-供热水箱、6-热水供应管、7-水泵B、8-水源热泵、8a-热泵型压缩机、8b-高压管、8c-板式换热器、8d-热力膨胀阀、8e-外管、8f-内管、8g-中管、8h-多通道热交换器、8i-回气管、9-加液罐B、10-水泵C、11-空气能换热装置、11a-翅管式换热器、11b-风机。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图所示，该地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，包括深井1里安装U型插管2构成的地能集热装置，还包括空气能换热装置11、水源热泵8、供热水箱5，水源热泵8与供热水箱5通过进出水管配合连接，供热水箱5装有热水供应管6，通往热水使用网点。所述的水源热泵8包括热泵型压缩机8a、板式换热器8c，热泵型压缩机8a外壁盘旋套接多通道热交换器8h，多通道热交换器8h内套接设置三根不同管径的内管8f、中管8g、外管8e，热泵型压缩机8a的高压管8b与板式换热器8c的氟里昂管进口相连接，板式换热器8c的氟里昂管出口与多通道热交换器8h的中管8g进口相连接，中管8g出口经过回气管8i与热泵型压缩机8a相连接；U型插管2的出液口与水泵A4的进液口相连接，水泵A4的出液口与多通道热交换器8h的内管8f接口相连接，内管8f另一接口与U型插管2进液口相连接；空气能换热装置11内设置翅管式换热器11a和风机11b，翅管式换热器11a的出液口与多通道热交换器8h的外管8e进液口相连接，外管8e出液口通过水泵C10与翅管式换热器11a的进液口相连接。U型插管2的高温端出液口与水泵A4进液口之间的管路上连接设置加液罐A3。外管8e出液口与水泵C10的进液口之间的管路上连接设置加液罐B9。式换热器8c的氟里昂管出口与热力膨胀阀8d相连接，热力膨胀阀8d的另一侧与多通道热交换器8h的中管8g进口相连接。
该地能和空气能同步供热于水源热泵的装置的工作原理如下所述：
热泵型压缩机8a排出氟利昂为高温高压蒸汽，板式换热器8c同时流过的氟利昂与水进行热交换，供热水箱5通过水泵B7使水循环，当供热水箱5的水温达到设定温度，水源热泵8停机，水泵B7随即也停机，氟利昂与水的热交换停止；当供热水箱5的水温未达到设定温度，水源热泵8与水泵B7同时启动，氟利昂与水继续热交换；氟利昂热量被换出，经过热力膨胀阀8d节流，在多通道热交换器8h的中管8g与内管8f、之间的管腔蒸发吸热；多通道热交换器8h是由三根不同管径的内管8f、中管8g、外管8e的铜管套合盘旋成椭圆状，椭圆状内环正好可以装下热泵型压缩机8a，热泵型压缩机8a工作时机壳会产生大量热，大部分热被多通道热交换器8h吸收，既获得一定量的热能，又能可以给热泵型压缩机8a降温；多通道热交换器8h的两端用银钎焊焊成三个通口分别与铜管内腔之间呈现空隙相通，即内管8f的管腔通防冻液A，防冻液A是从加液罐A3上口加入，加液罐A3为柱状开式系统，起到加注防冻液、系统排气、液体膨胀的作用；内管8f的外壁与中管8g的内壁之间的管腔通氟利昂，中管8g的外壁与外管8e的内壁之间的管腔通防冻液B，防冻液B是从加液罐B9上口加入，加液罐B9的作用与加液罐A3相同；A、B防冻液与氟利昂的流动方向相反；防冻液A在水泵A4的作用下流过内管8f，氟利昂在热泵型压缩机8a的作用下流过内管8f的外壁与中管8g、的内壁之间管腔，完成防冻液A与氟利昂的热交换；防冻液B在水泵C10的作用下流过中管8g的外壁与外管8e的内壁之间管腔，完成防冻液B与氟利昂的热交换，防冻液B受冷后流向翅管式换热器11a，翅管式换热器11a是由铝片与铜管穿管、涨管而成，通过风扇11b强制换热，使防冻液B温度上升，周而复始地与氟利昂热交换；翅管式换热器11a的结构同现有的空气源热泵的蒸发器相同。
与现有产品相比，本发明的水源热泵8特有的多通道热交换器8h是采用三层套管，与现有产品两层套管相比，同样管径、长度的换热面积可增加90%以上，换热效率大大提高；三层套管可以实现太阳能、空气能等多种热能的同时供热，与单一热源供热相比，当单一热源处于劣势时，使热泵机组COP下降或者不能正常工作，而多种热能可以同时供热，也可以选择性的供热，避开劣势；椭圆状内环中安装热泵型压缩机8a，使机构紧凑，热泵型压缩机8a工作时产生的热量，大部分热能被多通道热交换器8h吸收，既可以提高介质温度与氟利昂的换热效果，又能可以给热泵型压缩机8a降温，延长热泵型压缩机8a的使用寿命，测试显示，热泵型压缩机8a工作时机壳热量，在椭圆状内环中吸收与自然散热相比，前者可使机壳温度降低5-6度；翅管式换热器11a是一个开式的防冻液B循环与空气换热部件，采用防冻液B是为了防止与氟利昂热交换时受冷结冰，这样的介质换热与蒸发器直接换热相比，从换热理论来讲确实不如后者，但是空气源热泵冬季运行能效比下降，蒸发温度过低，蒸发器翅片产生结霜、积冰，无法与空气正常运行等问题相比，采用介质换热因为存在温度差，翅管式换热器不容易结霜、积冰，只要适当增加翅管式换热器11a的有效换热面积，提高介质的循环流量；所以，防冻液B在大通径的外管8e通腔的流量较大；实验证明，在空气能处于低温、高湿相对劣势时，本发明的采用独立的翅管式换热器11a介质换热法与空气源热泵的蒸发器直接换热相比，COP值提高30%以上。加液罐A3、加液罐B9为柱状开式系统，起到加注防冻液、系统排气、液体膨胀的作用；地能和空气能都是可再生的环保能源，本发明将地能和空气能结合，发挥各能源的优势为水源热泵8供热，提高氟利昂蒸发温度，从而提高热泵机组的COP值；空气能、地能互相补充，从而减少深井和插管的数量，使得地能资源的热稳定性相对可靠，降低投资成本。
Claims (1)
1.地能和空气能同步供热于水源热泵的装置，包括深井（1）里安装U型插管（2）构成的地能集热装置，还包括空气能换热装置（11）、水源热泵（8）、供热水箱（5），水源热泵（8）与供热水箱（5）通过进出水管配合连接，其特征在于所述的水源热泵（8）包括热泵型压缩机（8a）、板式换热器（8c），热泵型压缩机（8a）外壁盘旋套接多通道热交换器（8h），多通道热交换器（8h）内套接设置三根不同管径的内管（8f）、中管（8g）、外管（8e），热泵型压缩机（8a）的高压管（8b）与板式换热器（8c）的氟里昂管进口相连接，板式换热器（8c）的氟里昂管出口与多通道热交换器（8h）的中管（8g）进口相连接，中管（8g）出口经过回气管（8i）与热泵型压缩机（8a）相连接；
U型插管（2）的出液口与水泵A（4）的进液口相连接，水泵A（4）的出液口与多通道热交换器（8h）的内管（8f）接口相连接，内管（8f）另一接口与U型插管（2）进液口相连接；
空气能换热装置（11）内设置翅管式换热器（11a）和风机（11b），翅管式换热器（11a）的出液口与多通道热交换器（8h）的外管（8e）进液口相连接，外管（8e）出液口通过水泵C（10）与翅管式换热器（11a）的进液口相连接；
U型插管（2）的高温端出液口与水泵A（4）进液口之间的管路上连接设置加液罐A（3）；
外管（8e）出液口与水泵C（10）的进液口之间的管路上连接设置加液罐B（9）；
板式换热器（8c）的氟里昂管出口与热力膨胀阀（8d）相连接，热力膨胀阀（8d）的另一侧与多通道热交换器（8h）的中管（8g）进口相连接。
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| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
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Inventor after: He Bin Inventor before: Zhao Xianchi |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHAO XIANCHI TO: HE BIN Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 310014 HANGZHOU, ZHEJIANG PROVINCE TO: 310013 HANGZHOU, ZHEJIANG PROVINCE |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140630 Address after: 203, room 55, No. 20, Shuguang village, Xihu District, Zhejiang, Hangzhou 310013, China Applicant after: He Bin Address before: 310014 modern star 1401, 337 Shaoxing Road, Xiacheng District, Hangzhou, Zhejiang Applicant before: Zhejiang Hesheng Energy-saving Technology Co.,Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140806 Termination date: 20180525 |