CN110595100A - 水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置及使用方法,属于空调产热及余热的再利用领域。其特征在于:包括空调室内热交换器、井水热交换器、压缩机和四通阀,空调室内热交换器连接井水热交换器;还包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置;所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路;还包括井水热交换器屏蔽开关装置,所述井水热交换器屏蔽开关装置包括与井水热交换器并联的第一冷凝液循环管路和一号三通阀;本装置能够保障空调功能正常使用的同时,利用空调余热及热泵原理产热加热水源,将能量利用充分,使空调不仅具备空气温度调节功能而且还是产生热水的多功能设备。

Description

水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置及使用方法
技术领域
本发明属于空调产热及余热的再利用领域,具体涉及一种水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置及使用方法。
背景技术
在太阳的辐射照耀下,地球成为太阳能的巨型“存贮器”,在地壳浅层的水体和岩土体中贮存了大量清洁的可再生能源,称为浅层地热能,简称地源。水源热泵技术可利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收地太阳能和地热能而形成低位热能资源,并采用热泵原理,即通过少量的高位热能的输入,把不能直接利用的地位热能转或为可以利用的高位能,从而达到节约部分高位能的目的。
地源热泵空调是以岩土体、地下水或地表水为低温热源,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。其工作原理是:冬季,热泵机组从地源(浅层水体或岩土体)中吸收热量,向建筑物供暖;夏季,热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中,实现建筑物空调制冷。
传统地源热泵空调只能对居室进行温度调节,为居室能够提供冬暖夏凉的适宜居住环境。但由于传统空调并不能达到100%的热利用率,无论在冬季制热还是夏季制冷过程中,都会有多余的热量被散失浪费。现有技术条件下,并无合适的热回收设备能够保证空调功能正常使用的同时,将这部分热量回收再利用。此外,由于冬夏气候的不同,应有区别的进行空调热能及地热能的回收利用,以便提升利用效果和效率。
鉴于此,申请人设计了本设备,能够解决上述技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置及使用方法,能够保障水源热泵空调功能正常使用的同时,利用水源热泵空调余热及热泵原理产热加热水源,令能量得以充分利用,使空调不仅具备空气温度调节功能而且还是产生热水的多功能设备。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:发明所述的一种水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置,包括空调室内热交换器、井水热交换器、压缩机和四通阀,空调室内热交换器连接井水热交换器,其特征在于:还包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置;所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路,水箱热交换器的冷凝液循环管路、井水热交换器、压缩机和空调室内热交换器分别连接四通阀的阀口一、阀口二、阀口三和阀口四,水箱热交换器的水循环管路前端通过循环水泵连接保温水箱,水箱换热器的水循环管路后端接回保温水箱;所述保温水箱连接进、出水装置;
还包括井水热交换器屏蔽开关装置,所述井水热交换器屏蔽开关装置包括与井水热交换器并联的第一冷凝液循环管路和一号三通阀;所述第一冷凝液循环管路、井水热交换器和阀口二分别连接一号三通阀的进口A、进口B和出口C。
优选的,还包括水源热泵空调控制系统,所述水源热泵空调控制系统设置有夏季沐浴模式和冬季沐浴模式;
当水源热泵空调控制系统启动夏季沐浴模式时,四通阀的阀口一和阀口二处于接通状态,阀口三和阀口四处于接通状态;一号三通阀的出口C与进口A接通,系统自动屏蔽井水热交换器;
当水源热泵空调控制系统启动冬季沐浴模式时,四通阀的阀口二和阀口三处于接通状态,阀口四和阀口一处于接通状态;一号三通阀出口C与进口B接通。
优选的,还包括水箱热交换器屏蔽开关装置,所述的水箱热交换器屏蔽开关装置包括与水箱热交换器并联的第二冷凝液循环管路和二号三通阀;所述的第二冷凝液循环管路、水箱热交换器和压缩机分别连接二号三通阀的进口D、进口E和出口F。
优选的,还包括空调室内热交换器屏蔽开关装置,所述的空调室内热交换器屏蔽开关装置包括与空调室内热交换器并联的第三冷凝液循环管路和三号三通阀;所述的第三冷凝液循环管路、空调室内热交换器和四通阀的阀口四分别连接三号三通阀的出口G、出口H和进口L。
优选的,所述水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度;当保温水箱的水温低于下限温度时,二号三通阀电磁线圈通电,出口F与进口E连接,压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换;当保温水箱的水温到达上限温度时,二号三通阀电磁线圈断电,三通阀出口F与进口D连接,屏蔽水箱热交换器。
本发明所述的水源热泵空调系统制冷余热产生热水装置的使用方法,其特征在于:
空调在夏季沐浴模式下运行时,四通阀的阀口一和阀口二接通,同时阀口三和阀口四接通,一号三通阀的出口C与进口A接通;压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换的加温水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。经过水箱热交换器热交换降温后的制冷剂,由四通阀的阀口一和阀口二进入第一冷凝液循环管路,经过节流阀后在室内热交换器内制冷剂由液态变成气态,吸收室内空气热量,到达降低温度的目的。制冷剂由四通阀的阀口三和阀口四回到压缩机,完成制冷剂循环。
优选的,空调在冬季沐浴模式下运行时,四通阀的阀口一和阀口四接通,同时阀口二和阀口三接通,一号三通阀出口C与进口B接通。压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换加温的水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。经过水箱热交换器的制冷剂通过四通阀的阀口一和阀口四接通到达空调室内热交换器,与室内空气交换,室内温度上升,到达制热的目。制冷剂经过节流阀由液态变成气态到达井水热交换器进行热交换,制冷剂吸收热量温度升高后由四通阀阀口二和阀口三回到压缩机,完成制冷剂循环。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.空调在夏季制冷状态下,运行夏季沐浴模式时,四通阀的阀口一和阀口二接通,同时阀口三和阀口四接通,一号三通阀的出口C与进口A接通,系统自动屏蔽井水热交换器。压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换加热的水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。制冷剂管路内经过水箱热交换器热交换降温后的制冷剂,由四通阀的阀口一和阀口二进入井水热交换器与井水进行再次热交换,制冷剂继续降温,也可不经井水换热直接经过节流阀后在空调室内热交换器内制冷剂由液体变成气体,吸收室内热量,到达降低温度的目的。制冷剂在空调室内热交换器吸收热量后,经四通阀的阀口三和阀口四回到压缩机,完成制冷剂循环。
空调在冬季制热状态下,运行冬季沐浴模式时,四通阀的阀口一和阀口四接通,同时阀口二和阀口三接通,一号三通阀出口C与进口B接通。压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换加热的水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。制冷剂管路内经过水箱热交换器降温后的制冷剂,由四通阀的阀口一和阀口四进入空调室内热交换器,向室内释放热量,室内温度上升,到达制热的目。制冷剂经过节流阀后由液态变成气态,到达井水热交换器进行热交换,吸收水的热量制冷剂温度升高后由四通阀阀口二和阀口三回到压缩机,完成制冷剂循环。
2. 水箱热交换器屏蔽开关装置的设置,能够完全隔绝余热再利用系统,保留空调单纯调节室内温度的功能,避免空调工作时给压缩机加重负担。水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度,当保温水箱的水温低于下限温度时,二号三通阀电磁线圈通电,出口F与进口E连接,压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换,当保温水箱的水温到达上限温度时,二号三通阀电磁线圈断电,三通阀出口F与进口D连接,屏蔽水箱热交换器。
空调室内交换器屏蔽开关装置的设置,能够隔绝空调的调节室内温度功能,令本装置变成单纯的水加热装置,能令空调闲置时,不需要提高或降低室内温度,也能启动水加热功能,令本装置变成热水器。
两项开关装置的设置令本循环系统功能可选择性调节,根据客户要求完成需要达到的目的。
3.本装置能够充分回收利用余热及空调产热,节能降耗,符合环保要求,适宜在业界推广普及。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图(夏季沐浴模式时);
图2是本发明实施例一的结构示意图(冬季沐浴模式时);
图中标记:
1、井水热交换器;2、四通阀;3、保温水箱;4、出水装置; 5、水箱热交换器;6、压缩机;7、阀口一;8、阀口二;9、阀口三;10、阀口四;11、空调室内热交换器; 12、二号三通阀;13、出口F;14、进口D;15、进口E;16、三号三通阀;17、进口L;18、出口G;19、出口H;20、节流阀;21、循环水泵;22、补水管路;23、井水;24、第二冷凝液循环管路;25、第三冷凝液循环管路;26、第一冷凝液循环管路;27、进口A;28、出口C;29、进口B;30、一号三通阀。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
本发明所述的一种水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置,包括空调室内热交换器、井水热交换器、压缩机、四通阀和节流阀,空调室内热交换器连接井水热交换器。空调室内热交换器内的冷凝液循环管路能够与室内环境进行热交换;井水热交换器内的冷凝液循环管路能够与井水进行热交换。在本装置中,井水热交换器通过其内部的冷凝液循环管路接入系统中。井水除与井水热交换器进行热交换之外,还能够通过补水管路给保温水箱补水。还包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置;所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路,水箱热交换器的冷凝液循环管路、井水热交换器、压缩机和空调室内热交换器分别连接四通阀的阀口一、阀口二、阀口三和阀口四,水箱热交换器的水循环管路连接保温水箱,循环水泵、和进、出水装置。
还包括井水热交换器屏蔽开关装置,所述井水热交换器屏蔽开关装置包括与井水热交换器并联的第一冷凝液循环管路和一号三通阀;所述第一冷凝液循环管路、井水热交换器和阀口二分别连接一号三通阀的进口A、进口B和出口C。
还包括水源热泵空调控制系统,所述水源热泵空调控制系统设置有夏季沐浴模式和冬季沐浴模式。
当水源热泵空调控制系统启动夏季沐浴模式时,四通阀的阀口一和阀口二处于接通状态,阀口三和阀口四处于接通状态;一号三通阀的出口C与进口A接通,系统自动屏蔽井水热交换器。当水源热泵空调控制系统启动冬季沐浴模式时,四通阀的阀口二和阀口三处于接通状态,阀口四和阀口一处于接通状态;一号三通阀出口C与进口B接通。
本装置的实际使用过程如下:
如图1所示,空调在夏季沐浴模式下运行时,四通阀的阀口一和阀口二接通,同时阀口三和阀口四接通,一号三通阀的出口C与进口A接通,系统自动屏蔽井水热交换器。压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换的加温水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。经过水箱热交换器热交换降温后的制冷剂,由四通阀的阀口一和阀口二进入第一冷凝液循环管路,经过节流阀后在室内热交换器内制冷剂由液态变成气态,吸收室内空气热量,到达降低温度的目的。制冷剂由四通阀的阀口三和阀口四回到压缩机,完成制冷剂循环。
如图2所示,空调在冬季沐浴模式下运行时,四通阀的阀口一和阀口四接通,同时阀口二和阀口三接通,一号三通阀出口C与进口B接通。压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换加温的水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业。经过水箱热交换器的制冷剂通过四通阀的阀口一和阀口四接通到达空调室内热交换器,与室内空气交换,室内温度上升,到达制热的目。制冷剂经过节流阀由液态变成气态到达井水热交换器进行热交换,制冷剂吸收热量温度升高后由四通阀阀口二和阀口三回到压缩机,完成制冷剂循环。
实施例二
在本实施例中,还包括水箱热交换器屏蔽开关装置和空调室内热交换器屏蔽开关装置。
所述的水箱热交换器屏蔽开关装置包括与水箱热交换器并联的第二冷凝液循环管路和二号三通阀。所述的第二冷凝液循环管路、水箱热交换器和压缩机分别连接二号三通阀的进口D、进口E和出口F。
所述的空调室内热交换器屏蔽开关装置包括与空调室内交换机并联的第三冷凝液循环管路和三号三通阀。所述的第三冷凝液循环管路、空调室内热交换器和四通阀的阀口一分别连接三号三通阀的出口G、出口H和进口L。
所述水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度;当保温水箱的水温低于下限温度时,二号三通阀电磁线圈通电,出口F与进口E连接,压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换;当保温水箱的水温到达上限温度时,二号三通阀电磁线圈断电,三通阀出口F与进口D连接,屏蔽水箱热交换器。
水箱热交换器屏蔽开关装置的设置,能够通过接通出口F和进口D,即可完全隔绝余热再利用装置,保留空调的调节温度功能,避免空调工作时给压缩机加重负担。空调室内热交换器屏蔽开关装置的设置,能够通过接通进口L和出口G,即可能够隔绝空调的调节室内温度功能,令本装置变成单纯的水加热装置,能令空调闲置时,不需要降低或提高室内温度,也能启动水加热功能,令本装置变成热水器。
两项开关装置的设置令本循环装置功能可选择性调节,根据客户要求完成需要达到的目的。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以组合、变更或改型均为本发明的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置,包括空调室内热交换器、井水热交换器、压缩机和四通阀,空调室内热交换器连接井水热交换器,其特征在于:还包括保温水箱、水箱热交换器、循环水泵和进、出水装置;所述的水箱热交换器内设置能够交互换热的冷凝液循环管路和水循环管路,水箱热交换器的冷凝液循环管路、井水热交换器、压缩机和空调室内热交换器分别连接四通阀的阀口一、阀口二、阀口三和阀口四,水箱热交换器的水循环管路前端通过循环水泵连接保温水箱,水箱换热器的水循环管路后端接回保温水箱;所述保温水箱连接进、出水装置;
还包括井水热交换器屏蔽开关装置,所述井水热交换器屏蔽开关装置包括与井水热交换器并联的第一冷凝液循环管路和一号三通阀;所述第一冷凝液循环管路、井水热交换器和阀口二分别连接一号三通阀的进口A、进口B和出口C。
2.根据权利要求1所述的水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置,其特征在于:还包括水源热泵空调控制系统,所述水源热泵空调控制系统设置有夏季沐浴模式和冬季沐浴模式;
当水源热泵空调控制系统启动夏季沐浴模式时,四通阀的阀口一和阀口二处于接通状态,阀口三和阀口四处于接通状态;一号三通阀的出口C与进口A接通;
当水源热泵空调控制系统启动冬季沐浴模式时,四通阀的阀口二和阀口三处于接通状态,阀口四和阀口一处于接通状态;一号三通阀出口C与进口B接通。
3.根据权利要求2所述的水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置,其特征在于:还包括水箱热交换器屏蔽开关装置,所述的水箱热交换器屏蔽开关装置包括与水箱热交换器并联的第二冷凝液循环管路和二号三通阀;所述的第二冷凝液循环管路、水箱热交换器和压缩机分别连接二号三通阀的进口D、进口E和出口F。
4.根据权利要求3所述的水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置,其特征在于:还包括空调室内热交换器屏蔽开关装置,所述的空调室内热交换器屏蔽开关装置包括与空调室内热交换器并联的第三冷凝液循环管路和三号三通阀;所述的第三冷凝液循环管路、空调室内热交换器和四通阀的阀口四分别连接三号三通阀的出口G、出口H和进口L。
5.根据权利要求4所述的水源热泵空调系统制冷余热产生热水的装置,其特征在于:所述水源热泵空调控制系统设定保温水箱的水温上限温度和下限温度;当保温水箱的水温低于下限温度时,二号三通阀电磁线圈通电,出口F与进口E连接,压缩机输出的高温高压制冷剂经过水箱热交换器进行热交换;当保温水箱的水温到达上限温度时,二号三通阀电磁线圈断电,三通阀出口F与进口D连接,屏蔽水箱热交换器。
6.根据权利要求2所述的水源热泵空调系统制冷余热产生热水装置的使用方法,其特征在于:
空调在夏季沐浴模式下运行时,四通阀的阀口一和阀口二接通,同时阀口三和阀口四接通,一号三通阀的出口C与进口A接通;压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换的加温水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业;经过水箱热交换器热交换降温后的制冷剂,由四通阀的阀口一和阀口二进入第一冷凝液循环管路,经过节流阀后在室内热交换器内制冷剂由液态变成气态,吸收室内空气热量,到达降低温度的目的;制冷剂由四通阀的阀口三和阀口四回到压缩机,完成制冷剂循环。
7.根据权利要求2所述的水源热泵空调系统制冷余热产生热水装置的使用方法,其特征在于:
空调在冬季沐浴模式下运行时,四通阀的阀口一和阀口四接通,同时阀口二和阀口三接通,一号三通阀出口C与进口B接通;压缩机输出的高温高压制冷剂通过水箱热交换器,在水箱热交换器内高温冷凝液循环管路与水进行热交换,循环水泵使保温水箱的水与水箱热交换器进行循环,把经过热交换加温的水送回保温水箱,令水温上升后储存在保温水箱中,并通过进、出水装置进行补给水、淋浴或清洗作业;经过水箱热交换器的制冷剂通过四通阀的阀口一和阀口四接通到达空调室内热交换器,与室内空气交换,室内温度上升,到达制热的目;制冷剂经过节流阀由液态变成气态到达井水热交换器进行热交换,制冷剂吸收热量温度升高后由四通阀阀口二和阀口三回到压缩机,完成制冷剂循环。
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