CN111121344A - 一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及本发明提供一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，包括地埋管、第一水泵、第一板式换热器、第二水泵、太阳能热水器、第二板式换热器、四通换向阀、压缩机、室内换热器、室内风机及膨胀阀，地埋管、第一水泵、第一板式换热器的载冷剂流路、第二板式换热器的载冷剂流路顺序相连形成载冷剂环路；第一板式换热器的水流路、第二水泵、太阳能热水器顺序相连形成水环路；第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀与压缩机入口相连，压缩机出口再经过四通换向阀与室内换热器的制冷剂流路及膨胀阀连接后，回到第二板式换热器的另一端，形成制冷剂回路。本发明加入太阳能热水补热可使得地源热泵系统适用于严寒地区。

Description

一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统
技术领域
本发明涉及一种地源多联式热泵系统，尤其是涉及一种太阳能辅助的地源多 联式热泵系统。
背景技术
严寒地区冬季气温很低，空气干燥，最冷月平均温度小于零下10℃以下，要 让该地区的人们在这种艰难的环境中生活工作，必须充分满足冬季保温的需要，提 供必要的供暖设备。在北方农村，各家各户一般使用烧柴火建灶炕，燃散煤采暖炉 供暖气等方式对自家供暖。这种供暖方式会对大气产生严重的污染，同时不完全燃 烧的采暖炉还有一氧化碳中毒的危险。
地源热泵技术是一种可再生能源利用技术，它利用地球表面浅层的地热资源 作为供暖空调系统的冷源或者热源，进行能量转换。由于土壤温度全年波动小且数 值相对稳定，使得地源热泵具有恒温热源热泵的特性，这种温度特性使得地源热泵 比传统的空调运行效率高40～60％。同时，地下埋管换热器无需除霜，没有结霜和 融霜的能耗损失，和空气源热泵相比，可以节能3～30％的能耗。而且地下埋管换 热器在地下吸热放热，没有地上噪音，没有燃烧、没有排烟、没有废弃物，清洁环 保，可以建造在居民区内，并且环境效益显著。不仅如此，相较于燃煤燃油锅炉、 空气源热泵等系统，地源热泵系统运行费用低，经济性好，据EPA估计，设计安 装良好的地源热泵系统平均可以节约用户30～40％的供热制冷空调运行费用。
太阳能热水技术将太阳光能转化为热能，把水从低温加热到高温，满足人们 生产生活的需要，清洁环保，技术成熟，经济性好，在北方农村已经十分普及。
多联式中央空调在中小型以及户式建筑中应用广泛，指的是一台室外机通过 配管连接两台或两台以上室内机的一次制冷剂空调系统。通过控制压缩机的制冷剂 循环量和进入室内各个换热器的制冷剂流量，可以适时满足室内的冷热负荷要求。 多联机系统具有节约能源、智能化调节和温度控制精确等诸多优点，多联机系统室 内机布置灵活美观，不需风道也不需水路，所需空间小，结构紧凑，施工方便，近 年来得到越来越多用户的青睐，在户式中央空调市场上飞速发展。但传统的并联式 多联机系统在部分负荷(即室内机不全开)的情况下，当一路末端关闭时，由于末 端阀件存在不可避免的泄露，将导致该关闭末端出现制冷剂积液的情况，继而引发 未关闭末端制冷剂充注量不足，冷量不够的问题。现有的解决方案是将关闭末端在 间隔的时间内重新开启一段时间，只能缓解但并不能真正解决该问题。
地源多联式热泵系统作为一种新式的空调系统，尚在发展中，有关技术还不 成熟。特别是在严寒地区，夏季冷负荷和冬季热负荷差异极大，冬季供暖期长(5～7 个月)，夏季制冷需求低，地源热泵冬季从地下取热，但夏季很少或几乎不从地下 取冷，这会导致土壤温度越来越低，地源热泵运行能力越来越差，最终导致土壤温 度失衡，机组不能运行。
现有专利CN201120132778.X提出了一种基本的地源多联变频空调，将地源热 泵和多联机系统结合，利用防冻液作为载冷剂实现低进水温度的制热运行，但此专 利中未考虑地源热泵的冬夏负荷平衡问题，不能直接用于严寒或寒冷地区。
现有专利CN201721791143.4提出了一种地源多联机热泵系统，在基本的地源 多联式热泵系统的基础上加入控制模块，实现不同区域的系统划分，满足多样化的 供冷供热需求。同样的，此专利未考虑地源热泵的冬夏负荷平衡问题，不能直接用 于严寒或寒冷地区。并且，该专利中采用室内机并联的多联机系统，在部分负荷下 将出现关闭末端室内机积液的问题，导致其他末端冷量不够，有待改进。
发明内容
本发明的在于提供一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统。本发明利用太阳 能热水的热量向土壤中补热，解决严寒地区负荷冬夏不平衡问题，使得地源热泵可 应用于严寒地区。同时在现有的并联式多联机系统的基础上，提出了一种串联式以 及三种串并联式多联机系统，可实现更灵活简便的系统控制及更好的系统性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，包括地埋管、第一水泵、 第一板式换热器、第二水泵、太阳能热水器、第二板式换热器、四通换向阀、压缩 机、室内换热器、室内风机及膨胀阀，
所述第一板式换热器包括载冷剂流路与水流路，所述第二板式换热器包括载冷剂流路与制冷剂流路，所述室内换热器包括制冷剂流路与空气流路，
所述地埋管、第一水泵、第一板式换热器的载冷剂流路、第二板式换热器的载 冷剂流路顺序相连形成载冷剂环路；
所述第一板式换热器的水流路、第二水泵、太阳能热水器顺序相连形成水环路；
所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀与压缩机入口相连，压缩机出口再经过四通换向阀与室内换热器的制冷剂流路及膨胀阀连接后，回到第二 板式换热器的另一端，形成制冷剂回路；
所述室内换热器的空气通道中配有室内风机。
在本发明的一个实施方式中，所述室内换热器设置若干个，且采用并联的方式 设置，在每一个并联支路中均设置有一个室内换热器以及一个膨胀阀。
在本发明的一个实施方式中，所述室内换热器采用并联的方式设置时，所述室 内换热器设置三个，分别为第一室内换热器、第二室内换热器、第三室内换热器， 其中第一并联支路上含有第一室内换热器的制冷剂流路与第一膨胀阀，第二并联支 路上含有第二室内换热器的制冷剂流路与第二膨胀阀，第三并联支路上含有第三室 内换热器的制冷剂流路与第三膨胀阀。第一室内换热器的空气通道中配有第一室内 风机，第二室内换热器的空气通道中配有第二室内风机，第三室内换热器的空气通 道中配有第三室内风机。
在本发明的一个实施方式中，所述室内换热器设置若干个，且采用串联的方式 设置，若干个室内换热器与一个膨胀阀串联组合。
在本发明的一个实施方式中，当所述室内换热器设置有若干个，且采用串联的 方式设置时，在所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀后连接气液 分离器，再与压缩机入口相连。
在本发明的一个实施方式中，提供一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室 内机串联)，包括地埋管，两个水泵，两个板式换热器，太阳能热水器，四通换向 阀，压缩机，气液分离器，多个室内换热器，多个风机，以及节流阀。所述地埋管， 第一水泵，第一板式换热器，第二板式换热器顺序连接形成载冷剂环路。所述第二 换热器，第二水泵，太阳能热水器顺序连接形成水环路。所述第二板式换热器，经 过四通换向阀，气液分离器与压缩机相连，依次经过各室内换热器与膨胀阀回到第 二板式换热器形成制冷剂回路。各室内换热器配有相应室内风机。所述四通换向阀 接口A与气液分离器相连，接口B口与第二板式换热器相连，接口C与第一室内 换热器制冷剂流路相连，接口D与压缩机排气口相连。
在本发明的一个实施方式中，所述室内换热器设置若干个，且采用串并联的方 式设置，其中部分室内换热器并联组合以后，再与剩下的室内换热器串联组合，这 些室内换热器共用一个膨胀阀，所述膨胀阀位于串联路线上。
在本发明的一个实施方式中，当所述室内换热器设置有若干个，且采用串并联 的方式设置，在所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀后连接气液 分离器，再与压缩机入口相连。
在本发明的一个实施方式中，所述室内换热器设置若干个，且采用串并联的方 式设置，其中部分室内换热器串联组合以后，再与剩下的室内换热器并联组合，这 些室内换热器共用一个膨胀阀。
在本发明的一个实施方式中，当所述室内换热器设置有若干个，且采用串并联 的方式设置，在所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀后连接气液 分离器，再与压缩机入口相连。
在本发明的一个实施方式中，提供一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室 内机串并联，共有三种形式)，包括地埋管，两个水泵，两个板式换热器，太阳能 热水器，四通换向阀，压缩机，气液分离器，多个室内换热器，多个风机，以及节 流阀。所述地埋管，第一水泵，第一板式换热器，第二板式换热器顺序连接形成载 冷剂环路。所述第二板式换热器，经过四通换向阀、气液分离器，与压缩机相连， 通过由室内换热器所组成的三种串并联形式，经过膨胀阀回到第二板式换热器形成 制冷剂回路。各室内换热器的空气流路中配有对应室内风机。所述四通换向阀接口 A与气液分离器相连，接口B口与第二板式换热器相连，接口C与并联支路制冷 剂流路相连，接口D与压缩机排气口相连。
所述太阳能辅助的地源多联式热泵系统具有三种工作模式，包括冬季制热模 式、夏季制冷模式以及非采暖季节太阳能补热模式。
所述冬季制热模式下，第一水泵、第二水泵均开启，第一室内风机、第二室内 风机、第三室内风机均开启，压缩机开启，太阳能热水器开启。
所述夏季制冷模式下，第一水泵开启，第二水泵关闭，第一室内风机、第二室 内风机、第三室内风机均开启，压缩机开启，太阳能热水器关闭。
所述非采暖季节太阳能补热模式下，第一水泵、第二水泵均开启，第一风机、 第二风机、第三风机均关闭，压缩机关闭，太阳能热水器开启。
所述地埋管、第一水泵、第一换热器、第二换热器构成的回路中充满载冷剂。 载冷剂为防冻液，或水和防冻液的混合物。
本发明在冬季制热模式为室内供暖，从土壤中取热；在夏季制冷模式为室内供冷，从土壤中取冷；在非采暖季节太阳能补热模式下关闭室内机组，利用太阳能热 水将热量补入土壤中，维持土壤温度。
所述太阳能辅助的地源多联式热泵系统，在冬季制热模式下，第一水泵开启， 载冷剂环路流动，第二水泵开启，水环路流动，太阳能热水器开启，制出的热水与 载冷剂在第一板式换热器中换热，载冷剂在原有土壤源温度的基础上升温，作为多 联机热泵的热源，在第二板式换热器中与制冷剂换热。第二板式换热器中的制冷剂 蒸发吸热变成制冷剂气体，经由四通换向阀，被压缩机吸入口吸入并压缩成高温高 压的制冷剂气体，在室内换热器中冷凝放热，经过膨胀阀节流变为两相区，回到第 二板式换热器。此模式下室内风机均开启，且四通换向阀AB连通，CD连通。
所述太阳能辅助的地源多联式热泵系统，在夏季制冷模式下，第一水泵开启， 载冷剂环路流动，第二水泵关闭，太阳能热水器关闭，第一板式换热器相当于连接 管，载冷剂为土壤源温度，作为多联机热泵的冷源，在第二板式换热器中与制冷剂 换热。制冷剂在室内换热器中蒸发吸热，经由四通换向阀，被压缩机吸入口吸入并 压缩成高温高压的制冷剂气体，在第二板式换热器中冷凝放热，经过膨胀阀节流变 为两相区，回到室内换热器。此模式下室内风机均开启，且四通换向阀BD连通， AC连通。
所述太阳能辅助的地源多联式热泵系统，在非采暖季节太阳能补热模式下，第 一水泵开启，载冷剂环路流动，第二水泵开启，水环路流动，太阳能热水器开启， 制出的热水与载冷剂在第一板式换热器中换热，载冷剂升温并将热量传递给土壤， 给土壤补热。此模式下多联机热泵系统关闭，即压缩机，室内风机均关闭。
上述模式基于室内同时有制冷或制热需求，即室内风机全开的情形。若有某处 室内不需制冷或制热，即室内风机并不全开的情形，三种技术方案将出现差异。
在室内机并联的多联机系统中，关闭的支路将出现积液问题，导致其他支路制 冷量不足的情况，此时需要将关闭的支路开启数十分钟再关闭可缓解这一问题。
在室内机串联的多联机系统中，将不会出现积液问题。当室内机不全开即有室 内风机关闭时，该换热器相当于连接管，多余的制冷剂将储存在气液分离器中，保 证系统的正常运行。
在室内机串并联的多联机系统中，将串联系统和并联系统的特点进行了综合。 设计时，应根据现场布置需要，可选择部分并联部分串联的系统形式(室内机串并 联系统共有三种形式，具体见实施例)，串并联形式的压降小于全串联形式，能效 更高。
本发明一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，加入太阳能热水补热可使得 地源热泵系统适用于严寒地区，同时在原有并联式多联机系统上改进，提出串联式 多联机系统，可解决并联式多联机系统积液问题。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明在非采暖季节利用太阳能热水器向土壤补充热量，维持地源热泵土 壤温度平衡，克服了地源热泵技术在严寒地区不能使用的问题，适用于严寒以及寒 冷地区农村；
2.与传统农村燃煤供暖技术相比，本发明没有燃烧废气，不会污染环境，环 保清洁，环境效益显著，也没有由于不完全燃烧产生的一氧化碳中毒危险；
3.和空气源热泵技术相比，地源热泵具有恒温热源的特性，系统效率更高， 同时也无需除霜，没有结霜和融霜的能耗损失；
4.和现有技术相比，地源热泵机组运行费用低，仅为空气源热泵系统运行费 用的一半，为燃油锅炉运行费用的三分之一，经济性好；
5.当机组室内机仅部分运行时，本发明提出的串联式多联机系统可以解决现 有并联式多联机系统积液问题，进一步提升多联机系统性能。
附图说明
图1为实施例1中太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机并联)的结构和 流程示意图。
图1中：1-地埋管；2-第一水泵；3-第一板式换热器；4-第二水泵；5-太阳能 热水器；6-第二板式换热器；7-四通换向阀；9-压缩机；10-第一室内换热器；11- 第一室内风机；12-第二室内换热器；13-第二室内风机；14-第三室内换热器；15- 第三室内风机；161-第一膨胀阀；162-第二膨胀阀；163-第三膨胀阀；18～37-连接 管路。
图2为实施例2中太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串联)的结构和 流程示意图。
图2中：1-地埋管；2-第一水泵；3-第一板式换热器；4-第二水泵；5-太阳能 热水器；6-第二板式换热器；7-四通换向阀；8-气液分离器；9-压缩机；10-第一室 内换热器；11-第一室内风机；12-第二室内换热器；13-第二室内风机；14-第三室 内换热器；15-第三室内风机；16-膨胀阀；17～32-连接管路。
图3为实施例3中太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串并联，第一种 形式)的结构和流程示意图。
图3中：1-地埋管；2-第一水泵；3-第一板式换热器；4-第二水泵；5-太阳能 热水器；6-第二板式换热器；7-四通换向阀；8-气液分离器；9-压缩机；10-第一室 内换热器；11-第一室内风机；12-第二室内换热器；13-第二室内风机；14-第三室 内换热器；15-第三室内风机；16-膨胀阀；17～35-连接管路。
图4为实施例4中太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串并联，第二 种形式)的结构和流程示意图。
图4中：1-地埋管；2-第一水泵；3-第一板式换热器；4-第二水泵；5-太阳能 热水器；6-第二板式换热器；7-四通换向阀；8-气液分离器；9-压缩机；10-第一室 内换热器；11-第一室内风机；12-第二室内换热器；13-第二室内风机；14-第三室 内换热器；15-第三室内风机；17～35-连接管路。
图5为实施例5中太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串并联，第三 种形式)的结构和流程示意图。
图5中：1-地埋管；2-第一水泵；3-第一板式换热器；4-第二水泵；5-太阳能 热水器；6-第二板式换热器；7-四通换向阀；8-气液分离器；9-压缩机；10-第一室 内换热器；11-第一室内风机；12-第二室内换热器；13-第二室内风机；14-第三室 内换热器；15-第三室内风机；16-膨胀阀；17～35-连接管路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机并联)，结构和流程如图1所 示。
主要结构包括地埋管1，第一水泵2，第一板式换热器3，第二水泵4，太阳能 热水器5，第二板式换热器6，四通换向阀7，压缩机9，第一室内换热器10，第 一室内风机11，第二室内换热器12，第二室内风机13，第三室内换热器14，第三 室内风机15，第一膨胀阀161，第二膨胀阀162及第三膨胀阀163，连接管路18～37。
第一板式换热器3包括载冷剂流路与水流路，
第二板式换热器6包括载冷剂流路与制冷剂流路，
第一室内换热器10包括制冷剂流路与空气流路，
第二室内换热器12包括制冷剂流路与空气流路，
第三室内换热器14包括制冷剂流路与空气流路，
四通换向阀7包括接口A、接口B、接口C、接口D。
各结构的连接方式为：
地埋管1，连接管18，第一水泵2，第一板式换热器3的载冷剂流路，连接管 23，第二板式换热器6的载冷剂流路，连接管37顺序相连形成载冷剂环路。
第一板式换热器3的水流路，连接管20，第二水泵4，连接管21，太阳能热 水器5，连接管22顺序相连形成水环路。
第二板式换热器6的制冷剂流路一端经过四通换向阀7与压缩机9入口相连， 压缩机9出口再经过四通换向阀7与各并联支路连接后，回到第二板式换热器6 的另一端，形成制冷剂回路。
其中，第二板式换热器6的制冷剂流路一端通过连接管24与四通换向阀7的 接口B相连，四通换向阀7的接口A通过连接管25与压缩机9入口相连，压缩机 9出口通过连接管26与四通换向阀7的接口D相连，四通换向阀7的接口C通过 连接管27与各并联支路的入口相连，各并联支路的出口通过连接管36再回到第二 板式换热器6的另一端，形成制冷剂回路。
其中第一并联支路为连接管28，第一室内换热器10的制冷剂流路，第一膨胀 阀161，连接管29顺序相连，连接管28与连接管27相连，连接管29与连接管36 相连，
第二并联支路为连接管31，第二室内换热器12的制冷剂流路，第二膨胀阀162， 连接管32顺序相连，连接管31通过连接管30与连接管27相连，连接管32通过 连接管35与连接管36相连，
第三并联支路为连接管33，第三室内换热器14的制冷剂流路，第三膨胀阀163， 连接管34顺序相连，连接管33与连接管30相连，连接管34与连接管35相连。
第一室内换热器10的空气通道中配有第一室内风机11，第二室内换热器12 的空气通道中配有第二室内风机13，第三室内换热器14的空气通道中配有第三室 内风机15。
在冬季制热模式下，第一水泵2开启，载冷剂环路流动，第二水泵4开启，水 环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换热器3中换热， 载冷剂在原有土壤源温度的基础上升温，作为多联机热泵的热源，在第二板式换热 器6中与制冷剂换热。第二板式换热器6中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经 由四通换向阀7，被压缩机9吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，在第一 室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中冷凝放热，分别经过第 一膨胀阀161，第二膨胀阀162及第三膨胀阀163节流变为两相区，回到第二板式 换热器6。此模式下第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启， 且四通换向阀7的接口A、接口B连通，接口C、接口D连通。
在夏季制冷模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水泵4关闭，太 阳能热水器5关闭，第一板式换热器3相当于连接管，载冷剂为土壤源温度，作为 多联机热泵的冷源，在第二板式换热器6中与制冷剂换热。制冷剂在第一室内换热 器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中蒸发吸热，经由四通换向阀7， 被压缩机9吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，在第二板式换热器6中冷 凝放热，分别经过第一膨胀阀161，第二膨胀阀162及第三膨胀阀163节流变为两 相区，回到第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14。此模式 下第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启，且四通换向阀7 的接口B、接口D连通，接口A、接口C连通。
在非采暖季节太阳能补热模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水 泵4开启，水环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换 热器3中换热，载冷剂升温并将热量传递给土壤，给土壤补热。此模式下多联机热 泵系统关闭，即压缩机9，第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换 热器14均关闭。
当多联机仅有部分负荷，即第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室 内换热器14不全开时，应设定相应时间间隔将关闭的支路风机开启，缓解多联机 系统积液问题。
实施例2
一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串联)，结构和流程如图2所 示。
主要结构包括地埋管1，第一水泵2，第一板式换热器3，第二水泵4，太阳能 热水器5，第二板式换热器6，四通换向阀7，气液分离器8，压缩机9，第一室内 换热器10，第一室内风机11，第二室内换热器12，第二室内风机13，第三室内换 热器14，第三室内风机15，膨胀阀16，连接管路17～32。
第一板式换热器3包括载冷剂流路与水流路，
第二板式换热器6包括载冷剂流路与制冷剂流路，
第一室内换热器10包括制冷剂流路与空气流路，
第二室内换热器12包括制冷剂流路与空气流路，
第三室内换热器14包括制冷剂流路与空气流路，
四通换向阀7包括接口A、接口B、接口C、接口D。
地埋管1，连接管17，第一水泵2，第一板式换热器3的载冷剂流路，连接管 22，第二板式换热器6的载冷剂流路，连接管32顺序相连形成载冷剂环路。
第一板式换热器3的水流路，连接管19，第二水泵4，连接管20，太阳能热 水器5，连接管21顺序相连形成水环路。
第二板式换热器6的制冷剂流路一端经过四通换向阀7后依次与气液分离器8 及压缩机9入口相连，压缩机9出口再经过四通换向阀7依次与第一室内换热器 10，第二室内换热器12，第三室内换热器14，膨胀阀16连接后，回到第二板式换 热器6的另一端，形成制冷剂回路。
其中，第二板式换热器6的制冷剂流路一端通过连接管23与四通换向阀7的 接口B相连，四通换向阀7的接口A通过连接管24与气液分离器8入口连接，气 液分离器8出口通过连接管25与压缩机9入口相连，压缩机9出口通过连接管26 与四通换向阀7的接口D相连，四通换向阀7的接口C通过连接管27与第一室内 换热器10的制冷剂流路连接，第一室内换热器10的制冷剂流路依次与连接管28， 第二室内换热器12的制冷剂流路，连接管29，第三室内换热器14的制冷剂流路， 连接管30，膨胀阀16连接，膨胀阀16通过连接管31回到第二板式换热器6的另 一端，形成制冷剂回路。
第一室内换热器10的空气通道中配有第一室内风机11，第二室内换热器12 的空气通道中配有第二室内风机13，第三室内换热器14的空气通道中配有第三室 内风机15。
在冬季制热模式下，第一水泵2开启，载冷剂环路流动，第二水泵4开启，水 环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换热器3中换热， 载冷剂在原有土壤源温度的基础上升温，作为多联机热泵的热源，在第二板式换热 器6中与制冷剂换热。第二板式换热器6中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经 由四通换向阀7，气液分离器8，被压缩机9吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷 剂气体，在第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中冷凝放 热，经过膨胀阀16节流变为两相区，回到第二板式换热器6。此模式下第一室内 风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启，且四通换向阀7的接口A、 接口B连通，接口C、接口D连通。
在夏季制冷模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水泵4关闭，太 阳能热水器5关闭，第一板式换热器3相当于连接管，载冷剂为土壤源温度，作为 多联机热泵的冷源，在第二板式换热器6中与制冷剂换热。制冷剂在第一室内换热 器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中蒸发吸热，经由四通换向阀7， 气液分离器8，被压缩机8吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，在第二板 式换热器6中冷凝放热，经过膨胀阀16节流变为两相区，回到第一室内换热器10、 第二室内换热器12、第三室内换热器14中。此模式下第一室内风机11，第二室内 风机13，第三室内风机15均开启，且四通换向阀7的接口B、接口D连通，接口 A、接口C连通。
在非采暖季节太阳能补热模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水 泵4开启，水环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换 热器3中换热，载冷剂升温并将热量传递给土壤，给土壤补热。此模式下多联机热 泵系统关闭，即压缩机9，第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15 均关闭。
当多联机仅有部分负荷，即第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室 内换热器14不全开时，多余的制冷剂储存在气液分离器8中。
实施例3
一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串并联，第一种形式)，结构 和流程如图3所示。
主要结构包括地埋管1，第一水泵2，第一板式换热器3，第二水泵4，太阳能 热水器5，第二板式换热器6，四通换向阀7，气液分离器8，压缩机9，第一室内 换热器10，第一室内风机11，第二室内换热器12，第二室内风机13，第三室内换 热器14，第三室内风机15，膨胀阀16，连接管路17～35。
第一板式换热器3包括载冷剂流路与水流路，
第二板式换热器6包括载冷剂流路与制冷剂流路，
第一室内换热器10包括制冷剂流路与空气流路，
第二室内换热器12包括制冷剂流路与空气流路，
第三室内换热器14包括制冷剂流路与空气流路，
四通换向阀7包括接口A、接口B、接口C、接口D。
地埋管1，连接管17，第一水泵2，第一板式换热器3的载冷剂流路，连接管 22，第二板式换热器6的载冷剂流路，连接管32顺序相连形成载冷剂环路。
第一板式换热器3的水流路，连接管19，第二水泵4，连接管20，太阳能热 水器5，连接管21顺序相连形成水环路。
第二板式换热器6的制冷剂流路一端经过四通换向阀7后依次与气液分离器8 及压缩机9入口相连，压缩机9出口再经过四通换向阀7后与室内机的制冷剂流路、 膨胀阀16连接后，回到第二板式换热器6的另一端，形成制冷剂回路。
本实施例中，所述室内机的连接结构为：
第一室内换热器10与第二室内换热器12并联后，再与第三室内换热器14串 联。
具体而言，第二板式换热器6的制冷剂流路一端通过连接管23与四通换向阀 7的接口B相连，四通换向阀7的接口A通过连接管24与气液分离器8入口连接， 气液分离器8出口通过连接管25与压缩机9入口相连，压缩机9出口通过连接管 26与四通换向阀7的接口D相连，四通换向阀7的接口C与连接管27连接，连 接管27同时与连接管28及连接管29连接，连接管29顺序连接第一室内换热器 10的制冷剂流路及连接管31，连接管28顺序连接第二室内换热器12的制冷剂流 路及连接管30，连接管31及连接管30同时与连接管32连接，连接管32顺序连 接第三室内换热器14的制冷剂流路、连接管33、膨胀阀16，膨胀阀16通过连接管34回到第二板式换热器6的另一端，形成制冷剂回路。
其中，第一室内换热器10的空气通道中配有第一室内风机11，第二室内换热 器12的空气通道中配有第二室内风机13，第三室内换热器14的空气通道中配有 第三室内风机15。
在冬季制热模式下，第一水泵2开启，载冷剂环路流动，第二水泵4开启，水 环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换热器3中换热， 载冷剂在原有土壤源温度的基础上升温，作为多联机热泵的热源，在第二板式换热 器6中与制冷剂换热。第二板式换热器6中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经 由四通换向阀7，气液分离器8，被压缩机9吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷 剂气体，在第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中冷凝放 热，经过膨胀阀16节流变为两相区，回到第二板式换热器6。此模式下第一室内 风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启，且四通换向阀7的接口A、 接口B连通，接口C、接口D连通。
在夏季制冷模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水泵4关闭，太 阳能热水器5关闭，第一板式换热器3相当于连接管，载冷剂为土壤源温度，作为 多联机热泵的冷源，在第二板式换热器6中与制冷剂换热。制冷剂在室内换热器 10，12，14中蒸发吸热，经由四通换向阀7，气液分离器8，被压缩机8吸入口吸 入并压缩成高温高压的制冷剂气体，在第二板式换热器6中冷凝放热，经过膨胀阀 16节流变为两相区，回到第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换热 器14。此模式下第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启， 且四通换向阀7的接口B、接口D连通，接口A、接口C连通。
在非采暖季节太阳能补热模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水 泵4开启，水环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换 热器3中换热，载冷剂升温并将热量传递给土壤，给土壤补热。此模式下多联机热 泵系统关闭，即压缩机9，第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15 均关闭。
当多联机仅有部分负荷，即室内机不全开时，多余的制冷剂储存在气液分离器 8中。
实施例4
一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串并联，第二种形式)，结构 和流程如图4所示。
主要结构包括地埋管1，第一水泵2，第一板式换热器3，第二水泵4，太阳能 热水器5，第二板式换热器6，四通换向阀7，气液分离器8，压缩机9，第一室内 换热器10，第一室内风机11，第二室内换热器12，第二室内风机13，第三室内风 机14，第三室内风机15，膨胀阀16，连接管路17～35。
第一板式换热器3包括载冷剂流路与水流路，
第二板式换热器6包括载冷剂流路与制冷剂流路，
第一室内换热器10包括制冷剂流路与空气流路，
第二室内换热器12包括制冷剂流路与空气流路，
第三室内换热器14包括制冷剂流路与空气流路，
四通换向阀7包括接口A、接口B、接口C、接口D。
地埋管1，连接管17，水泵2，第一板式换热器3的载冷剂流路，连接管22， 第二板式换热器6的载冷剂流路，连接管32顺序相连形成载冷剂环路。
第一板式换热器3的水流路，连接管19，第二水泵4，连接管20，太阳能热 水器5，连接管21顺序相连形成水环路。
第二板式换热器6的制冷剂流路一端经过四通换向阀7后依次与气液分离器8 及压缩机9入口相连，压缩机9出口再经过四通换向阀7后与室内机的制冷剂流路、 膨胀阀16连接后，回到第二板式换热器6的另一端，形成制冷剂回路。
本实施例中，所述室内机的连接结构为：
第二室内换热器12与第三室内换热器14并联后，再与第一室内换热器10串 联。
具体而言，第二板式换热器6的制冷剂流路一端通过连接管23与四通换向阀 7的接口B相连，四通换向阀7的接口A通过连接管24与气液分离器8入口连接， 气液分离器8出口通过连接管25与压缩机9入口相连，压缩机9出口通过连接管 26与四通换向阀7的接口D相连，四通换向阀7的接口C与连接管27连接，连 接管27与第一室内换热器10的制冷剂流路及连接管28连接，连接管28同时与连 接管29及连接管30连接，连接管29顺序连接第三室内换热器14的制冷剂流路及 连接管31，连接管30顺序连接第二室内换热器12的制冷剂流路及连接管32，连 接管31及连接管32同时与连接管33连接，连接管33再与膨胀阀16连接，膨胀 阀16通过连接管34回到第二板式换热器6的另一端，形成制冷剂回路。
其中，第一室内换热器10的空气通道中配有第一室内风机11，第二室内换热 器12的空气通道中配有第二室内风机13，第三室内换热器14的空气通道中配有 第三室内风机15。
在冬季制热模式下，第一水泵2开启，载冷剂环路流动，第二水泵4开启，水 环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换热器3中换热， 载冷剂在原有土壤源温度的基础上升温，作为多联机热泵的热源，在第二板式换热 器6中与制冷剂换热。第二板式换热器6中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经 由四通换向阀7，气液分离器8，被压缩机9吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷 剂气体，在第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中冷凝放 热，经过膨胀阀16节流变为两相区，回到第二板式换热器6。此模式下第一室内 风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启，且四通换向阀7的接口A、 接口B连通，接口C、接口D连通。
在夏季制冷模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水泵4关闭，太 阳能热水器5关闭，第一板式换热器3相当于连接管，载冷剂为土壤源温度，作为 多联机热泵的冷源，在第二板式换热器6中与制冷剂换热。制冷剂在第一室内换热 器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中蒸发吸热，经由四通换向阀7， 气液分离器8，被压缩机8吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，在第二板 式换热器6中冷凝放热，经过膨胀阀16节流变为两相区，回到室内换热器10，12， 14。此模式下第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启，且四 通换向阀7的接口B、接口D连通，接口A、接口C连通。
在非采暖季节太阳能补热模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水 泵4开启，水环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换 热器3中换热，载冷剂升温并将热量传递给土壤，给土壤补热。此模式下多联机热 泵系统关闭，即压缩机9，第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15 均关闭。
当多联机仅有部分负荷，即室内机不全开时，多余的制冷剂储存在气液分离器 8中。
实施例5
一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统(室内机串并联，第三种形式)，结构 和流程如图5所示。
主要结构包括地埋管1，第一水泵2，第一板式换热器3，第二水泵4，太阳能 热水器5，第二板式换热器6，四通换向阀7，气液分离器8，压缩机9，第一室内 换热器10，第一室内风机11，第二室内换热器12，第二室内风机13，第三室内风 机14，第三室内风机15，膨胀阀16，连接管路17～35。
第一板式换热器3包括载冷剂流路与水流路，
第二板式换热器6包括载冷剂流路与制冷剂流路，
第一室内换热器10包括制冷剂流路与空气流路，
第二室内换热器12包括制冷剂流路与空气流路，
第三室内换热器14包括制冷剂流路与空气流路，
四通换向阀7包括接口A、接口B、接口C、接口D。
地埋管1，连接管17，水泵2，第一板式换热器3的载冷剂流路，连接管22， 第二板式换热器6的载冷剂流路，连接管32顺序相连形成载冷剂环路。
第一板式换热器3的水流路，连接管19，第二水泵4，连接管20，太阳能热 水器5，连接管21顺序相连形成水环路。
第二板式换热器6的制冷剂流路一端经过四通换向阀7后依次与气液分离器8 及压缩机9入口相连，压缩机9出口再经过四通换向阀7后与室内机的制冷剂流路、 膨胀阀16连接后，回到第二板式换热器6的另一端，形成制冷剂回路。
本实施例中，所述室内机的连接结构为：
第一室内换热器10与第二室内换热器12串联后，再与第三室内换热器14并 联。
具体而言，第二板式换热器6的制冷剂流路一端通过连接管23与四通换向阀 7的接口B相连，四通换向阀7的接口A通过连接管24与气液分离器8入口连接， 气液分离器8出口通过连接管25与压缩机9入口相连，压缩机9出口通过连接管 26与四通换向阀7的接口D相连，四通换向阀7的接口C与连接管27连接，连 接管27同时与连接管28及连接管31连接，连接管28顺序连接第一室内换热器 10的制冷剂流路、连接管29、第二室内换热器12的制冷剂流路及连接管30，连 接管31顺序与第三室内换热器14的制冷剂流路、连接管32连接，连接管30及连 接管32同时与连接管33连接，连接管33与膨胀阀16连接，膨胀阀16通过连接管34回到第二板式换热器6的另一端，形成制冷剂回路。
其中，第一室内换热器10的空气通道中配有第一室内风机11，第二室内换热 器12的空气通道中配有第二室内风机13，第三室内换热器14的空气通道中配有 第三室内风机15。
在冬季制热模式下，第一水泵2开启，载冷剂环路流动，第二水泵4开启，水 环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换热器3中换热， 载冷剂在原有土壤源温度的基础上升温，作为多联机热泵的热源，在第二板式换热 器6中与制冷剂换热。第二板式换热器6中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经 由四通换向阀7，气液分离器8，被压缩机9吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷 剂气体，在第一室内换热器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中冷凝放 热，经过膨胀阀16节流变为两相区，回到第二板式换热器6。此模式下第一室内 风机11，第二室内风机13，第三室内风机15均开启，且四通换向阀7的接口A、 接口B连通，接口C、接口D连通。
在夏季制冷模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水泵4关闭，太 阳能热水器5关闭，第一板式换热器3相当于连接管，载冷剂为土壤源温度，作为 多联机热泵的冷源，在第二板式换热器6中与制冷剂换热。制冷剂在第一室内换热 器10、第二室内换热器12、第三室内换热器14中蒸发吸热，经由四通换向阀7， 气液分离器8，被压缩机8吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，在第二板 式换热器6中冷凝放热，经过膨胀阀16节流变为两相区，回到第一室内换热器10、 第二室内换热器12、第三室内换热器14。此模式下第一室内风机11，第二室内风 机13，第三室内风机15均开启，且四通换向阀7的接口B、接口D连通，接口A、 接口C连通。
在非采暖季节太阳能补热模式下，第一水泵开启2，载冷剂环路流动，第二水 泵4开启，水环路流动，太阳能热水器5开启，制出的热水与载冷剂在第一板式换 热器3中换热，载冷剂升温并将热量传递给土壤，给土壤补热。此模式下多联机热 泵系统关闭，即压缩机9，第一室内风机11，第二室内风机13，第三室内风机15 均关闭。
当多联机仅有部分负荷，即室内机不全开时，多余的制冷剂储存在气液分离器 8中。
上述实施例中仅展现了有三个末端(即一拖三)情形的多联机系统，更改末端 的数量不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。
本文中使用“第一”、“第二”等词语来限定部件，本领域技术人员应该知晓： “第一”、“第二”等词语的使用仅仅是为了便于描述上对部件进行区别。如没有另 行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此 说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改 进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，包括地埋管、第一水泵、第一板式换热器、第二水泵、太阳能热水器、第二板式换热器、四通换向阀、压缩机、室内换热器、室内风机及膨胀阀，
所述第一板式换热器包括载冷剂流路与水流路，所述第二板式换热器包括载冷剂流路与制冷剂流路，所述室内换热器包括制冷剂流路与空气流路，
所述地埋管、第一水泵、第一板式换热器的载冷剂流路、第二板式换热器的载冷剂流路顺序相连形成载冷剂环路；
所述第一板式换热器的水流路、第二水泵、太阳能热水器顺序相连形成水环路；
所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀与压缩机入口相连，压缩机出口再经过四通换向阀与室内换热器的制冷剂流路及膨胀阀连接后，回到第二板式换热器的另一端，形成制冷剂回路；
所述室内换热器的空气通道中配有室内风机。
2.根据权利要求1所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，所述室内换热器设置若干个，且采用并联的方式设置，在每一个并联支路中均设置有一个室内换热器以及一个膨胀阀。
3.根据权利要求1所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，所述室内换热器设置若干个，且采用串联的方式设置，若干个室内换热器与一个膨胀阀串联组合。
4.根据权利要求3所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，当所述室内换热器设置有若干个，且采用串联的方式设置时，在所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀后连接气液分离器，再与压缩机入口相连。
5.根据权利要求1所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，所述室内换热器设置若干个，且采用串并联的方式设置，其中部分室内换热器并联组合以后，再与剩下的室内换热器串联组合，这些室内换热器共用一个膨胀阀，所述膨胀阀位于串联路线上。
6.根据权利要求5所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，当所述室内换热器设置有若干个，且采用串并联的方式设置，在所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀后连接气液分离器，再与压缩机入口相连。
7.根据权利要求1所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，所述室内换热器设置若干个，且采用串并联的方式设置，其中部分室内换热器串联组合以后，再与剩下的室内换热器并联组合，这些室内换热器共用一个膨胀阀。
8.根据权利要求7所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，当所述室内换热器设置有若干个，且采用串并联的方式设置，在所述第二板式换热器的制冷剂流路一端经过四通换向阀后连接气液分离器，再与压缩机入口相连。
9.根据权利要求1或2或3或5或7所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，所述室内换热器设置三个，分别为第一室内换热器、第二室内换热器、第三室内换热器，第一室内换热器的空气通道中配有第一室内风机，第二室内换热器的空气通道中配有第二室内风机，第三室内换热器的空气通道中配有第三室内风机。
10.根据权利要求9所述一种太阳能辅助的地源多联式热泵系统，其特征在于，所述太阳能辅助的地源多联式热泵系统具有三种工作模式，包括冬季制热模式、夏季制冷模式以及非采暖季节太阳能补热模式，
所述冬季制热模式下，第一水泵、第二水泵均开启，第一室内风机、第二室内风机、第三室内风机均开启，压缩机开启，太阳能热水器开启，
所述夏季制冷模式下，第一水泵开启，第二水泵关闭，第一室内风机、第二室内风机、第三室内风机均开启，压缩机开启，太阳能热水器关闭，
所述非采暖季节太阳能补热模式下，第一水泵、第二水泵均开启，第一风机、第二风机、第三风机均关闭，压缩机关闭，太阳能热水器开启，
在冬季制热模式为室内供暖，从土壤中取热；在夏季制冷模式为室内供冷，从土壤中取冷；在非采暖季节太阳能补热模式下关闭室内机组，利用太阳能热水将热量补入土壤中，维持土壤温度。
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