CN201028893Y - 一种地源热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

一种地源热泵空调系统。它包括通过冷凝器和蒸发器依次连接起来的地热交换子系统、可通过四通换向阀调整的逆卡诺循环子系统和有空调末端装置的空调末端子系统。在蒸发器与空调末端装置之间、以及在负荷端循环水泵与空调末端装置之间，分别串联进各一个三通阀。两个三通阀的另一端分别与一条其热交换盘管安装在一个生活水箱之内的铜管的两端连接。在压缩机出口与四通换向阀之间的管路中设置安装一个热交换器，该热交换器中另有一段盘管串联在生活水箱和一个生活热水循环泵的管路中。本实用新型系统克服了现有技术的不足，在春秋过渡季节，仍能在不增加其他加热装置的前提下提供生活热水；同时还有效地解决了地下热场不平衡等问题。

Description

一种地源热泵空调系统

技术领域

本实用新型涉及地源热泵空调系统。

背景技术

地源热泵是利用地表浅层常温土壤或水源中的地温能量作为低位热能资源，可以适用于住宅和商业建筑，既可以安装在新建建筑，也可以在既有建筑内使用，是一种可持续发展的节能新技术。地源热泵系统能实现夏季制冷和冬季制热两种功能。通过循环介质在封闭的地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。在冬季供热过程中，流体从地下收集热量，再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时，系统逆向运行，即从室内带走热量，再通过系统将热量送到地下岩土中。目前，人们熟知的地源热泵两大主要功能：夏季制冷和冬季制热。国外有部分厂家生产的热泵机组添加了热回收器，可以制取冬、夏季的生活热水。然而，在过渡季节(春秋两季)的生活热水则需要燃煤、燃气锅炉或电锅炉另外制取，使得现有系统的运行成本仍然较高。另外，在我国南方地区冷负荷大于热负荷，长期采用地源热泵系统会造成地热不平衡，岩土温度逐渐升高。现有的做法是增加一套辅助制冷装置，这无疑又增大了投资成本和施工难度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种改进的地源热泵空调系统，该系统不仅能保证地源热泵有制冷、制热和冬夏季制取生活热水的功能，而且过渡季节也能提供生活热水，以降低系统的运行成本。

解决技术问题的技术方案是这样一种地源热泵空调系统。它与现有系统相同的方面是，该系统包括通过各子系统之间的冷凝器和蒸发器依次连接起来的三个封闭循环的子系统。它们分别是：①封闭循环管路中的一部分在冷凝器里、在其管路中串联有地源热循环水泵和埋入地源热井下的若干个相互并联的地下热交换器的地热交换系统；②封闭循环的制冷剂管路中各有一段分别在冷凝器和蒸发器里、在其制冷剂管路中串联有节流膨胀阀、四通换向阀、和该四通换向阀的另两个接口连接了压缩机的逆卡诺循环系统；③封闭循环管路中的一部分在蒸发器里、在其管路中串联有负荷端循环水泵和空调末端装置的空调末端系统。其改进之处是：在蒸发器与空调末端装置之间的管路中、以及在负荷端循环水泵与空调末端装置之间的管路中，分别串联进有各一个三通阀，两个三通阀的另一端分别与一条铜管的两端连接，该铜管中有一段安装在一个生活水箱之内的换热盘管。

进一步的改进是，在压缩机出口与四通换向阀之间的制冷剂管路中有一段盘管，该盘管是安装在一个热交换器中的。在该热交换器里同时还有另一段盘管，这另一段盘管串联在生活水箱和一个生活热水循环泵构成的循环管路中。

与现有技术相比较，本实用新型首先是增加了两个三通阀，与它们连接的铜制盘管及其盛装有被该铜盘管加热的水的生活水箱。当在过渡季节(春秋两季)不需要通过空调末端装置来向室内供冷和供热时，就可以调节两个三通阀、改变它们的导通路径，来切断空调末端装置进入空调末端系统的循环通路，而把铜制换热盘管接入该子循环系统中，以让换热盘管对生活水箱的水加热。这样一来，不但克服了本来存在有地源热泵空调系统，而在过渡季节却又要另外增加燃煤、燃气锅炉或电锅炉来提供生活热水的不足；而且还极大地提供了地源热泵空调系统利用率，极大地降低了设备投入与运行成本。显然，这同时还克服了燃煤、燃气锅炉污染环境，电锅炉运行成本高等缺陷。

在进一步的改进中，又利用压缩机输出的高温高压的制冷剂气体、通过热交换器及其与生活水箱串联的盘管来对水进一步加热。这样一来，不但生活热水的提供就有了进一步的保证；更重要的是，在春、秋过渡季节提供生活热水时，地源端是以制热模式工作的。有了这进一步的改进之后，在南方地区就能有效解决由于夏季冷负荷与冬季热负荷相差大，地下热场不平衡等问题。同时，还保证了地源热泵空调系统的使用寿命，节省了在南方地区需增加一套辅助制冷装置，使地源热泵空调技术在南方地区也得到更广泛的推广应用。

实验表明，本实用新型的能效比不低于4。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型的示意图

具体实施方式

一种地源热泵空调系统，该系统包括通过各子系统之间的冷凝器12和蒸发器6依次连接起来的三个封闭循环的子系统。这三个子系统分别是：①封闭循环管路中的一部分在冷凝器12里、在其管路中串联有地源热循环水泵15和埋入地源热井下的若干个相互并联的地下热交换器14的地热交换系统；②封闭循环的制冷剂管路中各有一段分别在冷凝器12和蒸发器6里、在其制冷剂管路中串联有节流膨胀阀13、四通换向阀2、和该四通换向阀2的另两个接口连接了压缩机1的逆卡诺循环系统；③封闭循环管路中的一部分在蒸发器6里、在其管路中串联有负荷端循环水泵8和空调末端装置7的空调末端系统。本实用新型中，在蒸发器6与空调末端装置7之间的管路中、以及在负荷端循环水泵8与空调末端装置7之间的管路中，分别串联进有各一个三通阀(9、10)。这两个三通阀(9、10)的另一端分别与一条铜管的两端连接，该铜管中有一段安装在一个生活水箱4之内的换热盘管11。

进一步的特征是，在压缩机1出口与四通换向阀2之间的制冷剂管路中有一段盘管，该盘管是安装在一个热交换器3中的；在该热交换器3里同时还有另一段盘管，这另一段盘管串联在生活水箱4和一个生活热水循环泵5构成的循环管路中。

更进一步的特征是，在生活水箱4的下部安装有生活用水龙头17、其底部安装有补水阀16。

在本具体实施方式中，除逆卡诺循环支系统中的管路、以及冷凝器12、蒸发器6、热交换器3的盘管需用铜管之外(盘管上还可以增加必要的翅片)，其余的管路均可以用PPR管。本领域的技术人员十分清楚、故在方案部分并未提及的是，在冷凝器12、蒸发器6、热交换器3中，均有包围住其内盘管的传热介质(当然、金属板式的热交换器除外——如果用金属板式热交换器的话)。在具体应用时，两个三通阀(9、10)最好用电动三通阀。整个系统也均可与自动控制装置结合起来。

下面，再结合上述具体实施方式，简要、完整地介绍一下在春、秋过渡季节提供生活热水的工作过程(其它与现有技术相同的过程不赘述)。首先，调整四通换向阀2，让本实用新型进入制热模式；调节三通阀(9、10)，来切断空调末端装置7进入空调末端系统的循环，让铜制盘管11接入该循环系统中——即：让在制热模式下被加热的是铜管内的循环水、并通过其盘管11对生活水箱4中的水加热。同时，开启生活热水循环泵5，以让从压缩机1出口输出的高温高压制冷剂气体通过换热器3和与生活水箱4串联的盘管来对生活水箱4中的水进行循环加热。这样，当打开生活用水龙头17后，人们就能使用上热水了。实验表明，该热水的温度不低于50℃。当生活水箱4水位低于设定值后，再打开补水阀16补充水，显然，该补水阀16选用自动的最好。

Claims (3)

1.一种地源热泵空调系统，该系统包括通过各子系统之间的冷凝器(12)和蒸发器(6)依次连接起来的三个封闭循环的子系统，它们分别是，封闭循环管路中的一部分在冷凝器(12)里、在其管路中串联有地源热循环水泵(15)和埋入地源热井下的若干个相互并联的地下热交换器(14)的地热交换系统；封闭循环的制冷剂管路中各有一段分别在冷凝器(12)和蒸发器(6)里、在其制冷剂管路中串联有节流膨胀阀(13)、四通换向阀(2)、和该四通换向阀(2)的另两个接口连接了压缩机(1)的逆卡诺循环系统；封闭循环管路中的一部分在蒸发器(6)里、在其管路中串联有负荷端循环水泵(8)和空调末端装置(7)的空调末端系统，其特征在于：在所述蒸发器(6)与空调末端装置(7)之间的管路中、以及在所述负荷端循环水泵(8)与空调末端装置(7)之间的管路中，分别串联进有各一个三通阀(9、10)，两个三通阀(9、10)的另一端分别与一条铜管的两端连接，该铜管中有一段安装在一个生活水箱(4)之内的换热盘管(11)。

2.根据权利要求1所述地源热泵空调的系统装置，其特征在于：在所述压缩机(1)出口与四通换向阀(2)之间的制冷剂管路中有一段盘管，该盘管是安装在一个热交换器(3)中的；在该热交换器(3)里同时还有另一段盘管，这另一段盘管串联在所述生活水箱(4)和一个生活热水循环泵(5)构成的循环管路中。

3.根据权利要求1或2所述地源热泵空调的系统装置，其特征在于：在所述生活水箱(4)的下部安装有生活用水龙头(17)、其底部安装有补水阀(16)。

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