CN204254716U - 一种单热型地源热泵系统 - Google Patents

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邹志胜
朱建章
黄保民
孙兆军
宣芃
孙永强
钟大亮
高小明
邵华
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铁道第三勘察设计院集团有限公司
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    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
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Abstract

本实用新型提供了一种单热型地源热泵系统，包括压缩机、四通阀、室内侧换热器和室外换热系统，室外换热系统包括风冷换热器、水冷换热器、土壤换热器和太阳能集热器；风冷换热器和水冷换热器并联，土壤换热器与水冷换热器和太阳能集热器串联。本实用新型将风冷换热器和水冷换热器并联设置，通过电磁阀进行制冷剂管路切换，不同时使用。太阳能集热器与土壤换热器串联设置，通过土壤换热器可全年将收集到的太阳能补充到土壤中去。这样就解决了常规地源热泵系统，在只需冬季供热而不需制冷时，由于土壤热失衡而无法使用的问题，也大幅降低了太阳能复合地源热泵系统的初期投资，为北方寒冷地区的房屋提供了一种实用且节能环保的供热系统。

Description

一种单热型地源热泵系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种地源热泵系统，特别是涉及一种只有供热需求的单热型地源热泵系统。

背景技术

[0002] 在北方大部分无市政热源的采暖地区，由于环保要求，已经禁止使用中小型燃煤锅炉，部分地区燃油锅炉也禁止使用，且在北方大部分地区，由于土壤初始温度和夏季空气温度比较低，建筑空调热负荷远比空调冷负荷大，甚至有些房屋只有供热(单热型)需求，因此，除了锅炉采暖的方式，目前部分地区应用的太阳能复合地源热泵系统也由于系统投资过大的问题，也不适合该类区域的供暖。

[0003] 对于有采暖需求的以上区域内建筑只能采用其它环保型供热系统，目前有几家企业正在研宄可应用于-30°C以上的超低温风冷热泵系统和超低温变制冷剂流量系统，但在-15°C以下温度时制热效率非常低，且随着温度的进一步下降制热效率衰减加快，研发难度非常大，目前还没有成型试验产品出现。

实用新型内容

[0004] 针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种单热型地源热泵系统。

[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:

[0006] 本实用新型的单热型地源热泵系统，包括压缩机、四通阀、室内侧换热器和室外换热系统，室外换热系统通过制冷剂管道与压缩机、四通阀、室内侧换热器组成闭式循环环路，制冷剂管道上设置有电子膨胀阀；室外换热系统包括风冷换热器、水冷换热器、土壤换热器和太阳能集热器；风冷换热器和水冷换热器并联，风冷换热器支路和水冷换热器支路上分别设置有风冷换热器电磁阀和水冷换热器电磁阀；土壤换热器与水冷换热器和太阳能集热器串联，土壤换热器垂直埋设在土壤中，通过防冻水溶液管道与水冷换热器和太阳能集热器连接；防冻水溶液管道上设置有循环水泵和转换用的电动两通阀，防冻水溶液管道内充满防冻水溶液。

[0007] 所述的防冻水溶液管道上设置有四个电动两通阀，开启第一电动两通阀和第三电动两通阀，并关闭第二电动两通阀和第四电动两通阀时，水冷换热器与太阳能集热器和土壤换热器依次串联，形成循环环路；关闭第二电动两通阀和第三电动两通阀，并开启第一电动两通阀和第四电动两通阀时，水冷换热器与土壤换热器串联；关闭第一电动两通阀和第四电动两通阀，并开启第二电动两通阀和第三电动两通阀时，太阳能集热器与土壤换热器串联。

[0008] 本实用新型的优点和有益效果是:

[0009] 本实用新型的单热型地源热泵系统，风冷换热器和水冷换热器并联设置，通过电磁阀进行制冷剂管路切换，不同时使用，冬季相对高温时开启风冷换热器侧的电磁阀、关闭水冷换热器侧的电磁阀，低温时开启水冷换热器侧的电磁阀、关闭风冷换热器侧的电磁阀；太阳能集热器与土壤换热器串联设置，通过土壤换热器可全年将收集到的太阳能补充到土壤中去。这样就解决了常规地源热泵系统，在只需冬季供热而不需制冷时，由于土壤热失衡而无法使用的问题，也大幅降低了太阳能复合地源热泵系统的初期投资，为北方寒冷地区的房屋提供了一种实用且节能环保的供热系统。

附图说明

[0010] 图1是本实用新型的单热型地源热泵系统的结构示意图。

[0011] 图中主要部件符号说明:

[0012] 1:压缩机 2:四通阀

[0013] 3:水冷换热器电磁阀 4:风冷换热器

[0014] 5:水冷换热器 6:风扇

[0015] 7:电子膨胀阀 8:制冷剂管道

[0016] 9:室内侧换热器 10:风冷换热器电磁阀

[0017] 11:土壤换热器 12:太阳能集热器

[0018] 13:循环水泵 14:第一电动两通阀

[0019] 15:防冻水溶液管道 16:第二电动两通阀

[0020] 17:第三电动两通阀 18:第四电动两通阀

[0021] 19:土壤。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步描述。

[0023] 图1是本实用新型的单热型地源热泵系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型的单热型地源热泵系统，包括压缩机1、四通阀2、室内侧换热器9和室外换热系统。室外换热系统通过制冷剂管道8与压缩机1、四通阀2、室内侧换热器9组成闭式循环环路，制冷剂管道8上设置有电子膨胀阀7。

[0024] 室外换热系统包括风冷换热器4、水冷换热器5、土壤换热器11和太阳能集热器12。室外风冷换热器4和水冷换热器5并联，室外风冷换热器支路和水冷换热器支路上分别设置有风冷换热器电磁阀10和水冷换热器电磁阀3，可通过风冷换热器电磁阀10和水冷换热器电磁阀3实现换热器管路的通断选择。风冷换热器4与风扇6组合连接，室外空气通过风扇6的抽力流经室外风冷换热器4的管路外侧。

[0025] 土壤换热器11与水冷换热器5和太阳能集热器12串联，形成闭式循环环路。土壤换热器11垂直埋设在土壤19中，通过防冻水溶液管道15与水冷换热器3连接，防冻水溶液管道15上设置有循环水泵13。防冻水溶液管道15内灌装防冻水溶液。

[0026] 防冻水溶液管道15上设置第一电动两通阀14、第二电动两通阀16、第三电动两通阀17和第四电动两通阀18。当开启第一电动两通阀14和第三电动两通阀17，并关闭第二电动两通阀16和第四电动两通阀18时，水冷换热器5与太阳能集热器12和土壤换热器11依次串联，形成循环环路。当关闭第二电动两通阀16和第三电动两通阀17，并开启第一电动两通阀14和第四电动两通阀18时，水冷换热器5与土壤换热器11串联。当关闭第一电动两通阀14和第四电动两通阀18，并开启第二电动两通阀16和第三电动两通阀17时，太阳能集热器12与土壤换热器11串联。

[0027] 本实用新型的单热型地源热泵系统的工作原理如下:

[0028] 本装置的风冷换热器和水冷换热器并联设置，通过电磁阀进行制冷剂管路通断切换，不同时使用。

[0029] 当冬季室外温度达到低温临界温度以上时，开启风冷换热器侧的电磁阀、关闭水冷换热器侧的电磁阀，调节四通阀的开启方向，使压缩机排出的高温高压制冷剂流入室内侧换热器内，制冷剂然后经过电子膨胀阀后变为低温低压，流入风冷换热器内蒸发吸收室外空气的热量，实现由室外空气向室内传递热量的过程。

[0030] 当冬季室外温度达到低温临界温度以下时，开启水冷换热器侧的电磁阀、关闭风冷换热器侧的电磁阀，调节四通阀的开启方向，使压缩机排出的高温高压制冷剂流入室内侧换热器内，制冷剂然后经过电子膨胀阀后变为低温低压，流入水冷换热器内蒸发吸收防冻水溶液的热量，同时开启水泵，通过土壤换热器将土壤中的热量排至防冻水溶液中，实现由土壤向室内传递热量的过程。

[0031] 冬季白天有太阳且水冷换热器使用时，关闭第二和第四电动两通阀，开启第一和第三电动两通阀，可实现水冷换热器与土壤换热器和太阳能集热器的串联运行。

[0032] 冬季夜间且水冷换热器使用时，关闭第二和第三电动两通阀，开启第一和第四电动两通阀，可实现水冷换热器与土壤换热器的串联运行，防止太阳能集热器夜间散热。

[0033] 非冬季白天有太阳时、或冬季白天有太阳且风冷换热器使用时，关闭第一和第四电动两通阀，开启第二和第三电动两通阀，可实现太阳能集热器与土壤换热器的串联运行，将收集到的太阳能补充入土壤中。

[0034] 现有的常规地源热泵系统还无法用于累计热负荷远超累计冷负荷的建筑，而完全使用太阳能作为地源热泵的补充热源又会使系统投资过大，而本系统通过风冷和水冷换热器的切换，将大部分供热量由风冷换热器承担，另一小部分供热量由水冷换热器和土壤换热器承担，太阳能集热器白天有太阳时全年运行，作为土壤的补充热源，提高了太阳能集热器的利用效率。本实用新型的可单热型地源热泵系统，解决了常规地源热泵系统当只有冬季供热时，由于土壤热失衡而无法使用的问题，也大副降低了太阳能复合地源热泵系统的初投资，为北方寒冷地区的房屋提供了一种比较实用的节能环保型供热系统。

[0035] 以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，该举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (2)

1.一种单热型地源热泵系统，包括压缩机(I)、四通阀(2)、室内侧换热器(9)和室外换热系统，室外换热系统通过制冷剂管道(8)与压缩机(1)、四通阀(2)、室内侧换热器(9)组成闭式循环环路，制冷剂管道(8)上设置有电子膨胀阀(7);其特征在于:室外换热系统包括风冷换热器(4)、水冷换热器(5)、土壤换热器(11)和太阳能集热器(12);风冷换热器(4)和水冷换热器(5)并联，风冷换热器支路和水冷换热器支路上分别设置有风冷换热器电磁阀(10)和水冷换热器电磁阀(3);土壤换热器(11)与水冷换热器(5)和太阳能集热器(12)串联，土壤换热器(11)垂直埋设在土壤中，通过防冻水溶液管道(15)与水冷换热器(5)和太阳能集热器(12)连接；防冻水溶液管道(15)上设置有循环水泵(13)和转换用的电动两通阀，防冻水溶液管道(15)内充满防冻水溶液。
2.根据权利要求1所述的单热型地源热泵系统，其特征在于:防冻水溶液管道(15)上设置有四个电动两通阀，开启第一电动两通阀(14)和第三电动两通阀(17 )，并关闭第二电动两通阀(16)和第四电动两通阀(18)时，水冷换热器(5)与太阳能集热器(12)和土壤换热器(11)依次串联，形成循环环路；关闭第二电动两通阀(16)和第三电动两通阀(17)，并开启第一电动两通阀(14)和第四电动两通阀(18)时，水冷换热器(5)与土壤换热器(11)串联；关闭第一电动两通阀(14 )和第四电动两通阀(18 )，并开启第二电动两通阀(16 )和第三电动两通阀(17)时，太阳能集热器(12)与土壤换热器(11)串联。
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