CN204345840U - 一种利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统 - Google Patents

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朱建章
邹志胜
孙兆军
黄保民
程雅丽
钟燕
李桂萍
高小明
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    • Y02B10/20—Solar thermal

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Abstract

本实用新型提供了一种利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统，包括水源热泵机组和空气热能补热装置，其中水源热泵机组包括压缩机、四通阀、室内侧换热器和水冷换热器；空气热能补热装置包括风冷换热器、电动两通阀、土壤换热器和循环水泵，通过电动两通阀的开闭组合，实现土壤换热器、风冷换热器及水冷换热器中的任意两者串联运行。本实用新型通过防冻水溶液管道上电动两通阀的切换组合，实现不同的运行模式，解决了常规地源热泵系统，由于建筑冷热负荷不均衡导致土壤热失衡而使系统无法正常使用的问题，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

一种利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统
技术领域
本实用新型涉及一种地源热泵系统，特别是涉及一种利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统。
背景技术
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。
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究可应用于-30℃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℃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
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统，包括水源热泵机组和空气热能补热装置，其中水源热泵机组包括压缩机、四通阀、室内侧换热器和水冷换热器，通过制冷剂管道将压缩机、四通阀、室内侧换热器和水冷换热器连接成闭式循环环路；空气热能补热装置包括风冷换热器、电动两通阀、土壤换热器和循环水泵，通过防冻水溶液管道将土壤换热器、风冷换热器及水冷换热器连接成闭式环路，通过电动两通阀的开闭组合，实现土壤换热器、风冷换热器及水冷换热器中的任意两者串联运行；防冻水溶液管道上设置循环水泵，防冻水溶液管道内充装防冻水溶液。
所述的防冻水溶液管道上设置有六个电动两通阀，开启第一电动两通阀、第三电动两通阀和第五电动两通阀，并关闭第二电动两通阀、第四电动两通阀和第六电动两通阀时，风冷换热器和土壤换热器形成串联环路；开启第一电动两通阀、第四电动两通阀和第六电动两通阀，并关闭第二电动两通阀、第三电动两通阀和第五电动两通阀时，风冷换热器和水冷换热器形成串联环路；开启第二电动两通阀、第五电动两通阀和第六电动两通阀，并关闭第一电动两通阀、第三电动两通阀和第四电动两通阀时，土壤换热器和水冷换热器形成串联环路。
本实用新型的优点和有益效果是：
本实用新型的利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统，风冷换热器、水冷换热器和土壤换热器串联设置，通过防冻水溶液管道上电动两通阀的切换组合，实现不同的运行模式，过度季节空气温度高于土壤温度时，土壤换热器和风冷换热器串联运行，使收集的空气热能补充到土壤中。冬季空气温度高于临界温度时，风冷换热器和水冷换热器串联运行，从空气中提取热量进行制热。冬季空气温度低于临界温度时，水冷换热器和土壤换热器串联运行，从土壤中提取热量进行制热。这样就解决了常规地源热泵系统，由于建筑冷热负荷不均衡导致土壤热失衡而使系统无法正常使用的问题，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
图1是本实用新型的利用空气热能为土壤换热器直接补热系统的结构示意图。
图中主要部件符号说明：
1：压缩机              2：四通阀
3：水冷换热器          4：电子膨胀阀
5：制冷剂管道          6：室内侧换热器
7：风冷换热器          8：防冻水溶液管道 
9：第一电动两通阀     10：第二电动两通阀
11：第三电动两通阀    12：第四电动两通阀
13：第五电动两通阀    14：循环水泵
15：第六电动两通阀    16：土壤换热器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步描述。
图1是本实用新型的利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型的利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统，包括水源热泵机组和空气热能补热装置。水源热泵机组包括压缩机1、四通阀2、室内侧换热器6和水冷换热器3，通过制冷剂管道5将压缩机1、四通阀2、室内侧换热器6和水冷换热器3连接成闭式循环环路。制冷剂管道5上设置有电子膨胀阀4。空气热能补热装置包括风冷换热器7、电动两通阀、土壤换热器16和循环水泵14，通过防冻水溶液管道8将土壤换热器16、风冷换热器7及水冷换热器3连接成闭式环路。
防冻水溶液管道8上设置有多个电动两通阀，包括第一电动两通阀9、第二电动两通阀10、第三电动两通阀11、第四电动两通阀12、第五电动两通阀13、第六电动两通阀15。开启第一电动两通阀9、第三电动两通阀11和第五电动两通阀13，并关闭第二电动两通阀10、第四电动两通阀12和第六电动两通阀16时，风冷换热器7和土壤换热器16形成串联环路。开启第一电动两通阀9、第四电动两通阀12和第六电动两通阀15，并关闭第二电动两通阀10、第三电动两通阀11和第五电动两通阀14时，风冷换热器7和水冷换热器3形成串联环路。开启第二电动两通阀10、第五电动两通阀13和第六电动两通阀15，并关闭第一电动两通阀9、第三电动两通阀11和第四电动两通阀12时，土壤换热器16和水冷换热器3形成串联环路。
防冻水溶液管道8上设置有循环水泵14，防冻水溶液管道8内灌装防冻水溶液。
本实用新型的利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统的工作原理如下：
风冷换热器、水冷换热器和土壤换热器串联设置，通过防冻水溶液管道上电动两通阀的切换组合，实现不同的运行模式，过度季节空气温度高于土壤温度时，土壤换热器和风冷换热器串联运行，使收集的空气热能补充到土壤中。冬季空气温度高于临界温度时，风冷换热器和水冷换热器串联运行，水源热泵机组从空气中提取热量进行制热。冬季空气温度低于临界温度时，水冷换热器和土壤换热器串联运行，水源热泵机组从土壤中提取热量进行制热。
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，而本系统通过风冷换热器、水冷换热器和土壤换热器的组合运行，将部分供热量由风冷换热器承担，另一部分供热量由土壤换热器承担，风冷换热器在过度季节空气温度高于土壤温度时，将空气热能补充入土壤中。本实用新型的可利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统，解决了常规地源热泵系统，由于建筑冷热负荷不均衡导致土壤热失衡而使系统无法正常使用的问题，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。
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)

1.一种利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统，其特征在于：该系统包括水源热泵机组和空气热能补热装置，水源热泵机组包括压缩机（1）、四通阀（2）、室内侧换热器（6）和水冷换热器（3），通过制冷剂管道（5）将压缩机、四通阀、室内侧换热器和水冷换热器连接成闭式循环环路；空气热能补热装置包括风冷换热器（7）、电动两通阀、土壤换热器（16）和循环水泵（14），通过防冻水溶液管道（8）将土壤换热器（16）、风冷换热器（7）及水冷换热器（3）连接成闭式环路，通过电动两通阀的开闭组合，实现土壤换热器（16）、风冷换热器（7）及水冷换热器（3）中的任意两者串联运行；防冻水溶液管道（8）上设置循环水泵（14），防冻水溶液管道（8）内充装防冻水溶液。
2.根据权利要求1所述的利用空气热能为土壤换热器直接补热的系统，其特征在于：所述的防冻水溶液管道（8）上设置有六个电动两通阀，开启第一电动两通阀（9）、第三电动两通阀（11）和第五电动两通阀（13），并关闭第二电动两通阀（10）、第四电动两通阀（12）和第六电动两通阀（15）时，风冷换热器（7）和土壤换热器（16）形成串联环路；开启第一电动两通阀（9）、第四电动两通阀（12）和第六电动两通阀（15），并关闭第二电动两通阀（10）、第三电动两通阀（11）和第五电动两通阀（13）时，风冷换热器（7）和水冷换热器（3）形成串联环路；开启第二电动两通阀（10）、第五电动两通阀（13）和第六电动两通阀（15），并关闭第一电动两通阀（9）、第三电动两通阀（11）和第四电动两通阀（12）时，土壤换热器（16）和水冷换热器（3）形成串联环路。
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