CN204494671U - 基于空气能与地热能的空调系统 - Google Patents

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钟义广
李晓东
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Abstract

本实用新型公开了一种基于空气能与地热能的空调系统，包括用于储存冷水的冷水箱，用于储存热水的热水箱，用于加热所述热水、制冷所述冷水的压缩机，用于与室内空气换热的室内换热器，以及用于将所述热水和冷水分别与地热能换热的地热换热器，当制冷时，冷水箱与室内换热器连通，热水箱与地热换热器连通；当制热时，热水箱与室内换热器连通，冷水箱与地热换热器连通。本空调系统中的冷水箱和热水箱即可为室内换热器提供冷能和热能，也可以作为室外换热器，且由于室外换热器采用在循环介质(水)和地热之间进行换热的水冷式换热器，所以本实用新型的室外换热器提供与使用空气的现有技术换热器相比相对更高的热效率。

Description

基于空气能与地热能的空调系统
技术领域
本实用新型涉及一种空调系统，具体是一种基于空气能与地热能的空调系统。
背景技术
通常地，称为空调机的空调系统包括冷却/加热系统，用于通过重复地吸入温暖的室内空气，使热量与低温冷却剂热交换以及排放至室内空间来冷却室内空间，或者用于通过逆操作来加热室内空间。空调系统提供压缩机-冷凝器-膨胀阀-蒸发器一系列循环。同时，如本领域所公知的那样，空调机粗略地分为室外单元和室内单元分离安装的分离式空调机，以及室外和室内单元整体安装的整体式空调机。
但是，现有技术空调机通过空调机内部冷却剂与外部空气之间的换热操作将室内空间保持在适当状态。因此，室外空气的温度在加热循环期间过低，在使用空气的换热系统中的冷却循环期间过高。因此，吸收并从冷却剂中排出热量时将消耗很大能量。当外部空气的温度并非为不变时，由于加热/冷却循环所需的热源的异常，所以难于稳定地操作冷却循环和加热循环。
同时，为了解决使用外部空气的换热系统的问题，目前出现一种基础的空调系统，其使用地热作为热源执行外部换热。因此，由于使用地热的空调系统使用地热作为热源交换热量而不会出现由室外空气温度造成的影响，所以带来了比使用空气的空调系统更高的热效率(性能系数(COP)和能量效率比(EER))。
但是，目前使用地热的空调系统虽然具有改善热效率的优点，但是使用地热的空调系统仍然具有下述问题，即当在室内空间换热之后、已经流过室外换热器的冷却剂没有充分地在冷却/加热循环期间向地面排热/从地面吸热时，冷却/加热循环的稳定性和可靠性减小；另外，一些使用地热的空调系统使用后的地下水被直接排向自然界，一时难以补充到地下水井处的地下水层，长时间使用会导致地下水枯竭，地表塌陷等严重后果，因此，其使用被限制在建筑分布少，地下水水源充足的地区，一般只能使用于农村地区。
同样，由于现有技术空调系统只使用一个压缩机或泵使诸如冷却剂的流体流动，所以压缩机或泵不能根据负载量选择性地使用。因此，考虑到最大负载，应该一直使用高容量压缩机或泵。因此，当需要比较低的负载时，能量被浪费掉。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于空气能与地热能的空调系统，该空调系统基本上消除了由于现有技术的限制和缺点造成的一个或多个问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于空气能与地热能的空调系统，包括用于储存冷水的冷水箱，用于储存热水的热水箱，用于加热所述热水、制冷所述冷水的压缩机，用于与室内空气换热的室内换热器，以及用于将所述热水和冷水分别与地热能换热的地热换热器，当制冷时，冷水箱与室内换热器连通，热水箱与地热换热器连通；当制热时，热水箱与室内换热器连通，冷水箱与地热换热器连通。
作为本实用新型进一步的方案：所述压缩机的加热部分与制冷部分通过单向阀连接，所述制冷部分置于冷水箱内，加热部分置于热水箱内。
作为本实用新型进一步的方案：所述冷水箱的出水口通过冷水泵分别连接第一闸阀和第二闸阀，第一闸阀另一端与地热换热器的进水口连接，第二闸阀另一端与室内换热器的进水口连接；所述冷水箱的进水口分别连接第三闸阀和第四闸阀，第三闸阀的另一端与室内换热器的出水口连接，第四闸阀的另一端与地热换热器的出水口连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述热水箱的出水口通过热水泵分别连接第五闸阀和第六闸阀，第五闸阀的另一端与地热换热器的进水口连接，第六闸阀另一端与室内换热器的进水口连接；所述热水箱的进水口分别连接第七闸阀和第八闸阀，第七闸阀的另一端与室内换热器的出水口连接，第八闸阀的另一端与地热换热器的出水口连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述压缩机、冷水泵和热水泵上还分别设置有变频器。
作为本实用新型进一步的方案：当热水箱内热水温度高于70℃时，启动热水泵，使得热水流入地热换热器。
作为本实用新型进一步的方案：当冷水箱内冷水温度低于10℃时，启动冷水泵，使得冷水流入地热换热器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本空调系统中的冷水箱和热水箱即可为室内换热器提供冷能和热能，也可以作为室外换热器，且冷却剂使用诸如水的循环介质交换热量；且循环介质与深入设置在地下的地热交换器的地热交换热量。由于室外换热器采用如上所述的在循环介质(水)和地热之间进行换热的水冷式换热器，所以本实用新型的室外换热器提供与使用空气的现有技术换热器相比相对更高的热效率(性能系数(COP)和能量效率比(EER))。
(2)本空调系统只取地热能，不取地下水，可适用于城市等，应用范围广。
(3)引用目前先进的变频技术，防止压缩机、冷水泵和热水泵一直满载工作，并且它们可以根据负载的大小变频工作。因此，由于在需要相对低的负载时只有压缩机、冷水泵和热水泵低转速工作，所以与现有技术中使用高容量单压缩机的情况相比节省了能量。即，可在需要低负载的情况下压缩机、冷水泵和热水泵一直满载工作而浪费能量。
附图说明
图1为基于空气能与地热能的空调系统的原理图。
图中：1-压缩机、2-单向阀、3-冷水箱、4-热水箱、5-冷水泵、6-热水泵、7-室内换热器、8-地热换热器、11-第一闸阀、12-第二闸阀、13-第三闸阀、14-第四闸阀、15-第五闸阀、16-第六闸阀、17-第七闸阀、18-第八闸阀。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种基于空气能与地热能的空调系统，包括用于储存冷水的冷水箱3，用于储存热水的热水箱4，用于加热所述热水、制冷所述冷水的压缩机1，用于与室内空气换热的室内换热器7，以及用于将所述热水和冷水分别与地热能换热的地热换热器8，当制冷时，冷水箱3与室内换热器7连通，热水箱4与地热换热器8连通；当制热时，热水箱4与室内换热器7连通，冷水箱3与地热换热器8连通。
本实用新型中，所述压缩机1的加热部分与制冷部分通过单向阀2连接，所述制冷部分置于冷水箱3内，加热部分置于热水箱4内。因此，无论是制冷还是制热，均需启动压缩机1，使得冷水箱3内的冷水温度为10℃左右，热水箱4内的热水温度为70℃左右。
本实用新型中，所述冷水箱3的出水口通过冷水泵5分别连接第一闸阀11和第二闸阀12，第一闸阀11另一端与地热换热器8的进水口连接，第二闸阀12另一端与室内换热器7的进水口连接；所述冷水箱3的进水口分别连接第三闸阀13和第四闸阀14，第三闸阀13的另一端与室内换热器7的出水口连接，第四闸阀14的另一端与地热换热器8的出水口连接。
本实用新型中，所述热水箱4的出水口通过热水泵6分别连接第五闸阀15和第六闸阀16，第五闸阀15的另一端与地热换热器8的进水口连接，第六闸阀16另一端与室内换热器7的进水口连接；所述热水箱4的进水口分别连接第七闸阀17和第八闸阀18，第七闸阀17的另一端与室内换热器7的出水口连接，第八闸阀18的另一端与地热换热器8的出水口连接。
本实用新型中，所述压缩机1、冷水泵5和热水泵6上还分别设置有变频器，防止压缩机1、冷水泵5和热水泵6一直满载工作。
本实用新型的工作原理是：
(1)当需要制冷时，打开第二闸阀12、第三闸阀13、第五闸阀15和第八闸阀18，关闭其余闸阀，使得冷水箱3与室内换热器7连通，热水箱4与地热换热器8连通；当冷水泵5启动时，就有冷水输送至室内换热器7，使得房间温度降低；另外，当热水箱4内热水温度高于70℃时，启动热水泵6，使得热水流入地热换热器8，进而使得热水温度降低，防止热水温度过高，影响压缩机1的效率。
(2)当需要制冷时，打开第一闸阀11、第四闸阀14、第六闸阀16和第七闸阀17，关闭其余闸阀，使得热水箱4与室内换热器7连通，冷水箱3与地热换热器8连通；当热水泵6启动时，就有热水输送至室内换热器7，使得房间温度升高；另外，当冷水箱3内冷水温度低于10℃时，启动冷水泵5，使得冷水流入地热换热器8，进而使得冷水温度升高，防止冷水温度过低，影响压缩机1的效率。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于空气能与地热能的空调系统，其特征在于，包括用于储存冷水的冷水箱(3)，用于储存热水的热水箱(4)，用于加热所述热水、制冷所述冷水的压缩机(1)，用于与室内空气换热的室内换热器(7)，以及用于将所述热水和冷水分别与地热能换热的地热换热器(8)，当制冷时，冷水箱(3)与室内换热器(7)连通，热水箱(4)与地热换热器(8)连通；当制热时，热水箱(4)与室内换热器(7)连通，冷水箱(3)与地热换热器(8)连通。
2.根据权利要求1所述的基于空气能与地热能的空调系统，其特征在于，所述压缩机(1)的加热部分与制冷部分通过单向阀(2)连接，所述制冷部分置于冷水箱(3)内，加热部分置于热水箱(4)内。
3.根据权利要求1所述的基于空气能与地热能的空调系统，其特征在于，所述冷水箱(3)的出水口通过冷水泵(5)分别连接第一闸阀(11)和第二闸阀(12)，第一闸阀(11)另一端与地热换热器(8)的进水口连接，第二闸阀(12)另一端与室内换热器(7)的进水口连接；所述冷水箱(3)的进水口分别连接第三闸阀(13)和第四闸阀(14)，第三闸阀(13)的另一端与室内换热器(7)的出水口连接，第四闸阀(14)的另一端与地热换热器(8)的出水口连接。
4.根据权利要求1-3之一所述的基于空气能与地热能的空调系统，其特征在于，所述热水箱(4)的出水口通过热水泵(6)分别连接第五闸阀(15)和第六闸阀(16)，第五闸阀(15)的另一端与地热换热器(8)的进水口连接，第六闸阀(16)另一端与室内换热器(7)的进水口连接；所述热水箱(4)的进水口分别连接第七闸阀(17)和第八闸阀(18)，第七闸阀(17)的另一端与室内换热器(7)的出水口连接，第八闸阀(18)的另一端与地热换热器(8)的出水口连接。
5.根据权利要求4所述的基于空气能与地热能的空调系统，其特征在于，所述压缩机(1)、冷水泵(5)和热水泵(6)上还分别设置有变频器。
6.根据权利要求4所述的基于空气能与地热能的空调系统，其特征在于，当热水箱(4)内热水温度高于70℃时，启动热水泵(6)，使得热水流入地热换热器(8)。
7.根据权利要求6所述的基于空气能与地热能的空调系统，其特征在于，当冷水箱(3)内冷水温度低于10℃时，启动冷水泵(5)，使得冷水流入地热换热器(8)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024086239A1 (en) * 2022-10-18 2024-04-25 Zeroth Systems Inc. Thermal energy unit for quasi-autonomous climate control

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