CN205807717U - 一种基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，包括：复合换热单元，其由空气源换热装置的两工质端与地源换热装置的两工质端并联形成；供热空调单元；四通阀；压缩机；以及膨胀阀；其中，复合换热单元一并联端通过膨胀阀与供热空调单元一工质端连通，复合换热单元另一并联端与四通阀的B端连通，压缩机的输入端与四通阀的A端连通，压缩机的输出端与四通阀的D端连通，供热空调单元另一工质端与四通阀的C端连通。本实用新型的有益效果：实现了地源换热装置与空气源换热装置的耦合使用，弥补了单一使用地源换热装置或单一使用空气源换热装置存在的缺陷，可以有效解决地源热泵热吸食失衡及空气源热泵低温条件运行受限的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及热泵系统的利用装置，具体涉及一种基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统。
背景技术
地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术的环保能源利用系统。地源热泵系统通常是转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方，还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环系统，实现节能减排的功能。
现有技术中，地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。虽然地源热泵系统实现了制热和制冷的功能，但是仍然存在的问题为：仅仅使用地源热泵系统来制热或者制冷，在实际应用中会受到地域气候特征和建筑用能特征的限制，土壤源热泵系统在长期运行中，土壤的热失衡问题是制约单一热源热泵系统稳定、高效运行的重要问题。
同时，空气源热泵在夏热冬冷地区具有广泛的应用，但是在寒冷地区仅仅使用空气源热泵会因结霜问题会严重影响其运行效果。
实用新型内容
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，实现了地源换热装置与空气源换热装置的耦合使用，弥补了单一使用地源换热系统或单一使用空气源换热系统存在的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，包括：
复合换热单元，其由空气源换热装置的两工质端与地源换热装置的两工质端并联形成；
供热空调单元，其用于向末端用热装置供热或制冷；
四通阀，其用于实现制冷循环和供热循环的切换；
压缩机；以及
膨胀阀；
其中，复合换热单元一并联端通过膨胀阀与供热空调单元一工质端连通，复合换热单元另一并联端与四通阀的B端连通，压缩机的输入端与四通阀的A端连通，压缩机的输出端与四通阀的D端连通，供热空调单元另一工质端与四通阀的C端连通。
优选的是，空气源换热装置为工质/空气换热器。
优选的是，地源换热装置包括：
第一工质/水换热器，其两工质端与工质/空气换热器两工质端并联；
土壤换热装置，其输出端和输入端分别与第一工质/水换热器的热媒水输入端和热媒水输出端连通；以及
第一循环泵，其设置于土壤换热装置的输出端与第一工质/水换热器的热媒水输入端之间连通的管道上。
优选的是，土壤换热装置还包括：
两第一开关阀，两第一开关阀分别设置于第一工质/水换热器的热媒水输入端和热媒水输出端上；
两第一温度传感器，两第一温度传感器分别设置于土壤换热装置的输出端和输入端上；以及
第一流量传感器，其设置于土壤换热装置的输入端上。
优选的是，在复合换热单元一并联端与供热空调单元一工质端连接处、复合换热单元另一并联端与四通阀的B端连接处均设置有转换阀。
优选的是，供热空调单元包括：
第二工质/水换热器，其一工质端与复合换热单元一并联端连通，其另一工质端与四通阀D端连通；
末端用热装置，其输入端和输出端分别与第二工质/水换热器的热媒水输出端和热媒水输入端连通；以及
第二循环泵，其设置于末端用热装置输入端与第二工质/水换热器的热媒水输出端连通管道上。
优选的是，供热空调单元还包括：
两第二温度传感器，两第二温度传感器分别设置于末
端用热装置的输入端和输出端上；以及
第二流量传感器，其设置于末端用热装置的输出端上。
优选的是，末端用热装置包括：毛细管排、地板辐射盘管以及风机盘管，毛细管排、地板辐射盘管以及风机盘管的输入端连接后形成末端用热装置的输入端，毛细管排、地板辐射盘管以及风机盘管的输出端连接后形成末端用热装置的输出端，毛细管排的输入端和输出端上均连接有第二开关阀，地板辐射盘管的输入端和输出端上均连接有第三开关阀，风机盘管的输入端和输出端上均连接有第四开关阀。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
实现了地源换热装置与空气源换热装置的耦合使用，弥补了单一使用地源换热系统或单一使用空气源换热系统存在的缺陷，很大程度上可以解决地源热泵热吸食失衡及空气源热泵低温条件运行受限的问题。
附图说明
图1为基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统的结构示意图；
图2为图1中地源换热装置的结构示意图；
图3为图1中供热空调单元的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提出了一种基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，包括：
复合换热单元，其由空气源换热装置的两工质端与地源换热装置1得的两工质端并联形成(即是：空气源换热装置的一工质端与地源换热装置1的一工质端连接形成复合换热单元的一并联端，空气源换热装置的另一工质端与地源换热装置1的另一工质端连接形成复合换热单元的另一并联端)；
供热空调单元2，其用于向末端用热装置21供热或制冷；
四通阀3，其用于实现制冷循环和供热循环的切换；
压缩机4；以及
膨胀阀6；
其中，复合换热单元一并联端通过膨胀阀6与供热空调单元2一工质端连通，复合换热单元另一并联端与四通阀3的B端连通，压缩机4的输入端与四通阀3的A端连通，压缩机4的输出端与四通阀3的D端连通，供热空调单元2另一工质端与四通阀3的C端连通。
为了设计结构简单的空气源换热装置，空气源换热装置为工质/空气换热器5。
如图2以及图1所示，为了设计结构简单的地源换热装置1，地源换热装置1包括：
第一工质/水换热器11，其两工质端与工质/空气换热器5两工质端并联；
土壤换热装置12，其输出端和输入端分别与第一工质/水换热器11的热媒水输入端和热媒水输出端连通；以及
第一循环泵13，其设置于土壤换热装置12的输出端与第一工质/水换热器11的热媒水输入端之间连通的管道上。
为了对土壤换热装置12输入端和输出端的温度检测，以及检测流通土壤换热装置12热媒水的流量，土壤换热装置12还包括：
两第一开关阀14，两第一开关阀14分别设置于第一工质/水换热器11的热媒水输入端和热媒水输出端上；
两第一温度传感器15，两第一温度传感器15分别设置于土壤换热装置12的输出端和输入端上；以及
第一流量传感器16，其设置于土壤换热装置12的输入端上。
为了满足在使用时可以切换使用地源换热装置1以及空气源换热装置，以满足仅使用地源换热装置1或仅使用空气源换热装置或地源换热装置1以及空气源换热装置同时使用的需要，在复合换热单元一并联端与供热空调单元2一工质端连接处、复合换热单元另一并联端与四通阀3的B端连接处均设置有转换阀。
如图3以及图1所示，为了提供结构简单的供热空调单元2，供热空调单元2包括：
第二工质/水换热器22，其一工质端与复合换热单元一并联端连通，其另一工质端与四通阀3D端连通；
末端用热装置21，其输入端和输出端分别与第二工质/水换热器22的热媒水输出端和热媒水输入端连通；以及
第二循环泵24，其设置于末端用热装置21输入端与第二工质/水换热器22的热媒水输出端连通管道上。
为了实现对末端用热装置21的输入端和输出端进行温度检测以及同时对末端用热装置21供热或制冷量的监控，供热空调单元2还包括：
两第二温度传感器26，两第二温度传感器26分别设置于末端用热装置21的输入端和输出端上；以及
第二流量传感器25，其设置于末端用热装置21的输出端上。
为了满足不同的需要(不同的需要即是：仅使用毛细管排、仅使用地板辐射盘管、仅使用风机盘管、毛细管排与地板辐射盘管并联使用、风机盘管与毛细管排并联使用、地板辐射盘管与风机盘管并联使用)，末端用热装置21包括：毛细管排211、地板辐射盘管212以及风机盘管213，毛细管排211、地板辐射盘管212以及风机盘管213的输入端连接后形成末端用热装置21的输入端，毛细管排211、地板辐射盘管212以及风机盘管213的输出端连接后形成末端用热装置21的输出端，毛细管排211的输入端和输出端上均连接有第二开关阀214，地板辐射盘管212的输入端和输出端上均连接有第三开关阀215，风机盘管213的输入端和输出端上均连接有第四开关阀216。通过开关第二开关阀214、第三开关阀215以及第四开关阀216就可以满足不同的需要，从而实现多元化使用。
本实施例的工作原理：图1中虚线箭头为制冷工质循环回路，实线箭头为制热工质循环回路。制冷工况下，四通阀的BC端、AD端导通，第二工质/水换热器22作为蒸发器，气相工质进入压缩机升温提高压力后经过四通阀进入第一工质/水换热器，随后进入到“工质/空气换热器中，或者进入两者之一，放热后之后经过膨胀阀6再次回到的第二工质/水换热器22中。制热工况下，四通阀的AB端、CD端导通，第二工质/水换热器22作为冷凝器，气相工质由第一工质/水换热器及工质/空气换热器，或两者之一进入压缩机，提高压力升高温度后进入第二工质/水换热器22，放热后经膨胀阀6回至第一工质/水换热器及工质/空气换热器，或者进入两者之一。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，包括：
复合换热单元，其由空气源换热装置的两工质端与地源换热装置的两工质端并联形成；
供热空调单元，其用于向末端用热装置供热或制冷；
四通阀，其用于实现制冷循环和供热循环的切换；
压缩机；以及
膨胀阀；
其中，复合换热单元一并联端通过膨胀阀与供热空调单元一工质端连通，复合换热单元另一并联端与四通阀的B端连通，压缩机的输入端与四通阀的A端连通，压缩机的输出端与四通阀的D端连通，供热空调单元另一工质端与四通阀的C端连通。
2.根据权利要求1所述的基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，空气源换热装置为工质/空气换热器。
3.根据权利要求2所述的基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，地源换热装置包括：
第一工质/水换热器，其两工质端与工质/空气换热器两工质端并联；
土壤换热装置，其输出端和输入端分别与第一工质/水换热器的热媒水输入端和热媒水输出端连通；以及
第一循环泵，其设置于土壤换热装置的输出端与第一工质/水换热器的热媒水输入端之间连通的管道上。
4.根据权利要求3所述的基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，土壤换热装置还包括：
两第一开关阀，两第一开关阀分别设置于第一工质/水换热器的热媒水输入端和热媒水输出端上；
两第一温度传感器，两第一温度传感器分别设置于土壤换热装置的输出端和输入端上；以及
第一流量传感器，其设置于土壤换热装置的输入端上。
5.根据权利要求3所述的基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，在复合换热单元一并联端与供热空调单元一工质端连接处、复合换热单元另一并联端与四通阀的B端连接处均设置有转换阀。
6.根据权利要求1所述的基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，供热空调单元包括：
第二工质/水换热器，其一工质端与复合换热单元一并联端连通，其另一工质端与四通阀D端连通；
末端用热装置，其输入端和输出端分别与第二工质/水换热器的热媒水输出端和热媒水输入端连通；以及
第二循环泵，其设置于末端用热装置输入端与第二工质/水换热器的热媒水输出端连通管道上。
7.根据权利要求6所述的基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，供热空调单元还包括：
两第二温度传感器，两第二温度传感器分别设置于末端用热装置的输入端和输出端上；以及
第二流量传感器，其设置于末端用热装置的输出端上。
8.根据权利要求6或7所述的基于空气源耦合地源热泵的供热空调系统，其特征在于，末端用热装置包括：毛细管排、地板辐射盘管以及风机盘管，毛细管排、地板辐射盘管以及风机盘管的输入端连接后形成末端用热装置的输入端，毛细管排、地板辐射盘管以及风机盘管的输出端连接后形成末端用热装置的输出端，毛细管排的输入端和输出端上均连接有第二开关阀，地板辐射盘管的输入端和输出端上均连接有第三开关阀，风机盘管的输入端和输出端上均连接有第四开关阀。
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|---|---|---|---|---|
| CN106949666A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-07-14 | 中冶华天南京工程技术有限公司 | 热泵系统及其控制方法 |
| CN111156726A (zh) * | 2020-02-11 | 2020-05-15 | 扬州大学 | 一种基于土壤跨季蓄热除霜及太阳能间歇利用的空气源热泵系统及其使用方法 |
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