CN211120106U - 空气能地源热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气能地源热泵，涉及热泵技术领域。包括压缩机、四通阀、主换热器、主膨胀阀、蒸发器、辅助换热器、地源井循环系统和风机。本实用新型通过增加辅助换热器，让工质在蒸发器中与空气交换(吸收或放出)一部分热量后，继续在辅助换热器与地源井循环系统交换(吸收或放出)一部分热量。如此将空气源热泵和地源热泵有效地结合起来。在一定程度上避免了两者的缺点并继承了两者的优点，其比地源热泵场地占用少，初期投资费用低，比空气源热泵制冷和制热工作稳定，能效比好，运行成本低。

Description

空气能地源热泵

技术领域

本实用新型涉及热泵技术领域，更具体地说，涉及一种空气能地源热泵。

背景技术

热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。目前市场上流行的有两种热泵，一种是地源热泵，另一种是空气源热泵，地源热泵的优点是：机器的运行稳定、不受环境温度的变化而降低制冷、制热时的能效比；缺点是：场地占用大、初期投资高。空气源热泵的优点是：场地占用少、初期投资费用低，缺点是：随着环境温度的变化制冷、制热的能效比大打折扣，运行成本也随之升高。

因此如何制作出一种热泵，其具有空气源热泵场地占用少，初期投资费用低，又能取得与地源热泵相近的制冷和制热的能效比，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供了一种空气能地源热泵，其比地源热泵场地占用少，初期投资费用低，比空气源热泵制冷和制热工作稳定能效比好，运行成本低。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种空气能地源热泵，包括压缩机、四通阀、主换热器、主膨胀阀、蒸发器、辅助换热器、地源井循环系统、风机,所述压缩机上的出气口和第一进气口分别与四通阀的第一接口和第四接口相连通，所述主换热器的第一工质接口和第二工质接口分别与所述四通阀的第三接口和所述主膨胀阀上的第五接口相连通，所述主膨胀阀上的第六接口与第一管道的一端相连通，所述第一管道的另一端、第二管道的一端和第三管道的一端相连通，所述四通阀的第二接口与第四管道的一端相连通，所述第四管道的另一端、第五管道的一端和第六管道的一端相连通，所述蒸发器上的第七接口和第八接口分别与第七管道的一端和所述辅助换热器上的第四工质接口相连通，所述辅助换热器上的第三工质接口与第八管道的一端相连通，所述第六管道的另一端、所述第七管道的另一端和所述第二管道的另一端相连通，所述第五管道的另一端、所述第三管道的另一端和所述第八管道的另一端相连通，所述第六管道、所述第三管道、所述第五管道和所述第二管道上分别设置有第一控制阀，第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀，所述蒸发器处对应设置有所述风机，所述辅助换热器上的第一外接口和第二外接口与所述地源井循环系统相连通，所述主换热器上的的第三外接口和第四外接口与用户端循环系统相连通。

可选地，所述主换热器的第二工质接口与所述主膨胀阀的第五接口通过第九管道相连通，所述第九管道上设置有第一过滤器。

可选地，所述第一管道上设置有第二过滤器。

可选地，所述主换热器的第二工质接口与所述主膨胀阀的第五接口之间连通喷气增焓装置。

可选地，所述喷气增焓装置包括经济器和副膨胀阀，所述第二工质接口与第十一管道的一端相连通，所述经济器上的第一进液口与第十二管道的一端相连通，所述第十一管道的另一端、所述第十二管道的另一端和第十三管道的一端相连通，所述经济器上的第一出液口与所述主膨胀阀的第五接口相连通，所述经济器上的第二进气口与所述副膨胀阀上的第十接口相连通、第二出气口与第十四管道的一端相连通，所述副膨胀阀上的第九接口与第十五管道的一端相连通，所述第十三管道的另一端、所述第十五管道的另一端和第十六管道的一端相连通，所述压缩机上的喷射口与第十七管道的一端相连通，所述第十七管道的另一端、第十四管道的另一端和第十六管道的另一端相连通，所述第十七管道上设置有第五控制阀，所述第十六管道和所述第十五管道上分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀。

可选地，所述蒸发器上的第八接口与所述辅助换热器上的第四工质接口通过第二十管道相连通，所述第二十管道上设置有第一温控器，所述第一温控器与所述风机通过电路连接。

可选地，所述第八管道设置有第二温控器，所述第二温控器与所述风机通过电路连接。

可选地，还包括热水回收装置，所述热水回收装置包括分别与所述第一外接口和所述第二外接口相连通的第二十一管道和第二十二管道，所述第二十一管道和所述第二十二管道分别设置有第六控制阀和第七控制阀，所述地源井循环系统设置有第八控制阀和第九控制阀。

可选地，所述压缩机设置为增焓压缩机。

可选地，所述地源井循环系统的埋管结构为U型闭式结构。

本实用新型提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实用新型通过增加辅助换热器和第一至第四控制阀，让工质先在蒸发器中与空气交换(吸收或放出)一部分热量后，继续进入辅助换热器与地源热井系统交换(吸收或放出)热量。如此将空气源热泵和地源热泵有效地结合起来。在一定程度上弥补了两者的缺点并继承了两者的优点。其比地源热泵场地占用少，初期投资费用低；比空气源热泵能效比高运行成本低。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一中示出的空气能地源热泵的结构示意图；

图2是实施例二中示出的空气能地源热泵的结构示意图；

图3是实施例三中示出的空气能地源热泵中增加温控装置结构示意图；

图4是实施例四中示出的空气能地源热泵中增加热水回收装置的结构示意图。

图中：1、压缩机；2、四通阀；3、主换热器；4、主膨胀阀；5、蒸发器；6、风机；7、辅助换热器；8、地源井循环系统；9、循环泵；10、第十管道；11、第十八管道；12、第四管道；13、第十九管道；14、第一管道；15、第二管道；16、第六管道；17、第五管道；18、第三管道；19、第八管道；20、第二十管道；21、第七管道；22、第一控制阀；23、第二控制阀；24、第三控制阀；25、第四控制阀；26、第一过滤器；27、第二过滤器；28、经济器；29、副膨胀阀；30、第二电磁阀；31、第一电磁阀；32、第五控制阀；33、第九管道；34、用户端循环系统；35、第一温控器；36、第十一管道；37、第十三管道；38、第十五管道；39、第十六管道；40、第十四管道；41、第十二管道；42、第十七管道；43、第二温控器；101、出气口；102、第一进气口；103、喷射口；201、第一接口；202、第二接口；203、第三接口；204、第四接口；281、第一进液口；282、第一出液口；283、第二出气口；284、第二进气口；291、第九接口；292、第十接口；301、第一工质接口；302、第二工质接口；303、第三外接口；304、第四外接口；401、第五接口；402、第六接口；501、第七接口；502、第八接口；701、第三工质接口；702、第四工质接口；703、第一外接口；704、第二外接口；801、第二十一管道；802、第二十二管道；803、第六控制阀；804、第七控制阀；805、第八控制阀；806、第九控制阀。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本实用新型的一些方面相一致的装置或方法的例子。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

参照图1-图4，本实用新型提供了一种空气能地源热泵，包括压缩机1、四通阀2、主换热器3、主膨胀阀4、蒸发器5、辅助换热器7、地源井循环系统8、风机6,压缩机1上设置有出气口101和第一进气口102，出气口101和第一进气口102分别通过第十管道10和第十八管道11与四通阀2的第一接口201和第四接口204相连通，主换热器3的第一工质接口301和第二工质接口302分别与四通阀2的第三接口203和主膨胀阀4上的第五接口401相连通，主膨胀阀4上的第六接口402与第一管道14的一端相连通，第一管道14的另一端、第二管道15的一端和第三管道18的一端相连通，四通阀2的第二接口202与第四管道12的一端相连通，第四管道12的另一端、第五管道17的一端和第六管道16的一端相连通，蒸发器5上的第七接口501和第八接口502分别与第七管道21的一端和辅助换热器7上的第四工质接口702相连通，辅助换热器7上的第三工质接口701与第八管道19的一端相连通，第六管道16的另一端、第七管道21的另一端和第二管道15的另一端相连通，第五管道17的另一端、第三管道18的另一端和第八管道19的另一端相连通，第六管道16、第三管道18、第五管道17和第二管道15上分别设置有第一控制阀22、第二控制阀23、第三控制阀24和第四控制阀25，蒸发器5处对应设置有风机6，辅助换热器7上的第一外接口703和第二外接口704与地源井循环系统8相连通，主换热器3上的的第三外接口303和第四外接口304与用户端循环系统34相连通。其中地源井循环系统8，可采用U型闭式埋管的方式。地源井循环系统8设置有循环泵9，在循环泵9的作用下进行工质循环。其中第一控制阀22，第二控制阀23、第三控制阀24和第四控制阀25可设置为电磁阀、单向阀或手动阀。

制热过程：四通阀2的第二接口202和第四接口204相连通、第一接口201和第三接口203相连通，第四控制阀25和第三控制阀24打开、第一控制阀22和第二控制阀23闭合。工质从主换热器3上的第二工质接口302流出，经过主膨胀阀4变为低温低压的液态，随后经第一管道14、第二管道15、第七管道21并从蒸发器5的第七接口501进入蒸发器5，工质在蒸发器5中吸收空气中的热量变成低压气态，随后从第八接口502流出，流经第二十管道20并从第四工质接口702进入辅助换热器7，在辅助换热器7内吸收在地源井循环系统8循环的液体的热量，并从第三工质接口701流出，经第八管道19、第五管道17、第四管道12并从第二接口202进入四通阀2，随后从第四接口204流出，流经第十八管道11并从第一进气口102进入压缩机1，工质经压缩机1变为高温高压的气态，随后从出气口101排出，流经第十管道10并从第一接口201进入四通阀2，随后从第三接口203流出，流经第十九管道13并从第一工质接口301进入主换热器3，在主换热器3中将热量传递给用户端循环系统34，变为高压的液态，从第二工质接口302流出，如此完成制热循环。由于冬季地下的温度要高于地上空气的温度，因此在地源井循环系统8循环的工质的温度要高于地上空气的温度，工质在辅助换热器7可进一步吸收热量。

制冷过程：四通阀2的第一接口201和第二接口202相连通、第三接口203和第四接口204相连通，第一控制阀22和第二控制阀23打开、第三控制阀24和第四控制阀25关闭。工质从主换热器3的第一工质接口301流出流经第十九管道13并从第三接口203进入四通阀2，随后从第四接口204流出，流经第十八管道11并从第一进气口102进入压缩机1，变成高温高压的气态，随后从出气口101流出，流经第十管道10并从第一接口201进入四通阀2，随后从第二接口202流出，流经第四管道12、第六管道16、第七管道21并从第七接口501进入蒸发器5，向空气散发热量后从第八接口502流出，流经第二十管道20并从第四工质接口702进入辅助换热器7再进一步向地源井循环系统8循环的液体放出热量，随后从第三工质接口701流出，流经第八管道19、第三管道18、第一管道14并从第六接口402进入主膨胀阀4，随后从第五接口401流出，流经第九管道33并从第二工质接口302进入主换热器3，吸收在用户端循环系统34中循环的工质的热量，变为低压的气态并从第一工质接口301流出，如此完成制冷循环。由于夏季地下的温度要低于地上的空气温度，因此在地源井循环系统8循环的工质的温度要低于地上空气的温度，工质在辅助换热器7中进一步放热而降低温度。

需要说明的是：制冷或制热时用户端循环系统34、地源井循环系统8和压缩机1循环管路的工质的循环为三个独立的互不连通的循环系统。用户端循环系统34和地源井循环系统8内采用水作为工质进行循环。压缩机1循环管路用制冷剂作为工质进行循环。

本实用新型通过增加辅助换热器7和第一控制阀22、第二控制阀23、第三控制阀24、第四控制阀25，制冷或制热时工质先在蒸发器5中与空气交换(吸收或放出)热量，然后继续在辅助换热器7与地源井循环系统8交换(吸收或放出)热量提高机器的工作能效。如此将空气源热泵和地源热泵有效地结合起来。在一定程度上避免了两者的缺点并继承了两者的优点。其场地占用少，初期投资费用低，制冷和制热的能效比好。

其中主换热器3的第二工质接口302与主膨胀阀4的第五接口401通过第九管道33相连通，第九管道33上可设置有第一过滤器26，第一管道14上也可设置有第二过滤器27。增加第一过滤器26和第二过滤器27可有效过滤工质中的杂质使其不影响主膨胀阀4工作时的开启大小。

一些实施例中，如图2所示，主换热器3的第二工质接口302与主膨胀阀4的第五接口401之间连通有喷气增焓装置。需要说明的是喷气增焓装置为现有技术。

具体地，喷气增焓装置包括经济器28和副膨胀阀29，第二工质接口302与第十一管道36的一端相连通，经济器28上的第一进液口281与第十二管道41的一端相连通，第十一管道36的另一端、第十二管道41的另一端和第十三管道37的一端相连通，经济器28上的第一出液口282与主膨胀阀4的第五接口401相连通，经济器28上的第二进气口284与副膨胀阀29上的第十接口292相连通、第二出气口283与第十四管道40的一端相连通，副膨胀阀29上的第九接口291与第十五管道38的一端相连通，第十三管道37的另一端、第十五管道38的另一端和第十六管道39的一端相连通，压缩机1上的喷射口103与第十七管道42的一端相连通，第十七管道42的另一端、第十四管道40的另一端和第十六管道39的另一端相连通，第十七管道42上设置有第五控制阀32，第五控制阀32可设置为单向阀、电磁阀或手动阀。第十六管道39和第十五管道38上分别设置有第一电磁阀31和第二电磁阀30。制热过程中，工质从主换热器3上第二工质接口302流出，流经第十一管道36，随后分流至两条路线，一路的工质经第十三管道37、第十五管道38从第九接口291进入副膨胀阀29，变为低温低压的液态，随后从第十接口292流出从第二进气口284进入经济器28，随后从第二出气口283流出经济器28；二路的工质流经经第十二管道41并从第一进液口281进入经济器，随后从第一出液口282流出并从第五接口401进入主膨胀阀4。一路的低温的工质在经济器28中吸收二路工质的热量变为气态(一路的工质由于经过副膨胀阀29，温度低于二路的工质)，从第二出气口283流出后，流经第十四管道40、第十七管道42并从喷射口103进入压缩机1经，变为高温高压的气态后从出气口101流出，进行下一个循环。二路的工质与上一个实施例中的循环过程相同。其中一路中的工质中气态的部分可经第十三管道37、第十六管道39、第十七管道42直接从喷射口103进入压缩机1。从而增加了压缩机1的排气量，使得主换热器3用于制热的工质增加，实现制热量增加。使得此种空气能地源热泵适用于寒冷的地区。其中，压缩机1可选择为增焓压缩机。主膨胀阀4、副膨胀阀29可选择为电子膨胀阀。经济器28可选择为板式换热器。

一些实施例中，如图3所示，可在第二十管道20上设置第一温控器35，第一温控器35与风机6通过电路连接。第一温控器35通过检测第二十管道20处工质的温度，进而控制风机6的开启和关闭或风量的大小，将第二十管道20处工质的温度控制在一定范围之内。(比如风机6全开时第二十管道20处工质的温度为50度，此时可将通过此处的温度设置为60度，如此60度的工质在辅助换热器7将对地源井循环系统8放出更多的热量)如此在夏季制冷的时候，可将工质中更多的热量储存到地源井循环系统8用于提高其冬季制热时的能效比。经申请人实践的测试结果，地源井循环系统8冬季能提供的热量与其在夏季储存的热量成正比，夏季储存的热量越多，冬季的制热效果越好。温控器控制风机的开闭或风量大小为现有技术，本实用新型并未对其进行改进，具体过程本文不再赘述。

一些实施例中，如图4所示，可在第八管道19上设置第二温控器43，第二温控器43与风机6通过电路连接，第二温控器43通过检测第八管道19处工质的温度，进而控制风机6的开启和关闭或风量的大小进而将第八管道19处工质的温度控制在一定温度范围内。

一些实施例中，如图4所示，还包括热水回收装置，热水回收装置包括分别与第一外接口703和第二外接口704相连通的第二十一管道801和第二十二管道802，第二十一管道801和第二十二管道802分别设置有第六控制阀803和第七控制阀804。地源井循环系统8还设置有第八控制阀805和第九控制阀806。第二十一管道801和第二十二管道802可与储水箱相连通。增加热水回收装置，在夏季制冷时，用户可将第八控制阀805和第九控制阀806关闭，储水箱内的水在循环泵9的作用下通过第二十一管道801和第二十二管道802进行循环，如此将储水箱内的水加热到一定温度后供用户使用。此时将第六控制阀803和第七控制阀804关闭，将第八控制阀805和第九控制阀806打开，使地源井循环系统8与压缩机1循环管路中的工质在辅助换热器7中进行热交换。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种空气能地源热泵，其特征在于，包括压缩机(1)、四通阀(2)、主换热器(3)、主膨胀阀(4)、蒸发器(5)、辅助换热器(7)、地源井循环系统(8)、风机(6),所述压缩机(1)上的出气口(101)和第一进气口(102)分别与四通阀(2)的第一接口(201)和第四接口(204)相连通，所述主换热器(3)的第一工质接口(301)和第二工质接口(302)分别与所述四通阀(2)的第三接口(203)和所述主膨胀阀(4)上的第五接口(401)相连通，所述主膨胀阀(4)上的第六接口(402)与第一管道(14)的一端相连通，所述第一管道(14)的另一端、第二管道(15)的一端和第三管道(18)的一端相连通，所述四通阀(2)的第二接口(202)与第四管道(12)的一端相连通，所述第四管道(12)的另一端、第五管道(17)的一端和第六管道(16)的一端相连通，所述蒸发器(5)上的第七接口(501)和第八接口(502)分别与第七管道(21)的一端和所述辅助换热器(7)上的第四工质接口(702)相连通，所述辅助换热器(7)上的第三工质接口(701)与第八管道(19)的一端相连通，所述第六管道(16)的另一端、所述第七管道(21)的另一端和所述第二管道(15)的另一端相连通，所述第五管道(17)的另一端、所述第三管道(18)的另一端和所述第八管道(19)的另一端相连通，所述第六管道(16)、所述第三管道(18)、所述第五管道(17)和所述第二管道(15)上分别设置有第一控制阀(22)，第二控制阀(23)、第三控制阀(24)和第四控制阀(25)，所述蒸发器(5)处对应设置有所述风机(6)，所述辅助换热器(7)上的第一外接口(703)和第二外接口(704)与所述地源井循环系统(8)相连通，所述主换热器(3)上的第三外接口(303)和第四外接口(304)与用户端循环系统(34)相连通。

2.如权利要求1所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述主换热器(3)的第二工质接口(302)与所述主膨胀阀(4)的第五接口(401)通过第九管道(33)相连通，所述第九管道(33)上设置有第一过滤器(26)。

3.如权利要求1所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述第一管道(14)上设置有第二过滤器(27)。

4.如权利要求1所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述主换热器(3)的第二工质接口(302)与所述主膨胀阀(4)的第五接口(401)之间连通有喷气增焓装置。

5.如权利要求4所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述喷气增焓装置包括经济器(28)和副膨胀阀(29)，所述第二工质接口(302)与第十一管道(36)的一端相连通，所述经济器(28)上的第一进液口(281)与第十二管道(41)的一端相连通，所述第十一管道(36)的另一端、所述第十二管道(41)的另一端和第十三管道(37)的一端相连通，所述经济器(28)上的第一出液口(282)与所述主膨胀阀(4)的第五接口(401)相连通，所述经济器(28)上的第二进气口(284)与所述副膨胀阀(29)上的第十接口(292)相连通、第二出气口(283)与第十四管道(40)的一端相连通，所述副膨胀阀(29)上的第九接口(291)与第十五管道(38)的一端相连通，所述第十三管道(37)的另一端、所述第十五管道(38)的另一端和第十六管道(39)的一端相连通，所述压缩机(1)上的喷射口(103)与第十七管道(42)的一端相连通，所述第十七管道(42)的另一端、第十四管道(40)的另一端和第十六管道(39)的另一端相连通，所述第十七管道(42)上设置有第五控制阀(32)，所述第十六管道(39)和所述第十五管道(38)上分别设置有第一电磁阀(31)和第二电磁阀(30)。

6.如权利要求1所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述蒸发器(5)上的第八接口(502)与所述辅助换热器(7)上的第四工质接口(702)通过第二十管道(20)相连通，所述第二十管道(20)上设置有第一温控器(35)，所述第一温控器(35)与所述风机(6)通过电路连接。

7.如权利要求1所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述第八管道(19)设置有第二温控器(43)，所述第二温控器(43)与所述风机(6) 通过电路连接。

8.如权利要求1所述的空气能地源热泵，其特征在于，还包括热水回收装置，所述热水回收装置包括分别与所述第一外接口(703)和所述第二外接口(704)相连通的第二十一管道(801)和第二十二管道(802)，所述第二十一管道(801)和所述第二十二管道(802)分别设置有第六控制阀(803)和第七控制阀(804)，所述地源井循环系统(8)设置有第八控制阀(805)和第九控制阀(806)。

9.如权利要求4所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述压缩机(1)设置为增焓压缩机。

10.如权利要求1所述的空气能地源热泵，其特征在于，所述地源井循环系统(8)的埋管结构为U型闭式结构。

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