一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組的制作方法
【專利摘要】一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組，壓縮機(jī)（1）排出的制冷劑經(jīng)油分離器（2）、四通換向閥（3）、第三電磁閥（14）、夏季用換熱埋管（10）、第一干燥過濾器（8）、第一熱力膨脹閥（6）、第一電磁閥（15）、空調(diào)側(cè)換熱器（4）、四通換向閥（3）、氣液分離器（5）返回壓縮機(jī)形成制冷回路；壓縮機(jī)排出的制冷劑經(jīng)油分離器、四通換向閥、空調(diào)側(cè)換熱器、第二電磁閥（13）、第二干燥過濾器（9）、第二熱力膨脹閥（7）、冬季用換熱埋管（11）、第四電磁閥（12）、四通換向閥、氣液分離器返回壓縮機(jī)形成制熱回路。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠，能根據(jù)制冷和制熱工況的不同，通過四通閥和相應(yīng)電磁閥的開閉實(shí)現(xiàn)不同地下?lián)Q熱器的切換，可以保證系統(tǒng)高效工作，提高了土壤源熱泵的能效比。
【專利說明】一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種能滿足制熱、制冷不同工況下空調(diào)需求的直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備的節(jié)能越來越為社會認(rèn)識和高度關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，建筑能耗約占社會總能耗的28%，建筑運(yùn)行能耗約為其全壽命周期能耗的80%，北方地區(qū)供暖能耗占建筑總能耗的36%，每年夏季都有很多大城市因居民空調(diào)用電而電力告急，因此，建筑工程中的暖通空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備在建設(shè)領(lǐng)域節(jié)能減排中影響巨大。熱泵技術(shù)是一項(xiàng)有效利用低品位熱源，提高能源利用效率的節(jié)能技術(shù)，受到了人們的普遍關(guān)注并得到了廣泛應(yīng)用，根據(jù)取熱介質(zhì)的不同，熱泵可分為空氣源熱泵、地下水源熱泵、地表水源熱泵和土壤源熱泵等。土壤源熱泵將換熱器埋入地下，夏季向土壤排放熱量，冬季從土壤吸取熱量，由于土壤的溫度隨天氣變化的波動較小，而空氣的溫度隨天氣變化的波動很大，所以，土壤源熱泵的效率優(yōu)于空氣源熱泵；地下水源熱泵效率高于土壤源熱泵，但受到地下水資源使用的約束，且地下水的過度開采使用會帶來一系列的問題，因此應(yīng)用受到限制；地表水源熱泵受地域條件的影響很大，必須在工程項(xiàng)目周邊有可供使用的地表水源，應(yīng)用也不廣泛，在強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排的當(dāng)今社會，土壤源熱泵受到越來越多的重視。
[0003]目前廣泛使用的土壤源熱泵系統(tǒng)是通過中間介質(zhì)(如水或添加了防凍液的水溶液)來實(shí)現(xiàn)熱量交換的。在水泵的作用下，中間介質(zhì)流經(jīng)埋在地下的換熱器，與土壤進(jìn)行熱交換，從土壤中吸取或向土壤放出熱量，然后中間介質(zhì)再通過熱泵機(jī)組中的熱交換器與制冷劑進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)制熱或制冷循環(huán)。由于存在中間介質(zhì)，熱量不是直接在土壤和制冷劑之間進(jìn)行交換而是由土壤傳遞給中間介質(zhì)再傳遞給制冷劑，且為輸送中間介質(zhì)需由水泵提供動力，存在水泵耗功，因此，整個系統(tǒng)效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組因中間介質(zhì)存在而導(dǎo)致效率不高的特點(diǎn)，提供一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組，不但提高了系統(tǒng)的能效比，還可以根據(jù)冬夏季的不同調(diào)節(jié)地埋管換熱器的換熱量，滿足全年的空調(diào)使用要求。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組，壓縮機(jī)排出的制冷劑經(jīng)油分離器、四通換向閥、第三電磁閥、夏季用換熱埋管、第一干燥過濾器、第一熱力膨脹閥、第一電磁閥、空調(diào)側(cè)換熱器、四通換向閥、氣液分離器返回壓縮機(jī)形成制冷回路；壓縮機(jī)排出的制冷劑經(jīng)油分離器、四通換向閥、空調(diào)側(cè)換熱器、第二電磁閥、第二干燥過濾器、第二熱力膨脹閥、冬季用換熱埋管、第四電磁閥、四通換向閥、氣液分離器返回壓縮機(jī)形成制熱回路。
[0007]上述中，夏季用換熱埋管和冬季用換熱埋管采用不銹鋼管或鎳銅管制成。
[0008]本實(shí)用新型不采用中間介質(zhì)，將金屬管即夏季用換熱埋管和冬季用換熱埋管直接埋入地下，讓制冷劑直接通過金屬管壁與土壤進(jìn)行熱交換。由于系統(tǒng)中省去了中間換熱環(huán)路和水泵耗功，系統(tǒng)的效率提高，對應(yīng)的地下?lián)Q熱管長度也降低，所需要埋管的面積減少，鉆孔深度降低，施工費(fèi)用也降低。由于金屬管直接埋入地下，腐蝕和泄漏問題必須很好地考慮，埋入地下的換熱管采用不銹鋼管或鎳銅管等耐腐蝕金屬材料。因金屬換熱管直接埋入地下，制冷劑管路較長，潤滑油有可能存積在地埋管中不易回到壓縮機(jī)中，本設(shè)計中在壓縮機(jī)出口設(shè)置了高效的油分離器，使大部分潤滑油在排出壓縮機(jī)后即被分離出來，以解決長管路制冷系統(tǒng)的回油問題。由于冬夏季制熱制冷的負(fù)荷情況不同，地埋管作為蒸發(fā)器或冷凝器使用時需要有不同的換熱面積，考慮到實(shí)際工程中對于埋入地下的換熱管幾乎無法檢修或更換，在地下埋管中裝設(shè)旁通閥門等調(diào)節(jié)措施不可行，本設(shè)計采用了冬夏季設(shè)置兩套不同的金屬埋管，通過對空調(diào)負(fù)荷和機(jī)組的換熱進(jìn)行計算設(shè)計，使兩套埋管的長度和外徑分別滿足冬夏季工況的要求，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。由于冬夏負(fù)荷差別大，因此制冷劑流量差別也較大，通過兩個不同的熱力膨脹閥和相應(yīng)電磁閥的控制來實(shí)現(xiàn)流量的控制。
[0009]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠，制冷劑與土壤直接換熱效率高，能根據(jù)制冷和制熱工況的不同，通過四通閥和相應(yīng)電磁閥的開閉實(shí)現(xiàn)不同地下?lián)Q熱器的切換，可以保證系統(tǒng)高效工作，提高了 土壤源熱泵的能效比。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型的工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]參照圖1，本實(shí)用新型提供的一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組，壓縮機(jī)I排出的制冷劑經(jīng)油分離器2、四通換向閥3、第三電磁閥14、夏季用換熱埋管10、第一干燥過濾器8、第一熱力膨脹閥6、第一電磁閥15、空調(diào)側(cè)換熱器4、四通換向閥3、氣液分離器5返回壓縮機(jī)I形成制冷回路；壓縮機(jī)I排出的制冷劑經(jīng)油分離器2、四通換向閥3、空調(diào)側(cè)換熱器4、第二電磁閥13、第二干燥過濾器9、第二熱力膨脹閥7、冬季用換熱埋管11、第四電磁閥12、四通換向閥3、氣液分離器5返回壓縮機(jī)I形成制熱回路。
[0012]其中，夏季用換熱埋管10和冬季用換熱埋管11采用不銹鋼管制成，且夏季用換熱埋管10和冬季用換熱埋管11均為U型，而空調(diào)側(cè)換熱器4可采用板式換熱器、殼管式換熱器、水箱式換熱器等多種形式，壓縮機(jī)I采用變頻壓縮機(jī)。
[0013]當(dāng)夏季制冷模式，機(jī)組制取空調(diào)冷水時，第一電磁閥15和第三電磁閥14開啟，第二電磁閥13和第四電磁閥18關(guān)閉，四通換向閥中第一接口 31和第二接口 32連通，第三接口 33和第四接口 34連通，壓縮機(jī)I的排氣經(jīng)油分離器2將分離出潤滑油的高溫高壓氣態(tài)制冷劑通過四通換向閥3和第三電磁閥14進(jìn)入埋入地下的夏季用換熱埋管10中，此時，夏季用換熱埋管10為制冷系統(tǒng)的冷凝器，將氣態(tài)制冷劑的冷凝熱傳遞給土壤，氣態(tài)制冷劑冷凝為液態(tài)制冷劑，經(jīng)過第一干燥過濾器8后進(jìn)入第一熱力膨脹閥6中節(jié)流降壓，降壓后的低壓液態(tài)制冷劑通過第一電磁閥15后進(jìn)入空調(diào)側(cè)換熱器4，此時，空調(diào)側(cè)換熱器為制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，制冷劑與空調(diào)回水進(jìn)行熱交換，吸取空調(diào)回水中的熱量，空調(diào)回水釋放出熱量后，溫度降低，空調(diào)冷凍水經(jīng)供水管送出，供空調(diào)末端設(shè)備供冷使用?？照{(diào)側(cè)換熱器中液態(tài)制冷劑氣化為低壓氣態(tài)制冷劑后，經(jīng)四通換向閥3流經(jīng)氣液分離器5被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后開始下一個循環(huán)過程。
[0014]當(dāng)冬季制熱模式，機(jī)組制取空調(diào)熱水時，第一電磁閥15和第三電磁閥14關(guān)閉，第二電磁閥13和第四電磁閥12開啟，四通換向閥中第二接口 32和第三接口 33連通，第一接口 31和第四接口 34連通，壓縮機(jī)I的排氣經(jīng)油分離器2將分離出潤滑油的高溫高壓氣態(tài)制冷劑通過四通換向閥3進(jìn)入空調(diào)側(cè)換熱器4，此時空調(diào)側(cè)換熱器為制冷系統(tǒng)的冷凝器，制冷劑與空調(diào)回水進(jìn)行熱交換，氣態(tài)制冷劑釋放出冷凝熱變?yōu)楦邏阂后w制冷劑，空調(diào)回水吸收制冷劑釋放的冷凝熱量后，溫度升高，空調(diào)熱水經(jīng)供水管送出，供空調(diào)末端設(shè)備供熱使用。經(jīng)過空調(diào)側(cè)換熱器換熱后的高壓液態(tài)制冷劑通過第二電磁閥13，經(jīng)過第二干燥過濾器9后進(jìn)入第二熱力膨脹閥7中節(jié)流降壓，降壓后的低壓液態(tài)制冷劑進(jìn)入埋入地下的冬季用換熱埋管11，此時金屬換熱埋管為制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，制冷劑通過金屬換熱埋管的管壁與土壤進(jìn)行熱交換，吸取土壤中的熱量，使液態(tài)制冷劑氣化為低壓氣態(tài)制冷劑，流過第四電磁閥12后進(jìn)入四通換向閥3，然后經(jīng)過氣液分離器5被壓縮機(jī)I吸入，經(jīng)壓縮后開始下一個循環(huán)過程。
[0015]該土壤源熱泵型空調(diào)冷熱水機(jī)組將制冷劑管路直接埋入地下，減少了水換熱環(huán)節(jié)和水泵消耗，提高了能源利用效率，根據(jù)冬夏季工況不同分別設(shè)置了兩組不同的地下埋管，雖然設(shè)置兩組埋管使初投資增大，但能很好地解決地下埋管與空調(diào)冷熱水機(jī)組其他部件的性能匹配問題，機(jī)組運(yùn)行能效比得到提高，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。
[0016]本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施方式，任何人在本實(shí)用新型的啟示下可得出其他形式的產(chǎn)品。但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是與本實(shí)用新型相同或相近的技術(shù)方案，均在保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組，其特征在于，壓縮機(jī)(I)排出的制冷劑經(jīng)油分離器(2)、四通換向閥(3)、第三電磁閥(14)、夏季用換熱埋管(10)、第一干燥過濾器(8)、第一熱力膨脹閥(6)、第一電磁閥(15)、空調(diào)側(cè)換熱器(4)、四通換向閥(3)、氣液分離器(5)返回壓縮機(jī)(I)形成制冷回路；壓縮機(jī)(I)排出的制冷劑經(jīng)油分離器(2)、四通換向閥(3)、空調(diào)側(cè)換熱器(4)、第二電磁閥(13)、第二干燥過濾器(9)、第二熱力膨脹閥(7)、冬季用換熱埋管(11)、第四電磁閥(12)、四通換向閥(3)、氣液分離器(5)返回壓縮機(jī)(I)形成制熱回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組，其特征在于，夏季用換熱埋管(10 )和冬季用換熱埋管(11)采用不銹鋼管或鎳銅管制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種直接膨脹式土壤源熱泵空調(diào)冷熱水機(jī)組，其特征在于，夏季用換熱埋管(10)和冬季用換熱埋管(11)均為U型。
【文檔編號】F25B13/00GK203501528SQ201320625382
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】王倩 申請人:廣東石油化工學(xué)院