串聯(lián)式地源熱泵冷熱的制造方法
【專利摘要】串聯(lián)式地源熱泵冷熱機屬于地源熱泵【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于需要同時供冷供熱并減少地埋管換熱器換熱面積的場所。它由冷熱一體機組和制熱機組串聯(lián)而成。即冷熱一體機組的冷凝器串聯(lián)在制熱機組的蒸發(fā)器前面。為了減少循環(huán)水流動阻力，將此冷凝器與蒸發(fā)器的接管管徑和循環(huán)水流通截面積分別設(shè)計成相等。機組同時供冷供熱時，冷熱一體機組釋放在冷凝器中的熱量，被制熱機組在蒸發(fā)器中吸收。從而降低了循環(huán)水溫，既提高了制冷、制熱機組的能效比，又相當(dāng)于減少了地埋管換熱器的熱負荷，因而可以減少了地埋管換器的換熱面積。此機組還具有單獨供冷供熱、聯(lián)合供熱的功能。
【專利說明】串聯(lián)式地源熱泵冷熱機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造屬于地源熱泵【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于需要同時供冷供熱并減少地埋管換熱器換熱面積的場所。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平日益提高，空調(diào)系統(tǒng)日漸成為工業(yè)生產(chǎn)與人們生活中不可缺少的部分。但卻使建筑能耗大幅增加，造成碳排放量急劇增加，引起地球溫度逐年升高。因此，保護地球、節(jié)約能源、節(jié)能減排迫在眉睫。
[0003]地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是國家推廣應(yīng)用的可再生地?zé)崮艿男滦涂照{(diào)技術(shù)。由于地源溫度常年維持恒定，而且冬季溫度比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，再加上水的熱容量大，熱泵機組效率高?？梢怨?jié)約30?40%的供熱制冷空調(diào)運行費用。地源熱泵系統(tǒng)在供暖供冷時，不需要鍋爐或增加輔助加熱器，地源熱泵將冬季的冷量或夏季熱量直接排入大地中，對人類的生存環(huán)境不會造成影響，無燃燒產(chǎn)物排放，可大幅度降低溫室氣體的排放，具有極大的環(huán)境效益。但地埋管換熱器投資大，這大大影響了它的使用范圍。因此，在滿足系統(tǒng)負荷需要的前提下減少地埋管換熱器換熱面積，降低其造價，將直接影響地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的普及。串聯(lián)式地源熱泵冷熱機就是基于減少地埋管換熱器換熱面積，而設(shè)計的一種新型冷熱機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明創(chuàng)造是要發(fā)明一種既能同時供冷供熱，還能減少地埋管換熱器換熱面積的串聯(lián)式地源熱泵冷熱機。
[0005]串聯(lián)式地源熱泵冷熱機由制冷制熱熱泵1、第一冷凝器2、第一膨脹閥3、第一蒸發(fā)器4、第一進氣管5、第一排氣管6、制熱熱泵7、第二冷凝器8、第二膨脹閥9、第二蒸發(fā)器10、第二進氣管11、第二排氣管12、連接管13、機組支架14、熱泵安裝與檢修平臺15組成。
[0006]串聯(lián)式地源熱泵冷熱機具有以下幾項功能:
(O同時供冷和供熱與聯(lián)合供冷和供熱；
(2)單獨供冷或供熱；
(3)聯(lián)合供熱；
(4)提聞機組能效比:
(5)減少地埋管換熱器換熱面積。
[0007]串聯(lián)式地源熱泵冷熱機的工作原理:
(O同時供冷供熱與聯(lián)合供冷和供熱原理:
串聯(lián)式地源熱泵冷熱機與水泵16、集水器17、分水器18、地埋管換熱器19組成一個循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)水依次流過冷熱一體機組的第一冷凝器2和制熱機組的第二蒸發(fā)器10。這樣，串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組和制熱機組都能同時工作，實現(xiàn)同時供冷和供熱。它還可以與冷熱一體機并聯(lián)安裝在循環(huán)水系統(tǒng)中，實現(xiàn)聯(lián)合供冷和供熱； (2)單獨供冷或供熱原理:
串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組和制熱機組，有獨立的電源控制裝置。切斷其中一臺機組的電源，另一臺機組仍然能正常工作。因此，僅需要供冷時就切斷制熱機組的電源，僅需要供熱時，就切斷冷熱一體機組的電源，從而實現(xiàn)單獨供冷或供熱；
(3)聯(lián)合供熱原理:
冬季、將串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組轉(zhuǎn)換成制熱模式，通過在循環(huán)水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換閥門的轉(zhuǎn)換，將冷凍水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成供熱系統(tǒng)，滿足冬季空調(diào)供熱的需要，此時，制熱機組仍可獨立供熱，從而實現(xiàn)聯(lián)合供熱；
(4)提聞機組能效比原理:
串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組和制熱機組，串聯(lián)接入地埋管循環(huán)水系統(tǒng)中，且冷熱一體機組在前，制熱機組在后。循環(huán)水依次流過冷熱一體機組的第一冷凝器2和制熱機組的第二蒸發(fā)器10。冷熱一體機組制冷時，將熱量釋放在第一冷凝器2的循環(huán)水中，使進入第二蒸發(fā)器10的水溫，高于從地埋管換熱器出來的循環(huán)水溫。制熱機組采用溫度高的循環(huán)水制熱，其能效比高于采用溫度低的循環(huán)水制熱，從而提高了制熱機組的能效比。同時，制冷釋放在循環(huán)水的熱量被吸收，進入地埋管換熱器的熱量減少，使得進入冷熱一體機組的水溫也相對降低，從而也相對提高了冷熱一體機組的能效比；
(5)減少地埋管換熱器換熱面積原理:
串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組和制熱機組，串聯(lián)接入地埋管循環(huán)水系統(tǒng)中，循環(huán)水依次流過冷熱一體機組的第一冷凝器2和制熱機組的第二蒸發(fā)器10。串聯(lián)式地源熱泵冷熱機同時供冷供熱時，冷熱一體機組釋放在第一冷凝器2中的熱量，被制熱機組在第二蒸發(fā)器10中吸收。從而降低了地埋管系統(tǒng)的循環(huán)水溫，相當(dāng)于減少了地埋管換熱器的熱負荷，因而可以減少地埋管換器的換熱面積。
[0008] 【專利附圖】

【附圖說明】
圖1、串聯(lián)式地源熱泵冷熱機裝配示意圖；
圖2、串聯(lián)式地源熱泵冷熱機工作系統(tǒng)圖；
圖3、串聯(lián)式地源熱泵冷熱機與冷熱一體機組聯(lián)合工作系統(tǒng)圖；
圖4、冷凝器2管口方位示意圖；
圖5、蒸發(fā)器4管口方位示意圖；
圖6、冷凝器8管口方位示意圖；
圖7、蒸發(fā)器10管口方位示意圖；
圖8、串聯(lián)式地源熱泵冷熱機支架示意圖；
圖1中:1、制冷制熱熱泵，2、第一冷凝器，3、第一膨脹閥，4、第一蒸發(fā)器，5、第一進氣管，6、第一排氣管，7、制熱熱泵，8、第二冷凝器，9、第二膨脹閥，10、第二蒸發(fā)器，11、第二進氣管，12、第二排氣管，13、連接管，14、機組支架，15、熱泵安裝與檢修平臺；
圖2中:1、制冷制熱熱泵，2、第一冷凝器，3、第一膨脹閥，4、第一蒸發(fā)器，7、制熱熱泵，8、第二冷凝器，9、第二膨脹閥，10、第二蒸發(fā)器，16、水泵，17、集水器，18、分水器，19、地埋管換熱器、20、膨脹水箱；
圖3中:1、制冷制熱熱泵，2、第一冷凝器，3、第一膨脹閥，4、第一蒸發(fā)器，7、制熱熱泵，8、第二冷凝器，9、第二膨脹閥，10、第二蒸發(fā)器，16、水泵，17、集水器，18、分水器，19、地埋管換熱器、20、膨脹水箱；
圖4中:2、第一冷凝器，21、第一循環(huán)水進水接口，22、第一循環(huán)水出水接口，23、第一排氣管接口，24、第一膨脹閥接口，37、支座；
圖5中:4、第一蒸發(fā)器，25、冷凍水回水接口，26、冷凍水出水接口，27、第二膨脹閥接口，28、第一進氣管接口，38、支座；
圖6中:8、第二冷凝器，29、熱水進水接口，30、熱水出水接口，31、第二排氣管接口，32、第三膨脹閥接口，39、支座；
圖7中:10、第二蒸發(fā)器，33、第二循環(huán)水進水接口，34、第二循環(huán)水出水接口，35、第二進氣管接口，36、第四膨脹閥接口，37、支座；
圖8中:14、機組支架，15、熱泵安裝與檢修平臺，40、機組支架座板。
【具體實施方式】
[0009]串聯(lián)式地源熱泵冷熱機由制冷制熱熱泵1、第一冷凝器2、第一膨脹閥3、第一蒸發(fā)器4、第一進氣管5、第一排氣管6、制熱熱泵7、第二冷凝器8、第二膨脹閥9、第二蒸發(fā)器10、第二進氣管11、第二排氣管12、連接管13、機組支架14、熱泵安裝與檢修平臺15組成。制冷制熱熱泵I和制熱熱泵7用螺栓固定在熱泵安裝與檢修平臺15上。第一冷凝器2、第一蒸發(fā)器4、第二冷凝器8、第二蒸發(fā)器10用螺栓固定在機組支架14上。其中由制冷制熱熱泵1、第一冷凝器2、第一膨脹閥3、第一蒸發(fā)器4、第一進氣管5、第一排氣管6組成冷熱一體機組。此機組可以進行冬夏季工況轉(zhuǎn)換；由制熱熱泵7、第二冷凝器8、第二膨脹閥9、第二蒸發(fā)器10、第二進氣管11、第二排氣管12組成制熱機組。冷熱一體機組和制熱機組分別設(shè)置電源控制裝置，可以獨立運行。冷熱一體機組的第一冷凝器2用連接管13與制熱機組的第二蒸發(fā)器10串聯(lián)連接，且冷熱一體機組的第一冷凝器2串聯(lián)在制熱機組的第二蒸發(fā)器10前面。為了減少循環(huán)水流動阻力，將第一冷凝器2與第二蒸發(fā)器10的接管管徑和循環(huán)水流通截面積分別設(shè)計成相等。
[0010]串聯(lián)式地源熱泵冷熱機與水泵16、集水器17、分水器18、地埋管換熱器19組成一個循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)水依次流過冷熱一體機組的第一冷凝器2和制熱機組的第二蒸發(fā)器10。這樣，串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組和制熱機組都能同時工作，實現(xiàn)同時供冷和供熱。它還可以與冷熱一體機并聯(lián)安裝在循環(huán)水系統(tǒng)中，實現(xiàn)聯(lián)合供冷和供熱。
[0011]串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中冷熱一體機組和制熱機組，設(shè)有獨立的電源控制裝置。在夏季制冷工況時，切斷其中一臺機組的電源，另一臺機組仍然能正常工作。需要供冷時就切斷制熱機組的電源，需要供熱時，就切斷冷熱一體機組的電源，從而實現(xiàn)單獨供冷或供熱。
[0012]冬季將串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組轉(zhuǎn)換成制熱模式，并通過管網(wǎng)轉(zhuǎn)換閥門的轉(zhuǎn)換，冷凍水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成熱水系統(tǒng)，滿足冬季空調(diào)供熱的需要。此時，制熱機組仍可獨立供熱，從而實現(xiàn)聯(lián)合供熱。
[0013]串聯(lián)式地源熱泵冷熱機中的冷熱一體機組和制熱機組，串聯(lián)接入地埋管循環(huán)水系統(tǒng)中，且冷熱一體機組在前，制熱機組在后。循環(huán)水依次流過冷熱一體機組的第一冷凝器2和制熱機組的第二蒸發(fā)器10。冷熱一體機組制冷時，將熱量釋放在第一冷凝器2的循環(huán)水中，使進入第二蒸發(fā)器10的水溫，高于從地埋管換熱器出來的循環(huán)水溫。制熱機組采用溫度高的循環(huán)水制熱，其能效比高于采用溫度低的循環(huán)水制熱，從而提高了制熱機組的能效t匕。同時，制冷時釋放在循環(huán)水中的熱量被吸收，進入地埋管換熱器的熱量減少，使得進入冷熱一體機組的水溫也相對降低，從而也相對提高了冷熱一體機組的能效比。此外，串聯(lián)式地源熱泵冷熱機同時供冷供熱時，冷熱一體機組釋放在第一冷凝器2中的熱量，被制熱機組在第二蒸發(fā)器10中吸收。從而降低了地埋管系統(tǒng)的循環(huán)水溫，相當(dāng)于減少了地埋管換熱器的熱負荷，因而可以減少地埋管換器的換熱面積。
【權(quán)利要求】
1.串聯(lián)式地源熱泵冷熱機由制冷制熱熱泵1、第一冷凝器2、第一膨脹閥3、第一蒸發(fā)器4、第一進氣管5、第一排氣管6、制熱熱泵7、第二冷凝器8、第二膨脹閥9、第二蒸發(fā)器10、第二進氣管11、第二排氣管12、連接管13、機組支架14、熱泵安裝與檢修平臺15組成；其特征在于:制冷制熱熱泵I和制熱熱泵7用螺栓固定在熱泵安裝與檢修平臺15上；第一冷凝器2、第一蒸發(fā)器4、第二冷凝器8、第二蒸發(fā)器10用螺栓固定在機組支架14上；其中由制冷制熱熱泵1、第一冷凝器2、第一膨脹閥3、第一蒸發(fā)器4、第一進氣管5、第一排氣管6組成冷熱一體機組；此機組可以進行冬夏季工況轉(zhuǎn)換；由制熱熱泵7、第二冷凝器8、第二膨脹閥9、第二蒸發(fā)器10、第二進氣管11、第二排氣管12組成制熱機組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷熱一體機組和制熱機組分別設(shè)置電源控制裝置，可以獨立運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷熱一體機組的第一冷凝器2用連接管13與制熱機組的第二蒸發(fā)器10串聯(lián)連接，且冷熱一體機組的第一冷凝器2串聯(lián)在制熱機組的第二蒸發(fā)器10前面；為了減少循環(huán)水流動阻力，將第一冷凝器2與第二蒸發(fā)器10的接管管徑和循環(huán)水流通截面積分別設(shè)計成相等。
【文檔編號】F25B29/00GK103759470SQ201410060551
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】譚超毅, 王孟孟, 胡海華, 王漢青, 張國強 申請人:湖南工業(yè)大學(xué)