專利名稱：復合型地源熱泵空調器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種復合型地源熱泵空調器。
背景技術：
傳統地源熱泵空調器具有高效、節能的特點，但是，初始投資高、低負荷運轉效率低等一系列問題正制約著地源熱泵空調器的廣泛應用。如在我國的南方地區，地源熱泵系統的夏季冷負荷往往高于冬季的熱負荷，若按照夏季工況來配置地熱換熱系統，將導致地熱換熱系統初始投資升高；而在北方地區，地源熱泵系統的夏季冷負荷往往低于冬季的熱負荷，若按照夏季工況來配置地熱換熱系統，將導致冬季制熱能力不足。此外，在商業建筑和大型公共建筑的地源熱泵系統中，往往可埋管的土壤面積無法滿足系統負荷的要求，設計時不得不增加埋管的深度，從而使得項目的初投資增加較多。
發明內容
本實用新型提供一種復合型地源熱泵空調器，不僅解決了地源熱泵空調器地熱換熱系統與系統負荷匹配難的問題，而且提高了機組運行效率，降低了地熱換熱系統的初始投入，同時在地源熱泵空調器運行時，可以提供生活熱水。
本實用新型的技術方案如下復合型地源熱泵空調器，包括壓縮機、四通換向閥、地熱換熱系統、節流閥和室內換熱器，它還設有風冷換熱器，所述風冷換熱器和地熱換熱系統串聯組成室外換熱裝置。
在本實用新型中，風冷換熱器串接在四通換向閥的高壓出口與地熱換熱系統的水冷換熱器的制冷劑進口之間；壓縮機的排氣口與四通換向閥的高壓進口之間串接有熱水系統，熱水系統由保溫水箱、水熱換熱器和循環水泵組成，水熱換熱器的工作介質管道串接在壓縮機的排氣口與四通換向閥的高壓進口之間，水熱換熱器的換熱水管道通過管路與保溫水箱、循環水泵串接。地熱換熱系統的冷卻水循環可以為開式循環，也可以為閉式循環。
本實用新型的有益效果是風冷換熱器與地熱換熱系統串聯組成地源熱泵空調器的室外換熱裝置，在設計地熱換熱系統時，就不需要按最大負荷來設計，降低了地熱換熱系統的初始投入；解決了地源熱泵空調器地熱換熱系統與系統負荷匹配難的問題，而且在換熱負荷較小時，通過啟動風冷換熱系統，關閉地熱換熱系統，提高了機組運行效率。同時，由于在壓縮機排氣口與四通換向閥之間串接有熱水系統，當空調系統在制冷或制熱狀態下運行時，熱水系統可以產生熱水，實現了熱水器功能，節約了能源。
圖1是本實用新型復合型地源熱泵空調器基本原理圖。
具體實施方式
參照附圖，本實用新型復合型地源熱泵空調器，包括壓縮機1、熱水系統2(由保溫水箱3、水熱換熱器4、循環水泵15等組成)、四通換向閥5、風冷換熱器6、地熱換熱系統7(由水冷換熱器10、水泵11、出水井12、回水井13或地熱換熱器14等組成)、節流閥8、室內換熱器9，其余為管道連接系統。本實用新型是在傳統地源熱泵系統中，將風冷換熱器6串接在四通換向閥高壓出口與地熱換熱系統7的制冷劑側進口之間；將熱水系統2串接在壓縮機1的排氣口與四通換向閥5的高壓進口之間，從而實現復合型地源熱泵空調器的功能。
復合型地源熱泵空調器的制冷劑系統管路壓縮機1排氣口接熱水系統2中水熱換熱器4的進口，水熱換熱器4出口接四通換向閥5高壓進口，四通換向閥5高壓出口接風冷換熱器6進口，風冷換熱器6出口接地熱換熱系統7中水冷換熱器10進口，水冷換熱器10出口接節流閥8進口，節流閥8出口接室內換熱器9進口，室內換熱器9出口接四通換向閥5低壓進口，四通換向閥5低壓出口接壓縮機1吸氣口，形成封閉循環。
地熱換熱系統7中冷卻水系統管路出水井12與冷卻水循環水泵11進口相連，冷卻水循環水泵11出口接水冷換熱器10水側進口，水冷換熱器10水側出口接回水井13，形成冷卻水開式循環回路；或冷卻水循環水泵11出口接水冷換熱器10水側進口，水冷換熱器10水側出口接地熱換熱器14進口，地熱換熱器14出口接冷卻循環水泵11進口，再回到冷卻水循環水泵11出口，形成冷卻水封閉循環回路。
熱水系統2中水系統管路進水閥接水熱換熱器4水側進口，水熱換熱器4水側出口接保溫水箱3進口，形成開式水循環回路。
一、本實用新型的制冷運行工作流程如附圖所示，制冷劑由壓縮機1排氣口→水熱換熱器4制冷劑側進口→水熱換熱器4制冷劑側出口→四通換向閥5高壓進口A→四通換向閥5高壓出口B→風冷換熱器6進口→風冷換熱器6出口→水冷換熱器10制冷劑側進口→水冷換熱器10制冷劑側出口→節流閥8進口→節流閥8出口→室內換熱器9進口→室內換熱器9出口→四通換向閥5的低壓進口D→四通換向閥5的低壓出口C→壓縮機1吸氣口，從而形成一個完整的制冷循環流程。在制冷劑循環過程中，高溫高壓的制冷劑先在熱水系統2及風冷換熱器6中冷凝放熱后，再經地熱換熱系統7冷凝降溫后進入節流閥8。
二、本實用新型的制熱運行工作流程如附圖所示，制冷劑由壓縮機1排氣口→水熱換熱器4制冷劑側進口→水熱換熱器4制冷劑側出口→四通換向閥5高壓進口A→四通換向閥5出口D→室內換熱器9進口→室內換熱器9出口→節流閥8進口→節流閥8出口→水冷換熱器10制冷劑側進口→水冷換熱器10制冷劑側出口→風冷換熱器6進口→風冷換熱器6出口→四通換向閥5進口B→四通換向閥5出口C→壓縮機1吸氣口，從而形成一個完整的制熱循環流程。在制冷劑循環過程中，低溫低壓的制冷劑先后在地熱換熱系統7和風冷換熱器6中蒸發吸熱，再進入壓縮機。
本實用新型實現的功能及控制原理如下功能I制冷功能的實現及控制當系統冷負荷適中或環境溫度高時，風冷換熱器6冷卻風扇斷電，冷卻水循環水泵11通電。壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑經熱水系統2、四通換向閥5、風冷換熱器6，在地熱換熱系統7中冷凝降溫，再經節流閥8進行節流降壓，在室內換熱器9中蒸發吸熱，再經四通換向閥5回到壓縮機1。
當系統冷負荷偏大，單純依靠地熱換熱系統7已經無法滿足系統換熱要求時，或水冷換熱器10水側出水溫度超出一個確定的上限和水冷換熱器10制冷劑側制冷劑出口溫度高于一個確定的上限時，啟動風冷換熱器6來分擔地熱換熱系統7的換熱負荷。水冷換熱器10水側出水溫度的上限取決于當地情況和換熱器狀況。
當系統冷負荷偏小或環境溫度低時，地熱換熱系統7已經遠超過系統換熱要求時，或水冷換熱器10水側出水溫度低于一個確定的下限和水冷換熱器10制冷劑側制冷劑出口溫度低于一個確定的下限時，斷開冷卻水循環水泵11，啟動風冷換熱器6來替代地熱換熱系統7的換熱負荷。
功能II制熱功能的實現及控制當系統熱負荷適中或環境溫度低時，風冷換熱器6冷卻風扇斷電，冷卻水循環水泵11通電。壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑經熱水系統2、四通換向閥5，在室內換熱器9中進行冷凝降溫，再經節流閥8進行節流降壓，在地熱換熱系統7中蒸發吸熱，再經風冷換熱器6、四通換向閥5回到壓縮機1。
當系統熱負荷偏大時，單純地熱換熱系統7已經無法滿足系統換熱要求時，啟動風冷換熱器6來分擔地熱換熱系統7的換熱負荷。
當系統熱負荷偏小或環境溫度高時，地熱換熱系統7已經超過系統換熱要求時，斷開冷卻水循環水泵11，啟動風冷換熱器6來替代地熱換熱系統7的換熱負荷。
功能III熱水器功能的實現及控制當系統在制冷或制熱狀態下運行時，打開熱水系統2的進水閥，可以實現熱水器功能。水與高溫高壓制冷劑蒸汽在水熱換熱器4中進行逆流換熱，被加熱后的熱水流進保溫水箱3中。
實施例一采用一臺10匹地源熱泵空調器，在壓縮機1排氣口與四通換向閥5之間串接一板式水熱換熱器4，該板式水熱換熱器4水側進口與自來水相連，出口熱水流進150升保溫水箱3內。在四通換向閥5與地熱換熱系統7之間串接一風冷換熱器6。該地源熱泵空調器地熱換熱系統7的水冷換熱器10采用板式水冷換熱器10，冷卻水循環水泵11將河水抽至板式水冷換熱器10水側進口，經板式水冷換熱器10換熱后，回流到河中。樣機將壓縮機1、板式水熱換熱器4、四通換向閥5、風冷換熱器6、板式水冷換熱器10及節流閥8裝配在同一室外機中，結構緊湊。
實驗表明風冷換熱器6的引入不僅提高了地源熱泵空調器的制冷、制熱運行效率，而且可以制熱水，并且系統制冷、熱量在一定的范圍內可以調節，大大提高了地源熱泵空調器的應用范圍。
權利要求1.一種復合型地源熱泵空調器，包括壓縮機(1)、四通換向閥(5)、地熱換熱系統(7)、節流閥(8)和室內換熱器(9)，其特征在于它還設有風冷換熱器(6)，所述風冷換熱器(6)和地熱換熱系統(7)串聯組成室外換熱裝置。
2.根據權利要求1所述的復合型地源熱泵空調器，其特征在于風冷換熱器(6)串接在四通換向閥(5)的高壓出口與地熱換熱系統(7)的水冷換熱器(10)的制冷劑進口之間。
3.根據權利要求1所述的復合型地源熱泵空調器，其特征在于壓縮機(1)的排氣口與四通換向閥(5)的高壓進口之間串接有熱水系統(2)。
4.根據權利要求1所述的復合型地源熱泵空調器，其特征在于地熱換熱系統(7)的冷卻水循環為開式循環或者為閉式循環。
5.根據權利要求3所述的復合型地源熱泵空調器，其特征在于熱水系統(2)由保溫水箱(3)、水熱換熱器(4)和循環水泵(15)組成，水熱換熱器(4)的工作介質管道串接在壓縮機(1)的排氣口與四通換向閥(5)的高壓進口之間，水熱換熱器(4)的換熱水管道通過管路與保溫水箱(3)、循環水泵(15)串接。
專利摘要本實用新型公開了一種復合型地源熱泵空調器，包括壓縮機(1)、熱水系統(2)、四通換向閥(5)、風冷換熱器(6)、地熱換熱系統(7)、節流閥(8)和室內換熱器(9)，風冷換熱器(6)和地熱換熱系統(7)串聯組成地源熱泵系統的室外換熱裝置，在壓縮機(1)的排氣口與四通換向閥(5)的高壓進口之間串接有熱水系統(2)。由于采用了風冷換熱器(6)，在設計地熱換熱系統部分時，就不需要按最大負荷來設計，降低了地熱換熱系統的初始投入；解決了地源熱泵空調器地熱換熱系統與系統負荷匹配難的問題，而且在換熱負荷較小時，通過啟動風冷換熱系統，關閉地熱換熱系統，提高了機組運行效率；另外由于地熱換熱器的間隙運行，使得地溫得以恢復，熱泵空調器的效率得到提高。由于系統中串接有熱水系統，在地源熱泵系統運行時，可以提供生活熱水。
文檔編號F25B13/00GK2872220SQ20052013419
公開日2007年2月21日 申請日期2005年12月6日 優先權日2005年12月6日
發明者顧中華, 奚育紅 申請人:春蘭(集團)公司