[發明專利]直膨式地源熱泵空調熱水器

無效

• 申請號: 200710022835.7
• 申請日: 2007-05-23
• 公開（公告）號: CN101074804A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 方賢德;李小建;趙紅燕;楊婷婷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B30/06;F24H4/00
• 代理公司: 南京蘇高專利事務所
• 代理人: 闕如生

技術領域

本發明涉及一種熱泵，尤其是直膨式地源熱泵，屬于中央空調熱水設備技術領域。

背景技術

熱泵是一種環保高效節能的采暖、空調與生活熱水設備。這種設備從自然能源中吸取熱、冷能，提升或降低溫度以適應建筑物采暖、生活熱水或空調的需求。

地源熱泵(Ground?Source?Heat?Pump，或Geothermal?Heat?Pump)是利用地下淺層的低品質能源(包括蘊藏在地下水、土壤或地表水中的能量等)，通過輸入少量電能，對建筑物進行空調、供暖以及供熱水的技術。由于地層之下一定深度基本為恒溫層，其溫度范圍明顯高于熱泵循環的蒸發溫度，顯著低于熱泵循環的冷凝溫度，所以可以將地下淺層作為夏季空調的冷源以及冬季供暖和四季供生活熱水的熱源。

按照地下換熱器內的介質種類，地源熱泵可以分為直接膨脹式(簡稱直膨式)地源熱泵和傳統(或間接式)地源熱泵。

傳統地源熱泵使用中間換熱器與地下換熱器耦合，地下換熱器管內流動的是中間換熱工質，通常是水或加有防凍液的水溶液。這種中間換熱工質在中間換熱器內與熱泵循環的制冷劑發生熱交換，以提供冷量或熱量。

直膨式地源熱泵不使用中間換熱器和中間換熱工質，而是將熱泵機組內的制冷劑銅管環路直接埋人地下，與地源(地下水、土壤或地表水)直接進行熱交換。與傳統地源熱泵相比，直膨式地源熱泵耗功率低，能效比高，系統簡單，安裝方便，初投資降低，埋管所需土地面積減少。

目前在直膨式地源熱泵系統的設計中，從戶式集中采暖、空調和熱水供應的角度，設計成多聯機式或中央空氣處理機式，并且具有單獨制熱水運行模式的家用設備，未見報道。而且現有技術缺乏有效的壓縮機吸氣壓力調節，造成系統運行調節范圍窄，部分負荷時調節效果不好，容易出現保護性停機。

發明內容

本發明根據住宅和商業建筑采暖、空調和供熱水的需求，針對直膨式地源熱泵技術需要克服的問題，提供一種直膨式地源熱泵空調熱水器。它是住宅集中采暖、空調和熱水供應的一體化設備；可實現制冷(夏季空調)、采暖、制熱水運行模式。制冷、采暖運行模式中，同時可以制熱水；可有效調節壓縮機吸氣壓力，使得系統運行調節范圍更大，調節效果更好，舒適性更高。

本發明的壓縮機的進氣管通過汽液分離器與四通閥的B端連通，排氣管經水箱換熱器與四通閥的A端連通；四通閥的C端接管分成兩路，一路依次經過第一個電磁閥和室內風機盤管，另一路經過第二個電磁閥，然后合成一路，接第一個雙向干燥過濾器；第一個雙向干燥過濾器的另一端依次經過膨脹閥組件和第二個雙向干燥過濾器)，連通地下換熱器的液體端頭；地下換熱器的汽體端頭與四通閥的D端接通；溢汽管連通汽液分離器和地下換熱器的汽體端頭；所述的地下換熱器至少有2個環路，以不多于5個環路為宜。環路中設有用于斷開其他環路只保留一個環路工作的安裝于液體端頭的第三個電磁閥和安裝于汽體端頭的第一個單向閥。當環路數為2至3個時，制冷運行時只使用位于第一個單向閥下游的一個環路。第三個電磁閥在制冷運行時關閉，在制熱運行時打開。制冷劑直接在地下換熱器內流動。當單獨制熱水時，第一個電磁閥關閉，第二個電磁閥打開。制冷、采暖運行時，第二個電磁閥關閉。

溢汽管的重要作用是調節壓縮機的吸氣壓力，使系統的運行范圍更大，調節效果更好，舒適性更高。當室內制冷負荷降低，使壓縮機吸氣壓力跌到低壓控制值以下時，壓縮機將保護性停機。如果這時仍希望壓縮機工作，現有技術是從壓縮機出口引一回路到壓縮機進口，并且在該回路中設置能量調節閥。本發明通過利用制冷運行時制冷劑高溫側換熱器(地下換熱器)某些環路中多余的汽，通過溢汽管進入壓縮機吸氣側，調節壓縮機的吸氣壓力。

所述的室內機的一種型式是多聯機式室內機群，包括一個或多個風機-蒸發或冷凝盤管末端裝置。室內機也可以是由風機、蒸發或冷凝盤管和金屬箱體組成的空氣處理機，風機和蒸發或冷凝盤管在金屬箱體內，金屬箱體有一個回風口，一個送風口，該送風口接室內空氣分配管網。

所述的膨脹閥組件可以是具有雙向功能的單個膨脹閥，也可以是多個部件的組合。一種組合型式是由兩個互為反向的分別服務于制冷和制熱模式的通路并聯，每個通路由一個單向閥和一個膨脹閥構成。單向閥的作用是使每一個運行模式中，制冷劑只能流過這兩個并聯通路中的一個。

所述的熱水箱密封、耐壓、保溫。熱水箱上設有冷水接口、熱水接口、以及水溫控制器傳感元件接口。可以由溫度控制器根據熱水箱的水溫控制第二個電磁閥和壓縮機。