[發明專利]制冷劑側切換污水源熱泵系統

無效

• 申請號: 201010298472.1
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN101949618A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 潘祖棟;楊松杰;徐烽烽;王堅
• 申請（專利權）人: 浙江盾安人工環境股份有限公司
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B41/04
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 韓洪

技術領域

本發明涉及制冷劑側切換污水源熱泵系統。

背景技術

當前，能源緊缺已經成為嚴重制約我國經濟社會發展的關鍵問題，節能作為國家能源戰略的一個重要組成部分，受到了越來越多的關注，其中空調系統是電耗的重要組成部分。從降低運行費用、節省能源、減少排放CO₂排放量來看，當前市場上均采用電能驅動的熱泵機組。從冷(熱)源的角度來區分，當前市場熱泵機組可以分為空氣源熱泵和地源熱泵兩大類。但是上述兩種熱泵機組均存在不同方面的缺陷，致使產品應用范圍受阻：

1、風冷熱泵機組

風冷冷熱水機組是以空氣源為冷熱源，可省去冷卻水系統，系統設計簡單，施工方便。但是，由于外部環境變化多端，長期以來的理論和實踐均表明，空氣源熱泵系統有以下缺點：

1.1、區域性限制強。受冬季環境溫度較低影響，機組在黃河流域、華北、西北等地區將無法在冬季正常工作；

1.2、制熱時蒸發器易結霜。由于空氣源熱泵冬季采用空氣作為熱源，所以，隨著室外溫度的降低，空氣中的水分就會析出并依附于蒸發器表面形成霜層。蒸發器傳熱熱阻增加，嚴重影響壓縮機以及熱泵整體的性能，同時，除霜帶來的額外費用還將降低空氣源熱泵的經濟性；

1.3、空氣源熱泵除霜系統復雜。空氣源熱泵冷熱水機組在除霜易出現低壓保護、液壓縮、除霜水不易流盡、除霜時間過長等現象，并導致室內溫度波動過大；

1.4、制熱性能受環境溫度影響大，制熱效率低。系統的制熱量隨著外溫的下降而迅速下降，而需熱量卻隨著外溫的下降而迅速上升，當外界溫度很低時，系統的制熱量將小到無法滿足這些地區的冬季采暖需求；與此同時，隨著室外環境溫度的降低，機組COP急劇下降、壓縮機的壓比會越來越大，導致排氣溫度不斷升高，長期運行必然會嚴重損壞壓縮機。

1.5、四通閥內部容易泄漏，且機械部件容易卡死，機組效率、可靠性差。

綜上所述，空氣源熱泵無法解決冬季寒冷氣候條件下影響熱效率根本問題，如結霜、化霜、運行效率低、四通閥可靠性差等問題，產品使用范圍較窄。

2、水(地)源熱泵機組

水地源熱泵利用地下水和土壤常年溫度可穩定在較高水平這一特性，解決了空氣源熱泵冬季換熱器結霜、化霜需要導致熱泵結構復雜及運行轉換麻煩與系統運行不可靠并降低壓縮機壽命等問題，同時還極大的提升了機組的運行能效比。但是由于水地源熱泵對地下水破壞嚴重，且初投資大，極大地限制了產品的推廣與應用：

2.1、機組效率分析。如果采用直接開采地下水，相對來說，在夏季時候，由于冷卻水溫度相對較低，機組有個較好的冷源，機組運行效率較高，冬季的時候，由于地下水熱源溫度較高，機組可以獲得很高的運行效率；但是如果采用地源熱泵，冬季的時候，由于地面溫度較低，且換熱效率差，其經過地埋管換熱后的熱源將在0℃左右，與水源熱泵機組相比，機組運行效率將大幅下降。

2.2、地下水開采費用昂貴，使用受限。地源熱泵需占用大面積土地，施工難度大，且造價昂貴，地下埋管、或打井的費用將在遠高于機組本身的成本。

2.3、地下水開采容易造成地下水質污染。水源熱泵對地下水資源會產生污染和浪費，在水、地源熱泵空調系統在推廣應用中發現，水源熱泵由于井水不能100％回灌，導致寶貴的地下水被排入城市下水道，嚴重浪費地下水資源。由取水井抽取的地下水經過水源熱泵機組提取能量之后，被返回至回水井的過程中，將長年沉睡在地下與世隔絕清潔的地下水與空氣暴氣循環被氧化，增加了地下水與空氣中氧分子接觸機會，導致地下水中氧化鐵含量逐漸增大，使地下水變成紅褐色的鐵銹水，嚴重地污染和破壞了地下水資源；

2.4、機組制冷、制熱通過外部水路閥門進行切換，水系統管路設計復雜，制冷制熱切換時候使用側、外部熱源側水質容易混淆，給使用側水路造成污染。

3、上述各種熱泵優缺點

風冷螺桿的最突出的優點是空氣免費、取之不盡、用之不竭。但結霜、化霜、運行效率低、四通閥可靠性差等問題能效比太低成為了致命缺陷，而水源熱泵雖然在運行效率上有明顯優勢，但工程投資大，且對地下水質有破壞，使該產品的應用推廣受到了極大的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供制冷劑側切換污水源熱泵系統，通過制冷劑側切換達到制冷、制熱需求的高效、無污染的熱泵機組，同時要解決現有風冷熱泵的結霜、化霜、運行效率低、四通閥可靠性差、能效比低等缺陷，且要解決水源熱泵工程投資大，對地下水質有破壞缺陷。