[發明專利]一種地源熱管熱泵空調

有效

• 申請號: 201110309088.1
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102393049A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 祝長宇;丁式平
• 申請（專利權）人: 北京德能恒信科技有限公司
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F25B30/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明給出一種地源熱管熱泵空調，屬于機械工程領域，特別是屬于制熱制冷聯合空調系統F25B領域。

背景技術

空氣源熱泵空調是目前應用最廣、技術最成熟的空調系統。其優點是價格低廉、安裝容易、使用方便。其缺點是在寒冷地區冬天制熱效率較低，無法替代供暖系統。

地源熱泵空調是新發展起來的一種節能空調系統。其優點是高效節能，既適應夏天制冷降溫，又適用用冬天制熱供暖。其缺點是系統復雜、造價高、安裝困難，只適用整個小區安裝，不適用單個家庭安裝。

地源熱泵空調的地下部分就相當于傳統熱泵空調的外機部分，地下一定深度的土壤（地下水）溫度隨大氣溫度變化很小，基本上保持在13℃~15℃，這就不用考慮傳統空調室外機必須考慮的溫差問題，可以充分利用地源能。地源熱泵是以地源能（土壤、地下水、地表水、低溫地熱水)作為熱泵空調系統的能源，實現冬季可以取暖，夏季可以降溫的節約型能源。它是可以取代傳統熱泵空調的一種有效途徑。

地源熱泵系統主要由三種部分組成：室外熱泵系統、熱泵機組和室內控溫末端裝置。地源熱泵系統可以根據其室外地源熱泵系統的不同分為土壤埋管式、地下水式和地表水式。

土壤埋管式熱泵系統有一個土壤耦合地熱交換器，或水平安裝在地溝中，或以U形管狀垂直安裝在豎井中，深度達到地表恒溫層以下。通過中間介質（水或者加入防凍劑的水）作為熱載體，在熱交換器中循環流動從而實現冬天取熱夏天制冷。這種系統的不足之處是需要大型循環泵把熱介質送入地下換熱器中，功耗很大；而且這種系統只適合用于大型建筑物（像整個居民樓、大型建筑物等）的室內控溫，對單個中小型用戶來說就很浪費能源。

地下水系統是通過建造抽水井群，將地下水抽出，通過二次換熱或直接送至水源熱泵組，經提取熱量或釋放熱量后，送回地下。不足之處是需要抽取地下水，容易形成地漏，不但破壞了地下水系統，還可能造成地面塌陷，對建筑物地基有一定的威脅，而且這種系統在缺水的地方是不能使用的。

地表水熱泵系統由潛在水面以下的多重并聯的塑料管組成的地下水熱交換器，取代了土壤熱交換器，它們被連接到建筑物中的控溫系統中，由于是利用自然水作為控溫能源，在北方地區需要防凍處理。缺點是受到地域限制，只能是非常靠近水源的地方才能使用。?

發明內容

為了克服家用普通式熱泵空調系統必須除霜的不足，以及目前現有各種地源熱能空調的缺點，本發明的目的在于提供一種現有熱泵空調和地源熱能空調的結合型地源空調。

該空調系統利用熱管從地下恒溫層提取能量，不需要傳統熱泵空調的室外機部分，而是使用地源空調技術，采用地下熱管部分替代了熱泵空調的室外機，這樣不僅把傳統空調的室外風扇所耗能源節省下來，而且還解決了冬天制熱時必須除霜的大量能耗問題。

相比普通地源熱泵空調該空調系統不需要大型的循環泵來帶動大量換熱介質的來回循環，這樣和現有地源熱泵空調相比節省了功耗;且熱管內采用的工作介質對地下熱管沒有腐蝕性，故地下熱管可以長期使用；同時克服了常規地源熱泵系統地下換熱管較長、載冷劑流動阻力較大等缺點；另外整個地下系統是密閉型空間，不用擔心冷凝劑的外漏和對地下土壤及地下水的危害，健康環保；由于在熱管內發生的是氣--液相變換熱，其熱流密度遠高于常規地下換熱管內單相換熱的熱流密度，這也就決定了不用很大的地下系統，根據需求可控制地下熱管橫截面積和深度，這樣就可以滿足大中小型不同用戶需求，從而再次提高了換熱效率，間接節省了能源。

地面下0m~7m左右叫做變溫層（隨地域變化深度有一些改變），在這個層面土壤溫度隨著大氣溫度的變化而變化，而7m以下的土層由于隨大氣溫度變化影響比較小，全年基本上都在13℃~15℃，叫做恒溫層。所述該控溫系統的地下導熱管深度應達到地下恒溫層，在深度達到地下恒溫層的導熱管外圍鑲套導熱翅片后填埋導熱介質，處于地表變溫層的地下導熱管外圍填埋絕熱介質，地下導熱管內部放置液態冷凝劑，這樣既保證液態冷凝劑在粗導管底部的吸熱（放熱）能力，也減少了冷凝劑在上升或者下降過程中降溫（吸熱）造成的能量損耗。

室內溫度需要提高時，該空調系統可提供兩種升溫方式：