[發明專利]空氣源熱泵冬季除霜系統

無效

• 申請號: 201210572783.1
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103047802A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陸建清;張磊;陳程
• 申請（專利權）人: 蘇州設計研究院股份有限公司
• 主分類號: F25B47/02
• 分類號: F25B47/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明屬于建筑節能與制冷工程領域，具體涉及一種利用地熱能輔助空氣源熱泵來提高空氣源熱泵冬季運行性能并且能夠自動除霜的系統。

背景技術

空氣源熱泵是一種通過輸入少量的高品位熱源（電）來實現低品位熱源向高品位熱源進行供熱的一種熱泵空調系統裝置。由于空氣源熱泵具有結構簡單，運行成本較低等有點，被廣泛應用于現代建筑中。空氣源熱泵是一種較為節能的冬季采暖方式，冬季供暖運行時，制冷劑在室外蒸發器側盤吸收空氣中的熱量，再經壓縮機壓縮升溫后進入室內室內冷凝器側為用戶提供熱量或熱水。但空氣源熱泵在冬季運行時，熱泵系統運行的經濟性和穩定性受環境溫度的影響，其供熱能力和供熱系數隨外界空氣環境溫度的降低而降低；同時，當外界環境溫度降低到空氣露點溫度以下時，蒸發器外表面便會結霜，當室外溫度低于-10℃時，結霜現象會造成換熱效果的惡化。現常用的除霜技術，如“換向除霜”和“電加熱除霜”等，雖能在一定程度控制蒸發器的結霜現象，但這以消耗大量的電能為代價，據有關資料研究發現，在環境溫度為0℃，相對濕度為70%時，由于除霜作用多而消耗的電能可達壓縮機耗電的12%。綜上所述，優化空氣源熱泵系統設計，有效控制系統蒸發器外側結霜，對提高空氣源熱泵系統性能具有一定的研究價值和實際意義。

發明內容

本發明目的是：提供一種利用地熱能輔助空氣源熱泵冬季除霜的系統。

該系統以熱泵技術以及流體換熱技術為基礎，不僅能夠提高空氣源熱泵冬季運行效率，而且能夠對普通空氣源熱泵系統冬季室外蒸發器側結霜的問題進行一定的解決，同時該系統還可以對低品位熱能以供應日常生活熱水和直接改善室內熱濕環境兩種方式加以利用，是一種既環保又綠色節能的供熱形式。

本發明的技術方案是：

一種空氣源熱泵冬季除霜系統,其特征在于，該系統包括地上機組制冷劑循環回路子系統、地源熱水換熱循環回路子系統和室內用戶側換熱回路子系統；所述地上機組制冷劑循環回路子系統一端與室內用戶側換熱回路子系統連接形成回路進行熱量交換，所述地上機組制冷劑循環回路子系統另一端與地源熱水換熱循環回路子系統連接形成回路進行熱量交換。

進一步的，所述地上機組制冷劑循環回路子系統包括：壓縮機、室內冷凝器、節流裝置、套管換熱器、室外蒸發器；

其中，所述室內冷凝器的管內制冷劑的出口與節流裝置的進口連接，所述節流裝置的出口與套管換熱器的管內制冷劑進口連接，所述套管換熱器的管內制冷劑出口與室外蒸發器的進口連接，所述室外蒸發器的出口與壓縮機的進氣口相連接，壓縮機的排氣出口連接室內冷凝器的管內制冷劑的進口；

所述地上機組制冷劑換熱循環子系統是整個系統的運行核心，決定著能量的轉換與熱量的傳遞。

進一步的，所述地源熱水換熱循環回路子系統包括：套管換熱器、地埋管換熱器、地埋管進口調節閥、地埋管出口調節閥地埋管循環水泵；

其中，所述套管換熱器的管殼側介質（介質為水）出口經地埋管進口側調節閥連接地埋管換熱器的進水口，所述地埋管換熱器的出水口經地埋管出口側調節閥連接接循環水泵，所述隨后循環水泵中的循環水出口連接套管換熱器的管殼側介質（介質為水）進口；為能源節約考慮，在所述地埋管換熱器的進出水管間還設置有壓差旁通水管，所述壓差旁通水管上裝有壓差流量調節閥來控制，以應對室外氣溫或室內負荷變化導致的進入地埋管換熱水量的變化；在所述地埋管換熱器的出水管還設有作為輔助系統的在定壓裝置和補水閥；

地源熱水換熱循環回路子系統通過循環介質收集地下土壤中的低品位熱能，并將其傳遞給空氣源熱泵系統的室外蒸發器，提高冬季運行工況下制冷劑的蒸發溫度。

進一步的，所述室內用戶側換熱回路子系統包括：室內冷凝器、調節閥、室內用戶側水泵、室內用戶熱交換器或儲熱器；

其中，所述室內冷凝器的殼側出水口連接調節閥的進口，所述調節閥的出口連接室內用戶側水泵的進口，所述室內用戶側水泵的出口與室內用戶熱交換器或儲熱器的進口相連接，所述室內用戶熱交換器或儲熱器的出口接室內冷凝器的殼側進水口。

所述室內用戶側換熱回路子系統可為用戶提供多種熱量的利用方式，如將其作為生活熱水或實現室內空氣直接循環換熱改善室內熱濕環境。

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