[發明專利]空氣-土壤復合熱源增容型熱泵系統

在審

• 申請號: 202011410714.1
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112393459A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 曲德虎;魏葉茹;周鳳璽;李紹勇;王剛;厚彩琴
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B13/00;F25B41/20
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 趙莎莎

本發明公開了一種空氣?土壤復合熱源增容型熱泵系統，解決了現有空氣源熱泵、土壤源熱泵系統存在的制熱能力下降、能效比偏低、壓縮機大壓差運行、機組部件不匹配、冷/熱量雙向利用不均衡問題，也順應了國家碳中和發展路線。本發明空氣?土壤復合熱源增容型熱泵系統，由空氣源熱泵、土壤源熱泵系統復合而成，室內換熱設備為管殼式換熱器，室內傳熱末端是地板輻射散熱器和冷梁，室外換熱設備由風冷翅片管式換熱器、管殼式換熱器并聯組成，熱泵循環工質為環保制冷劑R407C，地埋管換熱器內的傳熱工質為水，所述熱泵系統包括多組換熱組件、輸配組件，各組件分類依次安裝。本發明用于可再生能源體系的制熱、制冷、蓄熱、蓄冷，節能效益顯著。

技術領域

本發明涉及一種復合型熱泵系統，具體涉及一種空氣-土壤復合熱源增容型熱泵系統，屬于可再生能源應用與熱泵空調節能技術領域。

背景技術

為實現2060年碳中和的目標，可再生能源將在未來的能源結構中占據主要地位。為了順暢消納可再生能源電力、平衡電網負載、增強區域能源網絡的柔性，須根據能量品位制定適宜的能源生產、輸配、存儲和利用的策略。根據目前的研究結論，我們知道：1)電力屬于高品位能源，易于輸配但不易于存儲；2)熱能屬于低品位能源，易于存儲但不易于輸配；3)日間太陽能光伏發電功率很高，夜間為零，為平衡電網負載，亟需解決能量存儲與釋放的問題；4)室外環境溫度下降，熱負荷線性增加，但空氣源熱泵的制熱能力下降明顯；5)常年運行的土壤源熱泵系統，因冷熱負荷不平衡而造成土壤溫度逐年降低，制熱(冷)能力逐年下降；6)雖然已有可在大壓差、高轉速工況下運行的壓縮機，但其運行能效很低，這是由熱力學定律決定的客觀規律。

發明內容

本發明的目的是解決現有空氣源熱泵、土壤源熱泵系統在系統、設備和方法中存在的能力衰減、能效難提高、受冷熱負荷平衡程度約束、提升壓縮機運行壓差與節能存在矛盾、熱能-電能雙向利用不均衡以及儲能技術有待發展的問題。進而提供一種空氣-土壤復合熱源增容型熱泵系統。

本發明的技術方案是：一種空氣-土壤復合熱源增容型熱泵系統包括壓縮機、排氣管、電動四通換向閥、熱泵回路接管、室內側管殼式換熱器、冷媒接管、風冷回路歧管、水冷回路歧管、風冷回路電磁閥、水冷回路電磁閥、風冷回路接管、水冷回路接管、風冷回路雙向膨脹閥、水冷回路雙向膨脹閥、風冷回路連管、水冷回路連管、室外風冷翅片管式換熱器、室外側管殼式換熱器、風冷回路連管、水冷回路連管、風冷回路電磁閥、水冷回路電磁閥、風冷回路歧管、水冷回路歧管、制冷回路接管、壓縮機吸氣回路接管，依次連接構成的熱泵循環；以及室內側管殼式換熱器、室內側循環水泵吸入管、室內側循環水泵、室內側循環水泵壓出管、室內末端換熱器回路分水管、室外側地埋管換熱器回路分水管、室內回路電磁閥、室外回路電磁閥、室內回路接管、室外回路接管、室內回路單向閥、室外回路單向閥、室內末端換熱器、室內末端回路單向閥、室內回路接管、室外回路接管、室內回路電磁閥、地埋管換熱器、室內回路分水管、室外回路接管、室外回路單向閥、室外回路接管、室外回路電磁閥、室外回路分水管、室內側管殼式換熱器接管，依次連接構成的室內側水循環回路；以及室外側管殼式換熱器、室外側管殼式換熱器接管、室外側電磁閥、室外側分水管、室外側地埋管換熱器、室外側分水管、室外側電磁閥、室外側循環水泵吸入管、室外側循環水泵、室外側循環水泵壓出管，依次連接構成的室外側水循環回路。

本發明中，除室外側風冷翅片管式換熱器外，所述部件一律保溫處理。所述熱泵循環制冷工質采用環保制冷劑R407C。所述風冷回路電磁閥、水冷回路電磁閥、風冷回路電磁閥、水冷回路電磁閥均為常開型電磁閥。所述室內回路電磁閥、室外回路電磁閥、室外側電磁閥、室內回路電磁閥、室外側電磁閥、室外回路電磁閥均為常開型電磁閥。所述室內側循環水泵、室外側循環水泵均為調速水泵。所述熱泵回路接管均為銅管。所述室內側水循環回路、室外側水循環回路均為PVC-U管。所述壓縮機為通用型可變轉速壓縮機。所述系統內所有電動設備均為直流電驅動型設備。