專利名稱：多功能地源熱泵輻射空調(diào)及熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種將地源熱泵空調(diào)與熱泵熱水器以及輻射供冷供熱系統(tǒng)合為一體的裝系統(tǒng)，屬于地源熱泵空調(diào)，熱水裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)大多數(shù)家庭或商業(yè)使用的空氣源熱泵，地源熱泵空調(diào)裝置，在夏季時(shí)實(shí)現(xiàn)制冷，冬季供熱，但是在春秋過(guò)渡季節(jié)，機(jī)器閑置，沒(méi)有被利用。而且在夏季使用時(shí)冷凝器中的熱量排入環(huán)境(空氣中或者地下)，能量沒(méi)有被利用；而同時(shí)我們的日常生活又需要制造大量的生活和洗浴熱水，需要消耗大量的高品位能源，如此一方面白白釋放掉大量的熱能，另一方面又要消耗大量的高品位能源制熱，對(duì)使用者而言是一種極大的浪費(fèi)。
而且地源熱泵空調(diào)裝置在實(shí)際的使用特別在長(zhǎng)江以南地區(qū)中都出現(xiàn)夏季向地下排熱和冬季從地下取熱不平衡的情況導(dǎo)致地下溫度升高而使地源熱泵裝置在使用幾年后能效比下降甚至不能正常工作。
輻射供冷和供熱是一種新的技術(shù)，可以改善房間的舒適性同時(shí)可以提高空調(diào)機(jī)組的效率。將輻射供冷供熱和地源熱泵結(jié)合的是一種新的嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種可以實(shí)現(xiàn)輻射供冷供熱的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的夏季制冷，冬季制熱的功能，又可以同時(shí)利用冷凝器中的熱量提供生活和洗浴熱水以及單獨(dú)作為地源熱泵熱水器運(yùn)行的多功能地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
技術(shù)方案本發(fā)明多功能地源熱泵空調(diào)熱水系統(tǒng)，由壓縮機(jī)，四通閥，套管冷凝器，電磁閥，節(jié)流毛細(xì)管，室外水換熱器，室內(nèi)翅片管換熱器，室內(nèi)水換熱器，水箱，地下埋管，水泵，房間輻射盤管和閥門等組成。該裝置分制冷劑系統(tǒng)、輻射供冷供熱系統(tǒng)、地下?lián)Q熱器系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)幾個(gè)部分；其中，在制冷劑系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的排氣管與四通閥的進(jìn)氣管接通，壓縮機(jī)的進(jìn)氣管與四通閥的排氣管接通，四通閥的第三接口分別連接第四電磁閥、第五電磁閥，第四電磁閥的出端順序通過(guò)水冷套管冷凝器、第三電磁閥、室外制冷劑水換熱器、第五電磁閥接入第四電磁閥的進(jìn)端，單向閥和第二節(jié)流毛細(xì)管相串聯(lián)后并聯(lián)在第三電磁閥的兩端；室外制冷劑水換熱器、電第三磁閥、單向閥通過(guò)四通連接第二電磁閥，第二電磁閥的另一端連接分兩路，其中一路通過(guò)第一節(jié)流毛細(xì)管、與室內(nèi)翅片管換熱器、第一電磁閥與四通閥的第四接口連接，第二電磁閥的另一路通過(guò)第三節(jié)流毛細(xì)管、室內(nèi)制冷劑水換熱器、第六電磁閥與四通閥的第四接口連接；輻射供冷供熱系統(tǒng)中室內(nèi)輻射盤管換熱器通過(guò)水泵與室內(nèi)制冷劑水換熱器的水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；熱水系統(tǒng)中熱水水箱通過(guò)熱水水泵與套管冷凝器水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；地下?lián)Q熱器系統(tǒng)中地下盤管換熱器通過(guò)地下盤管水泵與室外制冷劑水換熱器的水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；第七電磁閥的進(jìn)端接在第五電磁閥、室外制冷劑水換熱器之間，第七電磁閥的出端與四通閥的第四接口連接。
室內(nèi)翅片管換熱器與室內(nèi)水制冷劑換熱器并聯(lián)，室內(nèi)翅片管換熱器在夏季做為除濕器運(yùn)行；而不設(shè)置室內(nèi)水制冷劑換熱器和室內(nèi)輻射盤管時(shí)，室內(nèi)翅片管換熱器夏季實(shí)現(xiàn)降溫除濕，冬季升溫加熱。
該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)普通地源熱泵空調(diào)器的功能外，可以在夏季制冷又需要使用熱水時(shí)通過(guò)電磁閥的閉合和開啟切換使用水冷套管冷凝器生產(chǎn)熱水。水箱中熱水達(dá)到一定溫度(通常55℃)后通過(guò)電磁閥開啟和閉合切換使用室外水制冷劑換熱器為冷凝器；該裝置也可以單獨(dú)作為熱泵熱水器運(yùn)行，得到較高溫度適合洗浴的熱水，地源熱泵熱水器從土壤中吸收了熱量或利用制冷時(shí)的冷凝器的釋放熱量，其效率成倍高于電熱水器，能源利用率大大高于燃?xì)鉄崴骱碗姛崴鳎辉诙驹撗b置也可以做熱泵熱水器運(yùn)行制造生活熱水，除了能效比較高外，也沒(méi)有普通空氣源熱泵熱水器的結(jié)霜和除霜的問(wèn)題。
該系統(tǒng)中設(shè)置的室內(nèi)水制冷劑換熱器生產(chǎn)的冷熱水與室內(nèi)布置的輻射盤管相連可以組合成輻射供冷供熱空調(diào)系統(tǒng)，此時(shí)室內(nèi)的空氣翅片管換熱器承擔(dān)夏季除濕負(fù)荷和冬季部分負(fù)荷。只要的供冷供熱通過(guò)輻射盤管實(shí)現(xiàn)，提高室內(nèi)舒適性，而且由于輻射供冷供熱的冷水和熱水溫度要求低于普通空調(diào)熱水溫度，高于普通空調(diào)冷凍水的溫度，機(jī)組的效率也可以提高。
如果不用輻射供冷供熱系統(tǒng)，通過(guò)室內(nèi)空氣翅片管換熱器也可以實(shí)現(xiàn)夏季制冷和冬季制熱的效果。
有益效果本發(fā)明的有益效果是
1.該裝置可以通過(guò)與室內(nèi)輻射供熱供冷的方式實(shí)現(xiàn)正常的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的夏季供冷與冬季供熱的功能，其中夏季的除濕功能由空氣翅片管換熱器承擔(dān)；2.在夏季制冷時(shí)，通過(guò)切換使用水冷高效套管冷凝器，利用制冷劑在冷凝時(shí)放出的熱量生產(chǎn)生活或洗浴熱水；3.該裝置通過(guò)切換可以單獨(dú)的作為熱泵熱水器使用，土壤作為熱源，生產(chǎn)生活或洗浴熱水，此時(shí)熱水器的能源利用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃?xì)鉄崴骱碗姛崴鳎梢猿杀短岣咝?，?jié)約費(fèi)用和能源，而且效率優(yōu)于普通空氣源熱泵熱水器，也沒(méi)有空氣源熱泵熱水器的結(jié)霜和除霜的問(wèn)題。
3.由于將夏季冷凝器的熱量用于生產(chǎn)生活熱水以及冬季作為熱泵熱水器運(yùn)行可以解決普通地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在南方地區(qū)夏季向土壤排熱多余冬季從土壤吸熱的而導(dǎo)致能效比降低甚至無(wú)法運(yùn)行的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有壓縮機(jī)1，四通閥2，套管冷凝器11，室內(nèi)翅片管換熱器4，室外制冷劑水換熱器10，室內(nèi)制冷劑水換熱器18，第一電磁閥3、第二電磁閥6、第三電磁閥9、第四電磁閥14、第五電磁閥15、第六電磁閥20、第七電磁閥23，第一節(jié)流毛細(xì)管5，第二節(jié)流毛細(xì)管8，第三節(jié)流毛細(xì)管19，水箱12，地下盤管換熱器17，室內(nèi)輻射盤管換熱器22，單向閥7，熱水水泵12、地下盤管13、水泵21，膨脹水箱16，熱水水箱24。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明多功能地源熱泵空調(diào)熱水系統(tǒng)，由壓縮機(jī)，四通閥，套管冷凝器，電磁閥，節(jié)流毛細(xì)管，室外水換熱器，室內(nèi)翅片管換熱器，室內(nèi)水換熱器，水箱，地下埋管，水泵，房間輻射盤管和閥門等組成。
系統(tǒng)分為制冷劑系統(tǒng)，輻射供冷供熱系統(tǒng)，地下?lián)Q熱器系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)幾個(gè)部分，制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)1的排氣管與四通閥2的進(jìn)氣管A接通，壓縮機(jī)1的進(jìn)氣管與四通閥2的排氣管B接通；四通閥的另一管道C通過(guò)三通接通兩路管道，其中一路通過(guò)第四電磁閥14與水冷套管冷凝器11相連，水冷套管冷凝器11的另一端通過(guò)三通分別連接第三電磁閥9和第二節(jié)流毛細(xì)管8，另一路通過(guò)第五電磁閥15與室外制冷劑水換熱器10相連；這兩路管道中，室外制冷劑水換熱器10、電第三磁閥9、單向閥7通過(guò)四通連接第二電磁閥6，第二電磁閥6的另一端連接三通，三通一路通過(guò)過(guò)第一節(jié)流毛細(xì)管5，與室內(nèi)翅片管換熱器4連接，另一路通過(guò)第三節(jié)流毛細(xì)管19與室內(nèi)制冷劑水換熱器18相連；四通閥的另一管道D也通過(guò)四通與三路管道接通，一路通過(guò)第一電磁閥3與室內(nèi)的翅片管換熱器4相連，另一路通過(guò)一個(gè)第七電磁閥23與室外制冷劑水換熱器10相連，第三路通過(guò)第六電磁閥20與室內(nèi)制冷劑水換熱器18相連；熱水系統(tǒng)中熱水水箱24通過(guò)熱水水泵12與套管冷凝器11水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；地下?lián)Q熱器系統(tǒng)中地下盤管換熱器17通過(guò)地下盤管水泵13與室外制冷劑水換熱器10的水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；輻射供冷供熱系統(tǒng)中室內(nèi)輻射盤管換熱器22通過(guò)水泵21與室內(nèi)制冷劑水換熱器18的水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路。
該裝置可以以下幾種模式運(yùn)行1.)夏季供冷模式運(yùn)行，此時(shí)第四電磁閥14、第三電磁閥9、第七電磁閥23關(guān)閉，第五電磁閥15、第二電磁閥6、第一電磁閥3、第六電磁閥20開啟。制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)1排氣管進(jìn)入四通閥2，通過(guò)四通閥2的排氣管C，經(jīng)由第五電磁閥15進(jìn)入室外制冷劑水換熱器10，通過(guò)第二電磁閥6，一路經(jīng)過(guò)第一節(jié)流毛細(xì)管5，進(jìn)入室內(nèi)翅片管換熱器4，經(jīng)過(guò)第一電磁閥3，一路通過(guò)第三節(jié)流毛細(xì)管19，進(jìn)入室內(nèi)制冷劑水換熱器18，第六電磁閥20，第一電磁閥3和第六電磁閥20出口制冷劑通過(guò)四通后進(jìn)入四通閥2的連接管D，通過(guò)四通閥排氣管B與壓縮機(jī)的吸氣管進(jìn)入壓縮機(jī)，完成一個(gè)制冷循環(huán)。此時(shí)室內(nèi)翅片管換熱器4承擔(dān)夏季室內(nèi)除濕功能，輻射盤管中的水在室內(nèi)輻射盤管中吸收熱量后通過(guò)水泵循環(huán)在室內(nèi)制冷劑水換熱器18釋放熱量溫度降低后再進(jìn)入輻射盤管中吸熱。如果不設(shè)室內(nèi)輻射盤管換熱器22，則可以取消室內(nèi)水制冷劑換熱器18，水泵19，通過(guò)室內(nèi)翅片管換熱器4實(shí)現(xiàn)降溫和除濕功能，這就是普通的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
2.)冬季熱泵模式運(yùn)行，此時(shí)電磁閥第四電磁閥14、第三電磁閥9、第七電磁閥23關(guān)閉，第五電磁閥15、第二電磁閥6、第一電磁閥3、第六電磁閥20開啟。制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)1排氣管，四通閥的進(jìn)氣管A進(jìn)入四通閥2，通過(guò)四通閥2的排氣管D后分兩路，一路通過(guò)第一電磁閥3進(jìn)入室內(nèi)翅片管換熱器4放出熱量，然后經(jīng)過(guò)第一節(jié)流毛細(xì)管5節(jié)流，另一路通過(guò)第六電磁閥20進(jìn)入室內(nèi)制冷劑水換熱器18放出熱量，然后經(jīng)過(guò)第三節(jié)流毛細(xì)管19節(jié)流，通過(guò)節(jié)流毛細(xì)管5，19節(jié)流后的低溫液體混合后經(jīng)過(guò)第二電磁閥6，進(jìn)入室外制冷劑水換熱器10，經(jīng)由第五電磁閥15，四通閥連接管C，通過(guò)四通閥排氣管B與壓縮機(jī)的吸氣管接通，由此完成一個(gè)熱泵循環(huán)。此時(shí)室內(nèi)翅片管換熱器4承擔(dān)冬季室內(nèi)部分制熱功能，輻射盤管中的水在室內(nèi)輻射盤管中放出熱量后通過(guò)水泵循環(huán)在室內(nèi)水制冷劑換熱器18吸收熱量溫度升高后再進(jìn)入輻射盤管中放熱。如果不設(shè)室內(nèi)輻射盤管換熱器22，則可以取消室內(nèi)水制冷劑換熱器18，水泵19，通過(guò)室內(nèi)空氣翅片管換熱器4制熱升溫的功能，這就是普通的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
3.)夏季作供冷、制熱水模式運(yùn)行，此時(shí)第五電磁閥15、第七電磁閥23關(guān)閉，第四電磁閥14、第三電磁閥9、第二電磁閥6、第一電磁閥3、第六電磁閥20開啟。制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)1排氣管，四通閥的進(jìn)氣管A進(jìn)入四通閥2，通過(guò)四通閥2的排氣管C，經(jīng)過(guò)第四電磁閥14進(jìn)入套管冷凝器11，在其中冷凝后經(jīng)由第三電磁閥9，第二電磁閥6分為兩路，一路經(jīng)過(guò)第一節(jié)流毛細(xì)管5，進(jìn)入室內(nèi)翅片管換熱器4，進(jìn)入第一電磁閥3，一路通過(guò)第三節(jié)流毛細(xì)管19，進(jìn)入室內(nèi)制冷劑換熱器水18，進(jìn)入第六電磁閥20，電磁閥3和電磁閥20出口的制冷劑通過(guò)四通相后進(jìn)入四通閥2的連接管D，通過(guò)四通閥排氣管B與壓縮機(jī)1的吸氣管進(jìn)入壓縮機(jī)，完成一個(gè)制冷循環(huán)。此時(shí)室內(nèi)翅片管換熱器4承擔(dān)夏季室內(nèi)除濕功能，輻射盤管中的水在室內(nèi)輻射盤管中吸收熱量后通過(guò)水泵循環(huán)在室內(nèi)制冷劑水換熱器18釋放熱量溫度降低后再進(jìn)入輻射盤管中吸熱。如果不設(shè)室內(nèi)輻射盤管換熱器22，則可以取消室內(nèi)水制冷劑換熱器18，水泵19，通過(guò)室內(nèi)空氣翅片管換熱器4實(shí)現(xiàn)降溫和除濕功能，這就是普通的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
4.)制熱水模式運(yùn)行，此時(shí)第五電磁閥15，第二電磁閥6，第一電磁閥3，第六電磁閥20、第三電磁閥9關(guān)閉，第四電磁閥14、第七電磁閥23開啟。制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)1的排氣管，四通閥的進(jìn)氣管(A)進(jìn)入四通閥2，通過(guò)四通閥2的排氣管C，第四電磁閥14進(jìn)入套管冷凝器11，在其中冷凝后經(jīng)由第二毛細(xì)管8，單向閥7，進(jìn)入室外制冷劑水換熱器10中蒸發(fā)吸取熱量，然后制冷劑經(jīng)由第七電磁閥23，四通閥2的連接管D，四通閥排氣管B與壓縮機(jī)1的吸氣管，進(jìn)入壓縮機(jī)，完成一個(gè)循環(huán)，從而可以從土壤中獲得熱量，制取熱水。該運(yùn)行模式可以在春、秋、夏季利用熱泵功能，從土壤中吸取熱量，獲得溫度為50℃左右的生活熱水。此時(shí)地源熱泵熱水裝置可以克服空氣源熱泵熱水器冬季結(jié)霜除霜問(wèn)題。同時(shí)由于地源熱泵熱水器從土壤中吸取熱量，而在夏季系統(tǒng)按照3運(yùn)行制冷和供熱水時(shí)向土壤排熱減少，因此整個(gè)系統(tǒng)向土壤排熱較普通地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)大大減少，因此可以緩解普通地源熱泵在南方地區(qū)使用時(shí)向土壤排熱遠(yuǎn)高于冬季從土壤中取熱而引起土壤溫度升高導(dǎo)致普通地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)使用幾年后能效比較低甚至不能運(yùn)行的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種多功能地源熱泵輻射空調(diào)及熱水系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、套管冷凝器、室外水換熱器，室內(nèi)翅片管換熱器，室內(nèi)水換熱器，其特征在于該裝置分制冷劑系統(tǒng)、輻射供冷供熱系統(tǒng)、地下?lián)Q熱器系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)幾個(gè)部分；其中，在制冷劑系統(tǒng)中，壓縮機(jī)(1)的排氣管與四通閥(2)的進(jìn)氣管(A)接通，壓縮機(jī)(1)的進(jìn)氣管與四通閥(2)的排氣管(B)接通，四通閥(2)的第三接口(C)分別連接第四電磁閥(14)、第五電磁閥(15)，第四電磁閥(14)的出端順序通過(guò)水冷套管冷凝器(11)、第三電磁閥(9)、室外制冷劑水換熱器(10)、第五電磁閥(15)接入第四電磁閥(14)的進(jìn)端，單向閥(7)和第二節(jié)流毛細(xì)管(8)相串聯(lián)后并聯(lián)在第三電磁閥(9)的兩端；室外制冷劑水換熱器(10)、電第三磁閥(9)、單向閥(7)通過(guò)四通連接第二電磁閥(6)，第二電磁閥(6)的另一端連接分兩路，其中一路通過(guò)第一節(jié)流毛細(xì)管(5)、與室內(nèi)翅片管換熱器(4)、第一電磁閥(3)與四通閥(2)的第四接口(D)連接，第二電磁閥(6)的另一路通過(guò)第三節(jié)流毛細(xì)管(19)、室內(nèi)制冷劑水換熱器(18)、第六電磁閥(20)與四通閥(2)的第四接口(D)連接；輻射供冷供熱系統(tǒng)中室內(nèi)輻射盤管換熱器(22)通過(guò)水泵(21)與室內(nèi)制冷劑水換熱器(18)的水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；熱水系統(tǒng)中熱水水箱(24)通過(guò)熱水水泵(12)與套管冷凝器(11)水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；地下?lián)Q熱器系統(tǒng)中地下盤管換熱器(17)通過(guò)地下盤管水泵(13)與室外制冷劑水換熱器(10)的水側(cè)相連通構(gòu)成循環(huán)回路；第七電磁閥(23)的進(jìn)端接在第五電磁閥(15)、室外制冷劑水換熱器(10)之間，第七電磁閥(23)的出端與四通閥(2)的第四接口(D)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能地源熱泵輻射空調(diào)及熱水系統(tǒng)，其特征在于室內(nèi)翅片管換熱器(4)與室內(nèi)水制冷劑換熱器(18)并聯(lián)，室內(nèi)翅片管換熱器(4)在夏季做為除濕器運(yùn)行；而不設(shè)置室內(nèi)水制冷劑換熱器(18)和室內(nèi)輻射盤管(22)時(shí)，室內(nèi)翅片管換熱器(4)夏季實(shí)現(xiàn)降溫除濕，冬季升溫加熱。
全文摘要
多功能地源熱泵輻射空調(diào)及熱水系統(tǒng)提供了一種可以實(shí)現(xiàn)輻射供冷供熱的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)夏季制冷，冬季制熱的功能，又可以同時(shí)利用冷凝器中的熱量提供生活和洗浴熱水以及單獨(dú)作為地源熱泵熱水器運(yùn)行的多功能地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、套管冷凝器、室外水換熱器，室內(nèi)翅片管換熱器，室內(nèi)水換熱器，該裝置分制冷劑系統(tǒng)、輻射供冷供熱系統(tǒng)、地下?lián)Q熱器系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)幾個(gè)部分；室內(nèi)翅片管換熱器(4)與室內(nèi)水制冷劑換熱器(18)并聯(lián)，室內(nèi)翅片管換熱器(4)在夏季做為除濕器運(yùn)行；而不設(shè)置室內(nèi)水制冷劑換熱器(18)和室內(nèi)輻射盤管(22)時(shí)，室內(nèi)翅片管換熱器(4)夏季實(shí)現(xiàn)降溫除濕，冬季升溫加熱。
文檔編號(hào)F25B13/00GK101025313SQ20071002113
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者李舒宏, 張小松, 杜凱, 蔡亮, 單奎 申請(qǐng)人:東南大學(xué)