專利名稱：適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱泵供熱空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，適用于寒冷地區(qū)冬季供熱需求量較大的民用建筑、賓館、辦公建筑等。
背景技術(shù)：
目前，以太陽能、環(huán)境空氣熱能、淺層土壤熱能作為低溫?zé)嵩吹臒岜每照{(diào)系統(tǒng)被逐漸應(yīng)用于寒冷地區(qū)的民用建筑供熱領(lǐng)域，然而以單一熱源為熱泵機(jī)組的低溫?zé)嵩丛诤涞貐^(qū)進(jìn)行空調(diào)供暖時(shí)，往往存在各種問題。如空氣源熱泵機(jī)組在溫度過低時(shí)，室外的換熱器表面會(huì)結(jié)霜，導(dǎo)致壓縮機(jī)容積效率下降，制熱量下降，有時(shí)甚至無法啟動(dòng)，現(xiàn)有的空氣源熱泵機(jī)組通常采用電輔熱的方式保障供暖效果，機(jī)組綜合運(yùn)行性能下降。而以淺層土壤作為熱泵熱源的地源熱泵系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)用時(shí)，由于夏季向土壤的排熱量遠(yuǎn)小于冬季對(duì)土壤的取熱量，造成換熱器周圍土壤溫度逐年降低，降低了地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行性能和可靠性。由于太陽能具有低能流密度、間歇性和不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，以太陽能為熱源的熱泵系統(tǒng)往往需要較大的集熱器面積，同時(shí)需要輔助熱源，雖然系統(tǒng)節(jié)能性較好，但系統(tǒng)復(fù)雜，初期投資較高，經(jīng)濟(jì)性差。為了克服單一自然能源熱泵系統(tǒng)存在的問題，將多種自然能源綜合互補(bǔ)利用是良好的解決方案，然而現(xiàn)有的采用多種自然能源的系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，初期投資較高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，該熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)了太陽能、環(huán)境空氣熱能、淺層土壤熱能交替利用，并且結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，運(yùn)行控制靈活。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，一種蓄熱型多熱源熱泵機(jī)組，包括壓縮機(jī)、用戶側(cè)換熱器、貯液器、干燥過濾器、節(jié)流裝置、土壤側(cè)換熱器、氣液分離器及與土壤側(cè)換熱器并聯(lián)的翅片管換熱器；所述壓縮機(jī)的出口與用戶側(cè)換熱器的一端相連接，用戶側(cè)換熱器的另一端經(jīng)貯液器與干燥過濾器的一端相連接，干燥過濾器的另一端與節(jié)流裝置的入口相連接；節(jié)流裝置的出口依次通過第三閥門、第一閥門與土壤側(cè)換熱器的低端口相連接，土壤側(cè)換熱器的高端口經(jīng)氣液分離器與壓縮機(jī)的入口相連接；在所述土壤側(cè)換熱器和第一閥門的串聯(lián)支路的兩端并聯(lián)有翅片管換熱器支路，所述翅片管換熱器支路由單向閥、翅片管換熱器及第二閥門組成；所述翅片管換熱器的低端口經(jīng)第二閥門連接于第一閥門與第三閥門之間，翅片管換熱器的高端口與單向閥的入口相連接，單向閥的出口連接于土壤側(cè)換熱器與氣液分離器之間，所述土壤側(cè)換熱器安裝位置高于翅片管換熱器。所述用戶側(cè)換熱器為風(fēng)冷換熱器或水冷換熱器。所述土壤側(cè)換熱器為水冷換熱器。所述翅片管換熱器為風(fēng)冷換熱器。所述翅片管換熱器的翅片表面涂有太陽能選擇性吸收材料的涂層。所述第一閥門、第二閥門和第三閥門采用電動(dòng)式、電磁式或手動(dòng)閥。[0010]所述節(jié)流裝置采用電子膨脹閥、孔板、毛細(xì)管、浮球閥或是其組合。本實(shí)用新型設(shè)置有三種供熱模式及一種蓄熱模式:太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式、太陽能-空氣源熱泵供熱模式、地源熱泵供熱模式及分離式熱管蓄熱模式；運(yùn)行所述太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式時(shí)，土壤側(cè)換熱器、用戶側(cè)換熱器及翅片管換熱器工作；運(yùn)行所述太陽能-空氣源熱泵供熱模式時(shí)，用戶側(cè)換熱器及翅片管換熱器工作；運(yùn)行所述地源熱泵供熱模式時(shí)，用戶側(cè)換熱器及土壤側(cè)換熱器工作；運(yùn)行所述分離式熱管蓄熱模式時(shí)，翅片管換熱器及土壤側(cè)換熱器工作。本實(shí)用新型的有益效果:1、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了多種熱源互補(bǔ)利用，既有效利用了自然能源，又減少了對(duì)外界環(huán)境的影響；通過翅片管換熱器與土壤側(cè)換熱器并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了多種能源的交替使用，減少了從土壤中的取熱量，有助于實(shí)現(xiàn)換熱器周圍土壤的熱平衡，多種循環(huán)共用壓縮機(jī)、用戶側(cè)換熱器、節(jié)流裝置，使得熱泵機(jī)組結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊；2、本實(shí)用新型通過分離式熱管蓄熱模式，將夏季空氣中的熱量蓄存于土壤中，提高了土壤溫度和熱泵機(jī)組冬季制熱效果，進(jìn)一步緩解了冬季取熱、排熱的不平衡問題；3、本實(shí)用新型在翅片管換熱器的翅片表面涂有選擇性吸收材料的涂層，提高了翅片管換熱器的工作溫度及換熱量，實(shí)現(xiàn)了空氣熱能與太陽能兩種自然能源的綜合利用，既提高了供暖期熱泵系統(tǒng)的供暖性能，同時(shí)提高了非供暖期分離式熱管的蓄熱性能。

圖1為本實(shí)用新型的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為去除土壤側(cè)換熱器和第一閥門后的本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為去除翅片管換熱器支路后的本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為翅片管換熱器支路、土壤側(cè)換熱器和第一閥門連接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I一壓縮機(jī)，2—用戶側(cè)換熱器，3—貯液器，4一干燥過濾器，5—節(jié)流裝置，6—第三閥門，7—土壤側(cè)換熱器，8—?dú)庖悍蛛x器，9一翅片管換熱器，10—第一閥門，11一第二閥門，12—單向閥。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，一種適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，包括壓縮機(jī)1，用戶側(cè)換熱器2、貯液器3、干燥過濾器4、節(jié)流裝置5、土壤側(cè)換熱器7、氣液分離器8、及與土壤側(cè)換熱器7并聯(lián)的翅片管換熱器9 ;壓縮機(jī)I的出口與用戶側(cè)換熱器2的一端相連接，用戶側(cè)換熱器2的另一端與貯液器3的一端相連接，貯液器3的另一端與干燥過濾器4的一端相連接，干燥過濾器4的另一端與節(jié)流裝置5的入口相連接；節(jié)流裝置5的出口依次通過第三閥門
6、第一閥門10與土壤側(cè)換熱器7的低端口相連接，土壤側(cè)換熱器7的高端口與氣液分離器8的一端相連接；氣液分離器8的另一端與壓縮機(jī)I的入口相連接；在所述土壤側(cè)換熱器7和第一閥門10的串聯(lián)支路的兩端并聯(lián)有翅片管換熱器9支路，所述翅片管換熱器9支路由單向閥12、翅片管換熱器9及第二閥門11組成；所述翅片管換熱器9的低端口經(jīng)第二閥門11連接于第一閥門10與第三閥門6之間，翅片管換熱器9的高端口與單向閥12的入口相連接，單向閥12的出口連接于土壤側(cè)換熱器7與氣液分離器8之間，所述土壤側(cè)換熱器7安裝位置高于翅片管換熱器9。所述用戶側(cè)換熱器2為風(fēng)冷換熱器或者水冷換熱器。所述土壤側(cè)換熱器7為水冷換熱器。所述翅片管換熱器9為風(fēng)冷換熱器。所述翅片管換熱器9的翅片表面涂有太陽能選擇性吸收材料的涂層。所述第一閥門10、第二閥門11和第三閥門6采用電動(dòng)式、電磁式或手動(dòng)閥。所述節(jié)流裝置5采用電子膨脹閥、孔板、毛細(xì)管、浮球閥或是其組合。本實(shí)用新型設(shè)置有三種供熱模式及一種蓄熱模式:太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式、太陽能-空氣源熱泵供熱模式、地源熱泵供熱模式及分離式熱管蓄熱模式；運(yùn)行所述太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式時(shí)，用戶側(cè)換熱器2、土壤側(cè)換熱器7及翅片管換熱器9工作；運(yùn)行所述太陽能-空氣源熱泵供熱模式時(shí)，用戶側(cè)換熱器2及翅片管換熱器9工作；運(yùn)行所述地源熱泵供熱模式時(shí)，用戶側(cè)換熱器2及土壤側(cè)換熱器7工作；運(yùn)行所述分離式熱管蓄熱模式時(shí)，土壤側(cè)換熱器7及翅片管換熱器9工作。
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的使用過程:如圖1所示，當(dāng)室外溫度高于系統(tǒng)的設(shè)定值一，例如-10°C，且室內(nèi)溫度低于系統(tǒng)的設(shè)定值二，例如18°C，同時(shí)開啟第三閥門6、第二閥門11、第一閥門10，運(yùn)行太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式；從本實(shí)用新型的壓縮機(jī)I出來的高溫高壓制冷劑通過連接管進(jìn)入到室內(nèi)用戶側(cè)換熱器2，在室內(nèi)用戶側(cè)換熱器2中放熱后，制冷劑冷凝后依次經(jīng)過貯液器3、干燥過濾器4進(jìn)入節(jié)流裝置5，此時(shí)第三閥門6、第二閥門11、第一閥門10均為開啟狀態(tài)，制冷劑在節(jié)流裝置5中降壓節(jié)流后經(jīng)過第三閥門6分為兩路，一路低溫低壓制冷劑經(jīng)過第二閥門11通過連接管進(jìn)入翅片管換熱器9吸收太陽能和空氣中的熱量，另一路低溫低壓制冷劑經(jīng)過第一閥門10通過連接管進(jìn)入土壤側(cè)換熱器7吸收土壤中的熱量，制冷劑分別在兩個(gè)并聯(lián)的換熱器中吸熱氣化，翅片管換熱器9中流出的制冷劑經(jīng)過單向閥12之后與土壤側(cè)換熱器7中流出的制冷劑匯合，一同進(jìn)入氣液分離器8，再經(jīng)過連接管流入壓縮機(jī)I，實(shí)現(xiàn)太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式。在翅片管換熱器9出口處安裝單向閥12，可防止土壤側(cè)換熱器7中的制冷劑流入翅片管換熱器9。如圖2所示，當(dāng)室外溫度高于系統(tǒng)的設(shè)定值一，例如-10°C，且室內(nèi)溫度高于系統(tǒng)的設(shè)定值二，例如18°C，開啟第三閥門6、第二閥門11，關(guān)閉第一閥門10，運(yùn)行太陽能-空氣源熱泵供熱模式；從本實(shí)用新型的壓縮機(jī)I出來的高溫高壓制冷劑通過連接管進(jìn)入到室內(nèi)用戶側(cè)換熱器2，在室內(nèi)用戶側(cè)換熱器2中放熱后，制冷劑冷凝后依次經(jīng)過貯液器3、干燥過濾器4進(jìn)入節(jié)流裝置5，降壓節(jié)流后的制冷劑經(jīng)過第三閥門6、第二閥門11通過連接管進(jìn)入翅片管換熱器9吸收太陽能和空氣中的熱量，吸熱氣化后的制冷劑依次經(jīng)過單向閥12、氣液分離器8流入壓縮機(jī)1，實(shí)現(xiàn)太陽能-空氣源熱泵供熱模式，此模式適用于熱負(fù)荷較小的情況，此時(shí)單獨(dú)使用翅片管換熱器9提供的熱量就能滿足室內(nèi)的供熱。如圖3所示，當(dāng)室外溫度低于系統(tǒng)的設(shè)定值一，例如-10°C，開啟第一閥門10、第三閥門6，關(guān)閉第二閥門11，運(yùn)行地源熱泵供熱模式；從節(jié)流裝置5中流出的制冷劑經(jīng)過第三閥門6、第一閥門10通過連接管進(jìn)入土壤側(cè)換熱器7吸收土壤中的熱量，制冷劑吸熱氣化后經(jīng)氣液分離器8流入壓縮機(jī)I中，實(shí)現(xiàn)地源熱泵供熱模式，適用于室外溫度較低、熱負(fù)荷較大的情況。此時(shí)，單獨(dú)使用土壤側(cè)換熱器7提供的熱量可以滿足室內(nèi)的供熱。如圖4所示，在非供暖季，當(dāng)室外溫度與土壤側(cè)換熱器7周圍土壤溫度差高于系統(tǒng)設(shè)定值三時(shí)，例如10°c，開啟第二閥門11、第一閥門10，關(guān)閉第三閥門6，運(yùn)行分離式熱管蓄熱模式；制冷劑在翅片管換熱器9中吸收太陽能和空氣中的熱量，氣化后的制冷劑向上流至位置高于它的土壤側(cè)換熱器7，在土壤側(cè)換熱器7中冷凝放熱，將熱量貯存至土壤中，冷凝后的制冷劑由于重力原因流入低處的翅片管換熱器9中，實(shí)現(xiàn)了在夏季利用分離式熱管的原理將太陽能和空氣中的熱量一同排至土壤中的蓄熱模式。貯液器3是用來貯存液體制冷劑的容器，安裝在本實(shí)用新型中供熱模式時(shí)為冷凝器的用戶側(cè)換熱器2出口處，用來貯存用戶側(cè)換熱器2排出的高壓制冷劑；當(dāng)熱負(fù)荷增大或減小時(shí)，供給在供熱模式時(shí)為蒸發(fā)器的土壤側(cè)換熱器7的制冷劑流量就相應(yīng)的增多或減少，以滿足設(shè)備調(diào)節(jié)變化的需要。還可防止在用戶側(cè)換熱器2中存有過多的制冷劑，以保證用戶側(cè)換熱器2的有效換熱面積。在制冷設(shè)備大修時(shí)，還可將制冷系統(tǒng)中的制冷劑收貯在貯液器3中，以備再用。干燥過濾器4用來過濾設(shè)備中殘留的雜質(zhì)和制冷劑中的雜質(zhì)，并吸收制冷劑中的水分，防止產(chǎn)生冰堵、臟堵現(xiàn)象。本實(shí)施例中，制冷劑可采用R22、R134a等；太陽能選擇性吸收材料的涂層可采用
黑鎮(zhèn)、黑絡(luò)等。
權(quán)利要求1.一種適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于包括壓縮機(jī)、用戶側(cè)換熱器、貯液器、干燥過濾器、節(jié)流裝置、土壤側(cè)換熱器、氣液分離器及與土壤側(cè)換熱器并聯(lián)的翅片管換熱器；所述壓縮機(jī)的出口與用戶側(cè)換熱器的一端相連接，用戶側(cè)換熱器的另一端經(jīng)貯液器與干燥過濾器的一端相連接，干燥過濾器的另一端與節(jié)流裝置的入口相連接；節(jié)流裝置的出口依次通過第三閥門、第一閥門與土壤側(cè)換熱器的低端口相連接，土壤側(cè)換熱器的高端口經(jīng)氣液分離器與壓縮機(jī)的入口相連接；在所述土壤側(cè)換熱器和第一閥門的串聯(lián)支路的兩端并聯(lián)有翅片管換熱器支路，所述翅片管換熱器支路由單向閥、翅片管換熱器及第二閥門組成；所述翅片管換熱器的低端口經(jīng)第二閥門連接于第一閥門與第三閥門之間，翅片管換熱器的高端口與單向閥的入口相連接，單向閥的出口連接于土壤側(cè)換熱器與氣液分離器之間，所述土壤側(cè)換熱器安裝位置高于翅片管換熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于所述用戶側(cè)換熱器為風(fēng)冷換熱器或水冷換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于所述土壤側(cè)換熱器為水冷換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于所述翅片管換熱器為風(fēng)冷換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于所述翅片管換熱器的翅片表面涂有太陽能選擇性吸收材料的涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于所述第一閥門、第二閥門和第三閥門采用電動(dòng)式、電磁式或手動(dòng)閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于所述節(jié)流裝置采用電子膨脹閥、孔板、毛細(xì)管、浮球閥或是其組合。
8.權(quán)利要求1所述的適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，其特征在于設(shè)置有三種供熱模式及一種蓄熱模式:太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式、太陽能-空氣源熱泵供熱模式、地源熱泵供熱模式及分離式熱管蓄熱模式；運(yùn)行所述太陽能-空氣源-地源熱泵供熱模式時(shí)，土壤側(cè)換熱器、用戶側(cè)換熱器及翅片管換熱器工作；運(yùn)行所述太陽能-空氣源熱泵供熱模式時(shí)，用戶側(cè)換熱器及翅片管換熱器工作；運(yùn)行所述地源熱泵供熱模式時(shí)，用戶側(cè)換熱器及土壤側(cè)換熱器工作；運(yùn)行所述分離式熱管蓄熱模式時(shí)，翅片管換熱器及土壤側(cè)換熱器工作。
專利摘要適用于寒冷地區(qū)的多熱源熱泵機(jī)組，屬于熱泵供熱空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了太陽能、環(huán)境空氣熱能、淺層土壤熱能交替利用。本實(shí)用新型包括壓縮機(jī)、用戶側(cè)換熱器、貯液器、干燥過濾器、節(jié)流裝置、土壤側(cè)換熱器、氣液分離器及與土壤側(cè)換熱器并聯(lián)的翅片管換熱器；壓縮機(jī)與用戶側(cè)換熱器相連接，用戶側(cè)換熱器經(jīng)貯液器與干燥過濾器相連接，干燥過濾器與節(jié)流裝置相連接，節(jié)流裝置依次通過第三閥門、第一閥門與土壤側(cè)換熱器相連接，土壤側(cè)換熱器經(jīng)氣液分離器與壓縮機(jī)相連接；在土壤側(cè)換熱器和第一閥門的串聯(lián)支路的兩端并聯(lián)有翅片管換熱器支路，翅片管換熱器支路由單向閥、翅片管換熱器及第二閥門組成，本實(shí)用新型設(shè)置有三種供熱模式及一種蓄熱模式。
文檔編號(hào)F25B27/00GK203024489SQ201220734040
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者韓宗偉, 王一茹, 楊軍, 孟欣, 丁慧婷, 趙晶 申請(qǐng)人:東北大學(xué)