专利名称：地热空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地热空调系统，尤其涉及一种包括多个地热交换器和多个压缩机的空调系统，所述地热换热器具有多个循环泵，所述循环泵可单独地以及选择性地操作从而使用地热进行热交换，所述压缩机设置于室外单元并且根据负载选择性地使用。
背景技术：
通常地，称为空调机的空调系统包括冷却/加热系统，用于通过重复地吸入温暖的室内空气、使热量与低温冷却剂热交换以及排放至室内空间来冷却室内空间，或者用于通过逆操作来加热室内空间。空调系统提供压缩机-冷凝器-膨胀阀-蒸发器的一系列循环。
同样，最近，空调系统也提供空气调节功能，吸入并过滤室内空间的污染空气，将污染空气净化为清洁空气，并且将清洁空气返回供给至室内空间，以及各种其他功能，诸如减湿功能，该功能用于将潮湿空气变为干燥空气并且将干燥空气返回排放入室内空间。
同时，如本领域所公知的那样，空调机粗略地分为室外单元和室内单元分离安装的分离式空调机，以及室外和室内单元整体安装的整体式空调机。
但是，现有技术空调机通过空调机内部冷却剂与外部空气之间的换热操作将室内空间保持在适当状态。因此，室外空气的温度在加热循环期间过低，在使用空气的换热系统中的冷却循环期间过高。
因此，吸收并从冷却剂中排出热量时将消耗很大能量。当外部空气的温度并非为不变时，由于加热/冷却循环所需的热源的异常，所以难于稳定地操作冷却循环和加热循环。
同时，为了解决使用外部空气的换热系统的问题，目前出现一种基础的空调系统，其使用地热作为热源执行外部换热。因此，由于使用地热的空调系统使用地热作为热源交换热量而不会出现由室外空气温度造成的影响，所以带来了比使用空气的空调系统更高的热效率(性能系数(COP)和能量效率比(EER))。
但是，使用地热的空调系统具有许多问题。即，虽然具有改善热效率的优点，但是使用地热的空调系统仍然具有下述问题，即当在室内空间换热之后、已经流过室外换热器的冷却剂没有充分地在冷却/加热循环期间向地面排热/从地面吸热时，冷却/加热循环的稳定性和可靠性减小。
同样，由于现有技术空调系统只使用一个压缩机或泵使诸如冷却剂的流体流动，所以压缩机或泵不能根据负载量选择性地使用。因此，考虑到最大负载，应该一直使用高容量压缩机或泵。因此，当需要比较低的负载时，能量被浪费掉。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种地热空调系统，该空调系统基本上消除了由于现有技术的限制和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种使用地热交换热量的地热空调系统。
本发明的另一目的是提供一种包括多个室外换热器和地热交换器的地热空调系统，其中循环分配器设置在室外换热器与地热交换器之间从而控制循环介质的流动。
本发明的其他目的是提供一种包括多个可根据负载条件选择性地使用的循环泵的地热空调系统。
本发明的另一目的是提供一种包括允许热量与室外换热器进行充分换热的辅助热源的地热空调系统。
本发明的另一目的是提供一种包括多个压缩机的地热空调系统，其中根据负载能力选择性地使用额外的压缩机。
本发明的其他优势、目的和特征可部分地通过下述说明书得到，通过研究下述说明书，本领域技术人员可清楚得知内容，或者可通过本发明的实践而得到。本发明的目的和其他优势可通过在说明书中特别指出的结构、其权利要求以及附图实现和获得。
为了实现这些目的和其他优势，根据本发明的目的，如这里实现和广泛地说明，提供一种水冷空调机，包括多个用于调节室内空气的室内单元；至少一个经由多个管道与所述室内单元连通的室外单元，所述室外单元包括进行热交换的室外换热器，以及用于压缩冷却剂的多个压缩机；与所述室外单元的室外换热器连接的地热交换器，并且所述地热交换器设置在地面下方从而允许热量在地热与循环通过所述地热交换器的循环介质之间进行交换；以及安装在所述室外单元一侧上的辅助热源，用于辅助所述室外换热器进行热交换。
在本发明的另一方面，提供一种地热空调系统，包括多个用于调节室内空气的室内单元；设置在所述室内单元一侧上的多个室外单元，所述室外单元包括室外换热器，在该换热器中，通过所述室外换热器循环的冷却剂与外部空气交换热量，以及用于压缩所述冷却剂的压缩机；多个与所述室外单元的室外换热器连接的地热交换器，所述地热交换器设置在所述地面下方从而允许热量在地热与通过所述地热交换器循环的循环介质之间进行交换；以及安装在所述多个室外换热器与所述地热交换器之间的循环分配器，用于根据操作状态控制所述循环介质的流动。
在本发明的另一方面中，提供一种地热空调系统，包括多个用于调节室内空气的室内单元；至少一个经由多个管道与所述室内单元连通的室外单元，所述室外单元包括进行热交换的室外换热器，以及用于压缩冷却剂的多个压缩机；与所述室外单元的室外换热器连接的地热交换器，并且所述地热交换器设置在地面下方从而允许热量在地热与循环通过所述地热交换器的循环介质之间进行交换；安装在所述室外单元一侧上的辅助热源，用于辅助所述室外换热器进行热交换；安装在所述多个室外换热器与所述地热交换器之间的循环分配器，用于根据操作状态控制所述循环介质的流动；安装在所述室外换热器与所述地热交换器之间的循环管，用于导引所述循环介质的循环；以及安装在所述循环管处的循环泵，用于促使所述循环介质的流动。
本发明的地热空调系统用于改善空气调节的性能。
第一，设置于室外单元的室外换热器的冷却剂使用诸如水的循环介质交换热量。循环介质与深入设置在地下的地热交换器的地热交换热量。由于室外换热器采用如上所述的在循环介质(水)和地热之间进行换热的水冷式换热器，所以本发明的室外换热器提供与使用空气的现有技术换热器相比相对更高的COP和EER的热效率。因此，空气调节系统的空气调节性能得以改善。
第二，本发明提供用于使用除了使用地热的地热交换器以外的辅助热源冷却或加热循环介质的系统。因此，在地热不足以凝结或蒸发室外换热器的冷却剂的情况下，辅助热源用于辅助循环介质的加热或冷却。因此，带来下述优势，即，即使在地热不足以使室外换热器蒸发或者凝结冷却剂的环境下也可使用辅助热源蒸发或者凝结冷却剂。即，根据本发明的空气调节系统具有稳定的空气调节性能，不受地热的影响。
第三，根据本发明设置恒速压缩机和逆变器压缩机，并且根据负载的大小选择性地使用。因此，由于在需要相对低的负载时只有逆变器压缩机进行操作，所以与现有技术中使用高容量单压缩机的情况相比节省了能量。即，可在需要低负载的情况下防止为了驱动压缩机而浪费能量。
第四，设置多个室外单元、室内单元和地热交换器，用于分配冷却剂的冷却剂分配器和用于分配循环介质的循环分配器根据本发明进行安装。因此，由于根据用户的选择或控制单元的设定值只需要使用室外单元、室内单元和地热交换器中的一些，所以节省了能量。即，由于可防止无益单元的操作，所以改善了能量效率。
第五，根据本发明设置用于供给循环介质的多个循环泵。因此，由于根据负载可选择性地使用循环泵中的一些，所以与现有技术中均一地安装并且操作最大容量泵的情况相比可节省成本。
应该理解，本发明的前述总体说明和随后的详细说明是示例性和解释性的并且意在进一步解释权利要求限定的发明。
附图用于提供对本发明的进一步理解并且包括并且构成本申请的一部分，本发明的示例性(各)实施例以及说明书用于说明本发明的原理。在附图中图1是示出根据本发明第一实施例安装的地热空调系统的视图；图2是示出根据本发明的地热空调系统的结构和冷却剂流动的方框图；图3是示出根据本发明第二实施例安装的地热空调系统的视图；图4是示出根据本发明第二实施例的地热空调系统的结构和冷却剂流动的方框图；图5是示出作为根据本发明的地热空调系统的关键部分的室外单元的结构的视图；图6是示出构成根据本发明的地热空调系统的辅助热源的连接的方框图；图7是示出根据本发明一项实施例的热水加热泵的方框图；图8是示出根据本发明第一实施例的冷却剂和循环介质的流动的视图；图9是示出在根据本发明的地热空调系统中通过循环管道循环的循环介质的视图；图10是示出在根据本发明的地热空调系统中使用热水加热泵的循环介质的流动的视图；图11是示出当锅炉(boiler)根据本发明一项实施例操作时的循环介质的流动的视图；图12是示出当冷却塔根据本发明一项实施例操作时的循环介质的流动的视图；图13是示出当根据本发明第二实施例执行局部冷却和局部加热时的冷却剂和循环介质的流动的视图；图14和15是示出根据本发明第二实施例的循环介质的流动的局部放大视图。
具体实施例方式
现在将参照本发明的优选实施例进行详细的说明，其实例在附图中示出。本发明提供一种使用同样称为地面源热泵(GSHPs)的室外单元的地热空调系统。该地热空调系统为使用地热作为室外换热器的热源的系统，其中，室外换热器使用具有由地热产生的预定温度的水(换热水)交换热量。
图1是示出根据本发明第一实施例安装的地热空调系统的视图，图2是示出根据本发明的地热空调系统的方框图。
参照图1和2，地热空调系统包括一个或多个用于调节室内空气的室内单元200；一个或多个经由多个管道与室内单元100连通的室外单元100；设置在地面下的地热交换器300，允许热量在地热与通过地热交换器内部循环的循环介质之间交换；以及多个辅助热源400、450和460，用于辅助在设置于室外单元100的室外换热器处进行热交换。
室外单元100包括恒速压缩机120、逆变器压缩机120’、蓄液器132、室外换热器140和室外线性膨胀阀(LEV)102。室内单元200包括室内换热器202和膨胀阀204。
在空调机中，多个室内单元200连接至一个或多个室外单元100。液体冷却剂所流经的单一共用液体管道210和气体冷却剂所流经的单一共用气体管道212安装在室外单元100与室内单元200之间，使得它们相互连通。同样，用于保持冷却剂平衡的高低压共用管道214安装在两个或多个室外单元100之间，使得室外单元100相互连通。
高低压共用管道214安装成使得设置于多个室外单元100的室外换热器140的入口相互连通从而保持室外单元100之间的冷却剂的平衡。同时，高低压共用管道214允许冷却剂流入甚至没有使用的室外单元100的室外换热器140。因此，换热效率整体改善。同样，高压冷却剂或低压冷却剂根据冷却循环和加热循环流过高低压共用管道214。
液体冷却剂所流经的分支液体管道210’和气体冷却剂所流经的分支气体管道212’设置于室内单元200。分支液体管道210’和分支气体管道212’分别与共用液体管道210和共用气体管道212连通。
同样，分支液体管道210’和分支气体管道212’根据所连接的室内单元200的容量具有不同的直径。
同时，液体冷却剂所流经的室外液体管道210”和气体冷却剂所流经的室外气体管道212”设置于室外单元100。室外液体管道210”和室外气体管道212”分别与共用液体管道210和共用气体管道212连通。
多个辅助热源400、450和460加热或者冷却流经地热交换器300的循环介质。辅助热源400、450和460中的两个或多个同时操作，或者它们中的一个被选择性地使用。
参照图2，多个辅助热源400、450和460包括热水加热泵400、锅炉450和冷却塔460。当然，热水加热泵400、锅炉450和冷却塔460其中之一可设置为辅助热源400、450和460。同样，可进一步设置其他设备。
热水加热泵400安装在室外单元100与地热交换器300之间，从而允许通过地热交换器300循环的循环介质通过与其他换热水进行的热交换散发热空气。
锅炉450安装在室外单元100与地热交换器300之间从而加热通过地热交换器300循环的循环介质。
冷却塔460安装在室外单元100与地热交换器300之间，从而冷却通过地热交换器300循环的循环介质。冷却泵468还安装在冷却塔460内部或外部，该泵用于促使已经通过冷却塔460的循环介质(水)进行流动。
循环管道310设置在室外单元100的室外换热器140与地热交换器300之间，从而导引循环介质的循环。循环介质由一种材料形成，优选地为水(H2O)，其具有比至少空气高的比热。
促使循环介质流动的循环泵320安装在循环管道310中。循环泵320允许包含在循环管道310中的循环介质使用从外部施加的能量沿一个方向流动。
设置多个循环泵320。优选地，循环泵320包括两个或多个泵，诸如具有固定供应容量的固定供应式循环泵，以及容积可在操作期间改变的可变供应式循环泵。更详细地说，循环泵320包括具有固定供应容量的固定供应式循环泵320’和容积可变化的可变供应式循环泵320”。
固定供应式循环泵320’总是沿一个方向供给预定量的流体(循环介质)，可变供应式循环泵320”具有可变的旋转速度从而可变地供给流体量。
因此，当使用地热交换器300时，可变供应式循环泵320”一直进行操作，固定供应式循环泵320’选择地使用。即，当室外换热器140的负载增加时，固定供应式循环泵320’额外地进行操作，只使用可变供应式循环泵320”不能处理增加的负载。
补充箱330进一步设置于循环管道310，该箱用于补充流过循环管道310的循环介质的短缺。同样，用于控制流过循环管道310的循环介质的压力的贮存箱340安装在补充箱330的一侧上。
热水箱430设置在热水加热泵400的一侧上。由与热水加热泵400热交换而加热的水存储在热水箱430中。热水泵432安装在热水加热泵400与热水箱430之间，从而促使循环水流动。
下面将详细说明辅助热源400、450和460的构造和连接。
图3和4示出根据本发明第二实施例的地热空调系统。即，图3是示出根据本发明第二实施例安装的地热空调系统的示意图，图4是根据本发明第二实施例的地热空调系统的方框图。
参照图3和4，除了根据本发明第一实施例的地热空调系统的结构，根据本发明第二实施例的地热空调系统还包括冷却剂分配器500和循环分配器510。
即，不同于第一实施例，第二实施例包括冷却剂分配器500，该分配器设置于分支液体管210’与分支气体管212’之间以及室外液体管210”与室外气体管212”之间的连接部分，从而控制冷却剂流。
同样，用于控制循环介质流的循环分配器510安装在室外换热器140与地热交换器300之间。循环介质循环所经过的循环管道310分为连接至室外换热器140的室外循环管310’和连接至地热交换器300的地面循环管310”。即，室外循环管310’连接在室外换热器140与循环分配器510之间从而导引该循环介质。另一方面，地面循环管310”连接在地热交换器300与循环分配器510之间从而导引该循环介质。
更详细地，根据本发明第二实施例的地热空调系统包括多个用于调节室内空气的室内单元200；多个冷却剂循环所经过的室外单元100；多个地热交换器300，该交换器设置在地面下从而允许热量在地热与循环经过地热交换器300内部的循环介质之间进行交换；多个辅助热源400、450和460，用于辅助在室外单元100的室外换热器处辅助进行热交换；冷却剂分配器500，该分配器安装在室内单元200与室外单元100之间从而根据操作状态控制冷却剂的流动；以及循环分配器510，该分配器安装在室外单元100与地热交换器300之间从而控制循环介质(水)的流动。
冷却剂分配器500设置在室内单元200或室外单元100中，或者分离地安装在外部。同样，虽然未示出，冷却剂分配器500包括多个阀，用于分离地控制供给至多个室内单元200和室内单元100的冷却剂。
详细地，冷却剂分配器500根据用户的设定或需要进行空气调节的室内空间的相应状态控制供给至室内单元200的冷却剂。
当然，虽然未示出，控制单元设置在冷却剂分配器500的一侧上，从而控制冷却剂分配器500的相应阀(未示出)，以及控制连接至室内单元200的分支液体管210’和分支气体管212’的开启/关闭。即，冷却剂分配器500根据用户的设定控制流入室内单元200的冷却剂，或者根据安装有室内单元200的相应室内空间的状态自动地控制冷却剂的流动。
同样，冷却剂分配器500同样控制供给至室外单元100的冷却剂。即，所有或一些室外单元100根据施加至室内单元200的负载选择地使用。
同样，根据第二实施例，室外单元100单独地连接至冷却剂分配器500。即，室外液体管210”和室外气体管212”单独地并且直接地连接至冷却剂分配器500。
因此，冷却剂分配器500控制室外液体管210”和室外气体管212”的开启/关闭从而控制流过室外单元100的冷却剂。同样，高低压力共用管214同样连接在室外单元100之间，使得室外单元100相互连通从而保持两个或多个室外单元100之间的冷却剂的平衡。
循环分配器510设置在室外单元100或分离地安装在外部。同样，循环分配器510包括多个阀，从而单独地控制供给至多个室外单元100和地热交换器300的循环介质的流动。
更详细地，循环分配器510根据用户设定或室外换热器140的负载控制供给至地热交换器300的冷却剂。
当然，虽然未示出，循环控制单元设置在循环分配器510的一侧上，从而控制循环分配器510的相应阀(未示出)，来控制流过室外循环管310’和地面循环管310”的循环介质(水)。即，循环分配器510根据用户的设定控制流入室外换热器140的循环介质，或者根据室外换热器140是否操作单独地控制流过多个室外换热器140的循环介质。
同样，循环分配器510控制供给至多个地热交换器300的循环介质。即，所有或一些地热交换器300根据施加至室外换热器140的负载选择性地使用。换句话说，循环分配器510根据室外换热器140的负载通过控制连接至地热交换器300的地面循环管310”来控制循环介质的流动。
由于室外单元100和室内单元200的内部结构，以及多个辅助热源400、450和460与第一实施例相同，所以其详细说明在此省略。
图5示意性地示出室外单元的结构，该室外单元是根据本发明的地热空调系统的关键部件。方便起见，多个室外单元其中之一在下文进行示例性地说明。
参照图5，多个压缩机120和120’安装在室外单元100内部。压缩机120和120’压缩冷却剂从而将冷却剂改变为高温和高压冷却剂。即，安装有恒速操作的恒速压缩机120，以及作为可变速度热泵的逆变器压缩机120’。
冷却剂喷洒器120a安装在压缩机120和120’的入口处。当压缩机120和120’过热时，冷却剂喷洒器120a根据它们的操作状态供给冷却剂从而防止压缩机120和120’的损害。这里使用的冷却剂可以是室外换热器140排出的冷却剂，如下文所述。
同样，液体均一管121安装在恒速压缩机120与逆变器压缩机120’之间从而允许恒速压缩机120和逆变器压缩机120’连通。因此，当在一个压缩机任一侧上产生流体存放时，流体存放通过其他压缩机补偿，使得压缩机120和120’的损坏得以防止。
具有低噪音和优良效率的旋涡(scroll)压缩机用做压缩机120和120’，尤其，逆变器压缩机120’是逆变器漩涡压缩机，其旋转数根据负载进行控制。因此，当使用一些室内单元200并且施加小负载时，逆变器压缩机120’首先进行操作。直到负载逐渐增加并且无法被逆变器压缩机120’单独处理，恒速压缩机120不进行操作。
用于测量从压缩机120和120’排出的冷却剂的温度的压缩机排出温度传感器120b和120’b以及油分离器122分别设置在恒速压缩机120和逆变器压缩机120’的出口。油分离器122过滤从压缩机120和120’排出的冷却剂中混合的油，从而允许过滤油收集至压缩机120和120’。
即，用于冷却在压缩机120和120’的操作期间产生的摩擦热所使用的油与冷却剂共同排出至压缩机120和120’的出口。包括在冷却剂中的油通过油分离器122分离并且经由油收集管123收集至压缩机120和120’。
单向阀122’进一步安装在油分离器122的出口，从而防止冷却剂向后流动。即，在操作恒速压缩机120和逆变器压缩机120’其中之一的情况下，单向阀122’使得压缩冷却剂不会向后流入到未使用的压缩机120和120’。
油分离器122形成为经由一管与四向阀124连通。四向阀124安装成根据冷却/加热循环改变冷却剂的流动方向。四向阀124的相应端口连接至压缩机120和120’的出口(或者油分离器)，压缩机120和120’、室外换热器140和室内换热器200的入口(或蓄液器)。
因此，从恒速压缩机120和逆变器压缩机120’排出的冷却剂被收集至一个地方并且流入四向阀124。高压传感器124’安装在四向阀124的入口从而检查从压缩机120和120’排出的冷却剂的压力。
同时，热气管125跨过四向阀124安装从而允许一部分冷却剂从油分离器122流至四向阀124，从而直接地流入蓄液器132，这将在下文进行说明。
在流至蓄液器132的低压冷却剂的压力在空调机的操作期间需要提升的情况下，热气管125允许高压冷却剂离开压缩机120和120’的排出口直接地流至压缩机120和120’的入口。作为旁路阀的热气阀125’安装在热气管125，从而开启/关闭热气管125。
同样，过冷器130设置在室外单元100内部。过冷器130是过冷装置，用于冷却甚至更多的在室外换热器140处进行热交换的冷却剂，这将在下文进行说明。过冷器130形成在连接至室外换热器140的出口的室外液体管210”的任意位置。
过冷器130可采用双管道。即，室外液体管210”设置在过冷器130内部，逆传送管130’形成在过冷器130内部。逆传送管130’从过冷器130的出口分支。用于通过冷却剂膨胀来冷却该冷却剂的过冷膨胀阀130’a安装在逆传送管130’中。
采用这种结构，从过冷器130排出的部分冷却剂流入逆传送管130’并且在其通过过冷膨胀阀130’a时进行冷却，并且在经冷却的冷却剂向后流过该过冷器130时内冷却剂被更大程度地冷却。从冷却剂130向后流动的冷却剂向后供给至蓄液器132并进行循环。
同时，液体管温度传感器130a安装在过冷器130的出口从而测量从室外单元100排出的冷却剂的温度。过冷入口传感器130’b设置于过冷膨胀阀130’a的出口，从而测量流至过冷器130的冷却剂温度。过冷出口传感器130’c设置于逆传送管130’，从过冷器130向后流动的冷却剂流过该逆传送管130’。
因此，已经通过室外换热器140的冷却剂流过中央部分，由膨胀阀(未示出)膨胀的低温冷却剂在外部流动从而更大程度地冷却该冷却剂的温度。
干燥器131安装在过冷器130的一侧上，即，室外液体管210”的一侧上，从室外换热器140排出的冷却剂通过该室外液体管导引至室内单元200。干燥器131除去包含在流过室外液体管210”的冷却剂中的湿气。
蓄液器132安装在恒速压缩机120与逆变器压缩机120’之间。蓄液器132过滤液体冷却剂从而只允许气体冷却剂流入压缩机120和120’。
当从室内单元200流出的并且没有蒸发但是保持处于液体状态的一部分冷却剂直接地流入压缩机120和120’时，施加至将冷却剂变为高温和高压气体冷却剂的压缩机120和120’的负载增加从而导致压缩机120和120’损坏。
因此，由于流入蓄液器132并且没有蒸发但是保持处于液体状态的一部分冷却剂相对重于气体冷却剂，液体冷却剂存放在蓄液器132的下部，并且只有气体冷却剂流入压缩机120和120’。同时，用于测量从外部流来的冷却剂的温度的流入管温度传感器132’以及测量冷却剂压力的低压传感器132”设置于蓄液器132的入口。
室外换热器140设置在室外单元100的内部。室外换热器140允许热量在流过室外换热器140的冷却剂与流过循环管310的循环介质之间进行交换。室外换热器140可采用水冷式换热器。
虽然未示出，但是采用水冷式换热器的室外换热器140可以是通过交替叠置多个薄板形成的板式换热器。因此，冷却剂流过一些薄板的内部，循环介质流过其他薄板的内部。即，由于冷却剂和循环介质所流过的薄板交替叠置，所以冷却剂和循环介质在相应薄板内部沿相互交叉的方向流动时交换热量。
图6更详细地示出辅助热源400、450和460的结构和连接。这里，为方便起见，示例性地说明地热交换器其中之一。因此，将省略对循环分配器510的说明。
参照图6，与内部换热器202连通的冷却剂管和循环管310连接至室外单元100的室外换热器140。即，室外液体管210”、室外气体管212”和循环管310连接至室外换热器140。
因此，热量在流过室外液体管210”、室外气体管212”的冷却剂与流过循环管310的循环介质(水)之间进行交换。循环管310形成为构成闭环回路整体，从而允许内部循环介质持续循环并且与外部隔离。
地热交换器300设置在地面下方较深的地方，从而允许热量在地热与流过循环管310的循环介质之间交换。即，地热交换器300可设置在地面下方深1-200米。地热交换器300设置的深度根据安装区域的气候进行改变。地热交换器300可设置的深度需要能够总是保持该区域的年平均温度。
可设置多个地热交换器300。地热交换器300可设置成曲折形状并且弯折多次，如图所示。
如上所述，循环管310连接在地热交换器300和室外换热器140之间，从而允许循环介质(水)流动。循环管310包括允许循环介质流入地热交换器300的供给管312，以及允许已经通过地热交换器300的循环介质返回至室外换热器140的返回管314。
返回管314设置有循环温度传感器316。更详细地，循环温度传感器316安装在地热交换器300的出口，从而测量已经通过地热交换器300的循环介质的温度。由循环温度传感器316测量的温度值输送至总体控制该系统的控制单元(未示出)。
热水加热泵400与地热交换器300协作，或者选择地使用。即，只有热水加热泵400可在不使用地热交换器300的情况下用做室外换热器140的热量交换。
加热泵供给管402和加热泵返回管402’连接在循环管310与热水加热泵400之间从而导引循环介质(水)的流动。更详细地，加热泵供给管402从供给管312分支，从而将循环介质导引至热水加热泵400。加热泵返回管管402’从返回管314分支，从而在循环介质通过热水加热泵400之后导引返回至返回管314的循环介质。
加热泵供给阀404设置于供给管312与加热泵供给管402之间的连接部分。热水返回阀404’设置于返回管314与加热泵返回管402’之间的连接部分。加热泵供给阀404和热水返回阀404’的每个采用能够控制流体三向流动的三向阀。
因此，加热泵供给阀404控制来自室外换热器140并流过供给管3 12的循环介质，从而供给至地热交换器300和热水加热泵400二者，或者供给至地热交换器300和热水加热泵400其中之一。
热水温度传感器406安装在加热泵返回管402’。即，热水温度传感器406安装在热水加热泵400的出口从而测量经由加热泵返回管402’从热水加热泵400排出的循环介质的温度。热水温度传感器406连接至控制单元(未示出)，从而向控制单元提供测量温度。
在热水加热泵400的内部进行热交换。即，不仅与循环介质进行热交换，而且与流过热水循环管420的换热水进行热交换，这将在下文进行说明。
热水箱430连接至热水加热泵400的一侧(图6的右侧)。同样，构成闭合回路的热水循环管420连接在热水凝结器412与热水箱430之间。换热水循环流过热水循环管420。因此，热量在流过热水循环管420的换热水经过热水凝结器412的同时进行交换。通过热交换变热的换热水经由热水循环管420流入热水箱430从而与存储在热水箱430中的水交换热量。采用这种方式，存储在热水箱430中的水被加热。
热水泵432安装在热水循环管420中。热水泵432由外部能量操作从而允许流过热水循环管420的换热水持续地沿一个方向流动。
锅炉450连接至循环管310从而加热循环介质。即，锅炉450连接至循环管310的返回管314。
更详细地，锅炉450使用从外部供给的能量加热循环介质。锅炉供给管452和锅炉返回管452’形成在锅炉450与返回管314之间，从而相互连通。
锅炉供给管452是一通道，允许循环介质流过返回管314以流入锅炉450。锅炉返回管452’是一通道，允许经过锅炉450的循环介质返回至返回管314。
锅炉供给阀454和锅炉返回阀454’分别安装在返回管314和锅炉供给管452之间，以及返回管314与锅炉返回管452’之间的连接部分。类似于上述加热泵供给阀404和热水返回阀404’，每个锅炉供给阀454和锅炉返回阀454’可以是能够控制三个方向液体流动的三向阀。因此，将循环介质供给至锅炉450根据锅炉供给阀454和锅炉返回阀454’的开启/关闭进行控制。
锅炉温度传感器456安装在锅炉返回管452’中。即，锅炉温度传感器456测量已经通过锅炉450的循环介质的温度。由锅炉温度传感器456测量的温度传送至控制单元。
冷却塔460连接至返回管314。冷却塔460使用与空气的接触冷却该循环介质。由于冷却塔460是用于冷却在工厂中的冷却水的装置，所以省略对其的详细说明。
冷却塔供给管462和冷却塔返回管462’形成在返回管314与冷却塔460之间，从而相互连通。冷却塔供给管462是一通道，允许流过返回管314的循环介质流入冷却塔460。冷却塔返回管462’是一通道，允许经过冷却塔460的循环介质返回至返回管314。
冷却塔供给阀464和冷却塔返回阀464’分别安装在返回管314与冷却塔供给管462之间，以及返回管314与冷却塔返回管462’之间的连接部分。类似于上述加热泵供给阀404和热水返回阀404’，冷却塔供给阀464和冷却塔返回阀464’的每个可以是能够控制流体沿三个方向流动的三向阀。因此，将循环介质供给至冷却塔460根据冷却塔供给阀464和冷却塔返回阀464’的开启/关闭进行控制。
冷却温度传感器466安装在冷却塔返回管462’中。即，冷却温度传感器466测量已经通过冷却塔460的循环介质的温度。在冷却温度传感器466处测量的温度被传送至控制单元。
同时，冷却泵468进一步安装在冷却塔返回管462’中。冷却泵468沿一个方向施加压力(图6中的右侧)，使得已经通过冷却塔460的循环介质经由返回管314流入室外换热器140。即，已经流入冷却塔460的循环介质暴露于空气，从而与空气进行热交换，并且再次收集并且允许流过冷却塔返回管462’。如上所述，冷却泵468促使流过冷却塔返回管462’的循环介质进行流动，并且防止循环介质向后流动。
循环泵320可安装在返回管314中，从而促使流过循环管310的循环介质进行流动。更详细地，多个循环泵320平行地安装在贮存箱340和锅炉450之间从而促使循环介质沿一个方向进行流动(图6中的右侧)，如图所示。
补充箱330是用于向循环管310供给循环介质的循环介质存放装置。即，补充箱330设计用于补充由于在循环介质通过循环管310时蒸发或者泄漏而变得不足的循环介质。
补充箱330形成为通过返回管314和补充管332相互连通。同样，补充阀334安装在补充管332中，从而开启/关闭补充管332以控制供给至返回管314的循环介质。
补充阀334通过用户手动开启/关闭，或者在控制单元(未示出)的控制下自动地开启/关闭。
贮存箱340形成为通过返回管314和贮存管342与其他管道连通，从而控制流过循环管310的循环介质的压力。即，贮存箱340作为缓冲区域，用于控制流过循环管310的循环介质的瞬间变化的压力。贮存箱340与返回管314间隔安装，或者整体地形成在返回管314的中间部分。
图7示出热水加热泵400的方框图。
参照图7，多个进行热交换的部件诸如热水蒸发器410和热水凝结器412安装在热水加热泵400中。热水蒸发器410和热水凝结器412经由热水管422相互连通。同样，热水冷却剂流过热水管422。
热水蒸发器410和热水凝结器412是分别对应于室外换热器140和室内换热器202的换热器。热水蒸发器410和热水凝结器412的每个是使用水而非空气进行热量交换的水冷式换热器。同样，热水冷却剂可以与在室内换热器202和室外换热器140之间流动的冷却剂相同。
更详细地，热水蒸发器410允许热量在流过循环管310的循环介质与流过热水管422的热水冷却剂之间进行交换。同样，在热水凝结器412中，流过热水管422的热水冷却剂与循环通过热水循环管420的换热水进行热交换。
热水蒸发器410用做蒸发器。因此，热量在热水蒸发器410处的高温循环介质与低温热水冷却剂之间进行交换。因此，高温循环介质被冷却和凝结，并且低温热水冷却剂接收热量并且蒸发从而变为高温冷却剂(优选为气体冷却剂)。
另一方面，热水凝结器412用做凝结器。因此，热量在热水凝结器412处的高温热水冷却剂与低温换热水之间进行交换。
因此，高温热水冷却剂被冷却和凝结，低温换热水接收热量并且蒸发从而变为优选地高温气体状态。
热水管422分为热水液体管422’和热水气体管422”。相对高温的热水冷却剂流过热水液体管422’，并且经由热水液体管422’引入热水蒸发器410。同样，相对低压的热水冷却剂流过热水气体管422”。已经通过热水蒸发器410的热水冷却剂流过热水气体管422”。
热水气体管422”设置有多个热水压缩机414和414’。热水压缩机414和414’压缩热水冷却剂从而使冷却剂变为高温和高压冷却剂。热水压缩机414和414’可以是在恒速下操作的热水恒速压缩机414和作为可变速度加热泵的热水逆变器压缩机414’。
具有小噪音和优良效率的漩涡压缩机可用做热水压缩机414和414’，如上述压缩机120和120’那样，尤其地，旋转数根据热水凝结器412的负载进行控制的逆变器漩涡压缩机用做热水逆变器压缩机414’。因此，当施加至热水凝结器412的负载相对小时，只有热水逆变器压缩机414’首先操作。直到负载逐渐增加并且只使用热水逆变器压缩机414’不能处理增加的负载，热水恒速压缩机414进行操作。
热水油分离器416分别设置于热水逆变器压缩机414’的出口。热水油分离器416过滤从热水逆变器压缩机414’排出的冷却剂中混合的油，从而允许过滤油收集至热水逆变器压缩机414’。即，用于冷却在热水逆变器压缩机414’的操作期间产生的摩擦热的油与冷却剂共同排放至热水逆变器压缩机414’的出口。包括在冷却剂中的油由热水油分离器416分离并且经由热水油收集管416’收集至热水逆变器压缩机414’。
热水单向阀417进一步安装在热水油分离器416和热水恒速压缩机414的出口处从而防止冷却剂回流。即，热水单向阀417防止热水冷却剂向回流入至在只有热水恒速压缩机414和热水逆变器压缩机414’其中之一操作的情况下没有使用的热水压缩机414和414’中。
从热水恒速压缩机414和热水逆变器压缩机414’排出的冷却剂在连接阀418处连接在一起，并且流入热水凝结器412。
热水蓄液器424安装在热水恒速压缩机414和热水逆变器压缩机414’的入口处，从而过滤液体冷却剂并且仅允许气体冷却剂流入热水压缩机414和414’。即，由于已经通过热水蒸发器410之后排出并且还没有蒸发为气体但仍然处于液体状态的一部分热水冷却剂相对地重于气体热水冷却剂，所以液体冷却剂在热水蓄液器424的下部分中存放并且过滤，并且只有上部中的气体热水冷却剂流入热水压缩机414和414’。
热水膨胀阀426安装于热水液体管422’。热水膨胀阀426执行与设置于室内单元200的膨胀阀204相同的功能。热水膨胀阀426减小流入热水蒸发器410的热水冷却剂的压力。
下面将说明具有根据本发明的上述构造的地热空调系统的操作。
将描述根据本发明第一实施例的地热空调系统的操作。
首先，将参照图8整体说明根据本发明第一实施例的冷却剂和循环介质的流动。
由于冷却剂所流经的闭环回路形成在室内单元200与室外单元100之间，所以冷却剂在其如箭头所示循环经过室外单元100和室内单元200的同时交换热量。
在这一点，室外换热器140是水冷式换热器。因此，热量在通过室内单元200和室外单元100循环的冷却剂与通过室外换热器140的室外单元100和地热交换器300循环的循环介质(水)之间进行交换。
更详细地，流过循环管310的循环介质通过循环泵320沿一个方向流动。同样，多个循环泵320根据流过循环管310的循环介质或施加的负载选择性地使用。即，参照图8，在只使用多个室外换热器140其中一个或即使使用两个换热器140时不需要在室外换热器140处进行大量换热的情况下，施加至循环泵320的负载相对较小。因此，只优选地操作多个循环泵320的可变供应式循环泵320”。
同样，可变供应式循环泵320”根据负载排出不同量的循环介质。即，随着负载增加，可变供应式循环泵320”的旋转速度逐渐增加。只有当增加的负载过大并且可变供应式循环泵320”不能处理增加的负载时，固定供应式循环泵320’进行操作。图8示例性地示出只使用固定供应式循环泵320’。
同时，流过室内单元200和室外单元100的冷却剂根据为室内空间执行的冷却/加热循环沿相对方向流动。另一方面，流过循环管310的循环介质(水)的方向通常是不变的并且不需要转换为逆向方向。即，流过循环管310的循环介质不变地沿图2箭头所示的方向流动。
接下来，流过室外单元100和室内单元200的冷却剂的流动和操作将参照图5和8详细地说明。
如上所示，多个室内单元200连接至根据本发明的空调系统中的一个室外单元100，并且所有或一些室内单元200根据用户的选择进行操作。同样，多个室内单元200的全部都操作以冷却或加热室内单元。
当空调系统操作时(用于冷却室内单元)，室外LEV 102开启从而允许冷却剂在室外单元100与室内单元200之间流动。
首先，将说明在室外单元100处流动的冷却剂。从室内单元200流过来的气体冷却剂通过四向阀124并且流入蓄液器132。来自蓄液器132的气体冷却剂流入压缩机120和120’。同时，当供给至压缩机120和120’的冷却剂不足够时或者压缩机120和120’过热时，冷却剂从冷却剂喷洒器120a供给。
由压缩机120和120’压缩的冷却剂经由排放口排出从而通过油分离器122。包含在冷却剂中的油由油分离器122分离并且通过油收集管123收集至压缩机120和120’。
即，当冷却剂由压缩机120和120’压缩时，油混合入冷却剂。由于油处于液体状态并且冷却剂处于气体状态，所以油通过作为气液分离器的油分离器122分离。
同时，包含在压缩机120和120’内部的油的平衡由将恒速压缩机120与逆变器压缩机120’连接的流体均一管121保持。
已经经过油分离器122的冷却剂经过四向阀124并且流入室外换热器140。由于室外换热器140用做凝结器(在冷却循环期间)，所以冷却剂通过与循环介质的热交换被冷却并且变为液体冷却剂。已经通过室外换热器140的冷却剂被更大程度地冷却同时通过过冷器130。
已经通过过冷器130的冷却剂通过干燥器131，从而除去包含在冷却剂中的湿气，并且经由共用液体管210流入室内单元200。同时，已经通过压缩机120和120’的一部分冷却剂可经由高低压共用管214流入其他室外单元100。
经由高低压共用管214供给至其他室外单元100的冷却剂流入没有使用的室外单元100的室外换热器140，从而使冷却剂压力整体平衡，并且允许即使在没有使用的室外单元100的室外换热器140处进行预定的换热。
当冷却剂经由共用液体管210供给至室内单元200时，冷却剂经由从共用液体管210分支的分支液体管210’供给至操作中的各个室内单元200。同样，冷却剂的压力在膨胀阀204处被减小，并且在室内换热器202处交换热量。在这一点，由于室内换热器202用做蒸发器，所以冷却剂通过热交换变为低压气体。
从室内换热器202排出的冷却剂通过分支管212’，并且在共用气体管212处收集，然后流入室外单元100。已经经由共用气体管212和室外气体管212”流入室外单元100的冷却剂通过四向阀124并且流入蓄液器132。
还没有被蒸发的液体冷却剂在蓄液器132中过滤。只选择气体冷却剂并且将其供给至压缩机120和120’。上述过程完成一个循环。
同时，在空调系统以加热循环操作的情况下，冷却剂沿着相反方向流动，并且冷却剂的量在室外LEV 102处受控。
接下来，将根据本发明第二实施例说明地热空调系统的操作。
根据本发明第二实施例的冷却剂和循环介质的流动整体上几乎与根据本发明第二实施例的冷却剂和循环介质的流动相同。最特别的不同在于，在多个室内单元200和室外单元100之间流动的冷却剂通过冷却剂分配器500，并且在室外换热器140与地热交换器300之间循环的循环介质(水)通过循环分配器510。
首先，将参照图4整体说明根据本发明第二实施例的冷却剂和循环介质的流动。
如上所述，用于控制冷却剂流动的冷却剂分配器500安装在多个室内单元200与室外单元100之间，在室内单元200与室外单元100之间流动的冷却剂都通过冷却剂分配器500。
在多个室内单元200执行相同功能(例如，冷却循环)的情况下，流过多个室内单元200的冷却剂的方向是完全相同的，流过多个室外单元100的冷却剂的方向也是完全相同的。
在这一点，冷却剂分配器500根据控制单元(未示出)的命令选择性地开启/关闭与多个室内单元200连通的分支液体管210’和分支气体管212’。即，冷却剂分配器500允许冷却剂只供给至多个室内单元中的使用中的室内单元200。
同样，冷却剂分配器500控制流入多个室外单元100的冷却剂。即，在所有室内单元200进行操作并且所有室外单元100需要进行操作的情况下，冷却剂分配器500开启所有的相应室外液体管210”和室外气体管212”，使得冷却剂供给至所有的室外单元100。另一方面，在多个室内单元200中只有一些进行使用或者施加至室内单元200的负载较小的情况下，冷却剂分配器500关闭连接至一些室外单元200的室外液体管210”和室外气体管212”，使得只使用多个室外单元100中的一些。
同时，由于循环分配器510安装在室外换热器140与地热交换器300之间，所以循环分配器510控制通过多个室外换热器140和地热交换器300循环的循环介质的流动。
例如，循环分配器510根据控制单元(未示出)的命令选择性地开启/关闭与多个室外换热器140连通的相应室外循环管310’。即，循环分配器510使得循环介质不供给至多个室外单元100的没有使用的室外单元100。
同样，循环分配器510控制供给至多个地热交换器300的循环介质。即，在所有室外单元100进行操作并且所有地热交换器300需要进行操作的情况下，循环分配器510开启所有的地面循环管310”，使得冷却剂供给至所有的地热交换器300。另一方面，在多个地热交换器300中的只有一些能够充分地处理负载的情况下，循环分配器510关闭一些地面循环管310”，使得循环介质不供给至未使用的地热交换器300。
同时，流过室内单元200和室外单元100的冷却剂根据相应于室内空间执行的冷却/加热循环沿相对方向流动。另一方面，流过循环管310的循环介质(水)的方向总是不变的并且不需要转换为逆向。即，流过循环管310的循环介质持续地沿图4箭头所示的方向流动。
包含在室外单元100和室内单元200中的冷却剂的流动状态与第一实施例相同。
图9示出循环介质(水)流过循环管310，并且是使用单一地热交换器300的情况下的基本循环通路。即，图9示出多个辅助热源400、450和460没有使用并且循环介质(水)沿箭头方向在室外换热器140与地热交换器300之间循环。
在这一点，通过热泵供给管402、热泵返回管402’、锅炉供给阀454、锅炉返回阀454’、冷却塔供给阀464和冷却塔返回阀464’阻挡循环介质流动到热水加热泵400、锅炉450和冷却塔460。
因此，流过循环管310的循环介质按照图9所示的箭头持续地逆时针循环。循环介质的流动方向保持为不变的方向，而不考虑空调系统的冷却/加热循环。即，循环介质沿不变方向循环，而不考虑室外换热器140是否作为凝结器或者蒸发器。
在室外换热器140用做凝结器(冷却循环)的情况下，流过循环管310的循环介质冷却室外换热器140的冷却剂。另一方面，在室外换热器140用做蒸发器(加热循环)的情况下，流过循环管310的循环介质在室外换热器140处加热冷却剂。
同样，当流过循环管310的循环介质不足够时，用户根据控制单元(未示出)的信号手动开启补充阀334从而补充循环介质，或者补充阀334在控制单元的控制下自动地开启/关闭。
同样，循环泵320由外部供给的能量驱动，从而允许流过循环管310的循环介质不回流，而是持续地沿一个方向流动(图9中的逆时针方向)。
该循环机制是根据本发明的地热空调系统的最简单的循环机制。当由循环温度传感器316测量的循环介质的温度没有达到所需的温度时，辅助热源400、450和460进行操作。即，当温度没有达到足以冷却或加热室外换热器140处的冷却剂时，辅助热源400、450和460的至少其中之一进行操作从而冷却或加热循环介质。
图10示出当热水加热泵400操作时的循环介质的流动。参照图10，当本发明的空调系统以冷却循环操作时，热水加热泵400主要进行操作。
首先，实线箭头示出循环介质同时供给至地热交换器300和热水加热泵400二者的情况。因此，在这一点，加热泵供给阀404是完全开启从而允许来自室外换热器140的循环介质流入地热交换器300和热水加热泵400二者。
同样，在这一点，由于热水箱430操作，所以换热水在热水循环管420的内部流动。因此，甚至能够在热水凝结器412处执行热交换。即，经过热水凝结器412的热水冷却剂与包含在热水循环管420中的换热水交换热量，并且被冷却。因此，热水箱430的水由经加热的换热水加热，从而变为高温水。
同时，通过地热交换器300和热水加热泵400的经冷却的循环介质再次汇合并且流入室外换热器140。同样，经冷却的循环介质和高温冷却剂在室外换热器140处相互交换热量，使得冷却剂被冷却并且循环介质被加热。
接下来，虚线箭头示出循环介质仅通过热水加热泵400。即，循环介质没有流至地热交换器300。
在这一点，加热泵供给阀404阻挡到达地热交换器300的路径，并且只打开到达热水加热泵400的路径，从而控制来自室外换热器140的循环介质，以仅通过热水加热泵400。
同样，在这一点，由于热水箱430如上所述操作，所以热量在热水蒸发器410处的循环介质和热水冷却剂之间交换，并且热量在热水凝结器412处的热水冷却剂和换热水之间交换。因此，循环介质在通过热水加热泵400的同时被冷却。在热水加热泵400内部进行的热水冷却剂的循环和换热将在下文进行详细说明。
在通过热水加热泵400之后排出的循环介质的温度由热水温度传感器406测量，测得温度传送至控制单元(未示出)。因此，控制单元判断来自热水加热泵400的循环介质的温度是否是能够冷却室外换热器140的冷却剂的足够温度，从而确定是否操作其他辅助热源(冷却塔)。
例如，当来自热水加热泵400的循环介质的温度大于应该在室外换热器140处冷却的冷却剂的临界冷却温度时，控制单元控制循环介质通过冷却塔460从而更大程度地冷却循环介质。这里，临界冷却温度是设定为在空调系统的冷却循环期间在室外换热器140处凝结气体冷却剂所需的上限的温度。
同样，循环介质流入室外换热器140以与冷却剂换热的过程与上述过程相同。
图11示例性地示出锅炉450的操作。即，锅炉450操作从而提升来自地热交换器300的循环介质的温度。在这一点，根据本发明的空调系统以加热循环操作从而加热室内空间。
如图11所示，在由循环温度传感器316测量的温度不足以高到加热室外换热器140处的冷却剂的情况下或者在用户想要加倍空调系统的加热能力的情况下，锅炉450进行操作。即，在已经通过地热交换器300的循环介质的温度低于流入室外换热器140的冷却剂的临界加热温度的情况下或者在用户想要更大程度的加热的情况下，使用锅炉450。这里，临界加热温度是设定为在空调系统的加热循环期间蒸发室外换热器140处的液体冷却剂所需的下限的温度。
参照图11，在这种情况下，锅炉供给阀454开启锅炉450的一通道，从而允许来自地热交换器300的循环介质通过锅炉450。
更详细地，在循环介质的由循环温度传感器316测得的温度低于临界加热温度的情况下，控制单元(未示出)阻挡锅炉供给阀454的右通道并且同时开启锅炉供给阀454的下部通道从而允许已经通过地热交换器300的循环介质流入锅炉450。同样，同时地，锅炉返回阀454’的下部通道开启。
同样，在这一点，循环介质到达热水加热泵400和冷却塔460的流动由加热泵供给阀402、加热泵返回管402’、冷却塔供给阀464和冷却塔返回阀464’阻挡。
锅炉450由外部动力或能量加热从而增加循环介质的温度。已经通过锅炉450的循环介质的温度由锅炉温度传感器456测量并且供给至控制单元。因此，控制单元根据从锅炉温度传感器456传送的温度控制在锅炉450处加热循环介质的程度。因此，在锅炉温度传感器456处测量的循环介质的温度应该大于临界加热温度。
在通过锅炉450的同时被充分加热(至临界加热温度或更大)的循环介质流入室外换热器140从而与将要流入室内单元200的冷却剂交换热量。因此，循环介质被冷却，冷却剂被加热。
图12示出用做辅助热源的冷却塔460。在根据本发明的空调系统以冷却循环操作时，循环介质在通过冷却塔460的同时被冷却。即，在已经在地热交换器300处换热的循环介质的温度大于将要在室外换热器140处换热的冷却剂的临界冷却温度的情况下或者在用户想要更大程度地改善空调系统的冷却能力的情况下，使用冷却塔460。
更详细地，在由循环温度传感器316探测的循环介质的温度没有达到临界冷却温度的情况下，控制单元控制冷却塔供给阀464的上部通道的开启并且控制冷却塔供给阀464的右侧通道的关闭，同时，控制冷却塔返回阀464’的上部通道的开启。
因此，到达冷却塔460的通道被开启，并且已经通过地热交换器300的循环介质经由冷却塔供给管462流入冷却塔460并且被冷却。同样，在冷却塔460处冷却的循环介质通过冷却泵468流入冷却塔返回管462’，因此，流入室外换热器140。在这一点，由冷却温度传感器466测量的循环介质的温度应该保持在低于临界冷却温度。
已经流入室外换热器140的低温循环介质与高温冷却剂交换热量。因此，循环介质通过热交换变为高温循环介质。冷却剂通过换热变为低温冷却剂并且流入室内单元200冷却室内空间(用于空气调节的空间)。
在根据本发明的地热空调系统中，控制单元根据由循环温度传感器316测量的温度操作多个辅助热源400、450和460。即，当已经通过地热交换器300的循环介质在冷却循环期间需要更大程度地进一步冷却时，控制单元选择性地或者同时地操作热水加热泵400或者冷却塔460。同样，当已经通过地热交换器300的循环介质需要被进一步加热时，控制单元控制循环介质通过锅炉450。
同时，所有多个室内单元200可均一地使用从而冷却和加热室内空间。此外，多个室内单元200可操作以同时执行冷却循环和加热循环。即，一些室内单元200可操作进行加热循环，并且一些室内单元200可操作进行冷却循环。
图13示例性地示出一些室内单元操作进行加热循环，一些室内单元操作进行冷却循环。即，图13所示的室内单元的第一室内单元200a和第二室内单元200b操作进行冷却循环。图13所示的室内单元的第三室内单元200c和第四室内单元200d操作进行冷却循环。图13的实线示出用于冷却循环的冷却剂和循环介质的流动，图13的虚线示出用于加热循环的冷却剂和循环介质的流动。
在这一点，多个室外单元的第一室外单元100a用于第一室内单元200a和第二室内单元200b的冷却循环。多个室外单元的第二室外单元100b用做第三室内单元200c和第四室内单元200d的加热循环。
首先，将说明冷却一空间(室内空间)以进行空气调节。
已经通过第一室内单元200a和第二室内单元200b的冷却剂在冷却剂分配器500处汇合，并且流入第一室外单元100a。已经流入第一室外单元100a的冷却剂流入第一室外换热器140a从而与循环介质换热。在这一点，冷却剂由循环介质冷却和凝结。
由第一室外换热器140a凝结的冷却剂再次流入冷却剂分配器500，并且分配并供给至第一室内单元200a和第二室内单元200b。已经流入第一室内单元200a和第二室内单元200b的冷却剂与包含在室内空间中的空气交换热量，并且在第一室内换热器202a和第二室内换热器202b处蒸发(加热)。因此，在上述过程期间，冷却剂发出冷却空气从而冷却该空间(安装有第一室内单元的第一室内空间，以及安装有第二室内单元的第二室内空间)以进行空气调节。
同样，已经与第一室外换热器140a的冷却剂换热的循环介质沿着第一循环管310a流入多个第一地热交换器300a。更详细地，已经通过第一室外换热器140a的循环介质沿着第一室外循环管310a’被导引，流入循环分配器510，通过循环分配器510并且沿着第一地面循环管310a”导引，并且流入多个第一地热交换器300a。
已经流入第一地热交换器300a的循环介质通过向地面散发热量而被冷却，并且流入冷却塔460。循环介质被外部空气更大程度地冷却。已经通过冷却塔460的循环介质沿着第一地面循环管310a”流动，通过循环分配器510，沿着第一室外循环管310a’流动，并且再次流入第一室外换热器140a。
因此，已经流入第一室外换热器140a的低温循环介质冷却通过第一室外换热器140a的冷却剂，并且低温循环介质本身被加热。通过上述过程，循环介质完成一个完整的循环。
接下来，将说明加热一空间以进行空气调节。
已经通过第三室内单元200c和第四室内单元200d的冷却剂在冷却剂分配器500处汇合，并且流入第二室外单元100b。已经流入第二室外单元100b的冷却剂流入第二室外换热器140b从而与循环介质换热。在这一点，冷却剂由循环介质加热并且蒸发。
由第二室外换热器140b蒸发(加热)的冷却剂再次流入冷却剂分配器500，并且分配和供给至第三室内单元200c和第四室内单元200d。已经流入第三室内单元200c和第四室内单元200d的冷却剂与包含在室内空间的空气交换热量，并且在第三室内换热器202c和第四室内换热器202d处蒸发(加热)。因此，在上述过程期间，冷却剂散发热空气从而加热一空间(安装有第三室内单元的第三室内空间，和安装有第四室内单元的第四室内空间)以进行空气调节。
同样，已经与第二室外换热器140b的冷却剂换热的循环介质沿着第二循环管310b流入多个第二地热交换器300b。更具体地，已经通过第二室外换热器140b的循环介质沿着第二室外循环管310b’导引，流入循环分配器510，通过循环分配器510，并且沿着第二地面循环管310b”导引，并且流入多个第二地热交换器300b。
已经流入第二地热交换器300b的循环介质通过接收来自地面的热量而被加热并且流入锅炉450。循环介质在锅炉450处被更大程度地加热并且变为高温循环介质。已经通过锅炉450的高温循环介质通过循环分配器510，沿着第二室外循环管310b’流动，并且再次流入第二室外换热器140b。
因此，已经流入第二室外换热器140b的高温循环介质加热通过第二室外换热器140b的冷却剂，并且高温循环介质本身被冷却。通过上述过程，循环介质完成另一个完整的循环。
同时，同样，根据上述第二实施例，多个循环泵320全部或者选择地使用。即，参照图14，可变供应式循环泵320”总是在使用地热交换器300的情况下操作，并且根据施加于此的负载改变其旋转速度。
同样，在施加至可变供应式循环泵320”的负载逐渐增加并且只使用可变供应式循环泵320”不能处理增加的负载的情况下，固定供应式循环泵320’操作从而供给循环介质。
如上所述，根据本发明，不仅所有的多个室内单元200可操作进行冷却循环或加热循环，而且多个室内单元200的一些也操作进行加热循环，并且多个室内单元200的一些操作进行冷却循环。
同样，上述局部冷却循环和局部加热循环可通过用户的选择/控制而执行，并且可在控制单元(未示出)的控制下自动地执行。
即，控制单元(未示出)根据安装在室内空间的传感器(例如，温度传感器)传送的信号确定是否加热或冷却相应的空间，以进行空气调节(室内空间)。流入多个室内单元200的冷却剂响应于来自控制单元的控制信号单独地受控。同样，多个室外单元100和地热交换器300的全部或一些根据负载选择性地使用。
本领域技术人员可知，可对本发明进行各种改进和变化。因此，本发明意在覆盖本发明的改进和变化方案，这些方案由所附的权利要求和它们的等同内容限定。
例如，在上述各个实施例中描述或示出的地热交换器300的数量可采用各种方式进行改变。
即，虽然根据第一实施例使用一个地热交换器300，但是也可平行或顺序地安装两个或多个地热交换器300。
同样，图3或4所示的地热交换器300的数量并不局限在第二实施例中，可连接并且安装各种数量的地热交换器300，并且可进一步设置分离的地面分配器使得在需要时选择性地使用多个地热交换器300。
权利要求
1.一种地热空调系统包括多个用于调节室内空气的室内单元；至少一个经由多个管道与所述室内单元连通的室外单元，所述室外单元包括进行热交换的室外换热器，以及用于压缩冷却剂的多个压缩机；与所述室外单元的室外换热器连接的地热交换器，并且所述地热交换器设置在地面下方从而允许热量在地热与循环通过所述地热交换器的循环介质之间进行交换；以及安装在所述室外单元一侧上的辅助热源，用于辅助所述室外换热器进行热交换。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述压缩机包括以恒速操作的恒速压缩机；以及采用可变速度热泵的逆变器压缩机。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述恒速压缩机根据所述多个室内单元的操作冷却循环和加热循环其中之一所需的室内单元的数量选择性地使用。
4.根据权利要求2所述的系统，其中当负载增加并且不能由所述逆变器压缩机单独处理时，所述恒速压缩机进行额外地操作。
5.一种地热空调系统包括多个用于调节室内空气的室内单元；设置在所述室内单元一侧上的多个室外单元，所述室外单元包括室外换热器，以及用于压缩所述冷却剂的压缩机，通过所述室外换热器循环的冷却剂与外部空气交换热量；多个与所述室外单元的室外换热器连接的地热交换器，所述地热交换器设置在所述地面下方从而允许热量在地热与循环通过所述地热交换器的循环介质之间进行交换；以及安装在所述多个室外换热器与所述地热交换器之间的循环分配器，用于根据操作状态控制所述循环介质的流动。
6.根据权利要求5所述的系统，其中循环管设置在所述室外换热器与所述地热交换器之间从而导引所述循环介质的循环，用于促使所述循环介质流动的循环泵安装在所述循环管处。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述循环分配器根据用户设定和负载条件其中之一控制供给至所述多个地热交换器的循环介质。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述循环分配器根据所述多个室外换热器是否进行操作控制所述循环介质从而选择性地流动至所述室外换热器。
9.根据权利要求6所述的系统，其中安装有多个循环泵。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述循环泵包括具有固定供应容量的固定供应式循环泵；以及待供应的容量是可变的可变供应式循环泵。
11.根据权利要求10所述的系统，其中当施加至所述多个室外换热器的负载增加并且不能由所述可变供应式循环泵单独处理时，所述固定供应式循环泵额外地操作。
12.根据权利要求5所述的系统，还包括连接在所述多个室内单元与室外单元之间从而根据操作状态控制所述冷却剂的流动的冷却剂分配器。
13.一种地热空调系统包括多个用于调节室内空气的室内单元；至少一个经由多个管道与所述室内单元连通的室外单元，所述室外单元包括进行热交换的室外换热器，以及用于压缩冷却剂的多个压缩机；与所述室外单元的室外换热器连接的地热交换器，并且所述地热交换器设置在地面下方从而允许热量在地热与循环通过所述地热交换器的循环介质之间进行交换；安装在所述室外单元一侧上的辅助热源，用于辅助所述室外换热器进行热交换；安装在所述多个室外换热器与所述地热交换器之间的循环分配器，用于根据操作状态控制所述循环介质的流动；安装在所述室外换热器与所述地热交换器之间的循环管，用于导引所述循环介质的循环；以及安装在所述循环管处的循环泵，用于促使所述循环介质的流动。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述循环泵包括具有固定供应容量的固定供应式循环泵；以及待供应的容量是可变的可变供应式循环泵。
15.根据权利要求14所述的系统，其中当施加至所述多个室外换热器的负载增加并且不能由所述可变供应式循环泵单独处理时，所述固定供应式循环泵额外地操作。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述压缩机包括以恒速操作的恒速压缩机；以及采用可变速度热泵的逆变器压缩机。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述恒速压缩机根据所述多个室内单元的操作冷却循环和加热循环其中之一所需的室内单元的数量选择性地使用。
18.根据权利要求16所述的系统，其中当负载增加并且不能由所述逆变器压缩机单独处理时，所述恒速压缩机进行额外地操作。
全文摘要
本发明公开一种地热空调系统。该系统包括多个室内单元、至少一个室外单元、地热交换器和辅助热源。多个室内单元调节室内空气，至少一个室外单元经由多个管道与所述室内单元连通，所述室外单元包括进行热交换的室外换热器，以及用于压缩冷却剂的多个压缩机。地热交换器与所述室外单元的室外换热器连接，并且设置在地面下方从而允许热量在地热与循环通过所述地热交换器的循环介质之间进行交换。辅助热源安装在所述室外单元一侧上，从而辅助所述室外换热器进行热交换。
文档编号F24F3/00GK101089490SQ20071011018
公开日2007年12月19日 申请日期2007年6月18日 优先权日2006年6月16日
发明者金寅圭, 金柾勋, 高在润 申请人:Lg电子株式会社