专利名称：复合型地源热泵空调器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种复合型地源热泵空调器。
背景技术：
传统地源热泵空调器具有高效、节能的特点，但是，初始投资高、低负荷运转效率低等一系列问题正制约着地源热泵空调器的广泛应用。如在我国的南方地区，地源热泵系统的夏季冷负荷往往高于冬季的热负荷，若按照夏季工况来配置地热换热系统，将导致地热换热系统初始投资升高；而在北方地区，地源热泵系统的夏季冷负荷往往低于冬季的热负荷，若按照夏季工况来配置地热换热系统，将导致冬季制热能力不足。此外，在商业建筑和大型公共建筑的地源热泵系统中，往往可埋管的土壤面积无法满足系统负荷的要求，设计时不得不增加埋管的深度，从而使得项目的初投资增加较多。
发明内容
本实用新型提供一种复合型地源热泵空调器，不仅解决了地源热泵空调器地热换热系统与系统负荷匹配难的问题，而且提高了机组运行效率，降低了地热换热系统的初始投入，同时在地源热泵空调器运行时，可以提供生活热水。
本实用新型的技术方案如下复合型地源热泵空调器，包括压缩机、四通换向阀、地热换热系统、节流阀和室内换热器，它还设有风冷换热器，所述风冷换热器和地热换热系统串联组成室外换热装置。
在本实用新型中，风冷换热器串接在四通换向阀的高压出口与地热换热系统的水冷换热器的制冷剂进口之间；压缩机的排气口与四通换向阀的高压进口之间串接有热水系统，热水系统由保温水箱、水热换热器和循环水泵组成，水热换热器的工作介质管道串接在压缩机的排气口与四通换向阀的高压进口之间，水热换热器的换热水管道通过管路与保温水箱、循环水泵串接。地热换热系统的冷却水循环可以为开式循环，也可以为闭式循环。
本实用新型的有益效果是风冷换热器与地热换热系统串联组成地源热泵空调器的室外换热装置，在设计地热换热系统时，就不需要按最大负荷来设计，降低了地热换热系统的初始投入；解决了地源热泵空调器地热换热系统与系统负荷匹配难的问题，而且在换热负荷较小时，通过启动风冷换热系统，关闭地热换热系统，提高了机组运行效率。同时，由于在压缩机排气口与四通换向阀之间串接有热水系统，当空调系统在制冷或制热状态下运行时，热水系统可以产生热水，实现了热水器功能，节约了能源。
图1是本实用新型复合型地源热泵空调器基本原理图。
具体实施方式
参照附图，本实用新型复合型地源热泵空调器，包括压缩机1、热水系统2(由保温水箱3、水热换热器4、循环水泵15等组成)、四通换向阀5、风冷换热器6、地热换热系统7(由水冷换热器10、水泵11、出水井12、回水井13或地热换热器14等组成)、节流阀8、室内换热器9，其余为管道连接系统。本实用新型是在传统地源热泵系统中，将风冷换热器6串接在四通换向阀高压出口与地热换热系统7的制冷剂侧进口之间；将热水系统2串接在压缩机1的排气口与四通换向阀5的高压进口之间，从而实现复合型地源热泵空调器的功能。
复合型地源热泵空调器的制冷剂系统管路压缩机1排气口接热水系统2中水热换热器4的进口，水热换热器4出口接四通换向阀5高压进口，四通换向阀5高压出口接风冷换热器6进口，风冷换热器6出口接地热换热系统7中水冷换热器10进口，水冷换热器10出口接节流阀8进口，节流阀8出口接室内换热器9进口，室内换热器9出口接四通换向阀5低压进口，四通换向阀5低压出口接压缩机1吸气口，形成封闭循环。
地热换热系统7中冷却水系统管路出水井12与冷却水循环水泵11进口相连，冷却水循环水泵11出口接水冷换热器10水侧进口，水冷换热器10水侧出口接回水井13，形成冷却水开式循环回路；或冷却水循环水泵11出口接水冷换热器10水侧进口，水冷换热器10水侧出口接地热换热器14进口，地热换热器14出口接冷却循环水泵11进口，再回到冷却水循环水泵11出口，形成冷却水封闭循环回路。
热水系统2中水系统管路进水阀接水热换热器4水侧进口，水热换热器4水侧出口接保温水箱3进口，形成开式水循环回路。
一、本实用新型的制冷运行工作流程如附图所示，制冷剂由压缩机1排气口→水热换热器4制冷剂侧进口→水热换热器4制冷剂侧出口→四通换向阀5高压进口A→四通换向阀5高压出口B→风冷换热器6进口→风冷换热器6出口→水冷换热器10制冷剂侧进口→水冷换热器10制冷剂侧出口→节流阀8进口→节流阀8出口→室内换热器9进口→室内换热器9出口→四通换向阀5的低压进口D→四通换向阀5的低压出口C→压缩机1吸气口，从而形成一个完整的制冷循环流程。在制冷剂循环过程中，高温高压的制冷剂先在热水系统2及风冷换热器6中冷凝放热后，再经地热换热系统7冷凝降温后进入节流阀8。
二、本实用新型的制热运行工作流程如附图所示，制冷剂由压缩机1排气口→水热换热器4制冷剂侧进口→水热换热器4制冷剂侧出口→四通换向阀5高压进口A→四通换向阀5出口D→室内换热器9进口→室内换热器9出口→节流阀8进口→节流阀8出口→水冷换热器10制冷剂侧进口→水冷换热器10制冷剂侧出口→风冷换热器6进口→风冷换热器6出口→四通换向阀5进口B→四通换向阀5出口C→压缩机1吸气口，从而形成一个完整的制热循环流程。在制冷剂循环过程中，低温低压的制冷剂先后在地热换热系统7和风冷换热器6中蒸发吸热，再进入压缩机。
本实用新型实现的功能及控制原理如下功能I制冷功能的实现及控制当系统冷负荷适中或环境温度高时，风冷换热器6冷却风扇断电，冷却水循环水泵11通电。压缩机1排出的高温高压制冷剂经热水系统2、四通换向阀5、风冷换热器6，在地热换热系统7中冷凝降温，再经节流阀8进行节流降压，在室内换热器9中蒸发吸热，再经四通换向阀5回到压缩机1。
当系统冷负荷偏大，单纯依靠地热换热系统7已经无法满足系统换热要求时，或水冷换热器10水侧出水温度超出一个确定的上限和水冷换热器10制冷剂侧制冷剂出口温度高于一个确定的上限时，启动风冷换热器6来分担地热换热系统7的换热负荷。水冷换热器10水侧出水温度的上限取决于当地情况和换热器状况。
当系统冷负荷偏小或环境温度低时，地热换热系统7已经远超过系统换热要求时，或水冷换热器10水侧出水温度低于一个确定的下限和水冷换热器10制冷剂侧制冷剂出口温度低于一个确定的下限时，断开冷却水循环水泵11，启动风冷换热器6来替代地热换热系统7的换热负荷。
功能II制热功能的实现及控制当系统热负荷适中或环境温度低时，风冷换热器6冷却风扇断电，冷却水循环水泵11通电。压缩机1排出的高温高压制冷剂经热水系统2、四通换向阀5，在室内换热器9中进行冷凝降温，再经节流阀8进行节流降压，在地热换热系统7中蒸发吸热，再经风冷换热器6、四通换向阀5回到压缩机1。
当系统热负荷偏大时，单纯地热换热系统7已经无法满足系统换热要求时，启动风冷换热器6来分担地热换热系统7的换热负荷。
当系统热负荷偏小或环境温度高时，地热换热系统7已经超过系统换热要求时，断开冷却水循环水泵11，启动风冷换热器6来替代地热换热系统7的换热负荷。
功能III热水器功能的实现及控制当系统在制冷或制热状态下运行时，打开热水系统2的进水阀，可以实现热水器功能。水与高温高压制冷剂蒸汽在水热换热器4中进行逆流换热，被加热后的热水流进保温水箱3中。
实施例一采用一台10匹地源热泵空调器，在压缩机1排气口与四通换向阀5之间串接一板式水热换热器4，该板式水热换热器4水侧进口与自来水相连，出口热水流进150升保温水箱3内。在四通换向阀5与地热换热系统7之间串接一风冷换热器6。该地源热泵空调器地热换热系统7的水冷换热器10采用板式水冷换热器10，冷却水循环水泵11将河水抽至板式水冷换热器10水侧进口，经板式水冷换热器10换热后，回流到河中。样机将压缩机1、板式水热换热器4、四通换向阀5、风冷换热器6、板式水冷换热器10及节流阀8装配在同一室外机中，结构紧凑。
实验表明风冷换热器6的引入不仅提高了地源热泵空调器的制冷、制热运行效率，而且可以制热水，并且系统制冷、热量在一定的范围内可以调节，大大提高了地源热泵空调器的应用范围。
权利要求1.一种复合型地源热泵空调器，包括压缩机(1)、四通换向阀(5)、地热换热系统(7)、节流阀(8)和室内换热器(9)，其特征在于它还设有风冷换热器(6)，所述风冷换热器(6)和地热换热系统(7)串联组成室外换热装置。
2.根据权利要求1所述的复合型地源热泵空调器，其特征在于风冷换热器(6)串接在四通换向阀(5)的高压出口与地热换热系统(7)的水冷换热器(10)的制冷剂进口之间。
3.根据权利要求1所述的复合型地源热泵空调器，其特征在于压缩机(1)的排气口与四通换向阀(5)的高压进口之间串接有热水系统(2)。
4.根据权利要求1所述的复合型地源热泵空调器，其特征在于地热换热系统(7)的冷却水循环为开式循环或者为闭式循环。
5.根据权利要求3所述的复合型地源热泵空调器，其特征在于热水系统(2)由保温水箱(3)、水热换热器(4)和循环水泵(15)组成，水热换热器(4)的工作介质管道串接在压缩机(1)的排气口与四通换向阀(5)的高压进口之间，水热换热器(4)的换热水管道通过管路与保温水箱(3)、循环水泵(15)串接。
专利摘要本实用新型公开了一种复合型地源热泵空调器，包括压缩机(1)、热水系统(2)、四通换向阀(5)、风冷换热器(6)、地热换热系统(7)、节流阀(8)和室内换热器(9)，风冷换热器(6)和地热换热系统(7)串联组成地源热泵系统的室外换热装置，在压缩机(1)的排气口与四通换向阀(5)的高压进口之间串接有热水系统(2)。由于采用了风冷换热器(6)，在设计地热换热系统部分时，就不需要按最大负荷来设计，降低了地热换热系统的初始投入；解决了地源热泵空调器地热换热系统与系统负荷匹配难的问题，而且在换热负荷较小时，通过启动风冷换热系统，关闭地热换热系统，提高了机组运行效率；另外由于地热换热器的间隙运行，使得地温得以恢复，热泵空调器的效率得到提高。由于系统中串接有热水系统，在地源热泵系统运行时，可以提供生活热水。
文档编号F25B13/00GK2872220SQ20052013419
公开日2007年2月21日 申请日期2005年12月6日 优先权日2005年12月6日
发明者顾中华, 奚育红 申请人:春兰(集团)公司