专利名称：一种双效型地源热泵三用机装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双效型地源热泵三用机装置，属于空调、供热及热泵技术设备领域。
背景技术：
空调系统的节能、环保问题日益引起全社会的重视，如何改进热泵主机，充分利用节能 环保的能源进行空调供冷供热，目前己有许多科研院所和企业采用各类地源热泵系统进行了 大量研究和应用， 一套设备可解决夏季供冷和冬季供热两种需求，具体形式包括水源热泵、 地源热泵、江河湖海地表水及各种废热源等，近年来均取得了一定效果。目前水源热泵系统 成功的应用实例较多，但是其对地下水的耗费和污染是实际工程中和政策上必须强化研究和 监控的。地源热泵不污染和消耗地下水，但是受到地层状况的限制，若存在坚硬的花岗岩等 复杂情况，打井费用增加过大，以致于失去其经济性，同时目前许多地源热泵厂家的产品仅 仅是基于原有水源热泵甚至单冷机的设计，并未很好地与土壤源热泵全年运行条件与要求很 好地结合起来，因此其综合能效比及经济性未能很好地加以实现。近年来也已经出现较多利 用江河湖海等地表水提取能量进行制冷、制热的热泵系统，但需在防腐蚀等方面进行更多的 研究才可真正走向成熟。目前利用热泵运行中回收的冷凝热以制取生活热水这一技术的应用已经得到很多重视， 如何在大中型商用工程中实现这一功能，从而获得廉价的生活热水供应，许多厂家均采用部 分热回收方式解决这一问题，其基本原理是将压縮机排气热量中的高温部分通过氟水换热 器提前出来，加热生活热水。按照该方式，通常可获得10% 15%左右的热回收率，但难以达到某些厂家宣称的20% 30%的比例，否则会导致排气压力很高，压縮比过大，特别是在 冬季条件下更为严重，这一方面造成能效比EER(制热量/输入功率)大大降低而使耗电增大， 经济性恶化，另一方面压縮机等部件的故障率增大，寿命降低。因此生活热水制取量少，节 能效果有限。为此，有必要寻求创新性的技术手段，在各类地源热泵的系统设计与运行条件下，采用 一台热泵实现夏季同时供冷和制热水，冬季同时高效采暖和制热水，过渡季又可利用土壤源 及水源的能量高效制热水，并且易于在空调系统的整体节能设计中实现其节能、环保的功能 与性能指标，更大幅度地提高采用各类地源热泵全面实行空调供冷、采暖与制取生活热水的 目的，以进一步提高其在实际工程中应用的经济性，增强其与常规的燃气锅炉、集中供热十 单冷机制冷模式的竞争优势，从而为大规模工程应用奠定基础。发明内容本实用新型的目的和任务是，对热泵主机的冷凝器、蒸发器均通过结构优化设计与调整 以适应土壤源、地下水源、地表水源等各种地源热泵的具体使用条件和要求，以专用设计的 生活热水换热器制取生活热水，夏季可在制冷的同时免费获得生活热水，并且采用自来水进 入生活热水换热器直接提升到45 55"的直流式方式，避免了冷凝器置于蓄能罐内"闷烧" 导致热泵综合能效比下降较大的缺点。适应各类地源热泵条件， 一机三用全面解决用户的冷、 热及热水需求，最大程度地提高全年系统综合能效，提高系统全寿命经济效益。本双效型地源热泵三用机的蒸发器水路横截面积适当加大，以适应夏季空调冷冻水按标 准运行与冬季地下井水水量适当加大的要求；常规冷凝器水路横截面积减少，以实现夏季井水水量较小及冬季采暖水按标准运行的需要；另设生活热水换热器与常规冷凝器串、并联混 合连接，该换热器的制冷剂侧横截面积加大，水路横截面积大为降低，以实现直流式而非"闷 烧"式制热水。由于夏季可在停止地源井水供应的情况下同时供冷与制热水，实现了供冷、 供热两种效用，因此称之为"双效型热泵"。冬季可同时采暖与制热水，过渡季则可由蒸发器 吸取地源井水的能量，由生活热水换热器高效制热水。空调系统夏季供冷、冬季采暖与全年制取生活热水由制冷剂系统电磁阀7、 8、 9和水路 转换阀门组件(V1 V8)互相配合进行工况切换，采用土壤源时阀门V9、 V10开启，采用 水源热泵时阀门Vll、 V12开启。本实用新型真正实现了利用各种地源能量进行空调供冷、采暖与制热水，安全可靠，成 本低，适于大规模生产和应用，易于维护，设备系统寿命长，地域及气候适应性广，可取得 巨大节能、环保效益，并具有很高的经济效益，工程应用价值极大。
图1是本实用新型结构原理图，图2是本实用新型应用于工程实际的系统原理图。 图1、 2中各部件编号与名称如下-热泵主机l、压縮机2、生活热水换热器3、常规冷凝器4、节流装置5、蒸发器6、电磁 阀7、电磁阀8、电磁阀9、 土壤源热泵换热器IO、水源热泵回水井ll、供水井12、地源水 循环水泵13、生活热水加热循环水泵14、生活热水蓄能罐15、制冷制热转换阀门组件V1 V8、 土壤源热泵水路阀门V9 V10、水源热泵水路阀门V11 V12、空调水供水管A、回水 管B、地源井水供水管C、回水管D、生活热水出水管E、进水管F、生活热水供水管G、回 水管H。
具体实施方式
图1是本实用新型结构原理图，图2是本实用新型应用于工程实际的系统原理图。本实用新型的双效型地源热泵三用机装置，由热泵主机和制冷制热水路转换阀门组件构 成，其特征在于热泵主机(1)的冷凝换热器组件(3、 4)由生活热水换热器(3)和常规冷 凝器(4)经制冷剂管路并联或串联而成，冷凝换热器组件(3、 4)的制冷剂进口分别经电磁 阀(7、 8、 9)后联结并与压縮机(2)的出口相连，制冷剂出口经节流装置(5)与蒸发器(6) 相连，蒸发器(6)的制冷剂出口与压縮机(2)的吸气口相连，生活热水换热器(3)的水路 进、出口分别与生活热水的回水管或自来水补水管和供水管相连，常规冷凝器(4)和蒸发器 (6)的水路进出口分别经制冷制热水路转换阀门组件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8)与空调水供回水管(A、 B)、地下水或循环水供回水管(C、 D)相连。生活热水换热器(3)的制冷剂流道的横截面积比同样容量下的常规冷凝器大10%到100 %，生活热水流道的横截面积只有同样容量下的常规冷凝器的15%到30%。蒸发器(6)和 常规冷凝器(4)可采用壳管式结构、套管式或板换式等结构，其中蒸发器(6)即可采用氟 流管内、水流管外，也可采用水流管内、氟流管外，当水流管内时，水流道的横截面积比同 样容量下的常规蒸发器大40%到100%，常规冷凝器(4)的水流道的横截面积只有同样容量 下的常规冷凝器的40%到70%。生活热水换热器(3)的制冷剂进管相连的电磁阀(7)为常闭型电磁阀，电磁阀(8)为 与电磁阀(7)互相联动的常开型电磁阀，制冷制热水路转换阀门组件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8)的阀门(V5)为与电磁阀(7)互相联动的常闭型电磁阀，电磁阀(9) 为与电磁阀(7、 8)互相联动的常闭型或常开型电磁阀。空调系统夏季供冷与冬季采暖由水路转换阀门组件(V1 V8)进行工况切换，采用土壤 源时阀门V9、 V10开启，采用水源热泵时阔门Vll、 V12开启。制冷剂系统釆用电磁阀7、 8、 9配合实现工况的转换。共有5种工作模式(1) 夏季单独供冷模式电磁阀7、 9关闭，8开启，水路阀门V5开启，由地源井水对压 縮机排气进行冷却；(2) 夏季同时供冷与制热水模式电磁阀7、 9开启，8关闭，水路阔门V5关闭，地源井 水切断，压缩机排气由生活热水冷却；(3) 冬季单独采暖模式电磁阀7、 9关闭，8开启，由压縮机排气对采暖系统提供热量；(4) 冬季同时采暖与制热水模式电磁阀7、 8均开启，9关闭，由压縮机排气对生活热水 和采暖系统提供热量； (5)单独制热水模式电磁阀7、 9开启，8关闭，水路阀门V5开启，采用地源井水作为 热源，由压縮机排气对生活热水进行加热。
权利要求1、 一种双效型地源热泵三用机装置，由热泵主机和制冷制热水路转换阈门组件构成，其特 征在于热泵主机(1)的冷凝换热器组件(3、 4)由生活热水换热器(3)和常规冷凝器(4)经制冷剂管路并联或串联而成，冷凝换热器组件(3、 4)的制冷剂进口分别经电磁 阀(7、 8、 9)后联结并与压缩机(2)的出口相连，制冷剂出口经节流装置(5)与蒸发 器(6)相连，蒸发器(6)的制冷剂出口与压縮机(2)的吸气口相连，生活热水换热器(3)的水路进、出口分别与生活热水的回水管或自来水补水管和供水管相连，常规冷凝 器(4)和蒸发器(6)的水路进出口分别经制冷制热水路转换阀门组件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8)与空调水供回水管(A、 B)、地下水或循环水供回水管(C、 D) 相连。
2、 如权利要求1所述的双效型地源热泵三用机装置，其特征在于所述的生活热水换热器(3) 的制冷剂流道的横截面积比同样容量下的常规冷凝器大10%到100%,生活热水流道的 横截面积只有同样容量下的常规冷凝器的15%到30%。
3、 如权利要求1所述的双效型地源热泵三用机装置，其特征在于所述的蒸发器(6)和常规 冷凝器(4)可采用壳管式结构、套管式或板换式等结构，其中蒸发器(6)即可采用氟 流管内、水流管外，也可采用水流管内、氟流管外，当水流管内时，水流道的横截面积 比同样容量下的常规蒸发器大40%到100%，常规冷凝器(4)的水流道的横截面积只有 同样容量下的常规冷凝器的40%到70%。
4、 如权利要求1所述的双效型地源热泵三用机装置，其特征在于所述的生活热水换热器(3) 的制冷剂进管相连的电磁阀(7)为常闭型电磁阀，电磁阀(8)为与电磁阀(7)互相联 动的常开型电磁阀，制冷制热水路转换阀门组件(Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8) 的阀门(V5)为与电磁阀(7)互相联动的常闭型电磁阀，电磁阀(9)为与电磁阀(7、 8)互相联动的常闭型或常开型电磁阀。
专利摘要一种双效型地源热泵三用机装置，由热泵主机和制冷制热水路转换阀门组件构成，其中热泵主机的冷凝器、蒸发器均通过结构调整以适应土壤源、地下水源、地表水源等各种地源热泵的具体使用条件和要求，以专用设计的生活热水换热器制取生活热水，夏季可在制冷的同时免费获得生活热水，并且采用自来水进入生活热水换热器直接提升到45～55℃的直流式方式，避免了冷凝器置于蓄能罐内“闷烧”导致热泵综合能效比下降较大的缺点。本实用新型实现了适应各类地源热泵条件，一机三用全面解决用户的冷、热及热水需求，又达到了系统运行参数的优化与平衡，最大程度地提高全年系统综合能效，降低能源消耗，具有很高的节能及经济效益，工程应用价值极大。
文档编号F25B30/00GK201021857SQ200720143178
公开日2008年2月13日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者张茂勇 申请人:张茂勇