一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组的制作方法
【专利摘要】一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组，压缩机（1）排出的制冷剂经油分离器（2）、四通换向阀（3）、第三电磁阀（14）、夏季用换热埋管（10）、第一干燥过滤器（8）、第一热力膨胀阀（6）、第一电磁阀（15）、空调侧换热器（4）、四通换向阀（3）、气液分离器（5）返回压缩机形成制冷回路；压缩机排出的制冷剂经油分离器、四通换向阀、空调侧换热器、第二电磁阀（13）、第二干燥过滤器（9）、第二热力膨胀阀（7）、冬季用换热埋管（11）、第四电磁阀（12）、四通换向阀、气液分离器返回压缩机形成制热回路。本实用新型结构设计可靠，能根据制冷和制热工况的不同，通过四通阀和相应电磁阀的开闭实现不同地下换热器的切换，可以保证系统高效工作，提高了土壤源热泵的能效比。
【专利说明】一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组
【技术领域】
[0001]本实用新型属空调【技术领域】，主要涉及一种能满足制热、制冷不同工况下空调需求的直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化进程的不断发展，暖通空调系统和设备的节能越来越为社会认识和高度关注。据统计，建筑能耗约占社会总能耗的28%，建筑运行能耗约为其全寿命周期能耗的80%，北方地区供暖能耗占建筑总能耗的36%，每年夏季都有很多大城市因居民空调用电而电力告急，因此，建筑工程中的暖通空调系统和设备在建设领域节能减排中影响巨大。热泵技术是一项有效利用低品位热源，提高能源利用效率的节能技术，受到了人们的普遍关注并得到了广泛应用，根据取热介质的不同，热泵可分为空气源热泵、地下水源热泵、地表水源热泵和土壤源热泵等。土壤源热泵将换热器埋入地下，夏季向土壤排放热量，冬季从土壤吸取热量，由于土壤的温度随天气变化的波动较小，而空气的温度随天气变化的波动很大，所以，土壤源热泵的效率优于空气源热泵；地下水源热泵效率高于土壤源热泵，但受到地下水资源使用的约束，且地下水的过度开采使用会带来一系列的问题，因此应用受到限制；地表水源热泵受地域条件的影响很大，必须在工程项目周边有可供使用的地表水源，应用也不广泛，在强调节能减排的当今社会，土壤源热泵受到越来越多的重视。
[0003]目前广泛使用的土壤源热泵系统是通过中间介质(如水或添加了防冻液的水溶液)来实现热量交换的。在水泵的作用下，中间介质流经埋在地下的换热器，与土壤进行热交换，从土壤中吸取或向土壤放出热量，然后中间介质再通过热泵机组中的热交换器与制冷剂进行热交换，实现制热或制冷循环。由于存在中间介质，热量不是直接在土壤和制冷剂之间进行交换而是由土壤传递给中间介质再传递给制冷剂，且为输送中间介质需由水泵提供动力，存在水泵耗功，因此，整个系统效率不高。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对现有土壤源热泵空调冷热水机组因中间介质存在而导致效率不高的特点，提供一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组，不但提高了系统的能效比，还可以根据冬夏季的不同调节地埋管换热器的换热量，满足全年的空调使用要求。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组，压缩机排出的制冷剂经油分离器、四通换向阀、第三电磁阀、夏季用换热埋管、第一干燥过滤器、第一热力膨胀阀、第一电磁阀、空调侧换热器、四通换向阀、气液分离器返回压缩机形成制冷回路；压缩机排出的制冷剂经油分离器、四通换向阀、空调侧换热器、第二电磁阀、第二干燥过滤器、第二热力膨胀阀、冬季用换热埋管、第四电磁阀、四通换向阀、气液分离器返回压缩机形成制热回路。
[0007]上述中，夏季用换热埋管和冬季用换热埋管采用不锈钢管或镍铜管制成。
[0008]本实用新型不采用中间介质，将金属管即夏季用换热埋管和冬季用换热埋管直接埋入地下，让制冷剂直接通过金属管壁与土壤进行热交换。由于系统中省去了中间换热环路和水泵耗功，系统的效率提高，对应的地下换热管长度也降低，所需要埋管的面积减少，钻孔深度降低，施工费用也降低。由于金属管直接埋入地下，腐蚀和泄漏问题必须很好地考虑，埋入地下的换热管采用不锈钢管或镍铜管等耐腐蚀金属材料。因金属换热管直接埋入地下，制冷剂管路较长，润滑油有可能存积在地埋管中不易回到压缩机中，本设计中在压缩机出口设置了高效的油分离器，使大部分润滑油在排出压缩机后即被分离出来，以解决长管路制冷系统的回油问题。由于冬夏季制热制冷的负荷情况不同，地埋管作为蒸发器或冷凝器使用时需要有不同的换热面积，考虑到实际工程中对于埋入地下的换热管几乎无法检修或更换，在地下埋管中装设旁通阀门等调节措施不可行，本设计采用了冬夏季设置两套不同的金属埋管，通过对空调负荷和机组的换热进行计算设计，使两套埋管的长度和外径分别满足冬夏季工况的要求，保证系统的稳定高效运行。由于冬夏负荷差别大，因此制冷剂流量差别也较大，通过两个不同的热力膨胀阀和相应电磁阀的控制来实现流量的控制。
[0009]本实用新型结构设计可靠，制冷剂与土壤直接换热效率高，能根据制冷和制热工况的不同，通过四通阀和相应电磁阀的开闭实现不同地下换热器的切换，可以保证系统高效工作，提高了 土壤源热泵的能效比。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的工作原理图。
【具体实施方式】
[0011]参照图1，本实用新型提供的一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组，压缩机I排出的制冷剂经油分离器2、四通换向阀3、第三电磁阀14、夏季用换热埋管10、第一干燥过滤器8、第一热力膨胀阀6、第一电磁阀15、空调侧换热器4、四通换向阀3、气液分离器5返回压缩机I形成制冷回路；压缩机I排出的制冷剂经油分离器2、四通换向阀3、空调侧换热器4、第二电磁阀13、第二干燥过滤器9、第二热力膨胀阀7、冬季用换热埋管11、第四电磁阀12、四通换向阀3、气液分离器5返回压缩机I形成制热回路。
[0012]其中，夏季用换热埋管10和冬季用换热埋管11采用不锈钢管制成，且夏季用换热埋管10和冬季用换热埋管11均为U型，而空调侧换热器4可采用板式换热器、壳管式换热器、水箱式换热器等多种形式，压缩机I采用变频压缩机。
[0013]当夏季制冷模式，机组制取空调冷水时，第一电磁阀15和第三电磁阀14开启，第二电磁阀13和第四电磁阀18关闭，四通换向阀中第一接口 31和第二接口 32连通，第三接口 33和第四接口 34连通，压缩机I的排气经油分离器2将分离出润滑油的高温高压气态制冷剂通过四通换向阀3和第三电磁阀14进入埋入地下的夏季用换热埋管10中，此时，夏季用换热埋管10为制冷系统的冷凝器，将气态制冷剂的冷凝热传递给土壤，气态制冷剂冷凝为液态制冷剂，经过第一干燥过滤器8后进入第一热力膨胀阀6中节流降压，降压后的低压液态制冷剂通过第一电磁阀15后进入空调侧换热器4，此时，空调侧换热器为制冷系统的蒸发器，制冷剂与空调回水进行热交换，吸取空调回水中的热量，空调回水释放出热量后，温度降低，空调冷冻水经供水管送出，供空调末端设备供冷使用。空调侧换热器中液态制冷剂气化为低压气态制冷剂后，经四通换向阀3流经气液分离器5被压缩机吸入，经压缩后开始下一个循环过程。
[0014]当冬季制热模式，机组制取空调热水时，第一电磁阀15和第三电磁阀14关闭，第二电磁阀13和第四电磁阀12开启，四通换向阀中第二接口 32和第三接口 33连通，第一接口 31和第四接口 34连通，压缩机I的排气经油分离器2将分离出润滑油的高温高压气态制冷剂通过四通换向阀3进入空调侧换热器4，此时空调侧换热器为制冷系统的冷凝器，制冷剂与空调回水进行热交换，气态制冷剂释放出冷凝热变为高压液体制冷剂，空调回水吸收制冷剂释放的冷凝热量后，温度升高，空调热水经供水管送出，供空调末端设备供热使用。经过空调侧换热器换热后的高压液态制冷剂通过第二电磁阀13，经过第二干燥过滤器9后进入第二热力膨胀阀7中节流降压，降压后的低压液态制冷剂进入埋入地下的冬季用换热埋管11，此时金属换热埋管为制冷系统的蒸发器，制冷剂通过金属换热埋管的管壁与土壤进行热交换，吸取土壤中的热量，使液态制冷剂气化为低压气态制冷剂，流过第四电磁阀12后进入四通换向阀3，然后经过气液分离器5被压缩机I吸入，经压缩后开始下一个循环过程。
[0015]该土壤源热泵型空调冷热水机组将制冷剂管路直接埋入地下，减少了水换热环节和水泵消耗，提高了能源利用效率，根据冬夏季工况不同分别设置了两组不同的地下埋管，虽然设置两组埋管使初投资增大，但能很好地解决地下埋管与空调冷热水机组其他部件的性能匹配问题，机组运行能效比得到提高，具有很好的经济性。
[0016]本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下可得出其他形式的产品。但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是与本实用新型相同或相近的技术方案，均在保护范围之内。
【权利要求】
1.一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组，其特征在于，压缩机(I)排出的制冷剂经油分离器(2)、四通换向阀(3)、第三电磁阀(14)、夏季用换热埋管(10)、第一干燥过滤器(8)、第一热力膨胀阀(6)、第一电磁阀(15)、空调侧换热器(4)、四通换向阀(3)、气液分离器(5)返回压缩机(I)形成制冷回路；压缩机(I)排出的制冷剂经油分离器(2)、四通换向阀(3)、空调侧换热器(4)、第二电磁阀(13)、第二干燥过滤器(9)、第二热力膨胀阀(7)、冬季用换热埋管(11)、第四电磁阀(12)、四通换向阀(3)、气液分离器(5)返回压缩机(I)形成制热回路。
2.根据权利要求1所述的一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组，其特征在于，夏季用换热埋管(10 )和冬季用换热埋管(11)采用不锈钢管或镍铜管制成。
3.根据权利要求1或2所述的一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组，其特征在于，夏季用换热埋管(10)和冬季用换热埋管(11)均为U型。
【文档编号】F25B13/00GK203501528SQ201320625382
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】王倩 申请人:广东石油化工学院