热泵系统的制作方法

文档序号:15488648发布日期:2018-09-21 20:11阅读:134来源:国知局
本申请涉及热泵系统领域,具体地,涉及一种通过不同热源单独或同时提供冷气、热气、热水的多功能热泵系统。
背景技术
:目前,环境保护问题和资源匮乏问题越显突出,2015年中国建筑能源消费总量为8.57亿吨标准煤,占全国能源消费总量的20%,其中制冷和供暖耗能占建筑能耗65%,若能降低建筑能耗尤其是制冷和供暖能耗可为节能减排做出很大贡献。关于常规建筑环境设施,例如空调、热水器等,目前倾向于采用太阳能、热泵等节能环保资源,但是各自具有缺点。例如,太阳能热水器受天气影响较大,在光照强度小的阴雨天、雾霾天或夜间,太阳能热水器的电辅助启动时间会加长,导致能耗有较大增加。目前,热泵热水器非常受到关注,其根据热源分为空气源热泵,水源热泵和地源热泵等。但是,技术最先进且最常用的空气源热泵不管阴天、雨天、下雪天、夜晚或阳光明媚都能照常工作,全天候提供热水,然而在低温条件下,制热效能低,使用地区受环境温度限制(限于夏热冬暖地区使用)。随着现代化的发展、人民生化质量的提高,要求不管在任何环境条件下都能够选择性地提供冷气、热气、热水的多功能产品,并且这种多功能产品需要满足节能环保的要求,这是目前需要有待解决的问题。技术实现要素:有鉴于此,本申请提供了一种热泵系统,所述热泵系统包括:压缩机,与回热器连接;热水装置,该热水装置包括螺旋盘管换热器和容纳所述螺旋盘管换热器的水箱;地源热泵装置,该地源热泵装置包括依次连接的第二地埋管换热器、第一地埋管换热器和太阳能集热器,所述第一地埋管换热器和所述第二地埋管换热器间隔预设距离地埋设在热源井内;空调装置,该空调装置包括室内换热器,其中,所述热水装置、所述地源热泵装置以及所述空调装置两两并联连接。优选地,所述热泵系统还包括第十五接头至第二十八接头和第二十九控制阀至第四十五控制阀,所述压缩机的排气口与第十五接头的a口连接,所述压缩机的吸气口与所述回热器的d口连接,所述螺旋盘管换热器的入口通过第三十控制阀与所述第十五接头的c口连接,所述螺旋盘管换热器的出口通过单向阀与第十七接头的c口连接,所述第十五接头的b口通过设置有第二十九控制阀的管道与第十六接头的c口连接,所述第十六接头的a口通过设置有第三十一控制阀的管道与第二十接头的c口连接,所述第十六接头的b口通过设置有第四十一控制阀的管道与第二十四接头的c口连接,所述第二十四接头的b口通过设置有第三十九控制阀的管道与第二十一接头的b口连接,所述第二十四接头的a口通过设置有第四十控制阀的管道与所述室内换热器的一端连接,所述第二十一接头的a口通过设置有第三十五控制阀的管道与所述第二十接头的b口连接,所述第二十一接头的c口与所述回热器的c口连接,所述回热器的a口与所述第十七接头的a口连接,所述回热器的b口通过设置有节流装置的管道与第二十二接头的c口连接,所述第二十二接头的b口通过设置有第三十六控制阀的管道与第二十三接头的b口连接,所述第二十二接头的a口通过设置有第三十四控制阀的管道与第十九接头的b口连接,所述第二十三接头的a口通过设置有第三十八控制阀的管道与所述室内换热器的另一端连接,所述第二十三接头的c口通过设置有第三十七控制阀的管道与第十八接头的b口连接,所述第十八接头的c口通过设置有第三十三控制阀的管道与所述第十七接头的b口连接,所述第十八接头的a口通过设置有第三十二控制阀的管道与所述第十九接头的a口连接,其中,所述第二地埋管换热器的两端分别连接至所述第十九接头的c口和第二十七接头的a口,所述第一地埋管换热器的两端分别连接至第二十五接头的a口和所述太阳能集热器的一端,所述太阳能集热器的另一端与第二十六接头的c口连接,所述二十七接头的c口通过设置有第四十五控制阀的管道与所述第二十五接头的b口连接,所述二十五接头的c口通过设置有第四十二控制阀的管道与所述第二十六接头的a口连接,所述第二十六接头的b口通过设置有第四十三控制阀的管道与第二十八接头的c口连接,所述第二十八接头的a口通过设置有第四十四控制阀的管道与所述第二十七接头的b口连接,所述第二十八接头的b口与所述第二十接头的a口连接。优选地,所述热水系统还包括设置于所述水箱内的温度传感器,该温度传感器与控制器连接,以能够控制所述第三十控制阀的开启和关闭。优选地,所述温度传感器为热敏电阻温度传感器。优选地,所述节流装置为毛细管。优选地,所述热泵系统还包括干燥过滤器,该干燥过滤器设置于所述节流装置和所述回热器之间。优选地,所述热泵系统还包括气液分离器,该气液分离器设置于所述压缩机的吸气口和所述回热器的d口之间。优选地,所述空调装置还包括风扇,该风扇与室内换热器相邻设置。优选地,所述第二十九控制阀至第四十五控制阀为自动控制阀。优选地,所述热泵系统还包括油分离器,该油分离器设置于所述压缩机的排气口和所述第十五控制阀的a口之间。根据本申请的技术方案,本申请的热泵系统将热水装置、地源热泵装置和空调装置两两并联连接,根据用户的需要,通过开启或关闭各个控制阀,选择性地开启上述三个装置中的两者或三个装置全部开启,以能够单独或同时提供冷气、热气、热水,实现多种运行模式,具有一机多用的功能以及节能环保的优点。本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中:图1为本申请提供的热泵系统的连接示意图;图2为本申请提供的热泵系统单独制取热水模式的连接示意图;图3为本申请提供的热泵系统同时制取冷气和热水模式的连接示意图;图4为本申请提供的热泵系统单独制取冷气模式的连接示意图;图5为本申请提供的热泵系统单独制取热气模式的连接示意图;图6为本申请提供的热泵系统同时制取热气和热水模式的连接示意图。附图标记说明1压缩机2油分离器3太阳能集热器4第一地埋管换热器5第二地埋管换热器6热源井7螺旋盘管换热器8水箱9回热器10干燥过滤器11节流装置12室内换热器13风扇14气液分离器46单向阀15至28第十五接头至第二十八接头29至45第二十九控制阀至第四十五控制阀具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施方式及各个实施方式中的特征可以相互组合。在说明书中,可理解的是,当使用“第一”和“第二”来指代构件时,该构件不会由此受限,它们仅用于将该构件与其他构件区分开的目的,而不会限制构件的顺序或重要性。在一些情况下,在不脱离在此阐述的权利要求的范围的情况下,第一构件可被称作为第二构件。类似地,第二构件也可被称作为第一构件。另外,说明书中的“a口”、“b口”、“c口”、“d口”等仅代表构件的不同入口或出口,并不代表入口或出口的顺序。下面,将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。参照图1,本申请提供一种热泵系统,该热泵系统包括压缩机1、热水装置、地源热泵装置、空调装置以及多个接头和多个控制阀,对于这些构件,将在下面逐一说明。压缩机1为将低温低压的制冷剂气体提升为高温高压的制冷剂气体的构件。如图1所示,压缩机1的排气口与第十五接头15的a口15a连接,吸气口与回热器9的d口9d连接。回热器9使进入压缩机1的气体成为过热蒸汽,减少有害过热;使回气中夹带的液滴气化,防止压缩机产生液击;使进入蒸发器的液体过冷,减少节流损失。热水装置包括螺旋盘管换热器7和容纳螺旋盘管换热器7的水箱8,螺旋盘管换热器7的入口通过第三十控制阀30与第十五接头15的c口15c连接,螺旋盘管换热器7的出口通过单向阀46与第十七接头17的c口17c连接。水箱8内存有待加热的水,当由压缩机1升温升压后的制冷剂流经螺旋盘管换热器7的盘管中时,冷凝放热,从而对水箱8内的水进行加热,以向用户提供热水。水箱8优选采用保温水箱。另外,水箱8内还可以设置有温度传感器,该温度传感器与控制器连接,当水箱8内的温度达到预设温度(可由用户预先设定)时,温度传感器向控制器传输温度信号,则控制器控制第三十控制阀30关闭,从而关闭整个热水装置,热水装置停止加热操作。温度传感器可以采用热敏电阻温度传感器、陶瓷热电阻温度传感器、管缆热电阻温度传感器、超低温热电阻温度传感器等,优选采用热敏电阻温度传感器,但不限于此。地源热泵装置包括依次连接的第二地埋管换热器5、第一地埋管换热器4和太阳能集热器3,第一地埋管换热器4和第二地埋管换热器5间隔预设距离地埋设在热源井6内。在地源热泵装置中,第一地埋管换热器4和第二地埋管换热器5用作蒸发器或冷凝器(地埋管换热器的作用根据工况不同,对此,将在下面的各工况说明中具体介绍),太阳能集热器3用于向热源井6蓄热,防止地埋管换热器周围的土壤温度降低。空调装置包括室内换热器12,主要用于向室内提供冷气或热气。另外,为了加快冷气或热气的扩散而快速降低或升高室温,空调装置还可以包括与室内换热器12相邻设置的风扇13。另外,本申请的热泵系统中,通过多个接头和多个控制阀来连接和控制上述热水装置、地源热泵装置和空调装置。上述多个接头的每一个均为三通接头,多个控制阀的每一个均为自动控制阀,以实现产品自动化,但不限于此。具体地,第十五接头15的b口15b通过设置有第二十九控制阀29的管道与第十六接头16的c口16c连接。第十六接头16的a口16a通过设置有第三十一控制阀31的管道与第二十接头20的c口20c连接,第十六接头16的b口16b通过设置有第四十一控制阀41的管道与第二十四接头24的c口24c连接。第二十四接头24的b口24b通过设置有第三十九控制阀39的管道与第二十一接头21的b口21b连接,第二十四接头24的a口24a通过设置有第四十控制阀40的管道与室内换热器12的一端连接。第二十一接头21的a口21a通过设置有第三十五控制阀35的管道与第二十接头20的b口20b连接,第二十一接头21的c口21c与回热器9的c口9c连接。回热器9的a口9a与第十七接头17的a口17a连接,回热器的b口9b通过设置有节流装置11的管道与第二十二接头22的c口连接。其中,节流装置11对高压液体制冷剂进行节流降压,保证冷凝器和蒸发器之间的压力差,以便使蒸发器中液体制冷剂在要求的低压下蒸发吸热,从而达到制冷降压的目的;同时,使冷凝器中的气态制冷剂在给定的高压下放热,冷凝。另外,节流装置11调整供入蒸发器的制冷剂的流量,以适应蒸发器热负荷的变化,使制冷装置更加有效的运转。节流装置11可以采用电子膨胀阀、电磁膨胀阀、手动式膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力式膨胀阀以及毛细管等。当节流装置11采用毛细管时,在节流装置11和回热器9之间还可以设置干燥过滤器10,以防止毛细管堵塞。第二十二接头22的b口22b通过设置有第三十六控制阀36的管道与第二十三接头23的b口23b连接,第二十二接头22的a口22a通过设置有第三十四控制阀34的管道与第十九接头19的b口19b连接。第二十三接头23的a口23a通过设置有第三十八控制阀38的管道与室内换热器12的另一端连接,第二十三接头23的c口23c通过设置有第三十七控制阀37的管道与第十八接头18的b口18b连接。第十八接头18的c口18c通过设置有第三十三控制阀33的管道与第十七接头17的b口17b连接,第十八接头18的a口18a通过设置有第三十二控制阀32的管道与第十九接头19的a口19a连接。其中,第二地埋管换热器5的两端分别连接至第十九接头19的c口19c和第二十七接头27的a口27a,第一地埋管换热器4的两端分别连接至第二十五接头25的a口25a和太阳能集热器3的一端,太阳能集热器3的另一端与第二十六接头26的c口26c连接。二十七接头27的c口27c通过设置有第四十五控制阀45的管道与第二十五接头25的b口25b连接,二十五接头25的c口25c通过设置有第四十二控制阀42的管道与第二十六接头26的a口26a连接,第二十六接头26的b口26b通过设置有第四十三控制阀43的管道与第二十八接头28的c口28c连接,第二十八接头28的a口28a通过设置有第四十四控制阀44的管道与第二十七接头27的b口27b连接,第二十八接头28的b口28b与第二十接头20的a口20a连接。另外,热泵系统还可以包括气液分离器14,该气液分离器14设置于压缩机1的吸气口和回热器9的d口9d之间。该气液分离器14用于去除回流到压缩机1中的制冷剂气体中掺杂的液体。气液分离器14可以采用重力沉降、拆流分离、离心力分离、丝网分离、超滤分离、填料分离等分离结构,优选采用离心力分离结构。另外,热泵系统还可以包括油分离器2,该油分离器2设置于压缩机1的排气口和第十五控制阀15的a口之间,从而将压缩机1排出的高压蒸汽中的润滑油分离出来,保证整个系统安全高效地运行。油分离器可以采用洗涤式、离心式、填料式或过滤式中的任意一种。上述本申请的热泵系统中,热水装置、地源热泵装置和空调装置两两并联连接,根据用户的需要,通过开启或关闭各个控制阀,选择性地开启上述三个装置中的两者或三个装置全部开启,以能够单独或同时提供冷气、热气、热水,实现多种运行模式,具有一机多用的功能以及节能环保的优点。另外,本申请采用了两组热源井,一组(第一地埋管换热器)跨季节储蓄太阳能热,以保证地源热泵长期运行而不会降低土壤温度,另一组(第二地埋管换热器)只用作冷热源,避免发生因太阳能蓄热升高土壤温度导致的制冷效率降低的问题。对于两组热源井的作用,将在下面的各个运行模式中继续说明。以下,将详细介绍基于上述本申请的热泵系统的多种运行模式。一、单独制取热水模式当需要单独制取热水时,如图2所示,开启第三十控制阀30、第三十四控制阀34、第三十五控制阀35、第四十三控制阀43以及第四十五控制阀45,其他控制阀均关闭。此时,仅开启热水装置和地源热泵装置,而空调装置处于关闭状态,热水装置和地源热泵装置串联连接。在单独制取热水模式中,制冷剂的路径如下:压缩机1—油分离器2—螺旋盘管换热器7—回热器9—干燥过滤器10—节流装置11—第二地埋管换热器5—第一地埋管换热器4—回热器9—气液分离器14—压缩机1。在此过程中,螺旋盘管换热器7用作冷凝器,制冷剂在水箱8内的螺旋盘管换热器7内冷凝,放热给水箱8内的冷水,以加热冷水,而第一地埋管换热器4和第二地埋管换热器5用作蒸发器,吸收空气中的热量。当水箱8内的热水温度达到预设值时,关闭所有控制阀,停止加热。太阳能集热器3继续向土壤蓄热,以防止土壤温度降低。二、同时制取冷气和热水模式当需要同时制取冷气和热水时,如图3所示,开启第三十控制阀30、第三十六控制阀36、第三十八控制阀38、第三十九控制阀39以及第四十控制阀40,其他控制阀均关闭。此时,仅开启热水装置和空调装置,而地源热泵装置处于关闭状态,热水装置和空调装置串联连接。在同时制取冷气和热水模式中,制冷剂的路径如下:压缩机1—油分离器2—螺旋盘管换热器7—回热器9—干燥过滤器10—节流装置11—室内换热器12—回热器9—气液分离器14—压缩机1。在此过程中,螺旋盘管换热器7用作冷凝器,放出热量加热冷水,室内换热器12用作蒸发器,吸收室内的热量,实现制冷,也可同时运行风扇13,以加速冷气的扩散。另外,还开启第四十二控制阀42运行太阳能集热器3,以对土壤6进行蓄热,以给冬季制热做准备。三、单独制取冷气模式当需要单独制取冷气时,如图4所示,开启第二十九控制阀29、第三十一控制阀31、第三十二控制阀32、第三十三控制阀33、第三十六控制阀36、第三十八控制阀38、第三十九控制阀39、第四十控制阀40以及第四十四控制阀44,其他控制阀均关闭。此时,仅开启地源热泵装置和空调装置,而热水装置处于关闭状态,地源热泵装置和空调装置串联连接。在单独制取冷气模式中,制冷剂的路径如下:压缩机1—油分离器2—第二地埋管换热器5—回热器9—干燥过滤器10—节流装置11—室内换热器12—回热器9—气液分离器14—压缩机1。在此过程中,第二地埋管换热器5用作冷凝器,向大气放热,室内换热器12用作蒸发器,吸收室内的热量,实现制冷,也可同时运行风扇13,以加速冷气的扩散。另外,还开启第四十二控制阀42运行太阳能集热器3,以对土壤6进行蓄热,以给冬季制热做准备。四、单独制取热气模式当需要单独制取热气时,如图5所示,开启第二十九控制阀29、第三十三控制阀33、第三十四控制阀34、第三十五控制阀35、第三十七控制阀37、第三十八控制阀38、第四十控制阀40、第四十一控制阀41、第四十三控制阀43以及第四十五控制阀45,其他控制阀均关闭。此时,仅开启地源热泵装置和空调装置,而热水装置处于关闭状态,地源热泵装置和空调装置串联连接。在单独制取热气模式中,制冷剂的路径如下:压缩机1—油分离器2—室内换热器12—回热器9—干燥过滤器10—节流装置11—第二地埋管换热器5—第一地埋管换热器4—回热器9—气液分离器14—压缩机1。空调装置和地源热泵装置在单独制取热气模式中和单独制取冷气模式中的作用刚好相反,即,在单独制取热气模式中,室内换热器12用作冷凝器,向室内放热以达到制热目的,而第一地埋管换热器4和第二地埋管换热器5用作蒸发器,吸收大气中的热量。此时,太阳能集热器3继续向土壤蓄热,以防止土壤温度降低。五、同时制取热气和热水模式当需要同时制取热气和热水时,如图6所示,在单独制取热气模式的基础上,再开启第三十控制阀30即可。此时,空调装置、地源热泵装置以及热水装置均开启。在同时制取热气和热水中,制冷剂从压缩机1出发流经油分离器2到达第十五接头15之后,从此分成两个路径流动,之后在第十七接头17处汇合。制冷剂的路径如下:压缩机1—油分离器2—螺旋盘管换热器7(第一路径)和室内换热器12(第二路径)—回热器9—干燥过滤器10—节流装置11—第二地埋管换热器5—第一地埋管换热器4—回热器9—气液分离器14—压缩机1。在同时制取热气和热水模式中,盘管换热器7和室内换热器12用作冷凝器,分别加热水箱8内的热水和向室内放热,而第一地埋管换热器4和第二地埋管换热器5用作蒸发器,吸收大气中的热量。此时,太阳能集热器3继续向土壤蓄热,以防止土壤温度降低。下表1为针对空调装置、地源热泵装置以及热水装置在各运行模式下的功能的内容。表1空调装置地源热泵装置热水装置单独制取热水模式不运行蒸发器冷凝器同时制取冷气和热水模式蒸发器不运行冷凝器单独制取冷气模式蒸发器冷凝器不运行单独制取热气模式冷凝器蒸发器不运行同时制取热气和热水模式冷凝器蒸发器冷凝器从表1可见,热水装置只用作冷凝器,这是因为热水装置只用于提供热水,从而只能用作冷凝器,与之合作运行的地源热泵装置或空调装置(用于提供冷气时)用作蒸发器。而空调装置和地源热泵装置根据不同模式,其角色会改变,可用作冷凝器或蒸发器。本申请的热泵系统将热水装置、地源热泵装置和空调装置两两并联连接,根据用户的需要,通过开启或关闭各个控制阀,选择性地开启上述三个装置中的两者或三个装置全部开启,以能够单独或同时提供冷气、热气、热水,实现多种运行模式,具有一机多用的功能以及节能环保的优点。以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1