一种智能型地源热泵机组的制作方法

本发明涉及一种建筑节能或空气调节设备，尤其是涉及一种地源热泵空调系统。

背景技术：

近年来，基于节约能源与保护环境的迫切要求，地源热泵式空调技术得到了快速发展，并在各类建筑中广泛应用，且以每年20％～25％的速度递增。目前，我国地源热泵空调系统的应用规模已由中小单体建筑向大型建筑群住宅小区发展。地源热泵空调系统主要以浅层岩土层作为系统的冷源或低位热源，通过热泵单元进行热交换产生空调用水，并最终将冷热能量传递到室内。夏季，浅层岩土层温度比建筑物内的空气温度低，地源热泵空调系统以浅层岩土层作为冷源，热泵单元进行制冷产生冷水，并通过热交换最终将建筑物内的空气热量释放到浅层岩土层中，使房间制冷降温；冬季，浅层岩土层作为低位热源，热泵单元进行制热产生热水，并通过热交换最终将热能量传递到建筑物内，以进行冬季供暖。但现有的地源热泵式空调系统在实际应用中还存在储多问题，有待进一步改进或完善，主要表现在以下方面：一、在热泵运行过程中，因其只设有地源埋管来提供冷热交换源，在夏季室外环境温度较高或冬季室外环境温度较低时，由于换热量较大，很容易造成地源侧温度提升或降低过大，导到换热效率较低，而且系统的运行稳定性较差，能耗较大。二、在春秋季节或室外环境温度适中时，往往只需对空气稍做降温或升温处理，需要的冷热量较小，而现有的地源热泵式空调系统通常不能适应该工况要求，在运行过程中会照常耗能，导到系统的能效比较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能型地源热泵机组，其具有结构简单、控制灵活、运行稳定、适应性强、能效比高的优点，采用本发明可根据室外环境温度实现智能控制，以达到节能降耗的目的。

为解决现有技术中的地源热泵空调系统其存在的换热效率低、能效比低、稳定性差、适应性差，且不利于实现智能控制的问题，本发明提供了一种智能型地源热泵机组，包括热泵单元、地源埋管单元和末端板式换热器，所述热泵单元包括压缩机、四通换向阀、第一水冷换热器、风冷换热器、膨胀阀和第二水冷换热器，第一水冷换热器和第二水冷换热器中均设有第一介质通道和第二介质通道，压缩机的排气口和吸气口对应与四通换向阀的管口四和管口二连接，四通换向阀的管口三、第一水冷换热器的第一介质通道、风冷换热器、膨胀阀、第二水冷换热器的第一介质通道和四通换向阀的管口一依次首尾相连，风冷换热器的一侧设有散热风扇；所述地源埋管单元中设有第一循环泵，并通过第一管路和第二管路对应与第一水冷换热器中第二介质通道的两端口连接构成第一热交换循环回路；第二水冷换热器中第二介质通道的两端口对应通过第三管路和第四管路与末端板换式换热器的一次侧两端口连接构成第二热交换循环回路，第二热交换循环回路中设有第二循环泵；末端板换式换热器的二次侧两端口用于通过管道与末端用水装置连接。

进一步的，本发明一种智能型地源热泵机组，其中，所述第一管路和第二管路上对应设有第一阀门和第二阀门。

进一步的，本发明一种智能型地源热泵机组，其中，所述末端板换式换热器的一次侧两端口还通过第五管路和第六管路对应与第一管路和第二管路连接，第五管路与第一管路的连接点处于第一阀门和地源埋管单元之间，第六管路与第二管路的连接点处于第二阀门和地源埋管单元之间，第五管路和第六管路上对应设有第三阀门和第四阀门。

进一步的，本发明一种智能型地源热泵机组，其中，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为电子控制阀。

进一步的，本发明一种智能型地源热泵机组，其中，还包括控制单元，所述控制单元分别与压缩机、四通换向阀、风冷散热风扇、第一循环泵、第二循环泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门电连接。

本发明一种智能型地源热泵机组与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置热泵单元、地源埋管单元和末端板式换热器，让热泵单元具体包括压缩机、四通换向阀、第一水冷换热器、风冷换热器、膨胀阀和第二水冷换热器，在第一水冷换热器和第二水冷换热器中均设有第一介质通道和第二介质通道，并让压缩机的排气口和吸气口对应与四通换向阀的管口四和管口二连接，让四通换向阀的管口三、第一水冷换热器的第一介质通道、风冷换热器、膨胀阀、第二水冷换热器的第一介质通道和四通换向阀的管口一依次首尾相连，在风冷换热器的一侧设置散热风扇。在地源埋管单元中设置第一循环泵，并通过第一管路和第二管路对应与第一水冷换热器中第二介质通道的两端口连接构成第一热交换循环回路。让第二水冷换热器中第二介质通道的两端口对应通过第三管路和第四管路与末端板换式换热器的一次侧两端口连接构成第二热交换循环回路，并在第二热交换循环回路中设置第二循环泵。让末端板换式换热器的二次侧两端口在使用中通过管道与末端用水装置连接。由此就构成了一种结构简单、控制灵活、运行稳定、适应性强、能效比高的智能型地源热泵机组。在实际应用中，本发明通过让压缩机的排气口和吸气口对应与四通换向阀的管口四和管口二连接，让四通换向阀的管口三、第一水冷换热器的第一介质通道、风冷换热器、膨胀阀、第二水冷换热器的第一介质通道和四通换向阀的管口一依次首尾相连，以构成热泵系统。在运行过程中，可根据室外环境温度情况，选择性的使用第一水冷换热器或风冷换热器来提供热泵系统运行的冷热交换器，以吸收地源或空气中的冷热量，而在第二水冷换热器处通过第二热交换循环回路为末端用水装置提供需要的冷热量，增强了机组控制的方便灵活性和环境适应性，并可通过控制系统让机组根据室外环境温度实现智能运行。特别是在夏季室外环境温度较高或冬季室外环境温度较低时，本发明可通过让地源埋管单元和散热风扇同时运行，以满足换热量大的要求，并能避免地源侧温度提升或降低过大影响换热效率的问题，保证了机组的性能和运行稳定性。且在冬季室外环境温度较低时，由于风冷换热器的换热效率较低，本发明通过地源埋管单元和第一水冷换热器构成的第一热交换循环回路进行制冷剂换热，可确保机组在低温工况下稳定运行。作为优化方案，本发明还让末端板换式换热器的一次侧两端口通过第五管路和第六管路对应与第一管路和第二管路连接，让第五管路与第一管路的连接点处于第一阀门和地源埋管单元之间，让第六管路与第二管路的连接点处于第二阀门和地源埋管单元之间，并在第五管路和第六管路上对应设有第三阀门和第四阀门。这一结构设置在春秋季节或室外环境温度适中时，通过让热泵单元停止运行，而通过控制相应的阀门让地源埋管单元通过第一管路、第二管路以及对应的第五管路和第六管路为末端用水装置提供需要的冷热量，可实现显著的节能效果，并提高机组的整体能效比，实用性更强。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种智能型地源热泵机组作进一步详细说明：

附图说明

图1为本发明一种智能型地源热泵机组的制冷模式示意图；

图2为本发明一种智能型地源热泵机组的制热模式示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示本发明一种智能型地源热泵机组的具体实施方式的示意图，包括热泵单元1、地源埋管单元2和末端板式换热器3。热泵单元1具体包括压缩机11、四通换向阀12、第一水冷换热器13、风冷换热器14、膨胀阀15和第二水冷换热器16，第一水冷换热器13和第二水冷换热器16中均设有第一介质通道和第二介质通道，让压缩机11的排气口和吸气口对应与四通换向阀12的管口四和管口二连接，以便实现制冷和制热模式转换，让四通换向阀12的管口三、第一水冷换热器13的第一介质通道、风冷换热器14、膨胀阀15、第二水冷换热器16的第一介质通道和四通换向阀12的管口一依次首尾相连，并在风冷换热器14的一侧设置散热风扇17。在地源埋管单元2中设置第一循环泵21，并让地源埋管单元2通过第一管路4和第二管路5对应与第一水冷换热器13中第二介质通道的两端口连接构成第一热交换循环回路。让第二水冷换热器16中第二介质通道的两端口对应通过第三管路6和第四管路7与末端板换式换热器3的一次侧两端口连接构成第二热交换循环回路，并在第二热交换循环回路中设置第二循环泵61。让末端板换式换热器3的二次侧两端口在使用中通过管道与末端用水装置连接，以便为其提供冷热用水。

通过以上结构设置就构成了一种结构简单、控制灵活、运行稳定、适应性强、能效比高的智能型地源热泵机组。在实际应用中，本发明通过让压缩机11的排气口和吸气口对应与四通换向阀12的管口四和管口二连接，让四通换向阀12的管口三、第一水冷换热器13的第一介质通道、风冷换热器14、膨胀阀15、第二水冷换热器16的第一介质通道和四通换向阀12的管口一依次首尾相连，就构成了热泵系统。在运行过程中，可根据室外环境温度情况，选择性的使用第一水冷换热器13或风冷换热器14作为热泵系统运行的冷热交换器，以吸收地源或空气中的冷热量，而在第二水冷换热器16处通过第二热交换循环回路为末端用水装置提供需要的冷热量，增强了机组控制的方便灵活性和环境适应性，并可通过控制系统让机组根据室外环境温度实现智能运行。特别是在夏季室外环境温度较高或冬季室外环境温度较低时，本发明可通过让地源埋管单元2和散热风扇17同时运行，以满足换热量大的要求，并能避免地源侧温度提升或降低过大影响换热效率的问题，保证了机组的性能和运行稳定性。且在冬季室外环境温度较低时，由于风冷换热器14的换热效率较低，本发明通过地源埋管单元2和第一水冷换热器13构成的第一热交换循环回路进行制冷剂换热，可确保机组在低温工况下稳定运行。需要指出的是，文中所述末端用水装置主要指空调用水装置，但不限于此，本发明智能型地源热泵机组同样适用于为其他类型的末端用水装置提供冷热用水。

作为优化方案，为提高控制的方便灵活性，本具体实施方式在第一管路4和第二管路5上对应设置了第一阀门41和第二阀门51，通过切断第一阀门41和第二阀门51可使地源埋管单元2停止向第一水冷换热器13提供冷热量。同时，本具体实施方式还让末端板换式换热器3的一次侧两端口通过第五管路8和第六管路9对应与第一管路4和第二管路5连接，让第五管路8与第一管路4的连接点处于第一阀门41和地源埋管单元2之间，让第六管路9与第二管路5的连接点处于第二阀门51和地源埋管单元2之间，并在第五管路8和第六管路9上对应设置第三阀门81和第四阀门91。这一结构设置在春秋季节或室外环境温度适中时，通过让热泵单元停止运行，而通过控制相应的阀门让地源埋管单元通过第一管路、第二管路以及对应的第五管路和第六管路为末端用水装置提供需要的冷热量，可实现显著的节能效果，并提高机组的整体能效比，进一步增强了实用性。

需要说明的是，在实际用中本发明中的第一阀门41、第二阀门51、第三阀门81和第四阀门91均采用电子控制阀，并设有括控制单元，且让控制单元分别与压缩机11、四通换向阀12、风冷散热风扇17、第一循环泵21、第二循环泵61、第一阀门41、第二阀门51、第三阀门81和第四阀门91电连接，以实现智能控制。

为帮助本领域的技术人员理解本发明，下面对本发明一种智能型地源热泵机组的运行和控制过程作简略说明。

夏季制冷模式：

根据室外环境温度情况，选择性的启用地源埋管单元2或散热风扇17，此时第一水冷换热器13和风冷换热器14作为热泵单元1的冷凝器使用，而第二水冷换热器16作为热泵单元1的蒸发器使用，压缩机11排气由四通换向阀12依次经第一水冷换热器13、风冷换热器14、膨胀阀15和第二水冷换热器16，最后制冷剂经四通换向阀12回到压缩机11的吸气侧。运行过程中，制冷剂流经第一水冷换热器13和风冷换热器14时通过冷凝向地源埋管单元2或空气中释放热量；制冷剂流经第二水冷换热器16时通过蒸发吸收热量，并通过第二热交换循环回路为末端板式换热器3提供冷量，末端板式换热器3通过末端用水循环回路为末端用水装置提供冷量。

当夏季室外环境温度较高时，为避免因冷凝换热量大造成地源侧温度提升太大，影响换热效率的问题，此时本发明通过让地源埋管单元2和散热风扇17同时启动，以实现部分水冷散热及风冷散热同时进行，可确保机组运行的稳定性。

冬季制热模式：

根据室外环境温度情况，选择性的启动地源埋管单元2或散热风扇17，此时通过四通换向阀12转变制冷剂流向，让第一水冷换热器13和风冷换热器14作为热泵单元1的蒸发器使用，而第二水冷换热器16作为热泵单元1的冷凝器使用，压缩机11排气由四通换向阀12依次经第二水冷换热器16、膨胀阀15、风冷换热器14和第一水冷换热器13，最后制冷剂经四通换向阀12回到压缩机11的吸气侧。运行过程中，制冷剂流经第二水冷换热器16时通过冷凝释放热量，并通过第二热交换循环回路为末端板式换热器3提供热量，末端板式换热器3通过末端用水循环回路为末端用水装置提供热量；制冷剂流经风冷换热器14和第一水冷换热器13时通过蒸发吸收地源埋管单元2或空气中的热量。

当冬季室外环境温度较低时，此时由于风冷换热器14的换热效率较低，本发明通过让地源埋管单元2和散热风扇17同时启动，地源埋管单元2通过第一热交换循环回路在第一水冷换热器13处进行制冷剂换热，可确保机组在低温工况下稳定运行。

春秋季节或室外环境温度适中时，本发明通过让热泵单元1停止运行，并使第一阀门41和第二阀门51关闭，而让第三阀门81和第四阀门91开启，此时让地源埋管单元2通过第一管路、第二管路以及对应的第五管路和第六管路为末端板式换热器3提供冷热量，末端板式换热器3通过末端用水循环回路为末端用水装置提供需要的冷热量，可实现显著的节能效果。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围的限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。