CN201503095U - 一种地源直接耦合型热泵多联机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种地源直接耦合型热泵多联机组，可用于中小型建筑室内空气调节的中央空调系统，包括压缩机，地下垂直U型换热铜管，分别位于室内和室外的电子膨胀阀，设置有风机的室内换热铜管和四通换向阀；其中压缩机经四通换向阀通过管道与地下U型换热铜管连接，所述地下U型换热铜管再依次经并列连接的室外电子膨胀阀和单向阀，及位于室内的电子膨胀阀接入设置有风机的室内换热铜管，所述室内换热铜管再与压缩机连接，构成回路。本实用新型不仅解决了室外换热器换热效果因大气的气象参数的变化而波动的问题，也解决了以传统水介质作为换热载体而换热效率相对较低的问题。而且该机组不存在冻结的危险，具有换热高效稳定、机组安装灵活和适用性强的特点，因此该系统具有广阔的发展前景。

Description

一种地源直接耦合型热泵多联机组

技术领域

本实用新型是一种用于中小型建筑的地源直接耦合型热泵多联机组。

背景技术

传统的热泵型分体机夏季制冷时，冷凝器是直接与外界空气进行热交换，随着室外空气温度的升高，系统的COP将显著降低；而在冬季制热时，四通换向阀转换后，室外侧的换热器为蒸发器，将随着室外的温度降低而需要间歇性的除霜，其COP也大大降低。相对于空气源而言，地源是一种相对稳定的温度场，对地面空气温度波动有衰减和延迟，常年温度在夏季远远低于室外空气温度，冬季也高于室外空气的温度，故而在夏季制冷带走冷凝热或者是冬季制热时吸收热量的效果都要优于空气源。因此可以提供较低的冷凝温度和较高的蒸发温度，从而在耗电量相同的条件下，分别提高夏季的供冷量或冬季的供热量。

传统的中央空调系统都是以水作为换热载体来运输热量，是一个二次换热过程，存在换热损失，其换热效率远低于制冷剂直接与室内空气源或者是地源换热的效率。

此外，多联机是一个室外机组跟多个室内机组进行匹配，具有灵活安装的热点，但本质上室外机仍然是风冷型，其性能系数也容易受到室外空气的扰动而变化。

实用新型内容

针对上述传统热泵型分体机、传统的中央空调系统和多联机等现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的旨在提供一种地源直接耦合型热泵多联机组，一方面解决室外换热器换热效果容易受大气的气象参数的变化而波动的问题，另外一方面解决以传统水介质作为换热载体使系统的换热效率下降的问题；使得制冷剂直接通过室内换热器和地下换热器分别与室内空气源和地源进行换热。由于为制冷剂为直接膨胀式换热，换热的稳定性和有效性得到提高，同时也省去传统水环路，换热效率得到大大的提高。

为了实现目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种地源直接耦合型热泵多联机组，包括压缩机，地下U型换热铜管，分别位于室内和室外的电子膨胀阀，设置有风机的室内换热铜管和四通换向阀；其中压缩机经四通换向阀通过管道与地下U型换热铜管连接，所述地下U型换热铜管再依次经并列连接的室外电子膨胀阀(全开)和单向阀，及位于室内的电子膨胀阀接入设置有风机的室内换热铜管，所述室内换热铜管再与压缩机连接，构成循环回路。

为了解决回油问题，在压缩机和四通换向阀之间设置有油分离器；

为了储存多余的制冷剂来稳定制冷剂流量，在位于室外的电子膨胀阀和位于室内的电子膨胀阀之间设置有储液器；同时在储液器和室内电子膨胀阀之间设置有过滤器。

为了保护压缩机，避免湿压缩，压缩机与室内换热铜管之间设置有气液分离器。

对于负荷容量小于5KW的系统，可以不安装储液器，而在大于5KW的系统中需要安装储液器储存多余的制冷剂，稳定制冷剂流量。

制冷工况下，室内电子膨胀阀调节和平衡制冷剂流量，室外电子膨胀阀全开。制热工况下，室外电子膨胀阀起节流作用，室内电子膨胀阀起能力调节和平衡作用。为了能保证电子膨胀阀的正常运行，需安装过滤器。

本实用新型在运用中，通过其中的四通换向阀实现夏季制冷，冬季供暖的工况转换：

制冷工况运行时，制冷剂经过压缩机后成为高压高温气体，进入地下垂直U型换热铜管(冷凝器)，制冷剂通过铜管与地源进行换热(土壤源或者是水源)，冷却成低温高压态的制冷剂。制冷工况下，室外电子膨胀阀全开，室内电子膨胀阀调节进入室内换热铜管内的制冷剂流量来实现调节室内末端的能力。制冷剂进入室内换热铜管(蒸发器)后吸收室内空气的热量蒸发成为气态，从而吸收室内热量来进行室内空气调节。含液态的气态制冷剂后经过气液分离器进入压缩机的低压端完成一个循环，如此反复。

制热工况运行时，四通换向阀经电动控制转换成制热通路后，制冷剂经过压缩机后成为高压高温气体，再进入室内换热铜管(冷凝器)，通过风机的作用，经过铜管传热，制冷剂的热量放出，室内空气由于吸热而温度上升，而制冷剂被冷却成低温高压态。由室内电子膨胀阀调节和平衡制冷剂流量，再经过室外电子膨胀阀的节流降压作用后进入地下U型埋管换热铜管(蒸发器)，制冷剂吸收地源(水源或土壤源)的热量蒸发成气态。含液态的气态制冷剂后经过气液分离器进入压缩机的低压端完成一个循环，如此反复。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1，直接与土壤进行换热，省去了水环路的中间换热过程，减少换热环节，提高能量的利用率。系统效率得到提高，更加节能。

2，换热属于制冷剂的相变换热。在同等条件下，其换热系数比水，空气等换热介质的换热系数要大得多。

3，换热器中直接充注制冷剂，不存在结冻的危险，不需要添加防冻剂。不需要除霜，相比空气源换热器更加节能。

4，室内机是相对独立的，能灵活布置，又能节省平常运行费用的特点，能把不同功能和不同使用时间的房间合在同一个空调系统中。

5，由于减少了中间换热管路，管材耗量相对减少，地下施工量也相对减少。

附图说明

图1为实施例中制冷工况系统原理图；

图2为实施例中制热工况系统原理图；

1——地下U型铜管换热器  2——压缩机            3——气液分离器

4——油分离器           5——四通换向阀        10——储液器

11——位于室外的电子膨胀阀    12——单向阀

6-1，6-2，6-N——位于室内的电子膨胀阀    7-1，7-2，7-N——室内换热铜管

8-1，8-2，8-N——风机                    9-1，9-2，9-N——过滤器

9-1’，9-2’，9-N’——过滤器

具体实施方式：

如图1、2所示，本实施例提供了一种地源直接耦合型热泵多联机组，包括压缩机2，地下U型换热铜管1，位于室内的电子膨胀阀、室外的电子膨胀阀11、设置有风机8的室内换热铜管7和四通换向阀5；其中压缩机2经四通换向阀5通过管道与地下U型换热铜管1连接，所述地下U型换热铜管1再依次经并列连接的位于室外的电子膨胀阀(全开)11和单向阀12，及位于室内的电子膨胀阀6接入设置有风机8的室内换热铜管7，所述室内换热铜管7再与压缩机2连接，构成回路。制冷剂(如：R22，R134)在地下U型铜管换热器1内和室内换热铜管7直接进行能量交换。由于制冷剂管路直接在地下换热，因承压及泄露的原因地下埋管不能够采用塑料管，而采用铜管。地下铜管换热器1采用垂直U型换热铜管(夏季制冷时是冷凝侧，冬季制热是蒸发侧)，埋管深度在地面以下下20米-80米之间，具体埋管深度由系统的负荷来确定。制冷剂在室内换热铜管7中经过风机8的加强作用与室内空气进行能量的交换，铜管直径为DN10-DN16，排数根据换热量确定。夏季制冷充当蒸发侧吸收室内的热量，冬季制热时充当冷凝侧放出热量，从而达到调节室内空气的目的。室内电子膨胀阀6能根据用户侧负荷的变化而调节制冷剂流量的变化。该制冷剂在地下U型换热铜管1与室内换热铜管7中均是与终端进行直接换热，省去了中间换热过程，效率得到提高。其中上述压缩机2，地下U型换热铜管1，位于室内的电子膨胀阀、室外的电子膨胀阀11、设置有风机8的室内换热铜管7和四通换向阀5均可采用现有技术中的已有装置。

参照附图1，制冷工况运行时，制冷剂(如：R22)经过压缩机2的压缩成为高温高压的气体，首先经过油分离器4实现系统回油的目的。制冷剂后经过换向四通换向阀5通路进入到地下U型换热铜管1，制冷剂在U型换热铜管1直接与地源进行热量交换成为低温高压态，流经室外电子膨胀阀11(全开)和单向阀12后流入到储液器。储液器可以储存一部分多余的制冷剂起到稳定制冷剂流量的作用。在制冷剂进入室内电子膨胀阀之前需要经过过滤器9的作用保护电子膨胀阀。低温高压的制冷剂在各室内电子膨胀阀6的节流和流量调节作用后，实现制冷剂流量的按需分配和节流降压后，成为低温低压态，此时的制冷剂(如：R22)在室内换热铜管7中进行蒸发需要从室内吸收大量的热量，加上风机8的换热加强作用，实现制冷剂吸收室内热量的物理过程，使自身成为低温低压的液态制冷剂，进入气液分离器3，避免压缩机2湿压缩。完成一个制冷循环，从而实现夏季制冷的目的。

参照附图2，制热工况运行时，首先转换四通换向阀5，制冷剂(如：R22)经过压缩机2的压缩成为高温高压的气体通入到油分离器4实现回油的目的后，制冷剂(如：R22)在风机8的强化作用下直接进入室内换热铜管7中进行冷凝放热，带给室内大量的热量，实现供暖的目的。制冷剂(如R22)在经过冷凝放热热后成为低温高压态。制冷剂经过室内电子膨胀阀6的能力调节和平衡作用后进入到储液器，然后再经过室外电子膨胀阀11的节流降压作用后进入地下U型换热铜管中直接从地源中吸收热量而蒸发成气态制冷剂。为了尽可能避免压缩机2的湿压缩，在进入压缩机的低压端之前经过气液分离器3的的气液分离作用来保护压缩机的正常运行。至此完成供暖的一个循环，周而复始而达到冬天供暖的目的。

为了保证系统能正常稳定的运行，需要辅助装置。安装油分离器4解决回油问题，安装储液器10储存多余的制冷剂来稳定制冷剂流量；为了保护压缩机，避免湿压缩，制冷剂进入压缩机2前需要先经过气液分离器3的保护。制冷剂进入电子膨胀阀6，11前需要经过过滤器9的保护。

Claims (7)

1.一种地源直接耦合型热泵多联机组，其特征是包括压缩机，地下垂直U型换热铜管，分别位于室内和室外的电子膨胀阀，设置有风机的室内换热铜管和四通换向阀；其中压缩机经四通换向阀通过管道与地下U型换热铜管连接，所述地下U型换热铜管再依次经并列连接的室外电子膨胀阀和单向阀，及位于室内的电子膨胀阀接入设置有风机的室内换热铜管，所述室内换热铜管最后接入压缩机，构成循环回路。

2.根据权利要求1所述地源直接耦合型热泵多联机组，其特征是所述压缩机和四通换向阀之间设置有油分离器。

3.根据权利要求1所述地源直接耦合型热泵多联机组，其特征是在位于室外的电子膨胀阀和位于室内的电子膨胀阀之间设置有储液器。

4.根据权利要求3所述地源直接耦合型热泵多联机组，其特征是在储液器和室内电子膨胀阀之间设置有过滤器。

5.根据权利要求1所述地源直接耦合型热泵多联机组，其特征是压缩机与室内换热铜管之间设置有气液分离器。

6.根据权利要求1所述地源直接耦合型热泵多联机组，其特征是所述地下U型换热铜管采用垂直埋管形式安装，埋管深度在地面以下20米-80米。

7.根据权利要求1所述地源直接耦合型热泵多联机组，其特征是室内换热铜管的直径为DN10-DN16。

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