直热热水型地源热泵机组

技术领域

本发明涉及新能源新装备技术领域，具体为直热热水型地源热泵机组。

背景技术

现有地源热泵机组大多能解决供冷供热问题，制备热水需要储热水箱，且产品大都用于公共建筑的集中供冷供热系统，处于工程产品阶段，需要复杂的安装工艺，使用要求高。

家电化、户用式的规模化应用地源热泵机组极少，因此，难以做到高性价比和便捷性使用的普及，为此，提出一种直热热水型地源热泵机组，用于解决上述背景中提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供直热热水型地源热泵机组，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：直热热水型地源热泵机组，由换热机构、制冷制热循环机构和生活热水机构组成；

所述换热机构包括空气源换热器和地源换热器；所述制冷制热循环机构包括系统控制器，所述系统控制器电路连接有压缩机，所述压缩机通过管路连接有蒸发器、冷凝器1、冷凝器2，所述蒸发器与压缩机之间连接有气液分离器，所述蒸发器制热时通过管路连接有空气源换热器和地源换热器，制冷时通过管路连接有空调末端；所述冷凝器1制热时通过管路连接有采暖地板或其他采暖末端，制冷时通过管路连接有空气源换热器和地源换热器；所述生活热水机构包括冷凝器2和缓冲水箱，所述缓冲水箱和冷凝器2之间通过一次冷水进水管和一次热水出水管形成回路连接。

所述制冷制热循环机构制热时包括冷凝器1，所述冷凝器1与通过管路连接有采暖地板或其他采暖末端，制冷时包括蒸发器，所述蒸发器与通过管路连接有空调末端。

所述生活热水机构包括冷凝器2和缓冲水箱，所述缓冲水箱和冷凝器2之间通过一次冷水进水管和一次热水出水管形成回路连接。

优选的，所述冷凝器1和冷凝器2均与压缩机之间通过管路连接，所述冷凝器1与冷凝器2还通过管路共同与结液罐相互连接。

优选的，所述蒸发器的另一端与结液罐之间通过管路连接，所述蒸发器与结液罐管路连接处安装有膨胀阀。

优选的，所述缓冲水箱与冷凝器2之间的一次冷水进水管上安装有变流量水泵，所述缓冲水箱外接自来水管进水，所述缓冲水箱内部还设置有疏水器。

优选的，所述缓冲水箱偏上位置出外部还设置有与一次热水出水相通的热水出水管，所述热水出水管上安装有电动阀门和水流开关。

优选的，所述冷凝器1与蒸发器通过四通阀进行互换连接，原冷凝器1变成现蒸发器，原蒸发器变成现冷凝器1。

优选的，该直热热水型地源热泵机组，在使用中生活热水机构使用优先级最高，当生活热水机构使用时制冷或采暖功能暂停使用。

优选的，所述一次热水出水管连接的冷凝器2由套管组成，外套管包含多个内管组成。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

第一、本发明高度集成，综合能效比高。

第二、本发明产品可应用于绝大部分新建建筑，尤其可大规模应用于夏热冬冷和夏热冬寒地区的所有建筑，建筑供冷供热总能耗至少可降低一半以上。

第三、本发明无需设备平台，对建筑的立面处理不构成任何障碍。

附图说明

图1为本发明系统工作原理示意图；

图2为本发明用户用能需求流程示意图；

图3为本发明一次热水换热器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下技术方案：

实施例一

请参阅图1、图2、图3，直热热水型地源热泵机组，由换热机构、制冷制热循环机构和生活热水机构组成；

换热机构包括空气源换热器和地源换热器；制冷制热循环机构包括系统控制器，系统控制器电路连接有压缩机，压缩机通过管路连接有蒸发器、冷凝器1、冷凝器2，蒸发器与压缩机之间连接有气液分离器，蒸发器制热时通过管路连接有空气源换热器和地源换热器，蒸发器制冷时通过管路连接有空调末端；冷凝器1制热时通过管路连接有采暖地板或其他采暖末端，冷凝器1制冷时通过管路连接有空气源换热器和地源换热器；生活热水机构包括冷凝器2和缓冲水箱，缓冲水箱和冷凝器2之间通过一次冷水进水管和一次热水出水管形成回路连接。

冷凝器1和冷凝器2均与压缩机之间通过管路连接，冷凝器1与冷凝器2还通过管路共同与结液罐相互连接，蒸发器的另一端与结液罐之间通过管路连接，蒸发器与结液罐管路连接处安装有膨胀阀，缓冲水箱与冷凝器2之间的一次冷水进水管上安装有变流量水泵，缓冲水箱外接自来水管进水，缓冲水箱内部还设置有疏水器，缓冲水箱偏上位置出外部还设置有与一次热水出水相通的热水出水管，热水出水管上安装有电动阀门和水流开关，冷凝器1与蒸发器通过四通阀进行互换连接，原冷凝器1变成现蒸发器，原蒸发器变成现冷凝器1，该直热热水型地源热泵机组，在使用中生活热水机构使用优先级最高，当生活热水机构使用时制冷或采暖功能暂停使用，与一次热水出水管相连的冷凝器2由套管组成，外套管包含多个内管组成。

通过上述技术方案，本方案集成热泵循环、供冷供热输配系统为一体，用户有采暖需求时，控制器发指令给热泵循环，并开启采暖模式，蒸发器通过地源换热器从地下岩土中吸收低温热量，或通过空气源换热器从空气中吸收低温热量，或通过空气源换热器和地源换热器从空气和地下岩土中吸收低温热量，通过压缩机做功，在冷凝器1输出高温热量供采暖地板或其他采暖末端进行采暖；用户有制冷空调需求时，冷凝器1与蒸发器通过四通阀进行互换，原冷凝器变成现蒸发器，原蒸发器变成现冷凝器1，现蒸发器从室内吸收热量，经压缩机做功，在现冷凝器1排入地源换热器将热量散到地下岩土中，或现冷凝器1排入空气源换热器将热量散到空气中，或现冷凝器1排入空气源换热器和地源换热器将热量散到空气和地下岩土中，而实现室内制冷；用户有生活热水需求时，蒸发器通过地源换热器从地下岩土中吸收低温热量，通过压缩机做功，在冷凝器2输出高温热量（热水）供生活热水应用，其中生活热水优先级最高，当生活热水使用时制冷或采暖功能暂停使用，通过系统控制器自动切换模式。一次热水换热器：由套管组成，外套管包含多个内管组成，以增大换热面积提高换热量。多能互补：由浅层地热能、空气能、水冷等组成机组的冷热源，实现多能互补，自动实现高效组合使用。可以是单独冷热源、也可以是组合冷热源同时使用。

实施例二

请参阅图1、图2，并在实施例一的基础上，进一步得到：直热热水型地源热泵机组的热水工作原理，用户开启热水龙头，水流开关反馈信号给控制器，控制器判断系统有没有制冷或采暖运行，有则停止制冷或采暖，没有则启动热水模式。此时开启上图中的变流量水泵，缓冲水箱底部的“冷水”被变流量水泵抽到冷凝器2（一次冷水进水），后启动压缩机，压缩机排出的高温高压热媒进入冷凝器2外套管（本专利还设计了热媒进入冷凝器2内套管，此时一次冷水进水进入冷凝器2外套管），一次冷水进水冷凝器2内套管，热媒的流向与一次冷水进水的流向相反。

由于冷凝器2有一定的长度和换热面积，此时冷凝器2外套管的热媒将热量传递给冷凝器2内套管内的一次冷水进水，从而加热一次冷水。一次冷水进水从冷凝器2出口时即被加热成设定的水温而被用户直接使用。经过冷凝2后的热媒被一次冷水吸收热量后温度降低而向结液罐、蒸发器方向流动。

当被冷却后的热媒进入蒸发器时通过地源换热器吸收地下岩土中储藏的浅层地热能，从而使热媒温度升高而流向压缩机，经压缩机做功后热媒变成高温高压，流经冷凝器2而加热一次冷水进水，从而形成制备生活热水的热泵循环。

因热泵循环制备生活热水过程与空调制冷和采暖模式切换需要一定的时间，即空调制冷或采暖模式启动时，制热水运行还需运行一段时间，此时的缓冲水箱用于储存此转换时间段制备的热水，否则机器会出现报警故障。

实施例三

请参阅图1、图2，并在实施例一的基础上，进一步得到：直热热水型地源热泵机组的采暖工作原理，用户开启采暖模式，系统首先判断有没有生活热水运行，若有生活热水运行则不启动采暖，直至生活热水运行结束后才启动采暖运行。

采暖运行时，采暖地板换热管道的循环水泵开启，冷水流入冷凝器1，此时压缩机排出的高温高压热媒流也经冷凝器1将热量传递给采暖地板换热管道流入冷凝器1的冷水，被加热后冷水流出冷凝器1后流向采暖地板下面的换热盘管，热水经换热盘管向采暖地板散热而降温后又流向冷凝器1而实现室内采暖循环。

热媒经冷凝器1加热冷水后降温而流向蒸发器，被冷却后的热媒进入蒸发器时通过地源换热器吸收地下岩土中储藏的浅层地热能，或通过空气源换热器吸收空气中储藏的空气热能，从而使热媒温度升高而流向压缩机，经压缩机做功后热媒变成高温高压流经冷凝器1而加热采暖地板换热盘管流入的冷水，从而形成采暖的热泵循环。

实施例四

请参阅图1、图2，并在实施例一的基础上，进一步得到：直热热水型地源热泵机组的空调制冷工作原理，用户开启空调制冷模式，系统首先判断有没有生活热水运行，若有生活热水运行则不启动空调制冷，直至生活热水运行结束后才启动空调制冷运行。

空调制冷运行时，系统控制器自动通过四通阀将冷凝器1与蒸发器互换，此时空调末端与蒸发器相连，地源换热器、空气源换热器与冷凝器1相连。

空调制冷换热管道的循环水泵开启，空调末端从室内吸收热量后温度升高的温水流入蒸发器，经蒸发器冷却后的冷水流入空调末端，从而实现室内空调制冷循环。

此时蒸发器吸收热量后使热媒温度升高而流入压缩机，经压缩机做功排出的高温高压热媒流入冷凝器1通过地源换热器将热量散发到地下岩土中，或冷凝器1通过空气源换热器将热量散发到空气中，或冷凝器1联合通过地源换热器和空气源换热器将热量散发到地下岩土和空气中，而实现空调制冷循环。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型的范围由所附权利要求及其等同物限定。