一種帶自然供冷功能的土壤源熱泵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶自然供冷功能的土壤源熱泵系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，土壤源熱泵系統(tǒng)由于通過跨季節(jié)蓄冷，能很好地改善熱泵系統(tǒng)的熱源品質(zhì)，且可以實現(xiàn)用戶的供暖、空調(diào)及熱水供應(yīng)需求，因此我國各個地域得到了大量的應(yīng)用。常規(guī)的土壤源熱泵系統(tǒng)，如圖1所示。
[0003]土壤換熱器是冬冷夏用、夏熱冬用的蓄熱器。由于我國幅員遼闊，不同地區(qū)的土壤溫度不同，且不同建筑對象具有不同的冷、熱負荷特性，故有些地域的地源熱泵在運行一個供暖季后會導(dǎo)致地溫過低，在供冷季初期，經(jīng)過土壤換熱器換熱后的冷卻水溫度過低，導(dǎo)致熱泵機組冷凝壓力過低，不能正常啟動，進而不能實現(xiàn)建筑的供冷需求。
[0004]為解決上述問題，在實際工程中常采用如下三種方案:(I)在地埋管側(cè)和用戶側(cè)之間加設(shè)板式換熱器，從而在供冷初期利用地下較低溫的冷源實現(xiàn)免費供冷，待地溫溫度上升至正常啟動的溫度范圍內(nèi)時再運行熱泵機組；(2)在熱泵機組冷凝器旁并聯(lián)一組旁通管路，使流出冷凝器的一部分冷卻水旁通至冷凝器的進水口，以提高冷凝器的進水溫度，從而保證熱泵機組的正常運行；(3)減小調(diào)節(jié)閥開度以減小進入冷凝器的水量，以提高熱泵機組的冷凝溫度，從而保證熱泵機組的正常運行。
[0005]上述各技術(shù)方案都不同程度地存在不足:
[0006](I)第一種方案雖然可以在制冷季初期實現(xiàn)免費供冷，且能解決熱泵機組在地溫過低時的啟動問題，但需增加大傳熱面積的換熱器和相應(yīng)的連接管路、自動控制閥件等部件，無疑增加了地源熱泵系統(tǒng)的建造成本；
[0007](2)第二和第三種方案雖然可以解決地源熱泵的正常運行問題，但熱泵機組持續(xù)運行，相對第一種方案而言，熱泵機組能耗增大，不利于土壤源熱泵系統(tǒng)的整體節(jié)能。
[0008]因此，探索一種既能在制冷季初期實現(xiàn)免費供冷，又能減少土壤源熱泵系統(tǒng)的投資且降低系統(tǒng)的全年運行能耗的技術(shù)方案是目前必須解決的問題，也是推動土壤源熱泵技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種帶自然供冷功能的土壤源熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)地溫條件和建筑供冷、供熱需求，通過切換水系統(tǒng)和水源熱泵機組的制冷劑管路上的閥門開啟狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)機械制熱、自然制冷、機械制冷三種運行模式，很好地解決了在供冷季初期地溫較低導(dǎo)致熱泵機組無法開啟的問題，同時不需要增加地源熱泵輔件，并且可以大大降低土壤源熱泵系統(tǒng)的全年運行能耗。
[0010]為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn):
[0011]一種帶自然供冷功能的土壤源熱泵系統(tǒng)，包括熱泵機組、地下埋管換熱組件、室內(nèi)空調(diào)裝置三部分。所述三部分通過用戶側(cè)管道和地緣側(cè)管道、八個切換閥門、用戶側(cè)循環(huán)泵和地緣側(cè)循環(huán)泵連接成一個土壤源熱泵系統(tǒng)。所述熱泵機組由壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器構(gòu)成。制冷劑沿壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器的流向循環(huán)，將進入蒸發(fā)器中冷水中的熱量轉(zhuǎn)移到冷凝器中的流動的熱水中。其結(jié)構(gòu)特點是:
[0012]所述熱泵機組還包括三通閥和旁通閥。所述三通閥的三個接口分別連接壓縮機的吸氣管、壓縮機的排氣管和冷凝器的進氣管，所述旁通閥并聯(lián)在節(jié)流裝置的兩端。壓縮機運行時，制冷劑從蒸發(fā)器中吸氣，經(jīng)過壓縮機、三通閥、冷凝器、節(jié)流裝置返回蒸發(fā)器，完成制冷循環(huán)。從而在蒸發(fā)器中制取冷水，或者在冷凝器中制取熱水。當壓縮機停止運行時，制冷劑在蒸發(fā)器中被室內(nèi)空調(diào)裝置返回的溫水加熱蒸發(fā)成制冷劑蒸氣，經(jīng)過三通閥進入冷凝器。制冷劑蒸氣在冷凝器中由地下埋管換熱組件返回的低溫冷水冷凝成液體，再經(jīng)旁通閥返回到蒸發(fā)器中，完成自然循環(huán)。從而在蒸發(fā)器中制取溫度較高的冷水，送入室內(nèi)空調(diào)裝置中為室內(nèi)供冷。
[0013]在上述土壤源熱泵系統(tǒng)中，所述包含有三通閥和旁通閥的熱泵機組的數(shù)量可以是一臺或多臺。也可以是一臺或多臺包含三通閥和旁通閥的熱泵機組與一臺或多臺常規(guī)土壤源熱泵機組的組合。
[0014]在上述土壤源熱泵系統(tǒng)中，所述三通閥為自力式三通閥，或者是電動/電磁式三通閥。
[0015]在上述土壤源熱泵系統(tǒng)中，所述三通閥為兩只兩通閥的組合體。
[0016]在上述土壤源熱泵系統(tǒng)中，所述旁通閥為自力式兩通閥，或者是電動/電磁式兩通閥。
[0017]在上述土壤源熱泵系統(tǒng)中，所述旁通閥和節(jié)流裝置是一個包含旁通功能和節(jié)流功能的整體閥件。
[0018]本發(fā)明提出的技術(shù)方案由于采用了上述的結(jié)構(gòu)，僅在現(xiàn)有技術(shù)的土壤源熱泵系統(tǒng)中增加了三通閥和旁通閥，即對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足進行了有效的改進和完善，具有顯著的節(jié)能、節(jié)材效果，對于推動土壤源熱泵技術(shù)的健康發(fā)展，加速國家節(jié)能減排步伐具有重要的社會意義和經(jīng)濟價值。具體體現(xiàn)在:
[0019](I)在制冷季初期，利用土壤源熱泵機組的自然供冷功能，勿需啟動熱泵機組就可以提取低溫土壤中的冷量向建筑供冷，勿需增加換熱器、自動控制閥門及其管路等設(shè)備，即可實現(xiàn)為建筑提供免費冷源，具有顯著的節(jié)能、節(jié)材效果；
[0020](2)待地溫提升后再啟動土壤源熱泵機組向建筑供冷，避免了熱泵機組因冷卻水溫度過低導(dǎo)致的熱泵機組冷凝壓力過低，機組無法正常啟動與正常運行的問題發(fā)生，保證了土壤源熱泵系統(tǒng)的安全、可靠運行。
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)土壤源熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0023]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0024]圖3為本發(fā)明的熱泵機組原理圖。
[0025]圖4為本發(fā)明供暖期實施例原理圖。
[0026]圖5為本發(fā)明供暖期熱泵機組機械制熱原理圖。
[0027]圖6為本發(fā)明供冷初期原理圖。
[0028]圖7為本發(fā)明供冷初期熱泵機組自然制冷原理圖。
[0029]圖8為本發(fā)明正常供冷期原理圖。
[0030]圖9為本發(fā)明正常供冷期熱泵機組機械制冷原理圖。
[0031]圖中:1_室內(nèi)空調(diào)裝置；2_用戶側(cè)循環(huán)泵；3_用戶側(cè)管道；4_熱泵機組；5_地源側(cè)循環(huán)泵；6_地下埋管換熱組件；7_地源側(cè)管道；8_冷凝器；9_蒸發(fā)器；10_壓縮機；11_三通閥；12-節(jié)流裝置；13-旁通閥；14-冷凝器出水口 ；15_冷凝器進水口 ；16_蒸發(fā)器進水口 ；17_蒸發(fā)器出水口 ；A1-切換閥門一 ；A2-切換閥門二 ；B1-切換閥門三；B2-切換閥門四；C1-切換閥門五；C2-切換閥門六；D1-切換閥門七；D2-切換閥門八。
【具體實施方式】
[0032]參見圖2，一種帶自然供冷功能的土壤源熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱泵機組4、地下埋管換熱組件6、室內(nèi)空調(diào)裝置I三部分，通過用戶側(cè)管道3和地源側(cè)管道7、八個切換閥門(Al、A2、B1、B2、Cl、C2、Dl、D2)、用戶側(cè)循環(huán)泵2和地源側(cè)循環(huán)泵5將上述三部分連接成一個土壤源熱泵系統(tǒng)。熱泵機組4由壓縮機10、冷凝器8、節(jié)流裝置12、蒸發(fā)器9構(gòu)成，制冷劑沿壓縮機10、冷凝器8、節(jié)流裝置12、蒸發(fā)器9的流向循環(huán)，將進入蒸發(fā)器9中冷水中的熱量轉(zhuǎn)移到冷凝器8中的流動的熱水中。
[0033]參見圖3，熱泵機組4還包括三通閥11和旁通閥13，所述三通閥11的三個接口分別連接壓縮機10的吸氣管、壓縮機10的排氣管和冷凝器8的進氣管；旁通閥13并聯(lián)在節(jié)流裝置12的兩端；壓縮機10運行時，制冷劑從蒸發(fā)器