[发明专利]一种一体式空气源与地源复合型热泵装置

说明书

技术领域

本发明属于制冷机械领域，涉及一种新型的一体式空气源与地源复合型热泵装置技术，具体是涉及一种同时使用空气源和地源作为复合型冷热源，利用蒸汽压缩式制冷循环，满足室内空气调节的需求的热泵装置。

背景技术

随着当今社会的工业发展及人们生活水平的提高，工业生产及人居生活对传统空调技术的要求也随之而提高，在保持对空调装置的舒适性要求的基础上，要求其更节能，对环境的影响更小。

“热泵”技术是公认的比较节能、环保的暖通空调技术。热泵消耗输入的机械功，就能够从低温热源吸热，然后放热至高温热源，热泵以逆卡诺循环为工作原理，遵从热力学三大定律。制热时，热泵通过热工工质循环，能从外界的水、空气或土壤中获取低位热源，然后放热至室内，热泵本身消耗的能量只占制热量的一部分；制冷时，热泵通过热工工质循环，能从室内吸热，然后放热至外界的水、空气或土壤中，热泵功耗也只占制冷量的一部分。由于热泵装置对环境介质中贮藏的部分能量加以挖掘利用，因此，热泵技术被认为是一种节能环保的空调技术。

根据热泵循环装置中蒸发器采用的热源介质，冷凝器采用的冷源介质不同，热泵一般有空气源热泵、水源热泵和地源热泵几种形式。目前大规模使用的主要是使用单一冷热源的热泵，它们有各自的优点，但是分别有一些制约的缺点。

空气源热泵以空气作为实现制冷制热的冷热源，一般以翅片管式换热器作为室外换热器使制冷剂与空气直接进行换热，由于没有中间换热介质，以及空气的普遍存在特性，空气源热泵的结构较为简单，制造安装成本也相对较低。但是，由于外界环境的温湿度变化，空气源热泵受环境的制约较大，热泵循环系统性能受空气温度变化影响也较大。在北方寒冷地区，由于制冷剂蒸发温度的限制，甚至出现无法使用空气源热泵制热的情况，而在南方潮湿地区，冬季制热也容易出现翅片结霜，影响热泵工作的情况。

地源热泵(包括土壤源热泵、闭式水源热泵)，以土壤(或者地下水、地表水)作为冷热源，是一种使用清洁、可再生能源的技术。地源热泵系统使用的土壤或者水体温度夏季一般在18～32℃，低于环境空气温度，热泵循环冷凝温度(压力)较低，使得冷却效果好于空气源热泵；而使用的土壤或者水体温度冬季一般在12～22℃，高于环境空气温度，热泵循环蒸发温度(压力)较高，使得能效比COP也高于空气源热泵。但是，地源热泵系统冬季从土壤提取热量，冬季向土壤放热，在一些地区存在一个质量采暖周期内散热取热不均的问题，在南方表现为散热明显大于取热，土壤温度随着地源热泵系统的长期使用逐年升高；在北方表现为取热明显大于散热，土壤温度逐年降低，土壤的温度恶化性变化导致系统的性能无法达到预期效果，能效比随着使用时间逐渐降低，甚至出现地源热泵无法使用的情况。另外，由于室外换热器需要使用水等流体作为中间换热介质，同时需要额外的打井和管材投资，地源热泵系统的制造和安装成本往往比较高。

目前工程上为解决地源热泵长期使用出现的散热取热不均的问题，主要采取额外追加辅助散热(取热)设备的方法，散热大于取热时，使用冷却塔等设备辅助散热，取热大于散热时，使用太阳能、锅炉、电加热等设备辅助取热。这种方法使得设备和安装的成本更加高。

查阅已有专利资料，授权公告号为CN 201706782U的发明专利，该发明公开了一种一体式热源可切换的热泵循环系统，该发明在传统的蒸汽压缩式制冷循环中安排了2个蒸发器，一个为水源热交换器的蒸发器，一个为空气源蒸发器，使用过程中，依靠三通电磁阀的换向，实现热源的可切换。该发明增加了一个蒸发器，使得设备管路更加复杂，增加系统频繁切换阀门的负担，也不能够同时使用所述的2种蒸发器。

专利号ZL 200720062510.7的发明专利，该发明提供了一种水源/空气源混合型蒸发、冷凝器，其在排列的翅片中同时穿过冷媒管和辅管，通过辅管中废水、废气、地源水流动对翅片的散热或取热，来用于对翅片的除霜，和对翅片的冷却，该发明辅管的设计不能够提升制冷或制热循环的效率，反而辅管会阻挡空气的流动，影响冷媒管的换热能力，使制冷制热的性能系数下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种一体式空气源与地源复合型热泵装置，实现了混合使用空气和土壤作为冷热源的热泵循环系统，并且克服了现有空气源热泵或者地源热泵技术的不足之处，具有节约成本，高效节能，可持续性运行等特点。

本发明的目的是这样实现的：