[发明专利]空气源热泵冬季除霜系统

说明书

技术领域

本发明属于建筑节能与制冷工程领域，具体涉及一种利用地热能辅助空气源热泵来提高空气源热泵冬季运行性能并且能够自动除霜的系统。

背景技术

空气源热泵是一种通过输入少量的高品位热源（电）来实现低品位热源向高品位热源进行供热的一种热泵空调系统装置。由于空气源热泵具有结构简单，运行成本较低等有点，被广泛应用于现代建筑中。空气源热泵是一种较为节能的冬季采暖方式，冬季供暖运行时，制冷剂在室外蒸发器侧盘吸收空气中的热量，再经压缩机压缩升温后进入室内室内冷凝器侧为用户提供热量或热水。但空气源热泵在冬季运行时，热泵系统运行的经济性和稳定性受环境温度的影响，其供热能力和供热系数随外界空气环境温度的降低而降低；同时，当外界环境温度降低到空气露点温度以下时，蒸发器外表面便会结霜，当室外温度低于-10℃时，结霜现象会造成换热效果的恶化。现常用的除霜技术，如“换向除霜”和“电加热除霜”等，虽能在一定程度控制蒸发器的结霜现象，但这以消耗大量的电能为代价，据有关资料研究发现，在环境温度为0℃，相对湿度为70%时，由于除霜作用多而消耗的电能可达压缩机耗电的12%。综上所述，优化空气源热泵系统设计，有效控制系统蒸发器外侧结霜，对提高空气源热泵系统性能具有一定的研究价值和实际意义。

发明内容

本发明目的是：提供一种利用地热能辅助空气源热泵冬季除霜的系统。

该系统以热泵技术以及流体换热技术为基础，不仅能够提高空气源热泵冬季运行效率，而且能够对普通空气源热泵系统冬季室外蒸发器侧结霜的问题进行一定的解决，同时该系统还可以对低品位热能以供应日常生活热水和直接改善室内热湿环境两种方式加以利用，是一种既环保又绿色节能的供热形式。

本发明的技术方案是：

一种空气源热泵冬季除霜系统,其特征在于，该系统包括地上机组制冷剂循环回路子系统、地源热水换热循环回路子系统和室内用户侧换热回路子系统；所述地上机组制冷剂循环回路子系统一端与室内用户侧换热回路子系统连接形成回路进行热量交换，所述地上机组制冷剂循环回路子系统另一端与地源热水换热循环回路子系统连接形成回路进行热量交换。

进一步的，所述地上机组制冷剂循环回路子系统包括：压缩机、室内冷凝器、节流装置、套管换热器、室外蒸发器；

其中，所述室内冷凝器的管内制冷剂的出口与节流装置的进口连接，所述节流装置的出口与套管换热器的管内制冷剂进口连接，所述套管换热器的管内制冷剂出口与室外蒸发器的进口连接，所述室外蒸发器的出口与压缩机的进气口相连接，压缩机的排气出口连接室内冷凝器的管内制冷剂的进口；

所述地上机组制冷剂换热循环子系统是整个系统的运行核心，决定着能量的转换与热量的传递。

进一步的，所述地源热水换热循环回路子系统包括：套管换热器、地埋管换热器、地埋管进口调节阀、地埋管出口调节阀地埋管循环水泵；

其中，所述套管换热器的管壳侧介质（介质为水）出口经地埋管进口侧调节阀连接地埋管换热器的进水口，所述地埋管换热器的出水口经地埋管出口侧调节阀连接接循环水泵，所述随后循环水泵中的循环水出口连接套管换热器的管壳侧介质（介质为水）进口；为能源节约考虑，在所述地埋管换热器的进出水管间还设置有压差旁通水管，所述压差旁通水管上装有压差流量调节阀来控制，以应对室外气温或室内负荷变化导致的进入地埋管换热水量的变化；在所述地埋管换热器的出水管还设有作为辅助系统的在定压装置和补水阀；

地源热水换热循环回路子系统通过循环介质收集地下土壤中的低品位热能，并将其传递给空气源热泵系统的室外蒸发器，提高冬季运行工况下制冷剂的蒸发温度。

进一步的，所述室内用户侧换热回路子系统包括：室内冷凝器、调节阀、室内用户侧水泵、室内用户热交换器或储热器；

其中，所述室内冷凝器的壳侧出水口连接调节阀的进口，所述调节阀的出口连接室内用户侧水泵的进口，所述室内用户侧水泵的出口与室内用户热交换器或储热器的进口相连接，所述室内用户热交换器或储热器的出口接室内冷凝器的壳侧进水口。

所述室内用户侧换热回路子系统可为用户提供多种热量的利用方式，如将其作为生活热水或实现室内空气直接循环换热改善室内热湿环境。