[实用新型]带自然供冷功能的土壤源热泵系统

说明书

技术领域

本实用新型属于空调技术领域，特别是一种带自然供冷功能的土壤源热泵系统。 

背景技术

现有技术中，土壤源热泵系统由于通过跨季节蓄冷，能很好地改善热泵系统的热源品质，且可以实现用户的供暖、空调及热水供应需求，因此我国各个地域得到了大量的应用。常规的土壤源热泵系统，如图1所示。 

土壤换热器是冬冷夏用、夏热冬用的蓄热器。由于我国幅员辽阔，不同地区的土壤温度不同，且不同建筑对象具有不同的冷、热负荷特性，故有些地域的地源热泵在运行一个供暖季后会导致地温过低，在供冷季初期，经过土壤换热器换热后的冷却水温度过低，导致热泵机组冷凝压力过低，不能正常启动，进而不能实现建筑的供冷需求。 

为解决上述问题，在实际工程中常采用如下三种方案：(1)在地埋管侧和用户侧之间加设板式换热器，从而在供冷初期利用地下较低温的冷源实现免费供冷，待地温温度上升至正常启动的温度范围内时再运行热泵机组；(2)在热泵机组冷凝器旁并联一组旁通管路，使流出冷凝器的一部分冷却水旁通至冷凝器的进水口，以提高冷凝器的进水温度，从而保证热泵机组的正常运行；(3)减小调节阀开度以减小 进入冷凝器的水量，以提高热泵机组的冷凝温度，从而保证热泵机组的正常运行。 

上述各技术方案都不同程度地存在不足： 

(1)第一种方案虽然可以在制冷季初期实现免费供冷，且能解决热泵机组在地温过低时的启动问题，但需增加大传热面积的换热器和相应的连接管路、自动控制阀件等部件，无疑增加了地源热泵系统的建造成本； 

(2)第二和第三种方案虽然可以解决地源热泵的正常运行问题，但热泵机组持续运行，相对第一种方案而言，热泵机组能耗增大，不利于土壤源热泵系统的整体节能。 

因此，探索一种既能在制冷季初期实现免费供冷，又能减少土壤源热泵系统的投资且降低系统的全年运行能耗的技术方案是目前必须解决的问题，也是推动土壤源热泵技术发展的关键技术问题。 

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种带自然供冷功能的土壤源热泵系统。该系统可以根据地温条件和建筑供冷、供热需求，通过切换水系统和水源热泵机组的制冷剂管路上的阀门开启状态，能够实现机械制热、自然制冷、机械制冷三种运行模式，很好地解决了在供冷季初期地温较低导致热泵机组无法开启的问题，同时不需要增加地源热泵辅件，并且可以大大降低土壤源热泵系统的全年运行能耗。 

为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实 现： 

一种带自然供冷功能的土壤源热泵系统，包括热泵机组、地下埋管换热组件、室内空调装置三部分。所述三部分通过用户侧管道和地缘侧管道、八个切换阀门、用户侧循环泵和地缘侧循环泵连接成一个土壤源热泵系统。所述热泵机组由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器构成。制冷剂沿压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器的流向循环，将进入蒸发器中冷水中的热量转移到冷凝器中的流动的热水中。其结构特点是： 

所述热泵机组还包括三通阀和旁通阀。所述三通阀的三个接口分别连接压缩机的吸气管、压缩机的排气管和冷凝器的进气管，所述旁通阀并联在节流装置的两端。压缩机运行时，制冷剂从蒸发器中吸气，经过压缩机、三通阀、冷凝器、节流装置返回蒸发器，完成制冷循环。从而在蒸发器中制取冷水，或者在冷凝器中制取热水。当压缩机停止运行时，制冷剂在蒸发器中被室内空调装置返回的温水加热蒸发成制冷剂蒸气，经过三通阀进入冷凝器。制冷剂蒸气在冷凝器中由地下埋管换热组件返回的低温冷水冷凝成液体，再经旁通阀返回到蒸发器中，完成自然循环。从而在蒸发器中制取温度较高的冷水，送入室内空调装置中为室内供冷。 

在上述土壤源热泵系统中，所述包含有三通阀和旁通阀的热泵机组的数量可以是一台或多台。也可以是一台或多台包含三通阀和旁通阀的热泵机组与一台或多台常规土壤源热泵机组的组合。 

在上述土壤源热泵系统中，所述三通阀为自力式三通阀，或者是 电动/电磁式三通阀。 

在上述土壤源热泵系统中，所述三通阀为两只两通阀的组合体。 

在上述土壤源热泵系统中，所述旁通阀为自力式两通阀，或者是电动/电磁式两通阀。 

在上述土壤源热泵系统中，所述旁通阀和节流装置是一个包含旁通功能和节流功能的整体阀件。