专利名称：空气——地能双热源同步复合式热泵装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于空气源热泵空调及地源(包括地下水、地表水及土壤的热 能)热泵技术领域，尤其涉及一种空气——地能双热源同步复合式热泵装置。
背景技术：
当前，能源紧缺与环境污染已经成为制约全球可持续发展的两个突出问题， 引起世界各国越来越广泛的关注。能源紧缺突出表现在两个方面 一方面是全 球能源系统的主体是"碳基能源" 一石油与煤炭，这些不可再生能源己日渐枯 竭；另一方面是全球能耗总量的迅速膨胀和能源浪费现象严重，进一步加剧了 能源紧缺状况。另外，随着社会的发展和人民生活水平的提高，用于采暖、空 调及制取生活用热水方面的能耗占能源总量的比例越来越大。为此，大力开发 和有效利用可再生能源已成为各国的优先发展战略。空气中的能源和地能作为 拥有巨大应用前景和市场的可再生清洁能源，其开发和有效利用越来越受到广 泛的重视。
空气源热泵以空气作为冷热源，结构简单，安装使用方便，可以充分利用 空气中的能源，是一种高效、节能的空调设备。但在冬季室外气温过低时，空 气源热泵系统蒸发温度过低，COP急剧下降，系统能耗升高，甚至不能正常启 动，不能满足正常供暖要求。
地源热泵是一种高效节能装置，具有环保、节能、经济、可靠等显著的优 点，是一种可持续发展的建筑节能新技术，被称为21世纪的"绿色空调技术"。 地源热泵利用地下水、地下土壤、江河湖泊水中的热量作为热泵空调系统的冷 热源，充分利用地热能这一可再生能源，实现热泵空调系统全年的高效运行。 但地源热泵仍然存在地下水回灌困难，地下水循环量大，循环水泵能耗较高， 地下埋管过多等问题。
发明内容
本实用新型的目的正是为了克服现有空气源热泵技术和地源热泵技术中所 存在的不足，充分利用现有空气源热泵及地源热泵的成熟技术和优点，提供空
气——地能双热源同步复合式热泵装置。本实用新型的热泵装置既可使地源热 泵机组有效利用空气作为辅助热源，减少地源热泵地下水用量和能耗，又可解 决空气源热泵冬季供热运行效率低、运行稳定性和可靠性差等技术难题，达到 提高机组能效比和运行可靠性的目的。
本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现
本实用新型的空气——地能双热源同步复合式热泵装置包括压縮机，气一 液双源复合式换热器(冬季做蒸发器、夏季做冷凝器)，用户侧换热器，四通换 向阀，节流阀，对流风机，循环水泵及连接管路、阀门；其中^f述气一液双源 复合式换热器中由内外套管构成的两种介质通道中的一种介质通道的一端通过 节流阀接入用户侧换热器一端，该通道的另一端通过四通换向阀、压縮机接入 用户侧换热器另一端，所述两种介质通道中的另一种介质通道的两端分别通过 循环水泵接入地热源系统的进回水管路，外套管外壁与翅片之间构成空气热源 介质通道。
本实用新型中所述的气一液双源复合式换热器包括外套管、穿装在外套管 管腔中的内套管、以及与外套管外壁相结合的翅片；所述内套管外径小于外套 管的孔径，并由内套管外壁与外套管内壁之间的环型空间构成制冷剂通道，内 套管的管腔构成地能通道，外套管外壁与翅片之间构成空气热源介质通道。
为简化加工工艺、降低制造成本，本实用新型中所述气一液双源复合式换
热器也可采用下述结构方式来实现在内、外套管的共同弯折处，内套管的n 形弯折端穿出外套管n形弯折端管壁，并置于外套管n形弯折端之外。
本实用新型中的气一液双源复合式换热器的工作原理如下该换热器由内 向外构成了内管管腔、内外管之间、外管与翅片间三个通道，其中内管管腔通 道走地能热源介质，内外管之间通道走制冷剂介质，外管与翅片间通道走空气 热源介质，内外管之间制冷剂可以单独与内管中地能热源介质或单独与外管与 翅片间空气热源介质进行换热，或同时与内管中地能热源介质和与外管与翅片 间空气热源介质进行换热，实现气一液双热源同步复合换热。
由于本实用新型的技术方案中的室外换热器采用了气一液双源复合式换热 器，将气态热源换热器与液态热源换热器合为一体，使系统大为简化，在进行 热泵循环时，室外换热器既可以同时利用空气源和地源作为热泵空调系统冷热 源，又可以单独利用空气源或地源作为热泵空调系统冷热源。
本实用新型相比现有技术具有如下优点(1)可同时利用地能和空气两种
资源量巨大的可再生清洁能源，其应用范围非常广泛，不受气候条件和水源条 件限制；(2)只使用一个气一液双源复合式换热器即可实现同时从地能和空气 中获取热量,在使热泵机组的供热性能系数COP和运行稳定性明显提高的同时， 使系统组成更为简化。
本实用新型的装置可以广泛应用于民用建筑、公共建筑、别墅建筑等所有 可以采用空气源热泵和地源热泵的场所。
图1为本实用新型的结构原理图。
图2为采用地埋管作为的热源的结构原理图。
图3为采用地下水作为的热源的结构原理图。
图4为采用江河湖泊海水作为的热源的结构原理图。
图5为图1中气一液双热源复合式换热器的结构原理图。
图6、图7分别为图5的左右视图。
图8为图1中气一液双热源复合式换热器的另一种结构原理图。 图中序号l压縮机，2气一液双源复合式换热器，3用户侧换热器，四通 4换向阀，5节流阀，6对流风机，7循环水泵，8地埋管，9内管管腔构成的介 质通道，IO内外管之间的环型空间构成的介质通道，ll翅片与外套管外表面构 成空气热源介质通道，12翅片，13外套管，14内套管，15风机。
具体实施方式
本实用新型以下将结合实施例(附图)作进一步描述
如图1所示，本实用新型的空气——地能双热源同步复合式热泵装置包括 压缩机l，气一液双源复合式换热器2，用户侧换热器3，四通换向阀4，节流 阀5，对流风机6，循环水泵7及连接管路、阀门；其中所述气一液双热源复合 式换热器2中由内套管外壁与外套管内壁之间的环型空间构成制冷剂通道道的 一端通过节流阀5接入用户侧换热器3 —端，该通道的另一端通过四通换向阀 4、压縮机1接入用户侧换热器3另一端，气一液双源复合式换热器2中的内套 管的管腔构成的地热源介质通道的两端分别通过循环水泵7接入地热源的进回 水管路；所述地热源可以是图2所示的采用地埋管作为的热源，也可以是图3 所示的采用地下水作为的热源，还可以是图4所示的釆用地表的江河湖泊海水
作为的热源。
如图5、 6、 7所示，本实用新型中所述翅片套管复合式换热器2包括壳体， 位于壳体内的风机6和换热器本体，所述换热器本体包括以S形盘绕的外套管 13、穿装在外套管管腔中的内套管14、以及与外套管外壁相结合的翅片12;所 述内套管外径小于外套管的孔径，并由内套管外壁与外套管内壁之间的环型空 间构成制冷剂通道10，内套管的管腔构成地热源介质通道9，翅片与外套管外 表面构成空气热源介质通道11。当单独与空气热源换热时，关闭通道9，开启 风机6，通道10内的制冷剂与空气热源进行换热。当单独与地热原换热时，关 闭风机6，通道10内的制冷剂与通道9内的地热源介质进行换热。当需要与地 热源和空气热源同时换热时，开启通道9，开启风机6，通道10内的制冷剂与 通道9内的地热源介质和通道11的空气热源同时进行换热。
为简化加工工艺、降低制造成本，本实用新型的翅片套管复合式换热器2 可采用图8所示的结构方式来实现即在内、外套管的共同弯折处，内套管的
n形弯折端穿出外套管n形弯折端管壁，并置于外套管n形弯折端之外。
本实用新型中的压縮机可选定频压縮机或变频压縮机，可使用现有的常用 工质和新型环保工质做冷媒。
本实用新型的工作流程如下
制冷运行该热泵系统进行制冷运行时，制冷剂经压縮机压縮为高温高压
制冷剂蒸汽，经四通换向阀进入气一液双源复合式换热器进行冷凝，此时有三
种制冷运行模式 一是在对流风机开启的情况下，如空气温度可以满足冷凝需 要，则系统单独利用空气源进行工作；二是如空气温度不能满足冷凝需要，则 开启循环水泵，同时利用空气源和地源对制冷剂进行冷凝；三是关闭对流风机， 以地源为主对制冷剂进行冷凝。冷凝后的低温高压制冷剂液体经节流阀节流进 入用户侧换热器蒸发，与空调回水进行换热，降低空调回水温度后，经四通换 向阀进入压縮机继续进行循环。
制热运行该热泵系统进行制热运行时，制冷剂经压縮机压縮为高温高压 制冷剂蒸汽，经四通换向阀进入用户侧换热器放热，与供暖介质进行换热，提 高供暖介质温度后，冷凝后的低温高压制冷剂液体经节流阀节流进入气一液双 源复合式换热器进行蒸发换热，此时有三种制冷运行模式 一是在对流风机开 启的情况下，如空气温度可以满足蒸发需要，则系统单独利用空气源进行工作; 二是如空气温度不能满足蒸发需要，则开启循环水泵，同时利用空气源和地源 进行蒸发；三是关闭对流风机，以地源为主进行蒸发，蒸发后的制冷剂气体经 四通换向阀被压縮机吸收，进入下一轮循环。
权利要求1、一种空气——地能双热源同步复合式热泵装置，其特征在于该装置包括压缩机(1)气-液双源复合式换热器(2)，用户侧换热器(3)，四通换向阀(4)，节流阀(5)，对流风机(6)，循环水泵(7)及连接管路、阀门；其中所述气-液双源复合式换热器(2)中由内外套管构成的两种介质通道中的一种介质通道的一端通过节流阀(5)接入用户侧换热器(3)一端，该通道的另一端通过四通换向阀(4)、压缩机(1)接入用户侧换热器(3)另一端；所述两种介质通道中的另一种介质通道的两端分别通过循环水泵(7)接入地热源系统的进回水管路，外套管外壁与翅片之间构成空气热源介质通道。
2、 根据权利要求1所述的空气——地能双热源同步复合式热泵装置，其特 征在于所述气一液双源复合式换热器(2)包括外套管(13)、穿装在外套管管腔 中的内套管(14)、以及与外套管外壁相结合的翅片(12);所述内套管外径小于外 套管的孔径，并由内套管外壁与外套管内壁之间的环型空间构成制冷剂通道 (10)，内套管的管腔构成地能通道(9)，外套管外壁与翅片之间构成空气热源介 质通道(ll)。
专利摘要一种空气——地能双热源同步复合式热泵装置，其特征在于该装置包括压缩机(1)气—液双源复合式换热器(2)，用户侧换热器(3)，四通换向阀(4)，节流阀(5)，对流风机(6)，循环水泵(7)及连接管路、阀门；其中所述气—液双源复合式换热器(2)中由内外套管构成的两种介质通道中的一种介质通道的一端通过节流阀(5)接入用户侧换热器(3)一端，该通道的另一端通过四通换向阀(4)、压缩机(1)接入用户侧换热器(3)另一端；所述两种介质通道中的另一种介质通道的两端分别通过循环水泵(7)接入地热源系统的进回水管路，外套管外壁与翅片之间构成空气热源介质通道。本实用新型的可同时利用地能和空气两种资源量巨大的可再生清洁能源；且只使用一个换热器即可实现同时从地能和空气中获取热量，使系统组成更为简化。
文档编号F25B13/00GK201062893SQ200720091300
公开日2008年5月21日 申请日期2007年8月1日 优先权日2007年8月1日
发明者周光辉, 超 张, 董秀洁 申请人:中原工学院