[实用新型]一种直接式地源热泵空调系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直接式地源热泵空调系统，属于制冷和热泵技术领域，

背景技术

地源热泵系统根据是否存在中间传热介质其可分为第二环路地源热泵系统和直接式地源热泵系统。在第二环路系统中，土壤先和水泵驱动的中间传热介质进行热量交换，然后此中间介质再通过热泵机组内置的中间换热器和制冷剂进行热量交换，实现供暖和制冷循环。直接式系统中省去中间换热器和循环水泵，中间换热器和埋地换热器合二为一，土壤通过铜管埋地换热器直接和制冷剂进行热量交换。

和第二环路系统相比，直接式系统没有中间换热的热力学损失和水泵耗功，系统更为简单并且效率高，系统的能效比可以达到4.0以上。然而直接式地源热泵系统要实现高效可靠的运行，在压缩机的回油、制冷运行压缩机的启动、膨胀阀的振荡现象、埋地铜管换热器的设计、防腐和防泄漏、制热和制冷运行需要的制冷剂充注量的差别等方面，需要进一步的改进和努力。

直接式地源热泵系统的现有技术中，使用一只热力膨胀阀对各支路出口的总过热度调节使系统容易产生振荡现象。各铜管地埋管换热器支路长度较长，制热运行当负荷变化时，热力膨胀阀响应的延迟时间较长，通常超过1分钟，延迟的结果会导致热力膨胀阀交替地突然开大或关小，这种振荡现象会严重影响系统的效率和安全性。比如，当埋地换热器出口的蒸汽过热度所对应的感温包压力要求更多的制冷剂进入埋地换热器时热力膨胀阀会迅速开大，但提高了的制冷剂流量通过较长的铜管埋地换热器管路可能要超过1分钟才能到达其出口，在这段时间内若系统的热负荷减少而不需要提高制冷剂流量，从而会导致埋地换热器供液过多影响系统安全运行，当热力膨胀阀开始关小时，滞后可能使热力膨胀阀持续的关小，直到感温包感受到出口过热度过大。

只采用一只热力膨胀阀的另一个缺点是系统分液不均匀。采用一只热力膨胀阀依据各铜管地埋管换热器支路混合后的总过热度控制制冷剂的总流量，完成制冷剂在各地埋管换热器支路问的流量分配。经热力膨胀阀节流后的制冷剂已经闪蒸成气液两相流体，此两相流的流量、流形、含气率、分液器的几何尺寸和安装位置、埋地换热器的分路数、负荷、压力损失、长度、位置和方向多个复杂参数影响各支路问的制冷剂分配量。由于各支路在土壤中的布局难以实现长度和形状完全相同，多参数影响的复杂性导致没有准确的数学物理模型能正确指导分液器的合理设计，因此这类流量分配装置的缺点是难以保证两相流的均匀分液，若在安装现场进行多次实验来改进和验证分液器的性能，会使设计效率大大降低。如果制冷剂分液器设计不合理，必将导致有的地埋管换热器支路出口制冷剂蒸汽过热度极大，而有的埋地换热器出口制冷剂还未完全蒸发并带液，过热度大的制冷剂蒸汽和未完全蒸发的两相制冷剂在埋地换热器出口集管混合时也产生热力学损失，结果是整个埋地换热器的总换热效率低下。

此外系统在冬季运行时，制冷剂与土壤进行换热的同时，由液态变为气态，而被制冷剂带入地埋管换热器中的润滑油则停留在地埋管底部，当制冷剂蒸汽流速较小时，润滑油不能被带回压缩机中，滞留在地埋管底部，随着系统运行，造成压缩机缺油甚至损坏压缩机。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有技术的不足，提供一种直接式地源热泵空调系统，能够实现进入各地埋管换热器支路制冷剂流量的均匀分配；防止系统的振荡、解决系统回油难的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用一下技术方案：

一种直接式地源热泵空调系统，包括压缩机、油分离器、四通换向阀、制冷剂/水换热器、空调侧水泵、风机盘管、地埋管换热器支路、气液分离器；压缩机的吸气管经气液分离器及其进气管与四通换向阀的其中一个接口相连；压缩机的排气管经油分离器也与四通换向阀的另一个接口相连；油分离器的回油管与压缩机的吸气管相连；四通换向阀的第三个接口与制冷剂/水换热器一端相连；地埋管换热器支路、、经四通换向阀和气液分离器后与压缩机进口相连；换热器的水侧管路的一端与空调侧水泵相连，另一端与风机盘管相连。

以下是本实用新型对上述方案的进一步改进：

所述制冷剂/水换热器的出管分成两路，一路依次连接有制热用单向阀、制热用干燥过滤器、制热用热力膨胀阀及毛细管；

另一路连接有制冷用单向阀、制冷用干燥过滤器、制冷用热力膨胀阀；

然后合成一路后，出口又分两路，其中一路连接有第一电磁阀，电磁阀与气液分离装置的进液管相连；

另一路连接有第二电磁阀，第二电磁阀连接有单向阀，第二电磁阀与单向阀的下游相连，然后合为一路与分液器相连。

进一步改进；