高效節能地溫空調制造技術

本發明專利技術涉及一種以地下水為介質的高效節能地溫空調，本發明專利技術要解決的技術問題是，克服現有地溫空調系統能效比低的問題，提高工質液體的過冷度，并使之與壓縮機的吸氣進行充分回熱，提高系統的工作效率，本發明專利技術由地下水循環系統、工質循環系統和能量散發循環系統組成，并由能量換熱器和住宅換熱器聯接在一起，其特殊之處是，在蒸發器的出口與壓縮機的吸氣口、以及冷凝器的出口與蒸發器的入口之間的工質液體循環管路上安裝有與地下水上水管相通的工質液體過冷回熱器，所述的工質液體過冷回熱器有一個殼體，在殼體中裝有液態工質循環管和氣態工質循環管，在殼體的端部裝有冷卻水進水口和冷卻水出水口。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種以地下水為介質的高效節能地溫空調。
技術介紹
目前，以地下水為介質的地溫空調已經受到了人們越來越多的關注。地下水的溫度比較穩定，在一定的時間范圍內基本上不隨環境溫度而變化，水溫全年可穩定在8～19℃左右，是一種較為理想的地下能源，并非常適合于在中央空調系統中使用。這種以地下水為介質的空調，目前國外應用較多，國內尚屬起步階段。申請號為“99112104”的中國專利技術專利申請公開了一種“供熱制冷兩用系統”。它描述了一種以地下水為介質、由三個循環系統組成的空調系統，這三個循環系統是地下水循環系統、工質循環系統和能量散發循環系統。上述三個系統由能量換熱器和住宅換熱器聯接在一起，其中的地下水循環系統、工質循環系統及能量散發循環系統的住宅換熱器安裝在一起，集中進行換熱，而能量散發循環系統的能量散發裝置則安裝到用戶的各房間中，即集中采集能量，再以多組能量散發裝置分別放出能量。這種空調系統存在的主要問題是在制熱工況時，系統的能效比較低，最高僅能達到1∶3.8，即輸入1KW的電能，系統能夠產生3.8KW的熱量。在此工況下，系統的冷凝壓力較高，導致壓縮機電機輸出的軸功率增高。如系統使用F22為循環工質，當向用戶房間輸出的出水溫度為55℃，回水溫度為50℃時，冷凝壓力為21.64bar，當系統的出水溫度為60℃時，冷凝壓力高達24.15bar以上。如此高的冷凝壓力，必然導致系統能效比的下降。而對于僅有回熱循環的地溫空調系統，工質液體的過冷度通常在5K左右，一般很難達到8.3K；過熱度通常為3-5K，很難達到11K，這對于系統能效比的提高也是極為不利的，因為工質液體的過冷度每減小1K，系統的制冷系數就會下降0.81。在這種工況條件下，該系統制熱時的能效比要比制冷時的能效比低很多，其工作效率較制冷時大為降低，而制熱又是這種空調系統的主要用途，因而，該空調系統的耗電較大，還不能實現高效運行、節省能源的目的。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，克服現有地溫空調系統能效比低的問題，提高工質液體的過冷度，并使之與壓縮機的吸氣進行充分回熱，提供一種高效節能地溫空調。本專利技術由地下水循環系統、工質循環系統和能量散發循環系統組成，并由能量換熱器和住宅換熱器聯接在一起，其特殊之處是，在蒸發器的出口與壓縮機的吸氣口、以及冷凝器的出口與蒸發器的入口之間的工質液體循環管路上安裝有與地下水上水管相通的工質液體過冷回熱器，所述的工質液體過冷回熱器有一個殼體，在殼體中裝有液態工質循環管和氣態工質循環管，在殼體的端部裝有冷卻水進水口和冷卻水出水口。由工質液體過冷及吸氣回熱的P-h圖可知，在工質循環系統中加入了與地下水換熱的工質液體過冷回熱器后，就會使工質液體產生一個過冷度Δtu、以及與壓縮機吸氣之間回氣換熱的過熱度Δto，從而增大了工質液體的單位吸熱量、單位制冷量、單位理論功及單位冷凝熱量，并增大了系統的制冷系數。由系統回熱循環可知，在忽略熱損失的情況下，工質液體的放熱量等于其吸熱量，即qu＝h4-h4′＝Δqo，在工質液體循環過程中，1kg工質液體的放熱量qu為qu＝h4-h4′＝c·Δtu＝Δqo(kJ/kg)式中c為工質液體的比熱容Δtu為工質液體的過冷度，Δtu＝t4-t4′在吸氣過熱中，工質液體的單位制冷量增大了ΔqoΔqo′＝h1′-h1＝c·Δto(kJ/kg)式中Δto為工質液體的過熱度，Δto＝t1′-to單位理論功增大了ΔWoΔWo＝(h2′-h1′)-(h2-h1)單位冷凝熱量增大了ΔqkΔqk＝(h2′-h4)-(h2-h4)＝h2′-h2制冷系數由ε增大為εuεu＝ε+ε過冷+ε回熱＝ε+c·Δtu/(h2-h1)+c·Δto/(h2′-h1′)-(h2-h1)式中ε為基本逆Carnot循環時的制冷系數從以上公式可知，過冷對于提高制冷系數總是有利的，工質液體的過冷還有助于減少節流后的閃發氣體量；回熱對于提高系統的熱量，增加系統的制熱量，減小液擊也是大有好處的，當工質液體為F22，冷凝溫度tk＝54.4℃，蒸發溫度to＝7.2℃，采用過冷回熱循環時，制冷系數可提高20％左右，系統的能效比可由3.8提高到4.5，從而大幅度的提高了系統的工作效率。另外，在工質液體過冷回熱的換熱過程中，流過工質液體過冷回熱器中的地下水也獲得了熱量，從而使進入到能量換熱器中地下水的溫度上升，有利于空調系統換熱效率的進一步提高。附圖說明圖1是本專利技術的連接示意圖；圖2是本專利技術工質液體過冷回熱器的結構示意圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖2的左視圖；圖5是本專利技術工質液體過冷及吸氣回熱的P-h圖。具體實施例方式本專利技術由地下水循環系統、工質循環系統和能量散發循環系統組成；所述的地下水循環系統由提取和回灌地下水的上水管24、下水管23、水泵25、水凈化器26等組成，提取地下水的上水管24伸入到深于地表20米的取水井中，提取出來的地下水在與工質循環系統換熱后，通過回灌地下水的下水管23回灌到回水井中，構成一個完整的地下水循環系統；所述的工質循環系統由壓縮機3、冷凝器2、過濾器4、視鏡6、電磁閥7、膨脹閥8、蒸發器9及工質液體循環管路組成，構成一個完整的工質循環系統；所述的能量散發循環系統由連接到各房間的用戶上水管28、用戶回水管27及各房間的能量散發裝置組成；上述地下水循環系統、工質循環系統和能量散發循環系統由能量換熱器10和住宅換熱器1聯接在一起，即工質循環系統中的蒸發器9包含在能量換熱器10中，冷凝器2包含在住宅換熱器1中，從而實現能量的轉換；在蒸發器9的出口與壓縮機3的吸氣口、以及冷凝器2的出口與蒸發器9的入口之間的工質液體循環管路上安裝有與地下水上水管24相通的工質液體過冷回熱器5；所述的工質液體過冷回熱器5有一個殼體32，殼體32由一個方形筒和兩個側板組成，構成一個完整的外殼；在殼體32中裝有液態工質循環管33和氣態工質循環管34，液態工質循環管33的進口30與冷凝器2出口端的液態工質循環管相連接，液態工質循環管33的出口36與蒸發器9入口端的液態工質循環管相連接，氣態工質循環管34的進口35與蒸發器9出口端的氣態工質循環管相連接，氣態工質循環管34的出口38與壓縮機3吸氣口端的氣態工質循環管相連接；所述的液態工質循環管33與氣態工質循環管34相互連貼在一起，以提高其換熱的效果，并呈S形布置，增加其有效長度，從而進一步提高與水的換熱效果；在殼體32端部的側板上裝有冷卻水進水口31和冷卻水出水口29，冷卻水進水口31和冷卻水出水口29通過比例三通閥12和單向閥11與地下水循環系統的上水管24及能量換熱器10的進水管相連接，并通過比例三通閥12調節進入到工質液體過冷回熱器5及能量換熱器10中的水量，以獲得預期的換熱效果；在殼體32內還有隔水板37，以限定水的流向，使其與沿著液態工質循環管33及氣態工質循環管34中工質液體的逆向流動，并延長水流動的距離，提高換熱效果；能量換熱器10的進水管通過閥門13和閥門14分別與地下水循環系統的上水管24和用戶上水管28相連接，能量換熱器10的出水管通過閥門15和閥門16分別與地下水循環系統的下水管23和用戶回水管27相連接，住宅換熱器1的進水管通過閥門17和閥門18分別與地下水循環系統的上水管24和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高效節能地溫空調，它由地下水循環系統、工質循環系統和能量散發循環系統組成，并由能量換熱器和住宅換熱器聯接在一起，其特征在于，在蒸發器的出口與壓縮機的吸氣口、以及冷凝器的出口與蒸發器的入口之間的工質液體循環管路上安裝有與地下水上水管相通的工質液體過冷回熱器，所述的工質液體過冷回熱器有一個殼體，在殼體中裝有液態工質循環管和氣態工質循環管，在殼體的端部裝有冷卻水進水口和冷卻水出水口。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李偉民，
申請(專利權)人：李偉民，
類型：發明
國別省市：21[中國|遼寧]