高效节能地温空调制造技术

本发明专利技术涉及一种以地下水为介质的高效节能地温空调，本发明专利技术要解决的技术问题是，克服现有地温空调系统能效比低的问题，提高工质液体的过冷度，并使之与压缩机的吸气进行充分回热，提高系统的工作效率，本发明专利技术由地下水循环系统、工质循环系统和能量散发循环系统组成，并由能量换热器和住宅换热器联接在一起，其特殊之处是，在蒸发器的出口与压缩机的吸气口、以及冷凝器的出口与蒸发器的入口之间的工质液体循环管路上安装有与地下水上水管相通的工质液体过冷回热器，所述的工质液体过冷回热器有一个壳体，在壳体中装有液态工质循环管和气态工质循环管，在壳体的端部装有冷却水进水口和冷却水出水口。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以地下水为介质的高效节能地温空调。
技术介绍
目前，以地下水为介质的地温空调已经受到了人们越来越多的关注。地下水的温度比较稳定，在一定的时间范围内基本上不随环境温度而变化，水温全年可稳定在8～19℃左右，是一种较为理想的地下能源，并非常适合于在中央空调系统中使用。这种以地下水为介质的空调，目前国外应用较多，国内尚属起步阶段。申请号为“99112104”的中国专利技术专利申请公开了一种“供热制冷两用系统”。它描述了一种以地下水为介质、由三个循环系统组成的空调系统，这三个循环系统是地下水循环系统、工质循环系统和能量散发循环系统。上述三个系统由能量换热器和住宅换热器联接在一起，其中的地下水循环系统、工质循环系统及能量散发循环系统的住宅换热器安装在一起，集中进行换热，而能量散发循环系统的能量散发装置则安装到用户的各房间中，即集中采集能量，再以多组能量散发装置分别放出能量。这种空调系统存在的主要问题是在制热工况时，系统的能效比较低，最高仅能达到1∶3.8，即输入1KW的电能，系统能够产生3.8KW的热量。在此工况下，系统的冷凝压力较高，导致压缩机电机输出的轴功率增高。如系统使用F22为循环工质，当向用户房间输出的出水温度为55℃，回水温度为50℃时，冷凝压力为21.64bar，当系统的出水温度为60℃时，冷凝压力高达24.15bar以上。如此高的冷凝压力，必然导致系统能效比的下降。而对于仅有回热循环的地温空调系统，工质液体的过冷度通常在5K左右，一般很难达到8.3K；过热度通常为3-5K，很难达到11K，这对于系统能效比的提高也是极为不利的，因为工质液体的过冷度每减小1K，系统的制冷系数就会下降0.81。在这种工况条件下，该系统制热时的能效比要比制冷时的能效比低很多，其工作效率较制冷时大为降低，而制热又是这种空调系统的主要用途，因而，该空调系统的耗电较大，还不能实现高效运行、节省能源的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有地温空调系统能效比低的问题，提高工质液体的过冷度，并使之与压缩机的吸气进行充分回热，提供一种高效节能地温空调。本专利技术由地下水循环系统、工质循环系统和能量散发循环系统组成，并由能量换热器和住宅换热器联接在一起，其特殊之处是，在蒸发器的出口与压缩机的吸气口、以及冷凝器的出口与蒸发器的入口之间的工质液体循环管路上安装有与地下水上水管相通的工质液体过冷回热器，所述的工质液体过冷回热器有一个壳体，在壳体中装有液态工质循环管和气态工质循环管，在壳体的端部装有冷却水进水口和冷却水出水口。由工质液体过冷及吸气回热的P-h图可知，在工质循环系统中加入了与地下水换热的工质液体过冷回热器后，就会使工质液体产生一个过冷度Δtu、以及与压缩机吸气之间回气换热的过热度Δto，从而增大了工质液体的单位吸热量、单位制冷量、单位理论功及单位冷凝热量，并增大了系统的制冷系数。由系统回热循环可知，在忽略热损失的情况下，工质液体的放热量等于其吸热量，即qu＝h4-h4′＝Δqo，在工质液体循环过程中，1kg工质液体的放热量qu为qu＝h4-h4′＝c·Δtu＝Δqo(kJ/kg)式中c为工质液体的比热容Δtu为工质液体的过冷度，Δtu＝t4-t4′在吸气过热中，工质液体的单位制冷量增大了ΔqoΔqo′＝h1′-h1＝c·Δto(kJ/kg)式中Δto为工质液体的过热度，Δto＝t1′-to单位理论功增大了ΔWoΔWo＝(h2′-h1′)-(h2-h1)单位冷凝热量增大了ΔqkΔqk＝(h2′-h4)-(h2-h4)＝h2′-h2制冷系数由ε增大为εuεu＝ε+ε过冷+ε回热＝ε+c·Δtu/(h2-h1)+c·Δto/(h2′-h1′)-(h2-h1)式中ε为基本逆Carnot循环时的制冷系数从以上公式可知，过冷对于提高制冷系数总是有利的，工质液体的过冷还有助于减少节流后的闪发气体量；回热对于提高系统的热量，增加系统的制热量，减小液击也是大有好处的，当工质液体为F22，冷凝温度tk＝54.4℃，蒸发温度to＝7.2℃，采用过冷回热循环时，制冷系数可提高20％左右，系统的能效比可由3.8提高到4.5，从而大幅度的提高了系统的工作效率。另外，在工质液体过冷回热的换热过程中，流过工质液体过冷回热器中的地下水也获得了热量，从而使进入到能量换热器中地下水的温度上升，有利于空调系统换热效率的进一步提高。附图说明图1是本专利技术的连接示意图；图2是本专利技术工质液体过冷回热器的结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是图2的左视图；图5是本专利技术工质液体过冷及吸气回热的P-h图。具体实施例方式本专利技术由地下水循环系统、工质循环系统和能量散发循环系统组成；所述的地下水循环系统由提取和回灌地下水的上水管24、下水管23、水泵25、水净化器26等组成，提取地下水的上水管24伸入到深于地表20米的取水井中，提取出来的地下水在与工质循环系统换热后，通过回灌地下水的下水管23回灌到回水井中，构成一个完整的地下水循环系统；所述的工质循环系统由压缩机3、冷凝器2、过滤器4、视镜6、电磁阀7、膨胀阀8、蒸发器9及工质液体循环管路组成，构成一个完整的工质循环系统；所述的能量散发循环系统由连接到各房间的用户上水管28、用户回水管27及各房间的能量散发装置组成；上述地下水循环系统、工质循环系统和能量散发循环系统由能量换热器10和住宅换热器1联接在一起，即工质循环系统中的蒸发器9包含在能量换热器10中，冷凝器2包含在住宅换热器1中，从而实现能量的转换；在蒸发器9的出口与压缩机3的吸气口、以及冷凝器2的出口与蒸发器9的入口之间的工质液体循环管路上安装有与地下水上水管24相通的工质液体过冷回热器5；所述的工质液体过冷回热器5有一个壳体32，壳体32由一个方形筒和两个侧板组成，构成一个完整的外壳；在壳体32中装有液态工质循环管33和气态工质循环管34，液态工质循环管33的进口30与冷凝器2出口端的液态工质循环管相连接，液态工质循环管33的出口36与蒸发器9入口端的液态工质循环管相连接，气态工质循环管34的进口35与蒸发器9出口端的气态工质循环管相连接，气态工质循环管34的出口38与压缩机3吸气口端的气态工质循环管相连接；所述的液态工质循环管33与气态工质循环管34相互连贴在一起，以提高其换热的效果，并呈S形布置，增加其有效长度，从而进一步提高与水的换热效果；在壳体32端部的侧板上装有冷却水进水口31和冷却水出水口29，冷却水进水口31和冷却水出水口29通过比例三通阀12和单向阀11与地下水循环系统的上水管24及能量换热器10的进水管相连接，并通过比例三通阀12调节进入到工质液体过冷回热器5及能量换热器10中的水量，以获得预期的换热效果；在壳体32内还有隔水板37，以限定水的流向，使其与沿着液态工质循环管33及气态工质循环管34中工质液体的逆向流动，并延长水流动的距离，提高换热效果；能量换热器10的进水管通过阀门13和阀门14分别与地下水循环系统的上水管24和用户上水管28相连接，能量换热器10的出水管通过阀门15和阀门16分别与地下水循环系统的下水管23和用户回水管27相连接，住宅换热器1的进水管通过阀门17和阀门18分别与地下水循环系统的上水管24和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效节能地温空调，它由地下水循环系统、工质循环系统和能量散发循环系统组成，并由能量换热器和住宅换热器联接在一起，其特征在于，在蒸发器的出口与压缩机的吸气口、以及冷凝器的出口与蒸发器的入口之间的工质液体循环管路上安装有与地下水上水管相通的工质液体过冷回热器，所述的工质液体过冷回热器有一个壳体，在壳体中装有液态工质循环管和气态工质循环管，在壳体的端部装有冷却水进水口和冷却水出水口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟民，
申请(专利权)人：李伟民，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]