复合补热地源热泵系统的概念

 现有北方地区地源热泵系统上的不足，因此提出了下图所示的复合补热地源热泵系统方案，该系统由空调及供热用地源热泵机组、制取生活热水的地源热泵热水机组、热管/空气源热泵复合补热机组、地下埋管换热系统、室内空调末端系统五个主要部分组成，通过管道、阀门将上述各部分有机连接成一个整体。该系统与常规系统的区别在于，在系统中增设了热管/空气源热泵复合补热机组及其关联部件。图1

复合补热地源热泵系统根据一年四季不同的气象条件，可以采用地源热泵制热、地源热泵制冷、补热机组补热（分离式热管补热或空气源热泵补热）、补热机组制取生活热水等运行模式，通过一定的控制方法可以实现各种运行模式的切换。该系统能很好的解决北方地区地源热泵系统存在的土壤热不平衡问题。

　　1.热管/空气源热泵复合补热机组


　　（简称：复合补热机组）是复合补热地源热泵系统的核心设备，不仅可用于新建地源热泵工程，也可用于解决北方地区现有地源热泵系统中出现的土壤热不平衡问题。其主要特点在于：将分离式热管技术集成到空气源热泵机组中，利用热管利用热管技术、热泵技术各自的优势将室外空气蕴含的低品位能量加以高效利用，并通过土壤蓄热实现夏热冬用；通过制定复合补热机组的优化控制策略，使复合地源热泵系统的运行可靠性、节能性和经济性大幅度提高。


　　复合补热机组的工作原理如下图所示，它将分离式热管与传统蒸气压缩式热泵有机融合，二者采用同一套冷凝器和蒸发器，利用压缩机启动时的吸、排气压差，通过自力式三通阀实现“热管”（风冷式蒸发器的风机运行、补热系统中的水泵运行）与“热泵”（压缩机和风冷式蒸发器的风机运行、补热系统中的水泵运行）两种功能的自由切换；通过合理地设计风冷式蒸发器的结构，保证了“热管”与“热泵”运行的可靠性和经济性。图2

复合补热机组在夏季或过渡季运行，可实现如下功能：


　　（1）热管补热：当室外空气温度与机组出水（地埋管进水）温度的差值达到热管运行的适宜温差Δts时，则启动热管补热模式，向土壤补热；


　　（2）热泵补热：当温差Δts较小时，运行热泵补热模式，向土壤补热；

　　（3）制取生活热水：当复合补热机组制取生活热水的能效比高于地源热泵热水机组时，利用复合补热机组中的空气源热泵直接制取生活热水，并贮存在生活热水水箱中。


　　此外，复合补热机组还可用于室内供暖，在供暖末期，土壤温度降低而室外空气温度回升，此时利用复合补热机组直接供暖，其能效比高于地源热泵机组。

版权为ehvacr.com

　　名义热泵补热量为170kW的复合补热机组的性能测试条件及其性能参数如下表所示。图3

土壤全年取热量与排热量不平衡问题是地源热泵应用中的常见问题，影响因素众多，在我国北方地区这个现象更为突出。实践表明，通过增加埋管数量或埋管间距、利用高品位热源和太阳能集热器补热都难以满足工程实际的需要，故探索可靠性高、投资适宜、性能高效的解决北方地区地源热泵应用中的土壤热不平衡问题的技术方案具有重要意义。 暖通-空调-在线

图三

图二

图一

暖通百科