变频地源热泵系统的制作方法

1.本实用新型涉及空调系统技术领域，具体涉及一种变频地源热泵系统，具有变频器水冷降温、防凝露、防冻功能。


背景技术：

2.地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，热泵机组从地源(浅层水体或岩土体)中吸收热量，向建筑物供暖；在夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。
3.压缩机是热泵机组的心脏，压缩机的转速直接影响到热泵机组的使用效率，变频压缩机中的变频器是用来控制和调整压缩机转速的控制部件，能根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速目的。变频器正常工作是实现变频空调稳定工作的前提。系统运行过程中，变频器在工作时会产生热量，需要采取冷却措施来降低变频器的温度，同时在降温时还需要克服因温差过大引起的凝露冷凝水对变频器造成的危害；在冬季，变频器不工作时，因环境温度低还需要克服变频器水冷模块内水的冻结，造成水冷模块漏水所带来的安全隐患。常用的冷却方式有风冷和水冷，风冷很难满足实际工作的需求。现有技术中的水冷方式需要建立一套水循环系统或者搭建一套制冷剂冷却降温系统，该水循环冷却系统、制冷剂冷却系统工艺要求高，结构复杂，安装难度大，维护工作量大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种变频地源热泵系统，变频器工作发热时能有效进行水冷降温，降温时能防止变频器水冷模块凝露，寒冷天气变频器不工作时其水冷模块能防冻。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：变频地源热泵系统，所述变频地源热泵系统包括与地源端连接的热泵机组，
6.所述热泵机组包括压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器，所述压缩机、所述冷凝器、所述节流元件、所述蒸发器通过冷媒管路串接形成冷媒闭环回路，所述压缩机与变频器电连接；
7.所述地源端包括地源端水泵、地源端分水器、地源端回水器，所述地源端水泵连接地源水与所述地源端分水器；
8.所述蒸发器与所述地源端分水器之间通过蒸发器进水管相连接，所述蒸发器与所述地源端回水器之间通过蒸发器回水管相连接；制热工况时，所述地源水、所述地源端水泵、所述地源端分水器、所述蒸发器、所述地源端回水器连通形成蒸发器地源水闭环回路；
9.所述冷凝器与所述地源端分水器之间通过冷凝器进水管相连接，所述冷凝器与所述地源端回水器之间通过冷凝器回水管相连接；制冷工况时，所述地源水、所述地源端水泵、所述地源端分水器、所述冷凝器、所述地源端回水器连通形成冷凝器地源水闭环回路；
10.所述变频器设置有水冷模块，所述水冷模块与所述地源端分水器之间通过变频器进水管相连接，所述水冷模块与所述地源端回水器之间通过变频器回水管相连接；所述地源水、所述地源端水泵、所述地源端分水器、所述水冷模块、所述地源端回水器连通形成变频器地源水闭环回路。
11.其中，所述水冷模块采用水冷盘管。
12.其中，所述变频器进水管、所述变频器回水管不设置阀门。
13.其中，所述蒸发器进水管、所述蒸发器回水管、所述冷凝器进水管、所述冷凝器回水管均设置有阀门。
14.其中，所述地源端包括地埋管，所述地源端水泵用于将所述地埋管内的地源水输入所述地源端分水器。
15.其中，所述地埋管采用u型地埋管。
16.其中，所述热泵机组与用户端相连接，所述用户端包括：用户端水泵、用户端回水器、用户端进水器，所述用户端水泵连接所述用户端回水器与用户；
17.制冷工况时，所述蒸发器、所述用户端回水器、所述用户端水泵、所述用户、所述用户端进水器串接形成蒸发器用户水闭环回路；
18.制热工况时，所述冷凝器、所述用户端回水器、所述用户端水泵、所述用户、所述用户端进水器串接形成冷凝器用户水闭环回路。
19.其中，所述地源端分水器与所述用户端进水器通过蒸发器第一连接管线、冷凝器第一连接管线相连接；所述地源端回水器与所述用户端回水器通过蒸发器第二连接管线、冷凝器第二连接管线相连接；
20.所述蒸发器进水管与所述蒸发器第一连接管线相连接，所述蒸发器回水管与所述蒸发器第二连接管线相连接；
21.所述冷凝器进水管与所述冷凝器第一连接管线相连接，所述冷凝器回水管与所述冷凝器第二连接管线相连接。
22.其中，所述蒸发器第一连接管线、所述蒸发器第二连接管线、所述冷凝器第一连接管线、所述冷凝器第二连接管线均设置有阀门。
23.采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果如下：
24.由于本实用新型的变频地源热泵系统包括与地源端连接的热泵机组，地源端包括地源端水泵、地源端分水器、地源端回水器；热泵机组的压缩机为变频压缩机，其变频器设置有水冷模块，水冷模块与地源端分水器之间通过变频器进水管相连接，水冷模块与地源端回水器之间通过变频器回水管相连接，地源水、地源端水泵、地源端分水器、水冷模块、地源端回水器连通形成变频器地源水闭环回路；变频地源热泵系统无论冬季运行还是夏季运行，变频器降温用的冷却水始终来自地源水，能对变频器进行有效水冷降温，确保变频器正常工作；夏季运行时，由于地源水温度高于空调水水温，避免了变频器采用空调水降温而导致水冷模块凝露对其电子元器件造成危害；冬季热泵机组未运行变频器不工作时，开启防冻模式，运行地源端水泵，由于地源水温度高于环境温度且在0℃以上，依靠地源水循环保证变频器水冷模块处在0℃以上不结冰，能有效防止变频器在冬季不工作时结冰甚至将冷却水管冻裂导致变频器进水所造成的危害。
附图说明
25.图1是本实用新型实施例的变频地源热泵系统结构示意简图；
26.图中：a
‑
热泵机组；a1
‑
冷凝器；a2
‑
压缩机；a3
‑
节流元件；a4
‑
蒸发器；b
‑
变频器；b1
‑
水冷模块；c1
‑
地源端分水器；c2
‑
地源端回水器；c3
‑
用户端回水器；c4
‑
用户端进水器；d
‑
地埋管；p1
‑
地源端水泵；p2
‑
用户端水泵；l1
‑
蒸发器第一连接管线；l2
‑
冷凝器第一连接管线；l3
‑
蒸发器第二连接管线；l4
‑
冷凝器第二连接管线；l5
‑
蒸发器进水管；l6
‑
蒸发器回水管；l7
‑
冷凝器进水管；l8
‑
冷凝器回水管；l9
‑
变频器进水管；l10
‑
变频器回水管；v1至v12
‑
阀门。
具体实施方式
27.下面结合附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有规定或限定，术语“相连”、“连接”、“相连接”等应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接或液压连接；可以是两个元件之间的直接相连，还可以是通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.如图1所示，本实用新型实施例的变频地源热泵系统包括：与地源端相连接的热泵机组a、与热泵机组a相连接的用户端。
31.其中，热泵机组a包括：压缩机a2、冷凝器a1、节流元件a3、蒸发器a4，压缩机a2、冷凝器a1、节流元件a3、蒸发器a4通过冷媒管路串接形成冷媒闭环回路；压缩机a2与变频器b电连接成为变频压缩机；节流元件a3优选采用公知的膨胀阀。
32.其中，地源端包括：地源端水泵p1、地源端分水器c1、地源端回水器c2，以及进一步设置的地埋管d，地埋管d优选采用u型地埋管，u型地埋管最好并联设置多个。地源端水泵p1用于将地埋管d内的地源水输入地源端分水器c1。
33.其中，用户端包括：用户端水泵p2、用户端回水器c3、用户端进水器c4，用户端水泵p2连接用户端回水器c3与用户。
34.其中，地源端分水器c1与用户端进水器c4通过蒸发器第一连接管线l1、冷凝器第一连接管线l2相连接，蒸发器第一连接管线l1设置有阀门v1、阀门v8，冷凝器第一连接管线l2设置有阀门v4、阀门v5。其中，地源端回水器c2与用户端回水器c3通过蒸发器第二连接管线l3、冷凝器第二连接管线l4相连接，蒸发器第二连接管线l3设置有阀门v2、阀门v7，冷凝器第二连接管线l4设置有阀门v3、阀门v6。
35.其中，蒸发器a4与地源端分水器c1之间通过蒸发器进水管l5和蒸发器第一连接管线l1相连接(蒸发器进水管l5与蒸发器第一连接管线l1相连接)，蒸发器进水管l5设置有阀门v9；蒸发器a4与地源端回水器c2之间通过蒸发器回水管l6和蒸发器第二连接管线l3相连接(蒸发器回水管l6与蒸发器第二连接管线l3相连接)，蒸发器回水管l6设置有阀门v10。制热工况时，地源水、地源端水泵p1、地源端分水器c1、蒸发器a4、地源端回水器c2连通形成蒸发器地源水闭环回路，通过热泵机组a从地源水中吸收热量，实现用户端制热。
36.其中，冷凝器a1与地源端分水器c1之间通过冷凝器进水管l7和冷凝器第一连接管线l2相连接(冷凝器进水管l7与冷凝器第一连接管线l2相连接)，冷凝器进水管l7设置有阀门v11；冷凝器a1与地源端回水器c2之间通过冷凝器回水管l8和冷凝器第二连接管线l4相连接(冷凝器回水管l8与冷凝器第二连接管线l4相连接)，冷凝器回水管l8设置有阀门v12。制冷工况时，地源水、地源端水泵p1、地源端分水器c1、冷凝器a1、地源端回水器c2连通形成冷凝器地源水闭环回路；通过热泵机组a吸收用户端室内热量并转移释放到地源水，实现用户端制冷。
37.其中，变频器b设置有水冷模块b1，水冷模块b1优选采用水冷盘管结构，水冷模块b1与地源端分水器c1之间通过变频器进水管l9相连接，水冷模块b1与地源端回水器c2之间通过变频器回水管l10相连接；地源水、地源端水泵p1、地源端分水器c1、水冷模块b1、地源端回水器c2连通形成变频器地源水闭环回路。
38.其中，变频器进水管l9、变频器回水管l10最好不设置阀门。变频器进水管l9、变频器回水管l10根据变频器最大工作发热量进行阻力计算，连接管路上不设控制阀门，依靠阻力设计满足最大工作发热量冷却水需求，结构更简单、经济；并且，变频器地源水闭环回路内始终有地源水流动，从而使得变频器的降温、防凝露、防冻效果更可靠。
39.本实用新型实施例的变频地源热泵系统制热工况运行如下：
40.制热工况时，阀门v1、阀门v2、阀门v3、阀门v4关闭；阀门v5、阀门v6、阀门v7、阀门v8打开。
41.制热工况时，蒸发器地源水闭环回路中的地源水流经路径为：地埋管d
→
地源端水泵p1
→
地源端分水器c1
→
阀门v8
→
蒸发器第一连接管线l1
→
阀门v9
→
蒸发器进水管l5
→
蒸发器a4
→
蒸发器回水管l6
→
阀门v10
→
蒸发器第二连接管线l3
→
阀门v7
→
地源端回水器c2
→
地埋管d，形成蒸发器地源水闭环回路，地源水在蒸发器a4与冷媒发生热交换，在冷凝器a1释放热量，通过热泵机组a的冷媒从地源水中吸收热量，实现用户端制热。
42.制热工况时，冷凝器用户水闭环回路中的用户水流经路径为：冷凝器a1
→
冷凝器进水管l7
→
阀门v11
→
冷凝器第一连接管线l2
→
阀门v5
→
用户端进水器c4
→
用户
→
用户端水泵p2
→
用户端回水器c3
→
阀门v6
→
冷凝器第二连接管线l4
→
阀门v12
→
冷凝器回水管l8
→
冷凝器a1，形成冷凝器用户水闭环回路，实现用户端制热。
43.制热工况时，变频器地源水闭环回路中的地源水流经路径为：地源端分水器c1
→
变频器进水管l9
→
水冷模块b1
→
变频器回水管l10
→
地源端回水器c2
→
地埋管d，形成变频器地源水闭环回路，对变频器进行冷却降温，确保变频器正常工作。
44.寒冷冬季，热泵机组a未启动运行，变频器b不工作时，开启防冻模式，运行地源端水泵p1，由于地源水温度高于环境温度且在0℃以上，依靠地源水循环保证变频器水冷模块处在0℃以上不结冰，能有效防止变频器在冬季不工作时结冰甚至将冷却水管冻裂导致变频器进水所造成的危害。
45.本实用新型实施例的变频地源热泵系统制冷工况运行如下：
46.制冷工况时，阀门v1、阀门v2、阀门v3、阀门v4打开；阀门v5、阀门v6、阀门v7、阀门v8关闭。
47.制冷工况时，蒸发器用户水闭环回路中的用户水流经路径为：蒸发器a4
→
蒸发器进水管l5
→
阀门v9
→
蒸发器第一连接管线l1
→
阀门v1
→
用户端进水器c4
→
用户
→
用户端
水泵p2
→
用户端回水器c3
→
阀门v2
→
蒸发器第二连接管线l3
→
阀门v10
→
蒸发器回水管l6
→
蒸发器a4，形成蒸发器用户水闭环回路，用户端热量在蒸发器a4与冷媒发生热交换，实现用户端制冷。
48.制冷工况时，冷凝器地源水闭环回路中的地源水流经路径为：地埋管d
→
地源端水泵p1
→
地源端分水器c1
→
阀门v4
→
冷凝器第一连接管线l2
→
阀门v11
→
冷凝器进水管l7
→
冷凝器a1
→
冷凝器回水管l8
→
阀门v12
→
冷凝器第二连接管线l4
→
阀门v3
→
地源端回水器c2
→
地埋管d，形成冷凝器地源水闭环回路，将用户端热量输入地源水。
49.制冷工况时，变频器地源水闭环回路中的地源水流经路径，与上述制热工况时的路径相同。
50.本实用新型的变频地源热泵系统无论冬季运行还是夏季运行，变频器降温用的冷却水始终来自地源水，能对变频器进行有效水冷降温，确保变频器正常工作；夏季运行时，避免了变频器水冷模块凝露对其电子元器件造成危害；寒冷冬季热泵机组未运行变频器不工作时，依靠地源水循环保证变频器水冷模块处在0℃以上不结冰，有效防止了变频器水冷模块结冰甚至将冷却水管冻裂导致变频器进水所造成的危害。
51.以上所述为本实用新型较佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分皆为本领域的已知技术，本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换皆在本实用新型保护范围内。