一、技術(shù)背景
地源熱泵系統(tǒng)是一種節(jié)能高效的采暖空調(diào)系統(tǒng)，它可以從土
壤、地下水或地表水中提取免費(fèi)的低品位熱量獲取45℃以上的高
品位熱量，其能效比可高達(dá)400％以上，夏天制冷時(shí)因土壤或地
下水的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于空氣溫度，因此機(jī)組制冷的效率可達(dá)到6.0
以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣冷卻的制冷機(jī)組3.0左右的能效比。若地源熱
泵熱水機(jī)組用于制取同量同溫度的衛(wèi)生熱水其消耗的電量?jī)H相當(dāng)
于電熱水器的1/3～1/5，不存在空氣源熱泵熱水器冬天結(jié)霜效率
極低的問(wèn)題，是目前最節(jié)能的熱水供應(yīng)形式。地源熱泵系統(tǒng)在夏
天可以不用冷卻塔提供制冷功能，冬天不用鍋爐或電加熱器提供
制熱功能，近年來(lái)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)獲得了越來(lái)越
多的應(yīng)用。住宅、賓館等均是既需要供應(yīng)空調(diào)，又需要供應(yīng)衛(wèi)生
熱水的建筑，但現(xiàn)在市場(chǎng)上絕大部份地源熱泵機(jī)組都只能提供夏
天空調(diào)制冷、冬天空調(diào)制熱的功能，極少部份可以帶熱回收制取
衛(wèi)生熱水的機(jī)組也只能在空調(diào)機(jī)組開(kāi)啟時(shí)才能起作用，當(dāng)空調(diào)機(jī)
組不運(yùn)行時(shí)只能通過(guò)獨(dú)立的熱泵熱水機(jī)組或者其他熱水器制取衛(wèi)
生熱水，增加了初投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。本文介紹的地源熱泵機(jī)
組，是一種能夠單獨(dú)或者同時(shí)提供空調(diào)制冷、空調(diào)制熱、衛(wèi)生熱
水的戶式三聯(lián)供地源熱泵機(jī)組。
二、三聯(lián)供地源熱泵機(jī)組工作原理
本機(jī)組解決了現(xiàn)有的地源熱泵機(jī)組在制冷制熱的同時(shí)不能隨
心所欲供應(yīng)衛(wèi)生熱水的問(wèn)題，將空調(diào)制冷、空調(diào)制熱與供應(yīng)衛(wèi)生
熱水融合于一臺(tái)地源熱泵機(jī)組中：夏季可以單獨(dú)高效率制冷，也
可以在制冷的同時(shí)回收空調(diào)排出的廢熱制取衛(wèi)生熱水；冬季可以
單獨(dú)高效率制熱，也可以在制熱的同時(shí)高效率的制取衛(wèi)生熱水；
在過(guò)渡季節(jié)空調(diào)機(jī)組不運(yùn)行時(shí)，可以獨(dú)立高效率制取衛(wèi)生熱水。
1、機(jī)組原理
如圖1所示，本機(jī)組用銅管將壓縮機(jī)1的排氣口與熱回收換熱
器2的一端連接，熱回收換熱器2的另一端分為兩路，一路與電磁
閥3、儲(chǔ)液罐14、干燥過(guò)濾器6、膨脹閥7串聯(lián)，另一路與電磁閥
4、四通換向閥5、串聯(lián)；膨脹閥7的另一端通過(guò)T字形三通分別與
毛細(xì)管10和干燥過(guò)濾器9連接；毛細(xì)管10的另一端通過(guò)干燥過(guò)濾
器11與用戶側(cè)換熱器12相連；用戶側(cè)換熱器12的另一端與四通閥
相連；干燥過(guò)濾器9的另一端與水源側(cè)換熱器8相連接；水源側(cè)換
熱器的另一端與四通閥連接；壓縮機(jī)1的吸氣口通過(guò)氣液分離器
13與四通閥連接。
2. 機(jī)組在不同工況下的運(yùn)行
如圖2所示，夏季單獨(dú)供冷或同時(shí)熱回收制熱水時(shí)的工作原理
為：電磁閥4開(kāi)啟，電磁閥3關(guān)閉。壓縮機(jī)1工作時(shí)，高溫高壓制
冷劑蒸汽從排氣口排出，經(jīng)過(guò)熱回收換熱器2放熱制取40～60℃
熱水（當(dāng)有水通過(guò)熱回收換熱器2時(shí)即自動(dòng)進(jìn)行熱回收，其熱回收
量根據(jù)流經(jīng)的水的溫度確定），氣態(tài)制冷劑放出部分熱量后經(jīng)四
通換向閥5流到水源側(cè)換熱器8冷凝放熱，釋放熱量給地埋管網(wǎng)循
環(huán)水或其他可用水源（水源水的溫度一般為10～35℃），冷凝放
熱后的制冷劑變?yōu)橹袦馗邏旱囊簯B(tài)，經(jīng)干燥過(guò)濾器9、毛細(xì)管10
節(jié)流降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嘀评鋭?，低溫低壓的氣液兩?br /> 制冷劑經(jīng)干燥過(guò)濾器11，流到用戶側(cè)換熱器12中與空調(diào)循環(huán)水交
換熱量（空調(diào)循環(huán)水的進(jìn)出溫度一般為7～12℃），低溫低壓的
氣液兩相制冷劑吸熱后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)制冷劑經(jīng)四通換向閥
5，氣液分離器13回到壓縮機(jī)1吸氣口，完成一個(gè)工作循環(huán)。壓縮
機(jī)1連續(xù)工作，熱量就源源不斷地釋放給熱回收換熱器2制熱水及
通過(guò)水源側(cè)換熱器8釋放到地下或其他可用水源，用戶側(cè)換熱器
12則通過(guò)空調(diào)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)源源不斷地吸收房間的熱量達(dá)到制
冷的目的。熱回收換熱器2是否啟用則根據(jù)熱水的需求確定，只要
空調(diào)制冷在運(yùn)行，隨時(shí)都可以通過(guò)開(kāi)啟熱回收換熱器2的循環(huán)水或
直流水來(lái)回收空調(diào)排出的免費(fèi)熱量。
如圖3所示，冬季單獨(dú)供熱或同時(shí)供應(yīng)衛(wèi)生熱水時(shí)的工作原理
為：電磁閥4開(kāi)啟，電磁閥3關(guān)閉。壓縮機(jī)1工作時(shí)，高溫高壓制
冷劑蒸汽從排氣口排出，經(jīng)過(guò)熱回收換熱器2放熱制取40～60℃
熱水（當(dāng)有水通過(guò)熱回收換熱器2時(shí)即自動(dòng)進(jìn)行熱交換，其熱交換
量根據(jù)流經(jīng)的水的溫度確定），氣態(tài)制冷劑放出部分熱量后經(jīng)四
通閥5流到用戶源側(cè)換熱器12冷凝放熱，釋放熱量給空調(diào)系統(tǒng)循
環(huán)水（空調(diào)循環(huán)水的進(jìn)出溫度一般為40～45℃），冷凝放熱后的
制冷劑變?yōu)橹袦馗邏旱囊簯B(tài)，經(jīng)干燥過(guò)濾器11、毛細(xì)管10節(jié)流降
壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嘀评鋭?，低溫低壓的氣液兩相制冷?br /> 經(jīng)干燥過(guò)濾器9，流到水側(cè)換熱器8中與地埋管循環(huán)水或其他可用
水源交換熱量（水源水的溫度一般為10～35℃），低溫低壓的氣
液兩相制冷劑吸取水源中的免費(fèi)熱量后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)制冷
劑經(jīng)四通換向閥5，氣液分離器13回到壓縮機(jī)1吸氣口，完成一個(gè)
工作循環(huán)。壓縮機(jī)1連續(xù)工作，熱量就源源不斷地釋放給熱回收換
熱器2制熱水及通過(guò)用戶側(cè)換熱器12釋放到空調(diào)熱水循環(huán)系統(tǒng)源
源不斷地向房間散熱量達(dá)到制熱的目的，水源側(cè)換熱器8則通過(guò)水
源循環(huán)系統(tǒng)源源不斷地吸收地埋管循環(huán)水或其他可用水源中的免
費(fèi)熱量。熱回收換熱器2是否啟用則根據(jù)熱水的需求確定，只要空
調(diào)制熱在運(yùn)行，隨時(shí)都可以通過(guò)開(kāi)啟熱回收換熱器2的循環(huán)水或直
流水來(lái)制取熱水，制取熱水時(shí)供應(yīng)房間的采暖量會(huì)有所降低，但
由于增大了冷凝面積，降低了冷凝器傳熱溫差及冷凝溫度，機(jī)組
效率會(huì)提高。
如圖4所示，當(dāng)全年任何時(shí)候空調(diào)機(jī)組不運(yùn)行單獨(dú)供應(yīng)衛(wèi)生
熱水時(shí)的工作原理為：電磁閥3開(kāi)啟，電磁閥4關(guān)閉。壓縮機(jī)1工
作時(shí)，高溫高壓制冷劑蒸汽從排氣口排出，經(jīng)過(guò)熱回收換熱器2
放熱制取40～60℃熱水，氣態(tài)制冷劑冷凝放熱后變?yōu)橹袦馗邏旱?br /> 液態(tài)，經(jīng)儲(chǔ)液罐14、干燥過(guò)濾器6、膨脹閥7節(jié)流降壓變?yōu)榈蜏氐?br /> 壓的氣液兩相制冷劑，低溫低壓的氣液兩相制冷劑經(jīng)干燥過(guò)濾器
9，流到水側(cè)換熱器8中與地埋管循環(huán)水或其他可用水源交換熱量
（水源水的溫度一般為10～35℃），低溫低壓的氣液兩相制冷劑
吸取水源中的免費(fèi)熱量后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)制冷劑經(jīng)四通閥5，
氣液分離器13回到壓縮機(jī)1吸氣口，完成一個(gè)工作循環(huán)。壓縮機(jī)
1連續(xù)工作，熱量就源源不斷地釋放給熱回收換熱器2制熱水直到
熱水溫度滿足使用要求，水源側(cè)換熱器8則通過(guò)水源循環(huán)系統(tǒng)源源
不斷地吸收地埋管循環(huán)水或其他可用水源中的免費(fèi)熱量。單獨(dú)制
熱水時(shí)，機(jī)組的能效比可達(dá)3～5，其耗電量?jī)H相當(dāng)于電熱水器的
1/3～1/5，冬天制熱水時(shí)比空氣源熱泵熱水器效率高80％以上。
三、機(jī)組在不同運(yùn)行工況下的實(shí)測(cè)能效比
對(duì)本機(jī)組在不同工況下的能效比測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表：
四、機(jī)組優(yōu)勢(shì)
本機(jī)組與現(xiàn)有傳統(tǒng)地源熱泵機(jī)組相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、不僅有效地利用地?zé)崮?，而且?shí)現(xiàn)夏季空調(diào)廢熱的回收利
用，是一種高效節(jié)能設(shè)備。
2、結(jié)構(gòu)緊湊，僅用一臺(tái)壓縮機(jī)和三個(gè)換熱器實(shí)現(xiàn)供冷供暖熱
水三種功能，滿足人們的多種生活需求，且成本低廉。
3、在建筑不需要供冷供暖的過(guò)渡季節(jié)及冬夏兩季個(gè)別時(shí)段，
能夠單獨(dú)產(chǎn)生足量的熱水，不需要鍋爐或熱水器等輔助熱水設(shè)
備，克服了空氣源熱泵熱水器冬天結(jié)霜不能正常制熱水的缺陷；
生產(chǎn)同樣的熱水成本僅相當(dāng)于電熱水器的1/3～1/5，不僅有效地
降低了人們的生活成本，而且切實(shí)地推進(jìn)了節(jié)能減排。
4、在夏季冷負(fù)荷遠(yuǎn)大于冬季熱負(fù)荷的地區(qū)，彌補(bǔ)了長(zhǎng)期使用
地?zé)崮苓M(jìn)行供冷采暖，造成地下冷熱量不平衡的問(wèn)題，有效地保
護(hù)了地下的溫度場(chǎng)及生態(tài)環(huán)境。
