一、技术背景
地源热泵系统是一种节能高效的采暖空调系统，它可以从土
壤、地下水或地表水中提取免费的低品位热量获取45℃以上的高
品位热量，其能效比可高达400％以上，夏天制冷时因土壤或地
下水的温度远远低于空气温度，因此机组制冷的效率可达到6.0
以上，远远高于空气冷却的制冷机组3.0左右的能效比。若地源热
泵热水机组用于制取同量同温度的卫生热水其消耗的电量仅相当
于电热水器的1/3～1/5，不存在空气源热泵热水器冬天结霜效率
极低的问题，是目前最节能的热水供应形式。地源热泵系统在夏
天可以不用冷却塔提供制冷功能，冬天不用锅炉或电加热器提供
制热功能，近年来地源热泵空调系统在世界范围内获得了越来越
多的应用。住宅、宾馆等均是既需要供应空调，又需要供应卫生
热水的建筑，但现在市场上绝大部份地源热泵机组都只能提供夏
天空调制冷、冬天空调制热的功能，极少部份可以带热回收制取
卫生热水的机组也只能在空调机组开启时才能起作用，当空调机
组不运行时只能通过独立的热泵热水机组或者其他热水器制取卫
生热水，增加了初投资及运行维护费用。本文介绍的地源热泵机
组，是一种能够单独或者同时提供空调制冷、空调制热、卫生热
水的户式三联供地源热泵机组。
二、三联供地源热泵机组工作原理
本机组解决了现有的地源热泵机组在制冷制热的同时不能随
心所欲供应卫生热水的问题，将空调制冷、空调制热与供应卫生
热水融合于一台地源热泵机组中：夏季可以单独高效率制冷，也
可以在制冷的同时回收空调排出的废热制取卫生热水；冬季可以
单独高效率制热，也可以在制热的同时高效率的制取卫生热水；
在过渡季节空调机组不运行时，可以独立高效率制取卫生热水。
1、机组原理
如图1所示，本机组用铜管将压缩机1的排气口与热回收换热
器2的一端连接，热回收换热器2的另一端分为两路，一路与电磁
阀3、储液罐14、干燥过滤器6、膨胀阀7串联，另一路与电磁阀
4、四通换向阀5、串联；膨胀阀7的另一端通过T字形三通分别与
毛细管10和干燥过滤器9连接；毛细管10的另一端通过干燥过滤
器11与用户侧换热器12相连；用户侧换热器12的另一端与四通阀
相连；干燥过滤器9的另一端与水源侧换热器8相连接；水源侧换
热器的另一端与四通阀连接；压缩机1的吸气口通过气液分离器
13与四通阀连接。
2. 机组在不同工况下的运行
如图2所示，夏季单独供冷或同时热回收制热水时的工作原理
为：电磁阀4开启，电磁阀3关闭。压缩机1工作时，高温高压制
冷剂蒸汽从排气口排出，经过热回收换热器2放热制取40～60℃
热水（当有水通过热回收换热器2时即自动进行热回收，其热回收
量根据流经的水的温度确定），气态制冷剂放出部分热量后经四
通换向阀5流到水源侧换热器8冷凝放热，释放热量给地埋管网循
环水或其他可用水源（水源水的温度一般为10～35℃），冷凝放
热后的制冷剂变为中温高压的液态，经干燥过滤器9、毛细管10
节流降压变为低温低压的气液两相制冷剂，低温低压的气液两相
制冷剂经干燥过滤器11，流到用户侧换热器12中与空调循环水交
换热量（空调循环水的进出温度一般为7～12℃），低温低压的
气液两相制冷剂吸热后变为低温低压的气态制冷剂经四通换向阀
5，气液分离器13回到压缩机1吸气口，完成一个工作循环。压缩
机1连续工作，热量就源源不断地释放给热回收换热器2制热水及
通过水源侧换热器8释放到地下或其他可用水源，用户侧换热器
12则通过空调冷冻水循环系统源源不断地吸收房间的热量达到制
冷的目的。热回收换热器2是否启用则根据热水的需求确定，只要
空调制冷在运行，随时都可以通过开启热回收换热器2的循环水或
直流水来回收空调排出的免费热量。
如图3所示，冬季单独供热或同时供应卫生热水时的工作原理
为：电磁阀4开启，电磁阀3关闭。压缩机1工作时，高温高压制
冷剂蒸汽从排气口排出，经过热回收换热器2放热制取40～60℃
热水（当有水通过热回收换热器2时即自动进行热交换，其热交换
量根据流经的水的温度确定），气态制冷剂放出部分热量后经四
通阀5流到用户源侧换热器12冷凝放热，释放热量给空调系统循
环水（空调循环水的进出温度一般为40～45℃），冷凝放热后的
制冷剂变为中温高压的液态，经干燥过滤器11、毛细管10节流降
压变为低温低压的气液两相制冷剂，低温低压的气液两相制冷剂
经干燥过滤器9，流到水侧换热器8中与地埋管循环水或其他可用
水源交换热量（水源水的温度一般为10～35℃），低温低压的气
液两相制冷剂吸取水源中的免费热量后变为低温低压的气态制冷
剂经四通换向阀5，气液分离器13回到压缩机1吸气口，完成一个
工作循环。压缩机1连续工作，热量就源源不断地释放给热回收换
热器2制热水及通过用户侧换热器12释放到空调热水循环系统源
源不断地向房间散热量达到制热的目的，水源侧换热器8则通过水
源循环系统源源不断地吸收地埋管循环水或其他可用水源中的免
费热量。热回收换热器2是否启用则根据热水的需求确定，只要空
调制热在运行，随时都可以通过开启热回收换热器2的循环水或直
流水来制取热水，制取热水时供应房间的采暖量会有所降低，但
由于增大了冷凝面积，降低了冷凝器传热温差及冷凝温度，机组
效率会提高。
如图4所示，当全年任何时候空调机组不运行单独供应卫生
热水时的工作原理为：电磁阀3开启，电磁阀4关闭。压缩机1工
作时，高温高压制冷剂蒸汽从排气口排出，经过热回收换热器2
放热制取40～60℃热水，气态制冷剂冷凝放热后变为中温高压的
液态，经储液罐14、干燥过滤器6、膨胀阀7节流降压变为低温低
压的气液两相制冷剂，低温低压的气液两相制冷剂经干燥过滤器
9，流到水侧换热器8中与地埋管循环水或其他可用水源交换热量
（水源水的温度一般为10～35℃），低温低压的气液两相制冷剂
吸取水源中的免费热量后变为低温低压的气态制冷剂经四通阀5，
气液分离器13回到压缩机1吸气口，完成一个工作循环。压缩机
1连续工作，热量就源源不断地释放给热回收换热器2制热水直到
热水温度满足使用要求，水源侧换热器8则通过水源循环系统源源
不断地吸收地埋管循环水或其他可用水源中的免费热量。单独制
热水时，机组的能效比可达3～5，其耗电量仅相当于电热水器的
1/3～1/5，冬天制热水时比空气源热泵热水器效率高80％以上。
三、机组在不同运行工况下的实测能效比
对本机组在不同工况下的能效比测试结果见下表：
四、机组优势
本机组与现有传统地源热泵机组相比，具有以下优点：
1、不仅有效地利用地热能，而且实现夏季空调废热的回收利
用，是一种高效节能设备。
2、结构紧凑，仅用一台压缩机和三个换热器实现供冷供暖热
水三种功能，满足人们的多种生活需求，且成本低廉。
3、在建筑不需要供冷供暖的过渡季节及冬夏两季个别时段，
能够单独产生足量的热水，不需要锅炉或热水器等辅助热水设
备，克服了空气源热泵热水器冬天结霜不能正常制热水的缺陷；
生产同样的热水成本仅相当于电热水器的1/3～1/5，不仅有效地
降低了人们的生活成本，而且切实地推进了节能减排。
4、在夏季冷负荷远大于冬季热负荷的地区，弥补了长期使用
地热能进行供冷采暖，造成地下冷热量不平衡的问题，有效地保
护了地下的温度场及生态环境。
