CN100467964C - 一种利用多种自然环保能源的空调装置 - Google Patents
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Abstract
一种利用多种自然环保能源的空调装置，属于环保节能技术与可再生能源利用领域。该发明包括有热泵系统、太阳能集热释热系统、空气能采集交换系统、建筑能耗系统和地下地上冷热能储蓄循环交换系统。该发明的特征在于在上述各系统中，太阳能集热释热系统通过输送管道和空气能采集交换系统相连通，空气能采集交换系统通过输送管道和地下地上冷热能储蓄循环交换系统相连通，地下地上冷热能储蓄循环交换系统通过输送管道分别热泵系统和建筑能耗系统相连通。该发明不仅可以将太阳能、空气能及地源能大规模的用于建筑耗能，而且还可以使建筑耗能的运行成本大幅下降。
Description
技术领域
本发明属于环保节能技术与可再生能源利用领域，尤其是涉及一种利用自然环保能源的空调装置。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对采暖、制冷空调的需求不断上升，导致建筑能耗大幅度增长。目前，建筑能耗已超过全国耗能量的1/4，建筑节能已势在必行。因此，大规模利用自然环保能源，解决建筑节能问题是推动循环经济发展的重要途径。
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源，即可供热又可制冷并提供生活热水的一种节能环保的先进技术。该技术不仅可以大大降低建筑供热降温的常规能源的消耗，而且也可以大大降低矿物燃料燃烧而产生的污染物的排放。在节能环保要求日益提高的今天，地源热泵技术正以其不可替代的优势，越来越受到人们的重视。然而，由于地源能品位较低，开发开采成本较高，一直影响着该技术大规模的推广应用。相比之下，空气能不仅是一种较宜开采，且品位较高的建筑能耗用能，而且还具有环保节能的特点，但在夏季高温和冬季低温时，空气环境温度始终与建筑需求的能耗温度相反，因此，空气源热泵在建筑能耗开发应用方面具有很强的局限性。太阳能作为最具开发潜力的环保洁净能源，一直为世界各国所青睐，对其开发应用的各种技术日趋成熟，但是由于同样存在着和空气能一样反季节性的特点，在建筑能耗方面的开发应用并不尽人意。为了改变这种状况，为了更好地将太阳能、空气能及地热能用于建筑能耗，根据各能源的特点特性，研究和开发多能源优势互补及综合利用的建筑节能技术，已经成为该领域中的一项重要课题。
发明内容
本发明的目的是针对目前建筑耗能巨大，而太阳能、空气能及地源能由于上述原因并不能大规模用于建筑节能的问题，提出一种利用多种自然环保能源的空调装置，该装置不仅可以将太阳能、空气能及地源能大规模的用于建筑耗能，而且还可以使建筑耗能的运行成本大幅下降。
本发明的目的是这样实现的，在一个装置里设置有：由蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、热力膨胀阀和压缩机所组成的热泵系统，由太阳能集热器、循环泵和散热器所组成的太阳能集热释热系统，由风机和气液型板翅式换热器所组成的空气能采集交换系统，由混热器和空调末端设备所组成的建筑能耗系统，由地下储蓄冷热能库、循环泵、散热器和输送管道所组成的地下地上冷热能储蓄循环交换系统。在上述各系统中，太阳能集热释热系统通过输送管道和空气能采集交换系统相连通，太阳能集热释热系统中的散热器，分别放置在建筑能耗系统中的混热器中和热泵系统中的蒸发器中，空气能采集交换系统通过输送管道和地下地上冷热能储蓄循环交换系统相连通，地下地上冷热能储蓄循环交换系统中的地下储蓄冷热库是由废弃的人防工程或矿山工程，或由有压地下爆破工程建设而成，其散热器分别放置在建筑能耗系统中的混热器中和热泵系统中的蒸发器中，其地下储蓄冷热库通过输送管道分别与空气能采集交换系统、热泵系统和建筑能耗系统相连通。建筑能耗系统中的空调末端设备通过输送管道和热泵系统相连通。
本发明的工作原理是这样的：在冬季为建筑采暖运行时，关闭换季阀35、36、33、15、23和18，打开换季阀34、37、16、17、9、13、21、22和25，启动循环泵38，启动风机12，在地下储蓄冷热库中，选择在夏季已储蓄热能的热库，打开出液阀27或28或29，该热库中高温工质液体通过换季阀37和管道首先进入散热器39，高温工质液体在混热器19中进行热交换后，热能通过管道和阀22被输送到空调末端设备20，降温后的工质通过阀21回流到混热器19中，以此不断循环，热库中的热量不断被输送到空调末端设备。热库中的高温工质液体在散热器39中将大部分热能释放后，进入散热器40，这时工质液体中的余热通过热泵系统中的蒸发器1被热泵工质吸收，热泵工质吸收的热量在冷凝器中释放，释放的热量随后通过管道和阀门24进入空调末端设备20，降温的工质液体通过阀门25流到冷凝器2，以此不断循环。热库中的工质液体通过在散热器39、40的二次热量释放，其温度已大幅度降低，温度较低的工质液体通过管道和阀门16进入气液型板翅式换热器14，在该换热器通过冬季室外低温空气冷却，使温度较低的工质液体进一步降温，从而转变成为低温工质液体，该低温工质液体随后通过管道和阀门17进入地下储蓄冷热库中26的某一冷库，打开该冷库中的进液阀门30或31或32即可。这样就完成了由地下储蓄冷热库26的某一热库向空调末端设备供热，并通过冬季室外空气冷却作用以及热泵的制冷作用，在热库向外供热的同时，又向冷库中储蓄冷量。与此同时，太阳能集热器8通过管道和阀门9将太阳能直接输送到散热器10、11，释放热能的工质又通过阀门13和管道回到太阳能集热器8进行循环。
在夏季为建筑制冷运行时，关闭换季阀34、37、16、17、9、13、22、24和25，打开换季阀15、18、21、23、33、35和36，启动循环泵38、7，启动风机12，在地下储蓄冷热库中，选择在冬季已储蓄冷能的冷库，打开出液阀30或31或32，该冷库中的低温工质液体首先通过阀35、36和管道进入空调末端设备20，升温后的工质通过阀21和管道进入混热器19，在此吸收太阳热能和空气热能后，通过阀23和管道进入冷凝器2，在此，工质通过进一步吸收热泵系统中的热能而大幅度升温，升温后的高温工质液体通过阀33流回地下储蓄冷热库中26中的某一热库，打开该热库中的进液阀27或28或29即可。这样同样就完成了由地下储蓄冷热库26中的某一冷库向空调末端设备供冷，并通过夏季室外空气能、太阳能的加温及热泵的加温作用，在冷库向外供冷的同时，又向热库中储蓄热能。与此同时，太阳能集热器8通过循环泵7和管道，将热能直接输送到散热器10、11，释放热能的工质又通过阀15和管道进入气液型板翅式换热器14，在此吸收空气热能后，通过阀18和管道重新回到太阳能集热器8，进一步加热升温后进行循环。
该发明和现有技术相比，具有以下有益的效果：
(1)该发明不仅可以大规模地对太阳能、空气能和地热能进行综合开发利用，为建筑空调提供冷热能源，而且也可以使建筑空调运行成本大幅度下降，从而达到大幅度降低建筑常规能耗，节省建筑能耗费用的目的。
(2)该发明通过对空气中的冷热能进行季节性的调蓄后用于建筑能耗，不仅安全可靠，绿色环保，而且运行效率高，其系统工作运行不受阴雨、雾天等恶劣天气的影响，不受季节变化的影响，不受昼夜交替的影响，具有很高的运行稳定性。
(3)该发明和地源热泵空调装置相比，不仅可以节省地面占地面积12倍以上，运行成本降低70％以上，而且还可防止对地下水的不利影响，使地源能品位大幅度提高。
(4)该发明和空气源热泵空调装置相比，不仅可以将冬季的空气冷能直接用于夏季的建筑制冷，而且还可以将夏季的空气热能直接用冬季建筑供热，改变了空气源热泵空调装置只能利用空气热能，不能利用空气冷能的单一运行模式。
(5)该发明和太阳能空调装置相比，不仅可以在冬季采集太阳能用于建筑供热，而且还可以在夏季采集太阳能用于建筑供热，改变了太阳能空调装置只能在冬季进行建筑供热的季节性运行模式。
附图说明
图1是本发明一实施例结构示意图。
图中，1.蒸发器 2.冷凝器 3.储液罐 4.过滤干燥器 5.热力膨胀阀 6.压缩机 7.循环泵 8.太阳能集热器 9.直通阀 10.散热器11.散热器 12.风机 13.阀门 14.气液型板翅式换热器 15.阀门16.阀门 17.阀门 18.阀门 19.混热器 20.空调末端设备 21.阀门 22.阀门 23.阀门 24.阀门 25.阀门 26.地下储蓄冷热能库27.阀门 28.阀门 29.阀门 30.阀门 31.阀门 32.阀门 33阀门34.阀门 35.阀门 36.阀门 37.阀门 38.循环泵 39.散热器 40.散热器
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
在图1中，在蒸发器1中，分别设置有散热器11、40。在冷凝器2中，设置有空调末端设备20的吸热器，在混热器19中，分别设置有散热器10、39，空调末端设备20由风机盘管或散热器组成，安装在建筑室内，风机12和气液型板翅式换热器14安装在建筑室外开阔通风条件较好的地带。地下储蓄冷热能库26包括两个或两个以上的储蓄冷热能库，地下储蓄冷热能库26可由人防工程或废弃的矿山工程建设而成，也可由天然地下岩洞建设而成，也可由人工地下有压爆破工程建成，库壁由钢筋混凝土衬砌而成，为了增加蓄能库的密封保温性，在衬砌层内侧设保温层，保温层内侧设密封层。
在上述图示中，虽然列举了本发明较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本发明的权力保护范围，亦即，任何熟悉该发明创新点的工程技术科学研究人员，若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本发明的专利保护范围。
Claims (4)
1、一种利用多种自然环保能源的空调装置，其特征在于在一个装置里设置有：由蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、热力膨胀阀和压缩机所组成的热泵系统，由太阳能集热器、循环泵和散热器所组成的太阳能集热释热系统，由风机和气液型板翅式换热器所组成的空气能采集交换系统，由混热器和空调末端设备所组成的建筑能耗系统，由地下储蓄冷热能库、循环泵、散热器和输送管道所组成的地下地上冷热能储蓄循环交换系统；在上述各系统中，太阳能集热释热系统通过输送管道和空气能采集交换系统相连通，太阳能集热释热系统中的散热器，分别放置在建筑能耗系统中的混热器中和热泵系统中的蒸发器中，空气能采集交换系统通过输送管道和地下地上冷热能储蓄循环交换系统相连通，地下地上冷热能储蓄循环交换系统中的散热器分别放置在建筑能耗系统中的混热器中和热泵系统中的蒸发器中，其地下储蓄冷热能库通过输送管道分别与空气能采集交换系统、热泵系统和建筑能耗系统相连通，建筑能耗系统中的空调末端设备通过输送管道和热泵系统相连通。
2、根据权利要求1所述的一种利用多种自然环保能源的空调装置，其特征在于地下地上冷热能储蓄循环交换系统中的地下储蓄冷热能库是由人防工程或废弃的矿山工程建设而成，或由天然地下岩洞建设而成，或由人工地下有压爆破工程建成，库壁由钢筋混凝土衬砌而成，为了增加地下储蓄冷热能库的密封保温性，在衬砌层内侧设保温层，保温层内侧设密封层。
3、根据权利要求1所述的一种利用多种自然环保能源的空调装置，其特征在于建筑能耗系统中的空调末端设备由风机盘管或散热器组成，安装在建筑室内。
4、根据权利要求1所述的一种利用多种自然环保能源的空调装置，其特征在于空气能采集交换系统中的风机和气液型板翅式换热器安装在建筑室外开阔通风条件较好的地带。
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