CN101566376A - 集中换热分户控制家用中央空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种民用中央空调系统，特别涉及一种集中换热分户控制家用中央空调系统。其技术方案是：包括地热源集中换热部分和多组单户空调系统，地热源集中换热部分通过建筑物中的循环管与各个单户空调系统并联；其中，地热源集中换热部分由双井式地埋管、带变频调速器的循环水泵组成，双井式地埋管深埋在地下浅层土内，带变频调速器的循环水泵设置在双井式地埋管的地上部分；本发明的有益效果如下：在同一个换热系统中可以同时实现不同习惯用户的制冷制热需求，节能、环保、使用寿命长、维护管理最简单。

Description

集中换热分户控制家用中央空调系统

一、技术领域：

本发明涉及一种民用中央空调系统，特别涉及一种集中换热分户控制家用中央空调系统。

二、背景技术：

频现的能源危机让人们开始更为关注如何节约能源，如何提高能源的利用率。建设部发布的信息表明，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高耗能建筑；根据我国的建筑节能规划，到2010年，全国新建建筑争取三分之一以上能够达到绿色建筑和节能建筑的标准。同时，全国城镇建筑的总耗能要实现节能50％。到2020年，要通过进一步推广绿色建筑和节能建筑，使全社会建筑的总能耗能够达到节能65％的总目标。

目前，公共建筑和办公建筑一般使用中央空调系统，设备的开启和关闭时间可以根据季节需要，和建筑物的使用时间和办公时间来设定，一般使用时间比较固定，中央空调系统从使用、维护、管理、节能等多个角度上来讲也是比较有优势的，但是民用建筑就大不相同了，居民会根据自己的喜好或家庭习惯，更随意的使用空调系统，特别是春秋季节，随着天气冷热无常的变化，集中式制热或制冷都会出现难以管理问题，因此，民用住宅一般是各单户采用市场上存在的各个品牌的普通空调系统。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种集中换热分户控制家用中央空调系统，在民用多层住宅、小高层住宅、高层住宅等集中式民用住宅中，使用地埋管循环水换热和地源热泵技术共同利用地壳浅层可再生地热对民用建筑的空调用户进行集中式热交，换代替单户空调室外机的换热技术。

其技术方案是：包括地热源集中换热部分和多组单户空调系统，地热源集中换热部分通过建筑物中的循环管与各个单户空调系统并联；其中，地热源集中换热部分由双井式地埋管、带变频调速器的循环水泵组成，双井式地埋管深埋在地下浅层土内，带变频调速器的循环水泵设置在双井式地埋管的地上部分；

单户空调系统主要由多个水循环风机盘管换热器、电磁阀和温度控制器组成，多个水循环风机盘管换热器和温度控制器放置在室内的各个房间，总循环水从双井式地埋管的出水管经过循环水泵、循环管进入房间内的水循环风机盘管换热器进行冷热交换，热量交换后的循环水经过循环管回到地下的双井式地埋管。地下循环换热水与住户室内的循环换热用水是同一个水循环系统，地埋管中输出的循环水直接进入室内进行换热，在一个系统中使用一台带变频调速器的循环水泵就可为与之连接系统的所有用户提供冷源供应，室内使用水循环的风机盘管换热器进行换热；属于夏季超节能型，使用目标是多层住宅区。

第二种技术方案是：单户空调系统连接套管或钎焊板式换热器，并放置在楼道间，由套管或钎焊板式换热器、多个水循环风机盘管换热器和室内循环水泵组成室内独立水循环换热系统，所述的双井式地埋管、带变频调速器的循环水泵和各单户的套管或钎焊板式换热器组成分开独立的主体循环换热系统，两个循环患热系统通过套管或钎焊板式换热器进行换热。由于小高层需要的水压较高的原因，采用地下循环换热水与住户室内的循环换热用水是两个分开独立的水循环系统，两个循环水利用套管或钎焊板式换热器进行换热。室内使用水循环的风机盘管换热器进行换热；属于夏季超节能型，使用目标是小高层住宅区。

第三种技术方案是：室内独立水循环换热系统和主体循环换热系统之间连接热泵系统。地下循环换热水为室内热泵系统通过套管或钎焊板式换热器提供冷热源供应，同时，热泵系统再与室内的水循环系统通过另一套钎焊板式换热器进行换热，室内各房间使用水循环风机盘管换热器进行换热运行；为全天候高效型，使用目标对多层、高层无限制。

第四种技术方案是：室内独立水循环换热系统的循环管并联第二组套管或钎焊板式换热器，第二组套管或钎焊板式换热器通过热泵系统连接主体循环换热系统的套管或钎焊板式换热器，形成两套独立水循环换热系统分别通过换热器与室内循环换热系统和室外主体循环换热系统相连通。使用时，室内可以直接使用水循环的风机盘管换热器进行换热；另外，地下循环换热水为室内热泵系统通过套管或钎焊板式换热器提供冷热源供应，同时，热泵系统再与室内的水循环系统通过另一套钎焊板式换热器进行换热，室内各房间使用水循环风机盘管换热器进行换热运行；为全天候复合节能型，使用目标对多层、高层无限制。

另外，本发明中的上述四种技术方案中的单户空调系统还可以增设新风换气综合系统，所述的新风换气综合系统主要由进气道、出气道、风道止回阀、全热空气热回收器和室内新风进气量分配器组成，进气道和出气道分别与全热空气热回收器连通，空气热回收器的另一端通过进气管道连通室内新风进气量分配器，实现室内空气的定时更换。

上述的双井式地埋管是将一根专用地埋管埋设在两口相距3-5米、地下井深80-150米底部连通的地下井内，在地下形成U形换热管道，有效地解决单井U管循环水产生热短路的问题，使U形管在地下与土壤的换热效率得到最大限度的提高，另外，竖直地埋管可以节约用地面积，热源稳定、换热性能好。管道的地上两头与系统的地上换热部分相连，组成封闭水循环换热系统。

本发明的有益效果如下：

(1)节能：在夏季，地埋管循环水的温度一般在12°-15°相对于室内外30°以上的温度，已经算是低温了，可以直接作为冷源使用，由于水循环换热系统是封闭的因此循环水泵的能耗很低，在制冷量相同时其能耗是空调机的1/5；

(2)环保：由于地埋管使用的是封闭水循环技术，不抽取地下水，因此对地层没有影响，循环水带出建筑物的热能注入地下，减少了空调系统工作时向大气中排放热能，相对降低了城市的热岛效应；

(3)造价最合理：即使增加了地下换热系统的成本，在制冷量相同的前提下，该产品的每户的平均价也不会高于中档家用空调的价格；

(4)使用寿命长：该种地下换热系统的正常寿命超过50年，是一般空调的2-3倍；

(5)运行费用低：水循环直接制冷可相对节约80％的热泵空调能耗；

(6)维护管理最简单：由于没有室外机，设备一般安装在楼道中维修方便，由于控制系统是每户自己操作，集中换热也只是泵提供动力的水循环系统，不容易损坏，几乎不需要专人特别管理，所以说该系统维护管理简单。

另外，考虑到民用住宅与办公建筑的不同特点，把一般中央空调系统统一的供冷和供暖改成各用户根据需要来自由控制系统的功能，即在同一个换热系统中可以同时实现不同习惯用户的制冷制热需求。

四、附图说明：

附图1是本发明的运行模式图；

附图2是本发明的总循环系统与分户的连接示意图；

附图3是本发明的实施例1的结构示意图；

附图4是本发明的实施例2的结构示意图；

附图5是本发明的实施例3的结构示意图；

附图6是本发明的实施例4的结构示意图；

附图7是本发明增设新风换气综合系统的一种实施例的结构示意图。

上图中：建筑物1、单户空调系统2、循环管3和4、循环水泵5、双井式地埋管6、水循环风机盘管换热器7、热泵系统8、电磁阀9、套管或钎焊板式换热器10和14、室内循环水泵11、电磁阀12、第二组套管或钎焊板式换热器13、进气道15、出气道16、全热空气热回收器17、室内新风进气量分配器18和空气过滤网19。

五、具体实施方式：

实施例1：参照附图1-3，其技术方案是：包括地热源集中换热部分(如图1的地下部分)和多组单户空调系统(如图1的地上部分)，地热源集中换热部分通过建筑物1中的循环管(3、4)与各个单户空调系统2并联；其中，地热源集中换热部分由双井式地埋管6、带变频调速器的循环水泵5组成，双井式地埋管深埋在地下浅层土内，带变频调速器的循环水泵设置在双井式地埋管的地上部分；

单户空调系统主要由多个水循环风机盘管换热器7、电磁阀9和温度控制器组成，多个水循环风机盘管换热器7和温度控制器放置在室内的各个房间，总循环水从双井式地埋管的出水管经过循环水泵、循环管进入房间内的水循环风机盘管换热器进行冷热交换，热量交换后的循环水经过循环管回到地下的双井式地埋管。地下循环换热水与住户室内的循环换热用水是同一个水循环系统，地埋管中输出的循环水直接进入室内进行换热，在一个系统中使用一台带变频调速器的循环水泵就可为与之连接系统的所有用户提供冷源供应，室内使用水循环的风机盘管换热器与室内空气进行换热；

实施例2：参照附图4，其技术方案是：单户空调系统连接套管或钎焊板式换热器10，并放置在楼道间，由套管或钎焊板式换热器、多个水循环风机盘管换热器和室内循环水泵11组成室内独立水循环换热系统，所述的双井式地埋管、带变频调速器的循环水泵和各单户的套管或钎焊板式换热器组成分开独立的主体循环换热系统，两个循环患热系统通过套管或钎焊板式换热器进行换热。由于小高层需要的水压较高的原因，采用地下循环换热水与住户室内的循环换热用水是两个分开独立的水循环系统，两个循环水利用套管或钎焊板式换热器进行换热。室内使用水循环的风机盘管换热器与室内空气进行换热；实施例1和2都属于单一水循环制冷类，主要用于住宅的夏季室内降温，它的特点是造价低、运行费用低，其缺点是不能进行制热运行，在冬季采暖时，需结合深层地热冬季采暖技术共同使用或结合小区的公共供暖实施才能起到全年调节室内温度的作用。

实施例3：参照附图5，其技术方案是：室内独立水循环换热系统和主体循环换热系统之间连接热泵系统8。地下循环换热水为室内热泵系统通过套管或钎焊板式换热器提供冷热源供应，同时，热泵系统再与室内的水循环系统通过另一套钎焊板式换热器进行换热，室内各房间使用水循环风机盘管换热器与室内空气进行换热运行；为全天候高效型，使用目标对多层、高层无限制。既可制冷也可制热的双功能高效空调系列产品，该类产品用户可以自由实现四季的室内温度调节作用。

实施例4：参照附图6，其技术方案是：室内独立水循环换热系统的循环管并联第二组套管或钎焊板式换热器13，第二组套管或钎焊板式换热器13通过热泵系统8连接主体循环换热系统的套管或钎焊板式换热器14，形成两套室内独立水循环换热系统分别与主体循环换热系统连通。使用时，室内可以直接使用水循环的风机盘管换热器进行换热；另外，地下循环换热水为室内热泵系统通过套管或钎焊板式换热器提供冷热源供应，同时，热泵系统再与室内的水循环系统通过另一套钎焊板式换热器进行换热，室内各房间使用水循环风机盘管换热器进行换热运行；为全天候复合节能型，使用目标对多层、高层无限制。

实施例5，地下循环换热水只是为室内热泵系统提供冷热源供应，循环水系统与氟系统通过套管或钎焊板式换热器进行换热。作为家用空调机的室外机使用，室内个房间使用氟系统的风机盘管换热器进行换热；为全天候高效型，使用目标对多层、高层无限制。

另外，参照附图7，本发明中的上述四种技术方案中的单户空调系统还可以增设新风换气综合系统，所述的新风换气综合系统主要由进气道15、出气道16、全热空气热回收器17和室内新风进气量分配器18组成，进气道15和出气道16分别与全热空气热回收器17连通，空气热回收器的另一端通过进气管道连通室内新风进气量分配器18，实现室内空气的定时更换，当然，进气管道内设有多处空气过滤网19。

本发明的运行方式：

使用对象是集中式民用住宅区的居民用户，产品使用的能源是地热能；系统的运行方式是利用封闭循环水通过深埋地下的专用地埋管管壁与地下120米深度以内的浅层土壤进行热交换，将输出水温稳定在10°-15°的区间内，在夏季，该温度的输出谁可直接作为冷源给建筑物的居民提供平和的制冷需求，居民如果想达到更好的制冷效果，也可同时使用热泵设备来进一步提高制室内机的冷量，达到快速降温的目的；在冬季，10°-15°这个温度的输出水不能直接作为热源供应给小区居民，如果居民区没有其他供暖设施必须用该技术供暖时，需启动系统中的热泵设施来直接对室内房间供热或加热各户的室内独立循环水来为个房间供暖，此时地埋管输出的温度是作为低温热源给热泵提供能量。地埋管中循环水输出的地热能通过楼道中安装的上下循环水管道统一输送给单元中的每一个居民住宅用户(多终端)，各户并联的连接方式保证了供应给的各户输入水的温度相同；该系统可以根据每个住户自己的情况需要控制使用，各户使用该系统的费用就是各家电表显示和发生的电费，公共输出水泵使用变频技术，一户是一个变频级别，多少个终端用户就有多少个变频级别，水泵电机的用电只针对使用者计费，不使用者不计费，避免了用户之间的公共费用争端。

上述各个实施例的工作流程，以实施例3为例详细描述：

在夏季制冷使用地埋管循环水直接制冷的系统工作流程：

1、使用时开启室内循环水冷控制开关；2、与主体循环换热系统的相连的电磁阀12打开；3、主循环换热水进入钎焊板式换热器10；4、通过变频器启动系统的循环水泵；5、室内小循环泵启动；6、室内循环换热水开始循环工作并进入钎焊板式换热器与主循环水所携带的冷源进行交换。7、室内房间的水循环风机盘管的风机开始工作将室内热量换至小循环水内，小循环水与主循环水通过钎焊板式换热器进行再将热能交换。8、主循环水再将热能循环至双井式地埋管中，通过地埋管的管壁，循环水将热能传至120米深度以内的10-15°的地层土壤中。9、经过降温后的主循环水再循环至地上换热后再回来，此过程周而复始的不断重复，以此达到给建筑物制冷的目的。

在夏季制冷使用热泵系统制冷时的系统工作流程：

1、使用时开启室内制冷主机的控制开关；2、与主系统相连的电磁阀12关闭；3、钎焊板式换热器10不工作；4、与主系统相连的电磁阀9打开；5、主循环换热水能入钎焊板式换热器14；6、通过变频器启动系统的循环水泵；7、制冷系统的主机启动；8、压缩机将制冷剂高压产生的高温热能循环进入钎焊板式换热器与主循环水所携带的冷源进行交换。9、室内房间的水循环风机盘管的风机开始工作将室内热量换至小循环水内，小循环水与主机系统内的制冷剂通过钎焊板式换热器13进行热能交换。10、主机的制冷剂吸入内循环水的热能后，通过压缩机再将热能通过制冷剂送入钎焊板式换热器14与主系统循环水进行热交换。11、主循环水再将热能循环至地下双井式地埋管中，通过地埋管的管壁，循环水将热能传至120米深度以内的10-15°的地层土壤中；12、经过降温后的主循环水再循环至地上换热后再回来，此过程周而复始的不断重复，以此达到给建筑物制冷的目的。

Claims (6)

1、一种集中换热分户控制家用中央空调系统，其特征是：包括地热源集中换热部分和多组单户空调系统，地热源集中换热部分通过建筑物中的循环管与各个单户空调系统并联；

其中，地热源集中换热部分由双井式地埋管、带变频调速器的循环水泵组成，双井式地埋管深埋在地下浅层土内，带变频调速器的循环水泵设置在双井式地埋管的地上部分；

单户空调系统主要由多个水循环风机盘管换热器、电磁阀和温度控制器组成，多个水循环风机盘管换热器和温度控制器放置在室内的各个房间，总循环水从双井式地埋管的出水管经过循环水泵、循环管进入房间内的水循环风机盘管换热器进行冷热交换，热量交换后的循环水经过循环管回到地下的双井式地埋管。

2、根据权利要求1所述的集中换热分户控制家用中央空调系统，其特征是：所述的单户空调系统连接套管或钎焊板式换热器，并放置在楼道间，由套管或钎焊板式换热器、多个水循环风机盘管换热器和室内循环水泵组成室内独立水循环换热系统，所述的双井式地埋管、带变频调速器的循环水泵和各单户的套管或钎焊板式换热器组成分开独立的主体循环换热系统，两个循环患热系统通过套管或钎焊板式换热器进行换热。

3、根据权利要求2所述的集中换热分户控制家用中央空调系统，其特征是：所述的室内独立水循环换热系统和主体循环换热系统之间连接热泵系统。

4、根据权利要求2所述的集中换热分户控制家用中央空调系统，其特征是：所述的室内独立水循环换热系统的循环管并联第二组套管或钎焊板式换热器，第二组套管或钎焊板式换热器通过热泵系统连接主体循环换热系统的套管或钎焊板式换热器，形成两套独立水循环换热系统分别通过换热器与室内循环换热系统和室外主体循环换热系统相连通。

5、根据权利要求1、2、3或4中所述的集中换热分户控制家用中央空调系统，其特征是：单户空调系统增设新风换气综合系统，所述的新风换气综合系统主要由进气道、出气道、风道止回阀、全热空气热回收器和室内新风进气量分配器组成，进气道和出气道分别与全热空气热回收器连通，空气热回收器的另一端通过进气管道连通室内新风进气量分配器。

6、根据权利要求1所述的集中换热分户控制家用中央空调系统，其特征是：所述的双井式地埋管是将一根专用地埋管埋设在两口相距3-5米、地下井深80-150米底部连通的地下井内，在地下形成U形换热管道，管道的两头与系统的地上换热部分相连，组成一个封闭水循环换热系统。

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