CN103884067A - 一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，包括气流循环系统和水循环系统，气流循环系统包括进气扇、进气扇管道、换气扇、换气扇管道、换热水箱、三向换向阀、导风管、第一冷热交换器、第二冷热交换器、排气扇管道以及排气扇；水循环系统包括太阳能集热水箱、地窖蓄水池、分水器以及集水器，在太阳能集热水箱和换热水箱之间通过热源出水管、循环泵、分水器、换热水箱进水管、换热水箱回水管、集水器、微型调压泵以及热源回水管形成制热管路；在地窖蓄水池和换热水箱之间形成制冷管路。本发明空调系统与现有空调相比较能减少制造成本百分之五十以上，具有耗电量小和无污染等优点。

Description

一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统

技术领域

    本发明涉及一种空调系统技术领域尤其涉及一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统。

背景技术 

    科学家说认识新能源和正确地运用能源，就意味着认识通往未来的路。目前资源与能源问题日益严重，在保证舒适、健康要求的同时，如何有效且合理地分配，利用资源，减少常规能源消耗成为人们不得不面对的问题。近年来国内市场经济飞速发展，企业、行业的内部结构在不断变化，市场竞争激烈，受市场供求关系的影响，中国空调行业发展迅速，新型智能化空调占领市场，其容量巨大。而现有空调虽在外观上千变万化，但仍然改变不了“化学制冷、制热”的本质属性，加之现有空调耗电量大，生产制造成本高，在安装和实用过程中也存在一些问题，比如说外机在使用过程中会向环境转移大量的热量。不符合节能减排、环保的要求。现有家用供暖设备和现有普通空调存在生产成本高，使用时耗电量大，环境污染的缺点。

综上所述：现有家用供暖和制冷设备以及现有普通空调存在生产成本高，使用时耗电量大和一定的环境污染等缺点。

发明内容

    发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水空调系统，既可以实现供暖和制冷，又克服了普通空调耗电量大的缺点。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，包括气流循环系统和水循环系统，其中：

    气流循环系统包括，进气扇、进气扇管道、换气扇、换气扇管道、换热水箱、三向换向阀、导风管、第一冷热交换器、第二冷热交换器、排气扇管道以及排气扇，所述的第一冷热交换器和第二冷热交换器设置在所述的换热水箱的内部且串联，在第一冷热交换器的前端和第二冷热交换器的后端分别连接有所述的导风管，所述三向换向阀设置在所述第一冷热交换器前端的导风管上，所述换气扇管道连接在该三向换向阀的一个端口上，在所述换热水箱的一侧设有所述进气扇管道，在所述换热水箱另一侧设有所述排气扇管道，所述进气扇管道的一端与所述进气扇连接，进气扇管道的另一端穿过换热水箱一侧内壁与所述第一冷热交换器前端的导风管连接；排气扇管道的另一端与排气扇连接；

水循环系统，包括太阳能集热水箱、地窖蓄水池、分水器以及集水器，所述的太阳能集热水箱包括真空集热管、水箱支架、热源出水管以及热源回水管；所述地窖蓄水池具有冷源出水管和冷源回水管；在所述的换热水箱两端还分别连接有换热水箱进水管和换热水箱回水管，在所述换热水箱进水管上设置有换热水箱进水阀，在所述换热水箱回水管上设置有换热水箱回水阀，在所述的换热水箱进水管连接有所述的分水器和循环泵，在所述换热水箱回水管上连接所述的集水器和微型调压泵，所述的循环泵的入水口、冷源出水管的出水口以及热源出水管的出水口连接在第一三通的三个端口上；所述微型调压泵的出水口、冷源回水管的回水口以及热源回水管的回水口连接在第二三通的三个端口上；在所述太阳能集热水箱和换热水箱之间通过所述热源出水管、循环泵、分水器、换热水箱进水管、换热水箱回水管、集水器、微型调压泵以及热源回水管形成制热管路；在所述地窖蓄水池和换热水箱之间通过所述冷源出水管、循环泵、分水器、换热水箱进水管、换热水箱回水管、集水器、微型调压泵以及冷源回水管形成制冷管路。

    在所述太阳能集热水箱上部设有进水管连有电子进水阀，在所述集热水箱内壁上端安装有水位控制仪，所述水位控制仪的信号输出端与自动给水电子阀的信号输入端连接，所述集热水箱的下部设有淋浴用水口连有淋浴用水管，在集热水箱外壁设有溢水管；所述在集热水箱内中端底板设置有辅助加热器，在集热水箱的上部设有温度传感器和温控开关。

    在所述换热水箱的外侧设置有定时器，所述定时器的信号输出端与所述三向换向阀的信号输入端连接。

所述的第一三通和第二三通均为智能控制阀，所述换热水箱的外侧设置有智能开关，所述智能开关的信号输出端分别与第一三通和第二三通的信号输入端连接。

在集热水箱上通过自动给水电子阀连接有一进水管。

    所述换热水箱的内桶体材料均为不锈钢板制作，所述冷热交换器采用薄型导热金属制作；所述换热水箱内桶体外层覆盖有高效保温材料。

   所述分水器和集水器的旁路端个数相同；所述分水器的每个旁路端分别与多个换热水箱的进水阀连接；所述集水器的每个旁路端分别与多个换热水箱的回水阀连接。

本发明空调制冷和制热是通过控制第一三通和第二三通对制热管路和制冷管路进行切换实现的，具体的工作原理是：

系统供暖. 首先通过智能开关分别打开第一三通和第二三通两侧的正路端端口，旁路端端口处于关闭状态，热源出水管通过循环泵，将集热水箱的热水抽出流入到分水器，再经分水器流到换热水箱。所述进气扇管道通过进气扇从外界（室内）抽取空气，通入换热水箱内的导风管进入第一冷热交换器，完成初次吸热，完成初次吸热的气体，再通入第二冷热交换器，经过二次换热后的气体已得到充分吸热，由于冷热交换器充分置于换热水箱的热水中，使得它与热水之间有着较大的接触面积，可以满足充分的吸热过程。再由排气扇管道将热气流输送到室内（房间或客厅中）。

    系统制冷. 首先通过智能开关分别打开第一三通和第二三通的旁路端端口，智能开关控制第一三通正路端中的进水端和第二三通正路端中的出水端关闭，冷源出水管通过循环泵将地窖蓄水池的冷水抽出流入到分水器，再经分水器分流到换热水箱，与交换器换热后由回水阀排出，流入到集水器，再经微型调压泵输送到地窖蓄水池。

    系统供暖时的工作流程，智能开关控制第一三通和第二三通的两侧正路端处于打开状态，旁路端处于关闭状态。所述热源出水管的一端与太阳能集热水箱的一侧端部连接，热源出水管的另一端与第一三通的正路端端口连接；所述第一三通的另一正路端连接循环泵，循环泵连接分水器，分水器连接换热水箱一侧端部的进水阀；所述换热水箱另一侧端部设有回水阀连有回水管，回水管的一端与回水阀连接，回水管的另一端串接集水器，微型调压泵与第二三通的正路端端口连接；所述第二三通的另一正路端连接太阳能集热水箱。

   系统制冷时的工作流程，同理，系统工作时，智能开关控制第一三通和第二三通的旁路端处于打开状态，并且控制第一三通正路端中的进水端和第二三通正路端中的出水端处于关闭状态。所述冷源出水管的一端与地窖蓄水池连接，冷源出水管的另一端与第一三通的旁路端端口连接；所述第一三通连接循环泵，循环泵连接分水器，分水器连接换热水箱一侧端部的进水阀；所述换热水箱另一侧端部设有回水阀连有回水管；所述回水管的一端与回水阀连接，回水管的另一端串接集水器，微型调压泵与第二三通的正路端连接；所述第二三通的旁路端连接冷源回水管一端，冷源回水管的另一端连接地窖蓄水池。

    本发明空调系统设有两条空气循环通道，可以使空调系统在供暖或制冷的同时完成室内空气的换气过程。还设有两条水循环通道，可以通过太阳能集热水箱提供热源，保证供暖的实现。通过地窖蓄水池提供冷源，保证制冷的实现，本发明具备节能减排和环保的优点。

有益效果

    1.本发明的优点在于具备成本制冷和供暖效果好，结构简单、耗电量小和无污染等优点。本发明的气流循环系统设计的两条空气循环路径，在保证系统的供暖或制冷功能外，还具备室内换气的功能。

    2.本发明的水循环系统设计两条水循环路径，供暖时通过太阳能集热水箱提供热源从而保证水循环供暖要求，制冷时通过地窖蓄水池提供冷源，从而保证水循环制冷的要求。

3.充分利用自然资源，系统在正常工况下，无需要消耗额外的能源，使用方便，经济环保。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明的换热水箱内部结构图。

附图3为本发明集热水箱的结构示意图，其中3（a)为内部结构图；3（b)为侧视图。

附图4为本发明的连接两个换热水箱的具体实施例图。

附图5为本发明的换热水箱主视图。

附图6为本发明的换热水箱侧视图。

附图7为本发明的室内布局构造图。

图中，1太阳能集热水箱、2电子进水阀、3溢水管、4辅助加热器、5温度传感器、6温控开关、7热源出水管、8热源回水管、9换热水箱、10进气扇管道、11进气扇、12排气扇管道、13排气扇、14三向换向阀、15导风管、16换热水箱进水阀、17换热水箱回水阀、18换气扇管道、19换气扇、20第一冷热交换器、21第二冷热交换器、22定时器、23淋浴用水管、24循环泵、25分水器、26集水器、27第一三通、28第二三通、29微型调压泵、30水位控制仪、31智能开关、32真空集热管、33太阳能集热水箱支架、34地窖蓄水池、35冷源出水管、36冷源回水管、37换热水箱保温门、38换热水箱支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明

    如附图1、2和3所示，一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，包括气流循环系统和水循环系统，所述气流循环系统包括设计在换热水箱9内部的三向换向阀14、第一冷热交换器20、第二冷热交换器21。

    在所述换热水箱9的一侧设有进气扇管道10；所述进气扇管道10的一端与进气扇11连接；所述进气扇管道10的另一端穿过换热水箱9的一侧内壁与三向换向阀14的正路端端口连接；所述三向换向阀14的另一侧正路端端口连接导风管15的一端；所述导风管15的另一端串接第一冷热交换器20、第二冷热交换器21与连接在换热水箱9另一侧端部的排气扇管道12的一端连接，排气扇管道12的另一端与排气扇13连接。

     所述换热水箱9的外侧设置有智能开关31，在水循环系统设有第一三通27和第二三通28；所述智能开关31的信号输出端分别与第一三通27和第二三通28的信号输入端连接。

     1.系统供暖，首先通过智能开关31分别打开第一三通27和第二三通28两侧的正路端端口，旁路端端口处于关闭状态，热源出水管7通过循环泵24将太阳能集热水箱1的热水抽出流入到分水器25，再经过分水器分流到换热水箱9与冷热交换器换热后由回水阀17排出流入到集水器26，再经微型调压泵29输送到太阳能集热水箱1；气流循环所述进气扇管道10通过进气扇11从外界（室内）抽取空气，通入换热水箱9内的导风管15进入第一冷热交换器20，完成初次吸热，经过初次换热的气体再通入第二冷热交换器21，由于冷热交换器充分浸置于换热水箱9的热水中，使得它与热水之间有着较大的接触面积，经过两次换热后的气体已得到充分吸热，再由排气扇管道12将热空气输送到室内（房间或客厅）。

    2.系统制冷，同理，首先通过智能开关31控制第一三通27和第二三通28的旁路端处于打开状态，并且控制第一三通27正路端中的进水端和第二三通28正路端中的出水端处于关闭状态。冷源出水管35通过循环泵24将地窖蓄水池34的冷水抽出流入到分水器25，再经分水器分流到换热水箱9，与冷热交换器换热后由回水阀17排出，流入到集水器26，再经过微型调压泵29通入第二三通，并由旁路端端口流出至地窖蓄水池34。气流循环所述进气扇管道10通过进气扇11从外界（室内）抽取空气，通入换热水箱9内的导风管15，进入第一冷热交换器20，完成初次冷却，经过初次冷却的气体再通入第二冷热交换器21，由于冷热交换器充分浸置于换热水箱9的冷却水中，使得它与冷却水之间有着较大的接触面积，经过两次冷热交换后的气体已得到充分冷却，再由排气扇管道12将冷却的气体输送到室内（房间或客厅）。

    系统供暖时的工作流程，如图1、2和3所示，智能开关31控制第一三通27和第二三通28的两侧正路端处于打开状态，旁路端处于关闭状态。热源出水管7的一端与太阳能集热水箱1的一侧端部连接，热源出水管7的另一端与第一三通27的正路端端口连接；所述第一三通27的另一正路端连接循环泵24，循环泵24连接分水器25，分水器25连接换热水箱9一侧端部的进水阀16；所述换热水箱9另一侧端部设有回水阀17连有回水管，回水管的一端与回水阀17连接，回水管的另一端串接集水器26，微型调压泵29与第二三通28的正路端端口连接；所述第二三通28的另一正路端连接太阳能集热水箱。

   系统制冷时的工作流程，同理，本系统工作时，智能开关31控制第一三通27和第二三通28的旁路端处于打开状态，并且控制第一三通27正路端中的进水端和第二三通28正路端中的出水端处于关闭状态。所述冷源出水管35的一端与地窖蓄水池34连接，冷源出水管35的另一端与第一三通27的旁路端端口连接；所述第一三通27连接循环泵24，循环泵24连接分水器25，分水器25连接换热水箱9一侧端部的进水阀16；所述换热水箱9另一侧端部设有回水阀17连有回水管，所述回水管的一端与回水阀连接，回水管的另一端串接集水器26，微型调压泵29与第二三通28的正路端连接；所述第二三通28的旁路端连接冷源回水管36一端，冷源回水管36的另一端连接地窖蓄水池34。

    所述本发明空调系统设有两条空气循环通道，可以使空调系统在供暖或制冷的同时完成室内空气的换气过程。还设有两条水循环通道，可以通过太阳能集热水箱1提供热源，保证供暖的实现。通过地窖蓄水池34提供冷源，保证制冷的实现，本发明具备节能减排和环保的优点。

    在所述换热水箱9的外侧设置有定时器22；所述定时器22的信号输出端与所述三向换向阀14的信号输入端连接。所述定时器22按设定的一段时间控制三向换向阀14两端的正路端长开着，完成室内的制冷或供暖过程；所述定时器22按设定的一段时间过后，控制三向换向阀14两侧正路端中其中的进气端关闭，打开三向换向阀14的旁路端，完成室内空气和室外空气的换气过程。

     在所述集热水箱1内设置有温度传感器5，温控开关6和辅助加热器4；所述温度传感器5的信号输出端与温控开关6的信号输入端连接；所述温控开关6的信号输出端与辅助加热器4信号输入端连接。当遇到阴雨天气，太阳能无法提供足量的热量供热时，可以通过辅助加热器4智能化加热。

    所述集热水箱1的进水管通过自动给水电子阀2连接在集热水箱上；在所述集热水箱内壁上端安装有水位控制仪30；所述水位控制仪30的信号输出端与自动给水电子阀2的信号输入端连接。当集热水箱中的水量低于或者高于某一设定值时，可以自动给水或停止供水。

    所述集热水箱1的上侧壁上安装有溢水管3，当水位控制仪30损坏或无法读取水位时或自动给水电子阀2不停地给集热水箱供水时，可以把多余的水从溢水管3中排出；所述集热水箱的底部一侧设有淋浴用水出水口连有淋浴用水管23。  

  在所述换热水箱9的进水口连有进水阀16，进水阀处串接分水器25；在所述换热水箱9的回水口连有回水阀17，回水阀处串接集水器26，且所述分水器25和集水器26的旁路端个数相同；所述分水器25的每个旁路端分别与多个换热水箱的进水阀连接；所述集水器26的每个旁路端分别与多个换热水箱的回水阀连接。可以实现从太阳能集热水箱1内出来的热水或从地窖蓄水池34内出来的冷水，分几个回路同时流进多个换热水箱中，可同时供多个房间供暖或制冷。

     所述换热水箱的内桶体材料均为不锈钢薄板制作，可以防止水箱和配件长期与冷却水接触而生锈；所述冷热交换器采用薄型导热金属制作，可以使通入气流充分冷热交换；所述换热水箱内桶体外层覆盖有高效保温材料，防止与外界有冷热交换；所述外露管道或入墙管道选择材料为PVC管，管体外层覆盖有高效保温材料。

     如附图4、5、6、7所示 在所述换热水箱9的进水阀16处串接分水器25；在所述换热水箱9的回水阀17处串接集水器26；且所述分水器25和集水器26的旁路端个数相同；所述分水器25的每个旁路端分别与多个换热水箱的进水阀连接；所述集水器26的每个旁路端分别与多个换热水箱的回水阀连接。如附图4所示，本发明中分水器25和集水器26的旁路端均为两个；所述分水器25的两个旁路端分别与两个换热水箱的进水阀处连接；所述集水器26的两个旁路端分别与两个换热水箱的回水阀处连接；所述分水器25的主流口与循环泵24连接；所述集水器26的主流口与微型调压泵29连接。这样的设计可以使两个换热水箱安置在两个房间内分别供暖或制冷。

     如果一个房间平方面积为15平方米，高度为3米，这个房间或客厅的体积为45立方米。根据所处的地理位置，华东地区的冬天室内温度大约有三个月的时间持续在湿冷，温度为0-2度，现发明的一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，正常工作后一般冬天太阳能集热水箱的水温为60—65度左右，忽略阴雨天的情况时，而排气扇管道每分钟的排气量是1.5立方米左右，进气扇管道的风量也是每分钟1.5立方米左右，那么在十分钟左右就可以让温度升为12度，十五分钟就可以让温度升至为18—20度，如果在寒冷的冬天连续阴雨天，在系统供暖的过程中，由于通过对冷气流的吸热，集热水箱的集热水水温会不断的降低，一段时间后根据集热水箱的温度传感器设定的读数将信号输送到辅助加热器，辅助加热器开始工作。水温在逐渐升高，当水温达到温度传感器设计的最高读数时，辅助加热器自动关闭，这样集热水箱的温度总是保持在60—65度，从而保证换热水箱所需交换的热能。如果在夏天，系统制冷的过程中通过循环泵抽取地窖蓄水池的冷水，通过分水器流入换热水箱，在正常情况下，地下5—10米的水温是15—18度，这样就保证换热水箱所需交换的冷量。

系统在正常工况下，总用电量170W，其中进气扇35W，排气扇45W，循环泵60W，微型调压泵30W，辅助加热器功率为500W（在阴雨天或极端天气时使用频繁)，与现有家用空调相比，可以节约用电百分之五十以上，更重要的是热水器与供暖装置可以同时使用，本发明的水空调系统，既可以供暖又可以制冷，具备室内换气的功能，本发明的水空调气流循环装置属于自然循环，供暖和制冷效果好，结构简单，充分利用了自然资源的能量，符合环保要求。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，其特征在于：包括气流循环系统和水循环系统，其中：

    气流循环系统包括，进气扇（11）、进气扇管道（10）、换气扇（19）、换气扇管道（18）、换热水箱（9）、三向换向阀（14）、导风管（15）、第一冷热交换器（20）、第二冷热交换器（21）、排气扇管道（12）以及排气扇（13），所述的第一冷热交换器（20）和第二冷热交换器（21）设置在所述的换热水箱的内部且串联，在第一冷热交换器（20）的前端和第二冷热交换器（21）的后端分别连接有所述的导风管（15），所述三向换向阀（14）设置在所述第一冷热交换器（20）前端的导风管上，所述换气扇管道（18）连接在该三向换向阀的一个端口上，在所述换热水箱（9）的一侧设有所述进气扇管道（10），在所述换热水箱（9）另一侧设有所述排气扇管道（12），所述进气扇管道（10）的一端与所述进气扇（11）连接，进气扇管道（10）的另一端穿过换热水箱（9）一侧内壁与所述第一冷热交换器（20）前端的导风管连接；排气扇管道（12）的另一端与排气扇（13）连接；

水循环系统，包括太阳能集热水箱（1）、地窖蓄水池（34）、分水器（25）以及集水器（26），所述的太阳能集热水箱（1）包括真空集热管（32）、水箱支架（33）、热源出水管（7）、以及热源回水管（8）；所述地窖蓄水池（34）具有冷源出水管（35）和冷源回水管（36）；在所述的换热水箱（9）两端还分别连接有换热水箱进水管和换热水箱回水管，在所述换热水箱进水管上设置有换热水箱进水阀（16），在所述换热水箱回水管上设置有换热水箱回水阀（17），在所述的换热水箱进水管连接有所述的分水器（25）和循环泵（24），在所述换热水箱回水管上连接所述的集水器（26）和微型调压泵（29），所述的循环泵（24）的入水口、冷源出水管（35）的出水口以及热源出水管（7）的出水口连接在第一三通（27）的三个端口上；所述微型调压泵（29）的出水口、冷源回水管（36）的回水口以及热源回水管（8）的回水口连接在第二三通（28）的三个端口上；在所述太阳能集热水箱（1）和换热水箱（9）之间通过所述热源出水管（7）、循环泵（24）、分水器（25）、换热水箱进水管、换热水箱回水管、集水器（26）、微型调压泵（29）以及热源回水管（8）形成制热管路；在所述地窖蓄水池（34）和换热水箱（9）之间通过所述冷源出水管（35）、循环泵（24）、分水器（25）、换热水箱进水管、换热水箱回水管、集水器（26）、微型调压泵（29）以及冷源回水管（36）形成制冷管路。

2.根据权利要求1所述一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，其特征在于：在所述太阳能集热水箱上部设有进水管连有电子进水阀（2），在所述集热水箱内壁上端安装有水位控制仪（30），所述水位控制仪（30）的信号输出端与自动给水电子阀（2）的信号输入端连接，所述集热水箱（1）的下部设有淋浴用水口连有淋浴用水管（23），在集热水箱外壁设有溢水管（3）；所述在集热水箱（1）内中端底板设置有辅助加热器（4），在集热水箱（1）的上部设有温度传感器（5）和温控开关（6）。

3.根据权利要求1所述一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，其特征在于：在所述换热水箱（9）的外侧设置有定时器（22），所述定时器（22）的信号输出端与所述三向换向阀（14）的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，其特征在于：所述的第一三通和第二三通均为智能控制阀，所述换热水箱（9）的外侧设置有智能开关（31），所述智能开关（31）的信号输出端分别与第一三通（27）和第二三通（28）的信号输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，其特征在于：在集热水箱（1）上通过自动给水电子阀（2）连接有一进水管。

6.根据权利要求1所述的一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，其特征在于：所述换热水箱（9）的内桶体材料均为不锈钢板制作，所述冷热交换器采用薄型导热金属制作；所述换热水箱内桶体外层覆盖有高效保温材料。

7.根据权利要求１所述的一种可提供室内供暖和制冷的水空调系统，其特征在于：所述分水器（25）和集水器（26）的旁路端个数相同；所述分水器（25）的每个旁路端分别与多个换热水箱的进水阀连接；所述集水器（26）的每个旁路端分别与多个换热水箱的回水阀连接。

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