CN108644863A - 空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，包括：采暖压缩机；第一换热器，与采暖压缩机连接，第一换热器与供暖用户的供水管路和回水管路连接换热；第一膨胀阀，与第一换热器连接；第二换热器，分别连接第一膨胀阀与采暖压缩机，第二换热器能够与室外空气进行换热；第三换热器，分别连接第一膨胀阀与采暖压缩机，第三换热器与第二换热器并联设置，且第三换热器能够与供暖用户的回风管路连接换热。本发明的有益效果是，克服北方地区夜间低温环境下空气源热泵提供热媒温度低及其所带来的舒适度低的问题，同时能够避免因结霜问题而导致空气源热泵工作效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及采暖装置领域，具体涉及一种空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置。
背景技术
近几年来，我国多地遭遇严重雾霾天气，PM2.5持续“爆表”，北京地区尤为严重。雾霾中的可吸入颗粒物进入人体呼吸道后，可能引发人体呼吸道和心血管疾病，严重者甚至会导致死亡。而空气源热泵是一种高效的清洁能源，以电能驱动，通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取(供)暖或供应热水，具有高效节能、绿色环保、安全可靠等优点。北京农村“煤改电”的工作中，空气源热泵作为一种清洁能源被大力推广。机组由室外机和室内机两部分组成，空气源热泵在冬季作为热源，提供热水用于供暖。采暖末端主要分为辐射、对流和辐射对流等形式，主要包括辐射采暖、散热器采暖或风机盘管等。目前辐射采暖形式深受广大用户喜爱，尤其是地板采暖辐射，它是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统，该系统以地面作为散热面，其散热面主要以辐射热的形式(约占总热量的61.25％)向室内散热。低温辐射采暖作为冬季的一种采暖形式，具有高效节能(与普通散热器采暖系统相比供回水温度低，节能可达50％以上)，运行费用低，舒适卫生，使用寿命长等特点。然而空气源热泵受室外环境因素影响极其严重，当室外温度低下时，机组的COP降低，并不能产生采暖所需温度的热水，就会影响采暖质量，无法满足人员的正常工作生活需要，尤其是北方地区。并且对于既有建筑的节能改造，采用地板辐射采暖施工操作要求复杂，且施工周期较长，很难满足其要求。
在北京农村“煤改电”的工作中，只是用空气源热泵代替原来的燃煤锅炉，大多用户末端还是采用散热器，所以空气源热泵与散热器末端的搭配成了北京农村常用供暖方式的一种。冬季采暖常用的还有风机盘管末端的空气源热泵产品、空气源热泵低温地板辐射采暖系统等。风机盘管作为空调系统中最常用的末端，具有布置安装方便、控制灵活、容易实现系统分区控制等优点；地板辐射采暖可以温度不高于60℃的热水(一般在40～45℃左右)作为热媒，室内设定温度即使比对流式采暖方式低2～5℃，具有高效、节能、热舒适性高等优点，深受广大用户喜爱。目前正在研究中的系统主要包括毛细管辐射空气源辐射系统、空气源热泵辅助太阳能低温地板辐射系统等。毛细管辐射系统主要有热媒温度(一般在32℃左右)、热舒适性高等优点；太阳能作为大自然赐予人类的清洁能源，广受学者研究。
但是目前应用和正在研究中的冬季采暖系统，都有其一定缺陷。空气源热泵受室外环境因素影响极其严重，当室外温度下降时，机组的COP降低，热水温度降低，风机盘管系统和散热器相较于地板辐射采暖系统、毛细管辐射系统所需的热水温度较高，在北方的冬季传统空气源热泵很难满足其热媒温度的需要，并且当室外温度过低时，空气源热泵室外机会发生结霜的现象，影响机组的正常运转。同时北方的日照强度相对较低，温度低点往往出现在夜间，很难满足太阳能系统的正常运行。
随着我国经济的发展，国家越来越对节能予以重视，既有建筑的节能改造成为了近些年的重点，虽然地板辐射采暖系统所需热媒的温度低、舒适性高，然而地板辐射采暖施工操作要求复杂，且施工周期较长，不适合既有建筑用户改造的要求。
目前存在着以下问题：虽然空气源热泵地面辐射供暖系统有着相对能效高、舒适度好，运行费用也较低的特点，但由于传统空气源热泵受环境因素影响严重，同时地板辐射供暖方式，在既有建筑中使用，铺设辐射管时对住户生活会产生较大干扰，节能改造施工复杂度及影响也较大；且施工周期长,产业生产效率低、环保效益差、安全隐患多等弊端。
发明内容
本发明提供了一种空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，以解决因受环境因素影响而结霜的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，包括：采暖压缩机；第一换热器，与采暖压缩机连接，第一换热器与供暖用户的供水管路和回水管路连接并换热；第一膨胀阀，与第一换热器连接；第二换热器，分别连接第一膨胀阀与采暖压缩机，第二换热器能够与室外空气进行换热；第三换热器，分别连接第一膨胀阀与采暖压缩机，第三换热器与第二换热器并联设置，且第三换热器能够与供暖用户的回风管路连接换热。
进一步地，空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括蒸发器，蒸发器与供暖用户的回水管路连接换热，第一换热器具有第一冷媒入口、第一冷媒出口、回水入口和回水出口，第一冷媒入口与采暖压缩机的出口连接，第一冷媒出口与第一膨胀阀连接，回水入口与蒸发器管路连接，回水出口与供暖用户的供水管路连接。
进一步地，第三换热器具有第三冷媒入口、第三冷媒出口、回风入口和回风出口，第三冷媒入口与膨胀阀连接，第三冷媒出口与采暖压缩机连接，回风入口与供暖用户的回风管路连接，回风出口与室外连通。
进一步地，空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括辅机压缩机、第四换热器和第二膨胀阀；蒸发器包括蒸发器入口和蒸发器出口，蒸发器出口与辅机压缩机的入口连接；第四换热器包括第四冷媒入口和第四冷媒出口，辅机压缩机的出口与第四换热器的第四冷媒入口连接，第四换热器的第四冷媒出口与第二膨胀阀连接；第二膨胀阀与蒸发器入口连接。
进一步地，第四换热器包括气体入口和气体出口，气体入口与新风和室内回风混合管路连接，气体出口与供暖用户室内连通，第四换热器能够对进入供暖用户室内的气体进行加热。
进一步地，供暖用户的回风管路包括并联设置的第一回风管路和第二回风管路，第一回风管路与第二换热器连接，第二回风管路与第四换热器的气体入口连接，且第二回风管路与新风入口管路并联设置。
进一步地，第一回风管路上设置有用于控制管路开闭量的第一回风电磁阀，第二回风管路上设置有用于控制管路开闭量的第二回风电磁阀。
进一步地，第一膨胀阀与第一换热器之间的连接管路上设置有用于控制管路开闭量的第一换热电磁阀，第一膨胀阀与第二换热器之间的连接管路上设置有控制管路开闭量的第二换热电磁阀。
进一步地，空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括装配式辐射对流板，装配式辐射对流板能拆卸地设置在供暖用户的外墙上，装配式辐射对流板包括壳体和毛细管网，毛细管网设置在壳体内，毛细管网的入口与供水管路连接，毛细管网的出口与回水管路连接。
进一步地，壳体上设置有送风口和回风口，送风口与第四换热器的气体出口连通，回风口与供暖用户的回风管路连通。
本发明的有益效果是，通过设置第三换热器与室内回风进行热交换，能够有效利用室内回风热量，克服北方地区夜间低温环境下空气源热泵提供热媒温度低及其所带来的舒适度低的问题，同时能够避免因结霜问题而导致空气源热泵工作效率低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中装配式辐射对流板的结构示意图；
图3为图2的侧视图。
图中附图标记：1、采暖压缩机；2、第一换热器；3、第一膨胀阀；4、第一换热电磁阀；5、第二换热器；6、第二换热电磁阀；7、第三换热器；8、第一回风电磁阀；9、回风离心风机；10、蒸发器；11、辅机压缩机；12、第四换热器；13、第二回风电磁阀；14、新风变频离心风机；15、第二膨胀阀；16、水泵；17、左侧金属面板；18、中间金属面板；19、右侧金属面板；20、隔热保温板；21、毛细管网；22、铝箔；23、送风口；24、毛细管网固定件；25、回风口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，包括：采暖压缩机1、第一换热器2、第一膨胀阀3、第二换热器5和第三换热器7。第一换热器2与采暖压缩机1连接，第一换热器2与供暖用户的供水管路和回水管路连接并换热。第一膨胀阀3与第一换热器2连接；第二换热器5，分别连接第一膨胀阀3与采暖压缩机1，第二换热器5能够与室外空气进行换热；第三换热器7，分别连接第一膨胀阀3与采暖压缩机1，第三换热器7与第二换热器5并联设置，且第三换热器7能够与供暖用户的回风管路连接换热。
通过设置第三换热器7与室内回风进行热交换，能够有效利用室内回风热量，克服北方地区夜间低温环境下空气源热泵提供热媒温度低及其所带来的舒适度低的问题，同时能够避免因结霜问题而导致空气源热泵工作效率低的问题。
具体地，第一换热器2具有第一冷媒入口、第一冷媒出口、回水入口和回水出口，第一冷媒入口与采暖压缩机1的出口连接，第一冷媒出口与第一膨胀阀3连接，回水入口与蒸发器10连接，回水出口与供暖用户的供水管路连接。
设置第一换热器2能够通过第一换热器2对供暖用户的回水进行加热，并将加热后达到设定供暖温度的热水通过供水管路输送至供暖用户室内的采暖装置中。
进一步地，第三换热器7具有第三冷媒入口、第三冷媒出口、回风入口和回风出口，第三冷媒入口与第一膨胀阀3连接，第三冷媒出口与采暖压缩机1连接，回风入口与供暖用户的回风管路连接，回风出口与室外连通。
设置第三换热器7，可以通过第三换热器7与用户回风进行换热，由于冬季采暖用户回风带有大量的热量，直接排出会导致热量浪费，通过设置第三换热器7可以有效利用该热量，并保证本发明能够在低温情况下持续运行，避免因第二换热器5在低温结霜而导致无法供暖的情况出现。
优选地，在第一膨胀阀3与第二换热器5之间的连接管路上设置有用于控制管路开闭量的第一换热电磁阀4，第一膨胀阀3与第三换热器7之间的连接管路上设置有控制管路开闭量的第二换热电磁阀6。通过控制第一换热电磁阀4和第二换热电磁阀6的开闭量能够控制对应管路中冷媒的流量，例如当第二换热器5结霜时，可以关闭第一换热电磁阀4，从而使冷媒仅通过第三换热器7进行换热，确保整体系统正常运行。
进一步地，空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括蒸发器10、辅机压缩机11、第四换热器12和第二膨胀阀15。蒸发器10与供暖用户的回水管路连接换热，蒸发器10包括蒸发器入口和蒸发器出口，蒸发器出口与辅机压缩机11的入口连接；第四换热器12包括第四冷媒入口和第四冷媒出口，辅机压缩机11的出口与第四换热器12的第四冷媒入口连接，第四换热器12的第四冷媒出口与第二膨胀阀15连接；第二膨胀阀15与蒸发器入口连接。
通过蒸发器10与回水管路连接换热，可以使蒸发器10中的冷媒受热变成蒸汽并经过辅机压缩机11输送至第四换热器12，使第四换热器12与新风和室内回风的混风进行换热，提高进入供暖用户室内的送风温度。
具体地，第四换热器12包括气体入口和气体出口，气体入口与新风和室内回风混合管路连接，气体出口与供暖用户室内连通，第四换热器12能够对进入供暖用户室内的气体进行加热。
在本发明实施例中供暖用户的回风管路包括并联设置的第一回风管路和第二回风管路，第一回风管路与第三换热器7连接，第二回风管路与第四换热器12的气体入口连接，且第二回风管路与新风入口管路并联设置。上述回风与新风汇集并通过第四换热器12进行加热后输送至供暖用户的室内，可以进一步提高新风或者混合风的温度。
其中，第一回风管路上设置有用于控制管路开闭量的第一回风电磁阀8，第二回风管路上设置有用于控制管路开闭量的第二回风电磁阀13。通过控制上述第一回风电磁阀8和第二回风电磁阀13的开度，可以对应控制新风和回风的比例。
需要说明的是，上述回风管路的总管路(图1下方右侧)设置有回风离心风机9，上述新风入口管路设置有新风变频离心风机14，上述回水管路上设置有水泵16。
本发明实施例实际工作时如下：在冬季采暖季节，白天气温高时运行，第一换热电磁阀4和第二换热电磁阀6开启，低温低压的制冷剂蒸汽，经采暖压缩机1压缩后，变成高温高压的蒸汽，在第一换热器2中加热采暖热水后，高温高压的制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经第一膨胀阀3降压降温后，分别进入第二换热器5和第三换热器7，去吸收室外环境和房间回风的热量，蒸发后被采暖压缩机1吸进入，循环往复。在第一换热器2中被加热的水，被送到供暖用户并向室内放出热量，从采暖房间回来的回水经过蒸发器10，就会在蒸发器10中蒸发采暖辅机系统中的制冷剂，采暖辅机系统中的制冷剂的蒸汽经辅机压缩机11压缩后，变成高温高压的蒸汽，在第四换热器12中加热室外新风和房间回风的混合风，通过调节新风变频离心风机14和第一回风电磁阀8以及第二回风电磁阀13来改变新风和室内回风风量，加热后的混合风送进房间。通过第四换热器12后采暖辅机系统中的制冷剂被冷凝成液体，经第二膨胀阀15后，降压降温，再进入蒸发器10去吸收热量，如此循环。
而在夜间气温低时运行，第二换热器5效率降低，第一换热电磁阀4和第二换热电磁阀6同时开启。当室外温度过低造成第二换热器5结霜无法工作时，此时关闭第一换热电磁阀4，增大第一回风电磁阀8开度，依靠第三换热器7来满足房间采暖的需求。
如图2和图3所示，空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括装配式辐射对流板，能拆卸地设置在供暖用户的外墙上，装配式辐射对流板包括壳体和毛细管网21，毛细管网21设置在壳体内，毛细管网21的入口与供水管路连接，毛细管网21的出口与回水管路连接。壳体上设置有送风口23和回风口25，送风口23与第四换热器12出口管路连通，回风口25与供暖用户的回风管路连通。
所述左侧金属面板17和中间金属面板18用胶水粘成一体，并在左侧金属面板17和中间金属面板18之间形成密闭空腔，中间金属面板18左侧敷设隔热保温板20、隔热保温板20靠左敷设一层铝箔22，将毛细管网21用毛细管网固定件24紧固在隔热保温板20上。中间金属面板18的右侧敷设一层隔热保温板20，与中间金属面板18外部的隔热保温板20形成两个密闭空腔。在左侧安装送风口23。中间的隔热保温板20、右侧金属面板19和外部的隔热保温板20之间形成封闭空腔，内设循环风道，通过风管与空气源热泵机组相连，风道上部外侧安装回风口25。空气源热泵一次产生的热水通过水管与毛细管网21相连。送风口23和回风口25均设置有百叶窗。
本发明实施例中装配式辐射对流板可以安装在外墙上(直接安装无需进行施工改造)。在冬季，该装配式辐射对流板不但能起到外墙保温的作用，还能通过热风对流与辐射采暖同时作用来满足室内温度需求，保证人员冬季的工作生活需要。本发明实施例解决了既有建筑节能改造施工操作复杂、施工周期长的问题，同时本装置可应用于北方地区住宅、学校等改造建筑，减少了冬季采暖运行费用。除了经济效益外，也对社会进步意义有一定影响。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过设置第三换热器7与室内回风进行热交换，能够有效利用室内回风热量，克服北方地区夜间低温环境下空气源热泵提供热媒温度低及其所带来的舒适度低的问题，同时能够避免因结霜问题而导致空气源热泵工作效率低的问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，包括：
采暖压缩机(1)；
第一换热器(2)，与采暖压缩机(1)连接，第一换热器(2)与供暖用户的供水管路和回水管路连接换热；
第一膨胀阀(3)，与第一换热器(2)连接；
第二换热器(5)，分别连接第一膨胀阀(3)与采暖压缩机(1)，第二换热器(5)能够与室外空气进行换热；
第三换热器(7)，分别连接第一膨胀阀(3)与采暖压缩机(1)，第三换热器(7)与第二换热器(5)并联设置，且第三换热器(7)能够与供暖用户的回风管路连接换热。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，所述空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括蒸发器(10)，蒸发器(10)与所述供暖用户的回水管路连接换热，第一换热器(2)具有第一冷媒入口、第一冷媒出口、回水入口和回水出口，所述第一冷媒入口与采暖压缩机(1)的出口连接，所述第一冷媒出口与第一膨胀阀(3)连接，所述回水入口与蒸发器(10)连接，所述回水出口与所述供暖用户的供水管路连接。
3.根据权利要求1所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，第三换热器(7)具有第三冷媒入口、第三冷媒出口、回风入口和回风出口，所述第三冷媒入口与第一膨胀阀(3)连接，所述第三冷媒出口与采暖压缩机(1)连接，所述回风入口与所述供暖用户的回风管路连接，所述回风出口与室外连通。
4.根据权利要求2所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，所述空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括辅机压缩机(11)、第四换热器(12)和第二膨胀阀(15)；
蒸发器(10)，包括蒸发器入口和蒸发器出口，所述蒸发器出口与辅机压缩机(11)的入口连接；
第四换热器(12)包括第四冷媒入口和第四冷媒出口，辅机压缩机(11)的出口与第四换热器(12)的第四冷媒入口连接，第四换热器(12)的第四冷媒出口与第二膨胀阀(15)连接；
第二膨胀阀(15)与所述蒸发器入口连接。
5.根据权利要求4所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，第四换热器(12)还包括气体入口和气体出口，所述气体入口与新风和室内回风混合管路连接，所述气体出口与所述供暖用户室内连通，所述第四换热器(12)能够对进入所述供暖用户室内的气体进行加热。
6.根据权利要求5所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，所述供暖用户的回风管路包括并联设置的第一回风管路和第二回风管路，所述第一回风管路与第三换热器(7)连接，所述第二回风管路与所述新风和室内回风混合管路连接。
7.根据权利要求6所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，所述第一回风管路上设置有用于控制管路开闭量的第一回风电磁阀(8)，所述第二回风管路上设置有用于控制管路开闭量的第二回风电磁阀(13)。
8.根据权利要求1所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，第一膨胀阀(3)与第二换热器(5)之间的连接管路上设置有用于控制管路开闭量的第一换热电磁阀(4)，第一膨胀阀(3)与第三换热器(7)之间的连接管路上设置有控制管路开闭量的第二换热电磁阀(6)。
9.根据权利要求5所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，所述空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置还包括装配式辐射对流板，所述装配式辐射对流板能拆卸地设置在供暖用户的外墙上，所述装配式辐射对流板包括壳体和毛细管网(21)，毛细管网(21)设置在所述壳体内，毛细管网(21)的入口与所述供水管路连接，毛细管网(21)的出口与所述回水管路连接。
10.根据权利要求9所述的空气源热泵装配式辐射对流板采暖装置，其特征在于，所述壳体上设置有送风口(23)和回风口(25)，所述送风口(23)与第四换热器(12)的气体出口连通，所述回风口(25)与所述供暖用户的回风管路连通。
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