CN109539357A - 梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，属于供暖技术领域，包括换热水箱（46），所述换热水箱（46）的接口十一（21）依次与电动三通调节阀（9）、循环水泵二（5）和供暖供水接口（27）相串联，所述电动三通调节阀（9）还与换热水箱（46）的接口十二（22）和供暖回水接口（26）相连，所述换热水箱（46）的接口十二（22）与所述供暖回水接口（26）相连；所述换热水箱（46）内设置有加热盘管一（4），所述加热盘管一（4）的两端分别连接太阳能接口一（28）和太阳能接口二（29）。本发明可以满足长江中下游地区供暖节能要求。

Description

梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机

技术领域

本发明涉及一种梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，尤其涉及一种适用于长江中下游地区的梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，属于供暖技术领域。

背景技术

在供暖领域，水循环地暖的应用非常广泛，常见水循环地暖的主机绝大部分是以天然气或液化气为燃料的燃气型壁挂炉，也有燃油型和电热型，其中后两者因为油价高和电热能耗过高比较少见。燃气型随着我国气源供应的紧张其发展也开始受到制约，其中在我国长江中下游地区这种情况更严重，因为北方地区作为传统供暖区域，其气源准备比较充足，而且集中供暖覆盖面广，而长江中下游地区很多城市当初的燃气供应容量并未考虑这块需求，因此出现相应缺口。但是长江中下游地区冬季的大部分时间室外气温不是很低，空气源热泵可以发挥作用，而空气源热泵的能效比比电热装置要高很多，此外在长江中下游地区，冬季天数中有不小的比例是日照充分天气，在阳光充裕的情况下太阳能也可以补充热量，如果将多种能源合理结合并加以梯级利用，可以缓解以上矛盾，故本装置的开发目的是实现多能源梯级加热，通过合理的设计提高能源利用效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于长江中下游地区的梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，可以满足长江中下游地区供暖节能要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，包括换热水箱，所述换热水箱的接口十一依次与电动三通调节阀、循环水泵二和供暖供水接口相串联，所述电动三通调节阀还与换热水箱的接口十二和供暖回水接口相连，所述换热水箱的接口十二与所述供暖回水接口相连；所述换热水箱内设置有加热盘管一，所述加热盘管一的两端分别连接太阳能接口一和太阳能接口二；

所述换热水箱内还设置有所述电加热器，所述电加热器位于所述加热盘管一的下面；

所述换热水箱的接口十分别与所述电动三通阀二的第二接口和换热器二的接口六相连，所述电动三通阀二的第三接口与所述换热器二的接口五相连，所述接口五与接口六在换热器二内部相连，所述换热器二的接口七与热水出口相连，所述换热器二的接口八与自来水进口相连，所述换热水箱的接口九依次与密闭式膨胀罐、循环水泵一和换热器一的接口二相连，所述换热器一的接口一与接口二在换热器一内部相连；所述换热器一的接口一与所述电动三通阀一的第三接口相连，自动排气阀与所述电动三通阀一的第二接口相连，安全阀与电动三通阀一的第一接口和电动三通阀二的第一接口相串联；

所述加热盘管二的两端分别与所述安全阀和自动排气阀相连，炉膛内设置有加所述热盘管二、天然气喷嘴和点火针，所述天然气喷嘴位于所述炉膛的底面上，所述点火针位于所述天然气喷嘴的出气口上方，所述加热盘管二位于所述炉膛的中部，所述炉膛设置于室内机外壳内，所述室内机外壳通过排烟风机及制冷剂管道与室外机外壳相连；所述室内机外壳上设置有空气进气道，所述空气进气道的出气口与炉膛相连通，所述天然气喷嘴通过燃气管与天然气接口相连；

所述室外机外壳内设置有所述压缩机、四通阀、节流元件、蒸发器和风扇，所述换热器一的接口三通过制冷剂管路与所述四通阀的第一接口相连，所述四通阀的第二接口与所述压缩机的一端相连，所述压缩机的另一端与所述四通阀的第三接口相连，所述四通阀的第四接口与所述蒸发器的一端相连，所述蒸发器的另一端与所述节流元件的一端相连，所述节流元件的另一端与所述换热器一的接口四相连，所述蒸发器上设置有所述风扇。

所述换热器一和换热器二均包括板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器中的任意一种。

所述节流元件包括热力膨胀阀或电子膨胀阀。

所述风扇为轴流风机。

所述换热器一内设置有高温制冷剂。

所述蒸发器的材质为不锈钢。

换热器一的作用是实现高温制冷剂冷凝放热，由气变液，所释放热量被水吸收；

换热器二的作用是自来水与流经换热器的供暖热水换热，自来水被加热；

循环水泵一的作用是提供一次侧水循环动力；（一次侧的定义：换热器一、换热器二、加热盘管二这三个换热器及之间的连接水路）；

加热盘管一的作用是太阳能导热液流经其中并加热换热水箱内的水；

循环水泵二的作用是提供二次侧水循环动力；（二次侧的定义：主机产生的热水向地暖系统进行输出，包括电动三通调节阀、循环水泵二及之间的连接水路）；

电加热器的作用是加热换热水箱内的水；

电动三通阀一的作用是切换一次侧水路走向；

电动三通阀二的作用是切换一次侧水路走向；

电动三通调节阀的作用是改变两个进口的开度，实现进水比例的改变；

密闭式膨胀罐的作用是容纳水被加热后的膨胀容积；

接口一和接口二的作用是一次侧水路和换热器一的连接口；

接口三和和接口四的作用是制冷剂管路和换热器一的连接口；

接口五和接口六的作用是一次侧水路和换热器二的连接口；

接口七和接口八的作用是生活热水水路和换热器二的连接口；

接口九（一次侧）和接口十（一次侧）的作用是水路一次侧和换热水箱的连接口；

接口十一（二次侧）和接口十二（二次侧）的作用是水路二次侧和换热水箱的连接口；

自来水进口的作用是接驳水源；

热水出口的作用是被加热后的自来水和生活热水管路接驳；

天然气接口的作用是接驳气源；

供暖回水接口的作用是接驳地暖管路回水；

供暖供水接口的作用是接驳地暖管路供水；

太阳能接口一和太阳能接口二的作用是接驳太阳能循环管路；

点火针的作用是发出电火花点燃天然气；

天然气喷嘴的作用是使天然气按照设定压力和流量释放；

加热盘管二的作用是其中的水被天然气燃烧所产生的烟气加热；

安全阀的作用是在系统超压时进行泄压；

自动排气阀的作用是排除系统中的空气；

燃气管的作用是天然气通道；

压缩机的作用是将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的制冷剂气体；

四通阀的作用是切换制冷剂流向，在需要化霜时，使压缩机排气进入室外蒸发器进行热气融霜，化霜结束后重新切换回原供热工况；

节流元件的作用是是对高压制冷剂液体节流使之成为低温低压的汽液混合物；

蒸发器的作用是管内的制冷剂从蒸发器管外流经的气流中吸热，由低温低压的气液混合物变为低温低压的气态制冷剂；

风扇的作用是使气流按照设计流量流经蒸发器管束；

室外机外壳的作用是容纳相应室外组件；

室内机外壳的作用是容纳相应室内组件；

空气进气道的作用是让空气进入炉膛供燃烧用；

排烟风机的作用是排出炉膛内的燃烧烟气；

制冷剂管路是制冷剂流道；

换热水箱是容留一定容积的一次侧水，并可完成太阳能加热或电辅助加热；

炉膛的作用是形成天然气燃烧所需空间。

本发明提供的一种梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，利用该装置，可以实现地暖管路的智能清洗，只要打开本发明的供暖供水接口，即可将地暖清洗药液罐串联在管路中，然后启动循环水泵二，达到设定时间后排出并重新注入清洁水源即可完成清洗，防止结垢，提升热交换效率，达到节能的目的。本发明实现了四级梯级加热，分别为第一级加热的太阳能加热、第二级加热的高温制冷剂放热加热（即空气源热泵加热）、第三级加热的天然气加热和第四级加热的电加热；四级梯级加热的能耗依次变高，本发明在不同供暖需求下优选低能耗加热供暖方式，实现节能减排。同时，本发明实现了供应生活热水以及可适应供暖负荷的变化，设计合理，智能化程度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1、换热器一；2、换热器二；3、循环水泵一；4、加热盘管一；5、循环水泵二；6、电加热；7、电动三通阀一；8、电动三通阀二；9、电动三调节通阀；10、密闭式膨胀罐；11、接口一；12、接口二；13、接口三；14、接口四；15接口五；16、接口六；17、接口七；18、接口八；19、接口九；20、接口十；21、接口十一；22、接口十二；23、自来水进口；24、热水出口；25、天然气接口；26、供暖回水接口；27、供暖供水接口；28、太阳能接口一；29、太阳能接口二；30、点火针；31、天然气喷嘴；32、加热盘管二；33、安全阀；34、自动排气阀；35、燃气管；36、压缩机；37、四通阀；38、节流元件；39、蒸发器；40、风扇；41、室外机外壳；42、室内机外壳；43、空气进气道；44、排烟风机；45、制冷剂管路；46、换热水箱；47、炉膛。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，包括换热水箱46，所述换热水箱46的接口十一21依次与电动三通调节阀9、循环水泵二5和供暖供水接口27相串联，所述电动三通调节阀9还与换热水箱46的接口十二22和供暖回水接口26相连，所述换热水箱46的接口十二22与所述供暖回水接口26相连；所述换热水箱46内设置有加热盘管一4，所述加热盘管一4的两端分别连接太阳能接口一28和太阳能接口二29；

所述换热水箱46内还设置有所述电加热器6，所述电加热器6位于所述加热盘管一4的下面；电加热器6加热加热盘管一4，加热加热盘管一4的出水为水循环地暖加热；

所述换热水箱46的接口十20分别与所述电动三通阀二8的第二接口和换热器二2的接口六16相连，所述电动三通阀二8的第三接口与所述换热器二2的接口五15相连，所述接口五15与接口六16在换热器二2内部相连，所述换热器二2的接口七17与热水出口24相连，所述换热器二2的接口八18与自来水进口23相连，所述换热水箱46的接口九19依次与密闭式膨胀罐10、循环水泵一3和换热器一1的接口二12相连，所述换热器一1的接口一11与接口二12在换热器一1内部相连；所述换热器一1的接口一11与所述电动三通阀一7的第三接口相连，自动排气阀34与所述电动三通阀一7的第二接口相连，安全阀33与电动三通阀一7的第一接口和电动三通阀二8的第一接口相串联；

所述加热盘管二32的两端分别与所述安全阀33和自动排气阀34相连，炉膛47内设置有加所述热盘管二32、天然气喷嘴31和点火针30，所述天然气喷嘴31位于所述炉膛47的底面上，所述点火针30位于所述天然气喷嘴31的出气口上方，所述加热盘管二32位于所述炉膛47的中部，所述炉膛47设置于室内机外壳42内，所述室内机外壳42通过排烟风机44及制冷剂管道45与室外机外壳41相连；所述室内机外壳42上设置有空气进气道43，所述空气进气道43的出气口与炉膛47相连通，所述天然气喷嘴31通过燃气管35与天然气接口25相连；

所述室外机外壳41内设置有所述压缩机36、四通阀37、节流元件38、蒸发器39和风扇40，所述换热器一1的接口三13通过制冷剂管路45与所述四通阀37的第一接口相连，所述四通阀37的第二接口与所述压缩机36的一端相连，所述压缩机36的另一端与所述四通阀37的第三接口相连，所述四通阀37的第四接口与所述蒸发器39的一端相连，所述蒸发器39的另一端与所述节流元件38的一端相连，所述节流元件38的另一端与所述换热器一1的接口四14相连，所述蒸发器39上设置有所述风扇40。

本主机可以通过太阳能接口一28和太阳能接口二29接驳（或外接）太阳能集热器，当集热器温度高于设定温度且太阳能循环管路中液体温度高于40℃时，太阳能循环管路可以用来加热换热水箱46中的水；此为第一级加热，热源完全免费；

换热水箱46中的水低于设定温度时，按照水循环地暖的常规工况，通常为不超过55℃，循环水泵一3工作，换热水箱46中的水由接口二12进入换热器一1；此时压缩机36、四通阀37、节流元件38、蒸发器39、风扇40工作完成热泵循环，高温制冷剂在换热器一1中冷凝放热，完成对水的加热；加热后的水从接口一11流出；此为第二级加热，热源为室外机外壳41内的上述组件；

如果在第二级加热的情况下换热水箱46的水温工况可以满足供暖负荷，则电动三通阀一7保持水平流动，由接口一11出来的热水不进入加热盘管二32，经过电动三通阀一7水平流向后再进入电动三通阀二8，电动三通阀二8向垂直方向开启，水不进入换热器二2，直接由接口十20（一次侧）进入换热水箱46；

如果在第二级加热的情况下换热水箱46的水温工况不满足供暖负荷，则电动三通阀一7改为垂直流动，由接口一11出来的热水进入加热盘管二32，天然气经燃气管35由天然气喷嘴31进入炉膛47，排烟风机44启动，造成炉膛47内负压，空气由空气进气道43进入炉膛47，点火针30点燃后产生高温烟气，加热盘管二32中的水被进一步加热升温并流向电动三通阀二8；此为第三级加热，热源为天然气燃烧所产生的高温烟气；在没有生活热水使用需求的情况下，电动三通阀二8的流向和第二级加热中的表述一样，在加热盘管二32中被加热的水直接由接口十20（一次侧）进入换热水箱46；

在有生活热水使用需求的情况下，电动三通阀二8的流向改为水平方向，在加热盘管二32中被加热的水由接口五15进入换热器二2中，经自来水进口23中进入的冷水由接口八18进入换热器二2中，两股冷热水流换热，冷水被加热后由接口七17流出换热器二2，再经热水出口24和生活热水管路接驳，从而实现本主机在满足地暖需求的同时可以供应生活热水；

在天然气气源因市政原因停气、限气或燃烧装置故障等造成第三级加热无法使用的情形下，且在第二级加热的情况下换热水箱46的水温工况不满足供暖负荷，电加热器6可以启动加热换热水箱46中的水，此为第四级加热，但因为电加热经济性最差，该级加热只是作为特殊情况下的备用。

在第三级加热也启用的情况下，经排烟风机44排出的尚含余热的烟气进入蒸发器39，蒸发器39采用不锈钢材质可以防止烟气冷凝后的腐蚀，烟气余热可以被蒸发器39吸收，一来回收了烟气余热，二来室外机热泵循环的制热系数可以得到提升。

二次侧的工作状况如下：循环水泵二5运行，可以将换热水箱46中的热水送往地暖循环管路，并使降温后的水重新进入换热水箱46中被加热；当供暖负荷低的情况下，地暖循环管路的回水温度会升高，当达到设定温度后，电动三通调节阀9和接口十一21一侧关小，可以降低水温供给以适应供暖负荷的变化。

所述换热器一1和换热器二2均包括板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器中的任意一种。优选为板式换热器。

所述节流元件38包括热力膨胀阀或电子膨胀阀。

所述风扇40为轴流风机。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，其特征在于：包括换热水箱（46），所述换热水箱（46）的接口十一（21）依次与电动三通调节阀（9）、循环水泵二（5）和供暖供水接口（27）相串联，所述电动三通调节阀（9）还与换热水箱（46）的接口十二（22）和供暖回水接口（26）相连，所述换热水箱（46）的接口十二（22）与所述供暖回水接口（26）相连；所述换热水箱（46）内设置有加热盘管一（4），所述加热盘管一（4）的两端分别连接太阳能接口一（28）和太阳能接口二（29）；

所述换热水箱（46）内还设置有所述电加热器（6），所述电加热器（6）位于所述加热盘管一（4）的下面；

所述换热水箱（46）的接口十（20）分别与所述电动三通阀二（8）的第二接口和换热器二（2）的接口六（16）相连，所述电动三通阀二（8）的第三接口与所述换热器二（2）的接口五（15）相连，所述接口五（15）与接口六（16）在换热器二（2）内部相连，所述换热器二（2）的接口七（17）与热水出口（24）相连，所述换热器二（2）的接口八（18）与自来水进口（23）相连，所述换热水箱（46）的接口九（19）依次与密闭式膨胀罐（10）、循环水泵一（3）和换热器一（1）的接口二（12）相连，所述换热器一（1）的接口一（11）与接口二（12）在换热器一（1）内部相连；所述换热器一（1）的接口一（11）与所述电动三通阀一（7）的第三接口相连，自动排气阀（34）与所述电动三通阀一（7）的第二接口相连，安全阀（33）与电动三通阀一（7）的第一接口和电动三通阀二（8）的第一接口相串联；

所述加热盘管二（32）的两端分别与所述安全阀（33）和自动排气阀（34）相连，炉膛（47）内设置有加所述热盘管二（32）、天然气喷嘴（31）和点火针（30），所述天然气喷嘴（31）位于所述炉膛（47）的底面上，所述点火针（30）位于所述天然气喷嘴（31）的出气口上方，所述加热盘管二（32）位于所述炉膛（47）的中部，所述炉膛（47）设置于室内机外壳（42）内，所述室内机外壳（42）通过排烟风机（44）及制冷剂管道（45）与室外机外壳（41）相连；所述室内机外壳（42）上设置有空气进气道（43），所述空气进气道（43）的出气口与炉膛（47）相连通，所述天然气喷嘴（31）通过燃气管（35）与天然气接口（25）相连；

所述室外机外壳（41）内设置有所述压缩机（36）、四通阀（37）、节流元件（38）、蒸发器（39）和风扇（40），所述换热器一（1）的接口三（13）通过制冷剂管路（45）与所述四通阀（37）的第一接口相连，所述四通阀（37）的第二接口与所述压缩机（36）的一端相连，所述压缩机（36）的另一端与所述四通阀（37）的第三接口相连，所述四通阀（37）的第四接口与所述蒸发器（39）的一端相连，所述蒸发器（39）的另一端与所述节流元件（38）的一端相连，所述节流元件（38）的另一端与所述换热器一（1）的接口四（14）相连，所述蒸发器（39）上设置有所述风扇（40）。

2.根据权利要求1所述的梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，其特征在于：所述换热器一（1）和换热器二（2）均包括板式换热器、套管式换热器、壳管式换热器中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，其特征在于：所述节流元件（38）包括热力膨胀阀或电子膨胀阀。

4.根据权利要求1所述的梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，其特征在于：所述风扇（40）为轴流风机。

5.根据权利要求1所述的梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，其特征在于：所述换热器一（1）内设置有高温制冷剂。

6.根据权利要求5所述的梯级加热多能源互补型水循环地暖系统用主机，其特征在于：所述蒸发器（39）的材质为不锈钢。