CN112344457A - 一种毛细管空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种毛细管空调系统，包括真空管式集热器、生活热水水箱、末端循环水箱、土壤源热泵主机、热管式新风处理机组、毛细管网、第一热交换机构、第二热交换机构、第三热交换机构以及第四热交换机构；所述真空管式集热器、第一热交换机构、生活热水水箱、第二热交换机构、末端循环水箱、第三热交换机构以及毛细管网设置为太阳能供热系统；所述土壤源热泵主机、第三热交换机构、毛细管网、末端循环水箱、第二热交换机构、以及生活热水水箱设置为土壤源热泵供热系统；所述土壤源热泵主机、第四热交换机构以及热管式新风处理机组设置为土壤源热泵制冷系统。
Description
技术领域
本发明涉及空调系统技术领域，尤其涉及一种毛细管空调系统。
背景技术
目前，建筑采暖、制冷消耗的能源占建筑能耗的70％左右，因此，需要一种清洁、高效、可持续利用的采暖制冷方式来达到节能的效果，并且随着暖通空调技术的不断应用与发展，居民对室内环境舒适度的要求也越来越高，不仅要考虑在采暖、制冷过程中能源的消耗，也考虑如何经济、快速、舒适的调节室内温度。
现有技术中，能够利用太阳能对生活热水以及室内供暖提供热量，但是太阳能供应不稳定，尤其在冬天的热量供应更少，但室内供暖主要在冬天，因此单纯的靠太阳能来满足生活热水以及室内供暖并不稳定。
现有技术中，土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置；冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷；它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷；高效热泵机组的能效比一般能达到4.0kw/kw以上，与传统的冷水机组加锅炉的配置相比，全年能耗可节省40％左右，初投资偏高，机房面积较小，节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低，不产生任何有害物质，对环境无污染，实现了环保的功效。
土壤源热泵供暖的耗电量虽然低于传统的冷水机组加锅炉的配置，但是大于太阳能供生活热水及室内供暖，若能够充分利用太阳能供暖，同时在太阳光不足的情况下利用土壤源热泵补充，既能够节省费用，又能够保证生活热水及室内供暖充足；但是现有技术中，太阳能设备和土壤源热泵是两套不同的设备，不易统一兼容化，因此在设计安装时，需要安装更多的设备，提高了安装成本、后期维护成本，还容易出现故障；如何应用一套兼容度高的设备同时满足太阳能、土壤热泵的单独供暖、协同供暖以及夏季制冷的需求是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种毛细管空调系统。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种毛细管空调系统，包括真空管式集热器、生活热水水箱、末端循环水箱、土壤源热泵主机、热管式新风处理机组、毛细管网；所述真空管式集热器与生活热水水箱之间设置有第一热交换机构，所述生活热水水箱与末端循环水箱之间设置有第二热交换机构，所述末端循环水箱、土壤源热泵主机以及毛细管网之间设置有第三热交换机构，所述土壤源热泵主机与热管式新风处理机组之间设置有第四热交换机构；所述真空管式集热器、第一热交换机构、生活热水水箱、第二热交换机构、末端循环水箱、第三热交换机构以及毛细管网设置为太阳能供热系统；所述土壤源热泵主机、第三热交换机构、毛细管网、末端循环水箱、第二热交换机构、以及生活热水水箱设置为土壤源热泵供热系统；所述土壤源热泵主机、第四热交换机构以及热管式新风处理机组设置为土壤源热泵制冷系统。
作为上述技术方案的改进，所述第一热交换机构包括：设置在真空管式集热器内部的防冻导热液管道和设置在生活热水水箱内部的导热液换热盘管；所述真空管式集热器包括集热器框架、设置在集热器框架上的真空管，所述防冻导热液管道设置为U型，且通过固定铝板固定在真空管内；所述防冻导热液管道和导热液换热盘管连通形成导热液闭合流通环路。
作为上述技术方案的改进，所述第二热交换机构包括：热水换热盘管，所述热水换热盘管的两端分别与生活热水水箱的顶端、底端连通，且热水换热盘管与生活热水水箱之间设置有热水循环水泵；所述生活热水水箱与热水换热盘管形成热水闭合流通环路。
作为上述技术方案的改进，所述第三热交换机构包括：板式换热器和水力模块，所述土壤源热泵主机与板式换热器通过制冷剂循环流通进行热传导，所述末端循环水箱、板式换热器以及毛细管网通过热水循环进行热传导，所述水力模块设置在板式换热器与毛细管网之间用于驱动热水循环。
作为上述技术方案的改进，所述第四热交换机构包括：制冷剂输送管和制冷剂回流管，所述制冷剂输送管将制冷剂从土壤源热泵主机输送至热管式新风处理机组，所述制冷剂回流管将制冷剂从热管式新风处理机组回流至土壤源热泵主机，形成土壤源热泵主机和热管式新风处理机组之间制冷剂闭合流通环路。
作为上述技术方案的改进，所述末端循环水箱和毛细管网之间设置有集水器，所述毛细管网与水力模块之间设置有分水器。
作为上述技术方案的改进，所述第三热交换机构还包括露点控制器，所述集水器和分水器所在管道分别与露点控制器连接。
作为上述技术方案的改进，所述土壤源热泵主机与板式换热器之间设置有电子膨胀阀，用于调节土壤源热泵主机输送至板式换热器的制冷剂的流量。
作为上述技术方案的改进，所述制冷剂输送管上设置有电子膨胀阀，用于调节土壤源热泵主机输送至热管式新风处理机组的制冷剂的流量。
作为上述技术方案的改进，所述第三热交换机构包括：板式换热器和水力模块，所述土壤源热泵主机与板式换热器通过制冷剂循环流通进行热传导，所述末端循环水箱、板式换热器以及毛细管网通过热水循环进行热传导，所述水力模块设置在板式换热器与毛细管网之间用于驱动热水循环；所述第四热交换机构包括：制冷剂输送管和制冷剂回流管，所述制冷剂输送管将制冷剂从土壤源热泵主机输送至热管式新风处理机组，所述制冷剂回流管将制冷剂从热管式新风处理机组回流至土壤源热泵主机，形成土壤源热泵主机和热管式新风处理机组之间制冷剂闭合流通环路；所述制冷剂回流管上设置有分歧管，所述分歧管与板式换热器连通。
作为上述技术方案的改进，。
本发明的有益效果：所述真空管式集热器、第一热交换机构、生活热水水箱、第二热交换机构、末端循环水箱、第三热交换机构以及毛细管网设置为太阳能供热系统；利用真空管式集热器将太阳能转化为热能，通过第一热交换机构进行热交换加热生活热水水箱内的水，实现利用太阳能供生活热水；
第二热交换机构将生活热水水箱内水的热能通过热交换加热末端循环水箱内的水，第三热交换机构将末端循环水箱内水的热能通过热交换加热毛细管网内的水，实现太阳能供暖；
所述土壤源热泵主机、第三热交换机构、毛细管网、末端循环水箱、第二热交换机构、以及生活热水水箱设置为土壤源热泵供热系统；利用土壤源热泵主机将深层土壤的热能通过第三热交换机构进行热交换加热末端循环水箱内的水，第二热交换机构将末端循环水箱内水的热能通过热交换加热生活热水水箱内的水，实现土壤源热泵供生活热水；
第三热交换机构将末端循环水箱内水的热能通过热交换加热毛细管网内的水，实现土壤源热泵供暖；
所述土壤源热泵主机、第四热交换机构以及热管式新风处理机组设置为土壤源热泵制冷系统；土壤源热泵主机利用第四热交换机构吸收热管式新风处理机组的热量，将热量传递到深层土壤，向深层土壤排热，降低热管式新风处理机组的温度，实现土壤源热泵制冷。
通过土壤源热泵主机实现生活热水和室内供暖的热能供应，以及室内制冷的散热需求，通过真空管式集热器实现生活热水和室内供暖的热能供应，生活热水供应末端、室内供暖末端以及新风末端都是独立的模块，配合土壤源热泵主机在既满足生活热水供应、室内供暖和新风对制冷、制热工况不同的要求，也能满足在空调面积较大的建筑中使用；本系统的研发解决了冬季供暖、夏季空调的末端统一问题，为冬季利用太阳能采暖提供了有力的条件；同时提高建筑环境室内舒适度，降低建筑能耗；同时满足太阳能、土壤热泵的单独供暖、协同供暖以及夏季制冷的需求。
附图说明
图1为本发明实施例所述一种毛细管空调系统的示意图；
集热器框架1、真空管2、防冻导热液管道3、固定铝板4、生活热水水箱5、导热液换热盘管6、自来水入口7、末端循环水箱8、热水换热盘管9、热水循环水泵10、毛细管网11、集水器12、板式换热器13、土壤源热泵主机14、分歧管15、热管式新风处理机组16、电子膨胀阀17、水力模块18、分水器19、露点控制器20。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
实施例
如图1所示，本实施例所述一种毛细管空调系统，包括真空管式集热器、生活热水水箱5、末端循环水箱8、土壤源热泵主机14、热管式新风处理机组16、毛细管网11；所述真空管式集热器与生活热水水箱5之间设置有第一热交换机构，所述生活热水水箱5与末端循环水箱8之间设置有第二热交换机构，所述末端循环水箱8、土壤源热泵主机14以及毛细管网11之间设置有第三热交换机构，所述土壤源热泵主机14与热管式新风处理机组16之间设置有第四热交换机构；毛细管网11用于热湿独立处理空调系统，毛细管网薄、柔，作为辐射末端即可供暖又可以制冷；所述生活热水水箱5从顶端的自来水进口7进水，从底端出生活热水；
所述真空管式集热器、第一热交换机构、生活热水水箱5、第二热交换机构、末端循环水箱8、第三热交换机构以及毛细管网11设置为太阳能供热系统；利用真空管式集热器将太阳能转化为热能，通过第一热交换机构进行热交换加热生活热水水箱5内的水，实现利用太阳能供生活热水；
第二热交换机构将生活热水水箱5内水的热能通过热交换加热末端循环水箱8内的水，第三热交换机构将末端循环水箱8内水的热能通过热交换加热毛细管网11内的水，实现太阳能供暖；
所述土壤源热泵主机14、第三热交换机构、毛细管网11、末端循环水箱8、第二热交换机构、以及生活热水水箱5设置为土壤源热泵供热系统；利用土壤源热泵主机14将深层土壤(一般为五米以下土壤)的热能通过第三热交换机构进行热交换加热末端循环水箱8内的水，第二热交换机构将末端循环水箱8内水的热能通过热交换加热生活热水水箱5内的水，实现土壤源热泵供生活热水；
第三热交换机构将末端循环水箱8内水的热能通过热交换加热毛细管网11内的水，实现土壤源热泵供暖；
所述土壤源热泵主机14、第四热交换机构以及热管式新风处理机组16设置为土壤源热泵制冷系统；土壤源热泵主机14利用第四热交换机构吸收热管式新风处理机组16的热量，将热量传递到深层土壤，向深层土壤排热，降低热管式新风处理机组16的温度，实现土壤源热泵制冷。
通过土壤源热泵主机14实现生活热水和室内供暖的热能供应，以及室内制冷的散热需求，通过真空管式集热器实现生活热水和室内供暖的热能供应，生活热水供应末端、室内供暖末端以及新风末端都是独立的模块，配合土壤源热泵主机14在既满足生活热水供应、室内供暖和新风对制冷、制热工况不同的要求，也能满足在空调面积较大的建筑中使用；本系统的研发解决了冬季供暖、夏季空调的末端统一问题，为冬季利用太阳能采暖提供了有力的条件；同时提高建筑环境室内舒适度，降低建筑能耗。
所述第一热交换机构包括：设置在真空管式集热器内部的防冻导热液管道3和设置在生活热水水箱5内部的导热液换热盘管6；所述真空管式集热器包括集热器框架1、设置在集热器框架1上的真空管2，所述防冻导热液管道3设置为U型，且通过固定铝板4固定在真空管2内；所述防冻导热液管道3和导热液换热盘管6连通形成导热液闭合流通环路。
太阳光照射在真空管2上，转化为热能并对内的防冻导热液管道3和导热液换热盘管6连通形成的闭合流通环路内的导热液进行加热，利用导热液在环路中流通，将热量通过导热液换热盘管6传递给生活热水水箱5内的水，使得生活热水水箱5内的水温升高。
所述第二热交换机构包括：热水换热盘管9，所述热水换热盘管9的两端分别与生活热水水箱5的顶端、底端连通，且热水换热盘管9与生活热水水箱5之间设置有热水循环水泵10；所述生活热水水箱5与热水换热盘管9形成热水闭合流通环路；通过热水换热盘管9将热量传递到末端循环水箱8内的水，提高末端循环水箱8的水温。
所述第三热交换机构包括：板式换热器13和水力模块18，所述土壤源热泵主机14与板式换热器13通过制冷剂循环流通进行热传导，所述末端循环水箱8、板式换热器13以及毛细管网11通过热水循环进行热传导，所述水力模块18设置在板式换热器13与毛细管网11之间用于驱动热水循环。
所述末端循环水箱8和毛细管网11之间设置有集水器12，所述毛细管网11与水力模块18之间设置有分水器19；分水器19是连接毛细管网11供水管的配水装置，它的主要作用是将来自于管网系统热水通过毛细管网11分配到室内需采暖的各房间，热水在毛细管网11中流动时，将热量传递到室内；集水器12是连接毛细管网11回水管的汇水装置。
所述第三热交换机构还包括露点控制器20，所述集水器12和分水器19所在管道分别与露点控制器20连接；露点控制器20用于毛细管网11冷辐射系统；露点与室内相对湿度和温度有关，通过测量空气温度和相对湿度可以计算空气露点温度。再监测室内冷表面温度，可以保证在辐射表面温度接近露点温度时候关闭水路，有保护冷辐射表面不结露的功能，同时可以显示室内温度和相对湿度。
所述土壤源热泵主机14与板式换热器13之间设置有电子膨胀阀17，用于调节土壤源热泵主机14输送至板式换热器13的制冷剂的流量。
所述第四热交换机构包括：制冷剂输送管和制冷剂回流管，所述制冷剂输送管将制冷剂从土壤源热泵主机14输送至热管式新风处理机组16，所述制冷剂回流管将制冷剂从热管式新风处理机组16回流至土壤源热泵主机14，形成土壤源热泵主机14和热管式新风处理机组16之间制冷剂闭合流通环路。
所述制冷剂输送管上设置有电子膨胀阀17，用于调节土壤源热泵主机14输送至热管式新风处理机组16的制冷剂的流量。
所述制冷剂回流管上设置有分歧管15，所述分歧管15与板式换热器13连通，使得在制冷的过程中，制冷剂回流管内的热制冷剂能够通过分歧管15将热量交换至板式换热器13，再通过第二热交换机构对生活热水水箱5内的水进行加热，提供生活热水供应的热量。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种毛细管空调系统，其特征在于：包括真空管式集热器、生活热水水箱(5)、末端循环水箱(8)、土壤源热泵主机(14)、热管式新风处理机组(16)、毛细管网(11)；所述真空管式集热器与生活热水水箱(5)之间设置有第一热交换机构，所述生活热水水箱(5)与末端循环水箱(8)之间设置有第二热交换机构，所述末端循环水箱(8)、土壤源热泵主机(14)以及毛细管网(11)之间设置有第三热交换机构，所述土壤源热泵主机(14)与热管式新风处理机组(16)之间设置有第四热交换机构；
所述真空管式集热器、第一热交换机构、生活热水水箱(5)、第二热交换机构、末端循环水箱(8)、第三热交换机构以及毛细管网(11)设置为太阳能供热系统；
所述土壤源热泵主机(14)、第三热交换机构、毛细管网(11)、末端循环水箱(8)、第二热交换机构、以及生活热水水箱(5)设置为土壤源热泵供热系统；
所述土壤源热泵主机(14)、第四热交换机构以及热管式新风处理机组(16)设置为土壤源热泵制冷系统。
2.根据权利要求1所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述第一热交换机构包括：设置在真空管式集热器内部的防冻导热液管道(3)和设置在生活热水水箱(5)内部的导热液换热盘管(6)；所述真空管式集热器包括集热器框架(1)、设置在集热器框架(1)上的真空管(2)，所述防冻导热液管道(3)设置为U型，且通过固定铝板(4)固定在真空管(2)内；所述防冻导热液管道(3)和导热液换热盘管(6)连通形成导热液闭合流通环路。
3.根据权利要求1所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述第二热交换机构包括：热水换热盘管(9)，所述热水换热盘管(9)的两端分别与生活热水水箱(5)的顶端、底端连通，且热水换热盘管(9)与生活热水水箱(5)之间设置有热水循环水泵(10)；所述生活热水水箱(5)与热水换热盘管(9)形成热水闭合流通环路。
4.根据权利要求1所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述第三热交换机构包括：板式换热器(13)和水力模块(18)，所述土壤源热泵主机(14)与板式换热器(13)通过制冷剂循环流通进行热传导，所述末端循环水箱(8)、板式换热器(13)以及毛细管网(11)通过热水循环进行热传导，所述水力模块(18)设置在板式换热器(13)与毛细管网(11)之间用于驱动热水循环。
5.根据权利要求1所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述第四热交换机构包括：制冷剂输送管和制冷剂回流管，所述制冷剂输送管将制冷剂从土壤源热泵主机(14)输送至热管式新风处理机组(16)，所述制冷剂回流管将制冷剂从热管式新风处理机组(16)回流至土壤源热泵主机(14)，形成土壤源热泵主机(14)和热管式新风处理机组(16)之间制冷剂闭合流通环路。
6.根据权利要求4所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述末端循环水箱(8)和毛细管网(11)之间设置有集水器(12)，所述毛细管网(11)与水力模块(18)之间设置有分水器(19)。
7.根据权利要求4所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述第三热交换机构还包括露点控制器(20)，所述集水器(12)和分水器(19)所在管道分别与露点控制器(20)连接。
8.根据权利要求4所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述土壤源热泵主机(14)与板式换热器(13)之间设置有电子膨胀阀(17)，用于调节土壤源热泵主机(14)输送至板式换热器(13)的制冷剂的流量。
9.根据权利要求5所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述制冷剂输送管上设置有电子膨胀阀(17)，用于调节土壤源热泵主机(14)输送至热管式新风处理机组(16)的制冷剂的流量。
10.根据权利要求1所述的一种毛细管空调系统，其特征在于：所述第三热交换机构包括：板式换热器(13)和水力模块(18)，所述土壤源热泵主机(14)与板式换热器(13)通过制冷剂循环流通进行热传导，所述末端循环水箱(8)、板式换热器(13)以及毛细管网(11)通过热水循环进行热传导，所述水力模块(18)设置在板式换热器(13)与毛细管网(11)之间用于驱动热水循环；
所述第四热交换机构包括：制冷剂输送管和制冷剂回流管，所述制冷剂输送管将制冷剂从土壤源热泵主机(14)输送至热管式新风处理机组(16)，所述制冷剂回流管将制冷剂从热管式新风处理机组(16)回流至土壤源热泵主机(14)，形成土壤源热泵主机(14)和热管式新风处理机组(16)之间制冷剂闭合流通环路；
所述制冷剂回流管上设置有分歧管(15)，所述分歧管(15)与板式换热器(13)连通。
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- 2020-09-28 CN CN202011040407.9A patent/CN112344457A/zh active Pending
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