CN1156659C - 泛能热力设施 - Google Patents

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Abstract

一种泛能热力设施，包括有一压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀和室内风扇，该压缩机的出口端设有换向阀，该蒸发器和冷凝器均由一组换热器构成，其中一组换热器位于一热水箱内，另一组换热器以及与之相配的室内风扇设于室内，压缩机出口端的换向阀导通于设于室内的换热器时，构成供热循环装置，压缩机出口端的换向阀导通于设于热水箱内的换热器时，构成致冷循环装置，该热水箱的入水口连接于一个水井，该压缩机设于该热水箱内。本发明把分离的设施作成一个集成系统之后，只要用少量一次能源，大部分能源都可以利用从系统采集再生能源来加以替代的，从而能有效地改善由于能源的消耗所产生的对环境的污染，同时又能大幅度的节省一次性能源，以弥补一次性能源的不足。

Description

泛能热力设施
技术领域
本发明是一种用于改善居住环境条件的多功能热力设施。这种供家用的泛能热力设施是一种集空调、采暖、供生活热水、储能于一体的多功能集成体系。
背景技术
本世纪的经济发展速度达到了空前的程度，人民生活水平提高，居住条件改善，但高速发展也带来了容易被人们忽视的社会负面效应，直到危及生态环境就成了难以治理的环境公害，无疑21世纪将要比本世纪更加辉煌。今后发展中国家人们的居住环境条件也要普遍得到改善。少数富裕国家，消耗了过多的物料资源和环境去改善自己的居住环境，由于上述原因现在已经发展到国际公约规定这些国家限期治理的程度。发展中国家的人口要远超过富裕国家，如果发展中国家也仍然继续按照发达国家现在的模式去改善居住环境，从可持续发展的观点看，甚至能否达到小康水平都成问题，事实上我国的环境问题也已经到了列入治理议事日程的程度。
目前一些发展中国家的状况是大部份的家用设施是采取一种单元分立的状态，如空调、采暖以及生活热水等等，这些家用设施又大都是靠消耗一次性能源来进行运转的。从发展的观点看，家用设施的能耗随着人们生活水平的提高必然也要提高的，但如果每一种家用设备都要靠消耗一次能源来运转，运行时直接或间接都要产生排放物，这些分布到逐家逐户的设施，量大面广，造成的宏观社会影响是不容忽视的。事实上，家用热力设施的能源品位很低，通常也只有20-30℃温差，完全有可能使用其他低品位能源来替代掉大部分一次能源。现在生活环境中所用耗能大的设施是空调、生活热水装置和采暖，今后通风的间接能耗也要逐渐增加。从个人允许占用社会资源看，这种消费模式今后是不可持续发展的，因而必须另外寻求新的能源来源来弥补一次能源的不足。
而目前的发达国家，上述如空调、采暖以及生活热水等家用设施虽是采用一种集中产生、供应的方式，但其主要也是靠消耗一次性能源来维持运转的，因此其所消耗的一次性能源大大地高于发展中国家，其所产生的对环境的危害也更大，同时对有限的一次性能源的浪费也极大。
发明内容
本发明目的是提供一种基于可持续发展和生态平衡概念来改善居住环境的多功能热力设施。把这些分离的设施作成一个称之谓泛能体系的集成系统之后，只要用少量一次能源，大部分能源都可以利用从系统采集再生能源来加以替代的，从而能有效地改善由于能源的消耗所产生的对环境的污染，同时又能大幅度的节省一次性能源，以弥补一次性能源的不足。
本发明的目的是这样实现的，一种泛能热力设施，包括有一压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀和室内风扇，该压缩机的出口端设有换向阀，该蒸发器和冷凝器均由一组换热器构成，其特征在于：其中一组换热器位于一热水箱内，另一组换热器以及与之相配的室内风扇设于室内，压缩机出口端的换向阀导通于设于室内的换热器时，构成供热循环装置，压缩机出口端的换向阀导通于设于热水箱内的换热器时，构成致冷循环装置，该热水箱的入水口连接于一个水井，该压缩机设于该热水箱内。所述的热水箱可为一封闭的水箱，其设有一热水出口，该压缩机可设于一热水箱内，热水箱的入水口可通过一个泵连接于一地下水井。
本发明的泛能热力设施的工作原理：
泛能冷/热风机和普通的冷/热风机一样也是有一个风扇和一个蒸发/冷凝换热器，泛能热水箱和普通的蒸汽热水箱的结构也大体相同，泛能冷/热风机的致冷原理仍然采用压缩机致冷流程，供暖原理采用致冷流程的逆循环，其基本工作原理不再另外叙述。但联合装置是一个由泛能风机，压缩机，泛能热水箱集成一体的泛能集成体。这个泛能集成体系只使用了占系统总能绝对值的10-20％的一次能源，其余能源来源都是使用替代能源。这个集成体系称之谓“泛能体系”。
1、致冷状态时，冷风机的冷量来自热水箱，而热水箱的主要热能则又来自冷风机，热水箱用不完的剩余热能输出储存于地下，作为冬季采暖的初级热能。
2、供暖状态时暖风机的主要热能来自从储存于非采暖季节输入地下的季节储能，而经暖风机抽取热能后输出的冷水则储存到地下，作为夏季致冷的冷源。
3、联合装置是一个集成共生体，冷暖风机和泛能热水箱相补之后，构成一个共用的热力循环，因此结构紧凑。
4、虽然联合装置的热力学流程仍然是采用普通的压缩机循环流程，但由于将两个功能的热力学流程合并成一个流程之后，运行工况要比普通空调低得多，季能效比SEER值可达到10甚至更高，比普通空调要高出2倍以上。
例如普通空调使用R22作为工质采用的冷凝温度为40℃，蒸发温度为5℃，联合装置的蒸发温度可提高到12℃以上，冷凝温度则可降到20℃甚至更低。
对于用户来说，原先的成套空调简化成为一个冷/暖风机，没有室外机，原先供生活热水用的锅炉简化成一个密封的罐体，占用空间减少，使用起来也方便得多。用泛能设施取代分离的家用热力设施，可使工业发达国家个人平均能耗减少一半以上。由于工业发达国的工业设施效率都已经很高、要减少温室气体排放指标是很困难的，而民用设施的潜力却很大，因此，用泛能设施更换传统的离散设备，可以有效地减少工业发达国的温室气体排放指标，由于泛能联合装置的性能价格比远高于常规高档家用电器，一步就位推行到发展中国家使用，按照西方的模式发展再走回头路，显然要更加有利。由于发展中国家要增加的家用电器每年要达到上亿套规模，因此在发展中国家推行泛能设施其实就能构成一个庞大的分布实施的治理全球变暖系统工程。如果仍然采用传统的家用设备每年的温室气体也要以亿吨量级的规模增长。
附图说明
图1为本发明的第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明的第二种实施例的结构示意图；
具体实施方式
下面将通过具体实施例及其附图详细说明本发明；
如图1和图2所示，本发明一种泛能热力设施，主要包括有一压缩机1、蒸发器3或6、冷凝器6或3以及膨胀阀5和室内风扇，其中该蒸发器和冷凝器均包括有一组换热器31或61，本发明是由压缩机1的出口端设有换向阀2不同的转换可构成致冷装置和采暖装置；其中一组换热器61是设于位于一个热水箱7内，另一组换热器31以及与之相配的风扇设于室内；热水箱7的入水口71连接于一个水井。
本发明的工作原理十分简单，当需要致冷时，热水箱由地下采集12-16℃的低温水至热水箱内，压缩机1的输出端的换向阀2先导通位设热水箱内的换热器61上，由压缩机1压缩后的制冷剂成为65℃以上的高温的饱和气体，经换热器61与热水箱7的低温水进行热交换而降低温度，经冷凝后的制冷剂经膨胀阀5膨胀后进入位于室内的换热器31进行蒸发过程，并吸收室内大量的热，实现致冷的过程。在此过程中，换热器61构成冷凝器，而换热器31构成蒸发器，而组成冷风机。本发明在该热交换的过程中，同时会将热水箱7内的低温水升温至62℃热水，以供直接使用。因此在本发明中冷风机的冷量来自热水箱7，而热水箱7的主要热能则又来自冷风机，热水箱7用不完的剩余热能输出储存于地下，作为冬季采暖的初级热能。
本发明的另一个工作状态是采暖过程，如图2所示。热水箱7由地下采集夏季存储地下井内的16-30℃的温水至热水箱7内，压缩机1的输出端的换向阀2先导通位设室内的换热器31上，由压缩机1压缩后的制冷剂成为55℃以上高温的气体工质，再经换热器31在室内进行冷凝放热的过程，从而实现本发明的采暖功能；经冷凝后的制冷剂经膨胀阀5膨胀后进入位于热水箱7内的换热器61进行蒸发过程并吸收热水箱7内的热。在此过程中，换热器31构成冷凝器，而换热器61构成蒸发器，而组成采暖装置。本发明的该热交换的过程中，同时会将热水箱7内的高温水降温至1-2℃冷水，返加地下井作为夏季的致冷初级冷源。本发明中供暖状态时暖风机的主要热能来自从储存于非采暖季节输入地下的季节储能，而经暖风机抽取热能后输出的冷水则储存到地下，作为夏季致冷的冷源。
综上所述，本发明联合装置是一个集成共生体，冷、暖风机和泛能热水箱相补之后，构成一个共用的热力循环，因此结构紧凑。由于将两个功能的热力学流程合并成一个流程之后，运行工况要比普通空调低得多，季能效比SEER值可达到10甚至更高，比普通空调要高出2倍以上。
本发明的具体实施例如下
实施例1
图1所示结构为本发明的第一种实施例，在本实施例中热水箱7是一种封闭水箱，其设有一个入水口71，由该入水口71连接于一个地下井，由一水泵8将地下的8-16℃低温水泵入封闭热水箱7内；压缩机1也可以安设于该封闭的热水箱7内，由该压缩机1的输出端的换向阀2先导通于热水箱7内的换热器61，制冷剂经压缩后升温成为温度高达65℃的气态工质，该高温气态工质经换热器61在热水箱7内与箱内的低温水进行热交换达到极好的降温效果。降温至-4℃的制冷剂再经膨胀阀5膨胀后温度一般达到-15℃，再进入位于室内的换热器31进行蒸发吸收室内的热量实现致冷过程。本实施例循环中，位于热水箱7内的换热器61构成冷凝器，而位于室内的换热器31构成蒸发器。由于在冷凝的过程中，制冷剂将释放出大量的热，对热水箱中的低温水进行加热，无需再由一次性能源对其进行任何的加热过程，即可获得62℃热水，并由热水箱7上设有的热水出口72流出，供使用者使用。而热水箱用不完的热水可返回至地下井存储起来，作为冬季采暖的初级热能。
实施例2
附图2示出本发明的第二种实施例，在本实施中热水箱7是一种封闭水箱，其设有一个入水口71，由该入水口71连接于一个地下井，地下井内存储有夏季热水箱用不完的温度为16-30℃热水，该地下热水由水泵8泵入封闭热水箱7内；压缩机1设于该封闭的热水箱7内，由该压缩机1的输出端的换向阀2先导通于位于室内的换热器31，制冷剂经压缩后升温成为温度高达55℃的气态工质，再经换热器31与室内的低温空气进行热交换，构成一种暖风机，其出风口的温度最高可达55℃，实现对室内的采暖功能。经降温的制冷剂经膨胀阀5膨胀后温度一般在-15℃，再进入位于热水箱7内的换热器61进行蒸发吸收，使得水箱内的水降温至1-2℃冷水再存储于地下井内作为夏季制冷的冷源。本实施例循环中，位于热水箱7内的换热器61构成一种蒸发器，而位于室内的换热器31构成一种冷凝器。

Claims (3)

1、一种泛能热力设施，包括有一压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀和室内风扇，该压缩机的出口端设有换向阀，该蒸发器和冷凝器均由一组换热器构成，其特征在于：其中一组换热器位于一热水箱内，另一组换热器以及与之相配的室内风扇设于室内，压缩机出口端的换向阀导通于设于室内的换热器时，构成供热循环装置，压缩机出口端的换向阀导通于设于热水箱内的换热器时，构成致冷循环装置，该热水箱的入水口连接于一个水井，该压缩机设于该热水箱内。
2、根据权利要求1所述的一种泛能热力设施，其特征在于所述的热水箱为一封闭的水箱，其设有一热水出口。
3、根据权利要求1所述的一种泛能热力设施，其特征在于所述热水箱的入水口通过一个泵连接于水井。
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