CN205351608U - 多源中央空调热水一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多源中央空调热水一体化系统，包括利用水源获取太阳能和地能热的能源获取模块，能源获取模块与多源复用热泵机组相连，通过多源复用热泵机组将获取太阳能和地热能的水源加工为预设温度的水源，所述多源复用热泵机组连接空调设备及热水设备。本实用新型的多源中央空调热水一体化系统解决了现有空调热泵机组多使用单一的制热或制冷能源，且多为非再生高位能源的缺陷，实现了将太阳能、空气能和地热能融合在一个系统中，实现空调及热水的一体化。

Description

多源中央空调热水一体化系统

技术领域

本实用新型涉及一种既能供热、又能制冷、还能供应热水的多源中央空调热水一体化系统。

背景技术

目前，市场对楼宇、楼群集中提供热水，集中提供房间冷、热空调环境的装备与系统，都是以各自独立的两套系统来实现，即为中央空调系统和中央热水系统。当没有以一套热泵机组，一套控制管理器为核心，实现中央热水及空调一体化。

现有的空调热泵机组，多使用单一的制冷或制热能源，且多数使用的为非再生的高位能源。尤其是用于楼宇、小区集中供暖的中央空调系统，品种少，技术成熟度低，目前虽存在较为先进的多联供机组，能同时供热和制冷，单均为单一的供热和制冷，且大都为大型的商用机组，燃气锅炉能源，难以满足节能减排的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多源中央空调热水一体化系统，解决了现有空调热泵机组多使用单一的制热或制冷能源，且多为非再生高位能源的缺陷。实现了将太阳能、空气能和地热能融合在一个系统中，实现空调及热水的一体化。

本实用新型的目的是这样实现的：一种多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，包括利用水源获取太阳能和地能热的能源获取模块，能源获取模块与多源复用热泵机组相连，通过多源复用热泵机组将获取太阳能和地热能的水源加工为预设温度的水源，所述多源复用热泵机组连接空调设备及热水设备。

进一步地，所述能源获取模块包括多源集热水箱，多源热水箱通过管道连接真空管集热器，连接所述多源热水箱与真空管集热器的是用于循环水源的管道。

进一步地，多源集热水箱内部设置有换热盘管，换热盘管连接多个地下换热水井，用于连接所述多源集热水箱与多个地下换热水井的是用于循环水源的管道。

进一步地，所述换热盘管为螺旋式盘管换热器。

进一步地，所述地下换热水井包括：用于存储热水的地下储热水井和用于存储冷水的地下储冷水井。

进一步地，所述多源复用热泵机组包括第一水源换热器、压缩机、第二水源换热器和空气换热器，所述第一水源换热器、第二水源换热器和空气换热器中均设置有制冷剂，所述压缩机与第一水源换热器相连后，并联连接第二水源换热器和空气换热器，所述第二水源换热器连接能源获取模块，所述第一水源热器连接空调设备和热水设备。

进一步地，所述空调设备包括与第一水源换热器相连的空调水箱，空调水箱通过空调泵连接空调末端设备，所述空调末端设备为风机盘管、热管道和散热片中的一种或多种。

进一步地，所述热水设备包括与第一水源换热器相连的洗浴水箱，洗浴水箱通过热水泵连接喷头。

进一步地，第二水源换热器和空气换热器分别连接对应的电子膨胀阀后，再并联连接到压缩机与第一水源换热器的两侧。

进一步地，所述空气换热器为风机翅片换热器。

本实用新型的有益效果：本实用新型将太阳能、空气能和地热能融合在一个系统中，实现空调及热水的一体化，所利用的能源为绿色、环保且可再生，同时，为低位能源。解决了现有空调热泵机组多使用单一的制热或制冷能源，且多为非再生高位能源的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型实施例的多源中央空调热水一体化系统的示意图；

图2为本实用新型实施例的多源能源获取模块的示意图；

图3为本实用新型实施例的多源复用热泵机组的示意图；

图4为本实用新型实施例的冬季多源中央空调热水一体化系统的工作流程图；

图5为本实用新型实施例的夏季多源中央空调热水一体化系统的工作流程图。

图4和图5中，箭头表示水源的流向。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

参见图1，本实施例的多源中央空调热水一体化系统，包括能源获取模块、多源复用热泵机组、分类储能模块、空调使用控制模块以及热水供给模块。

其中，能源获取模块与多源复用热泵机组通过管道相连，能源获取模块与多源复用热泵机组是通过连接两者的管道进行水源循环的。能源获取模块利用水源获取太阳能和地能热后，通过多源复用热泵机组将获取太阳能和地热能的水源加工为预设温度的水源，这个水温正是空调设备、热水设备所需暖通水源温度，多源复用热泵机组与空调设备及热水设备均相连，将提升加工后的水源交换到空调设备与热水设备中。

在本实施例中，空调设备包括空调水箱、空调泵和空调末端设备，空调水箱获取多源复用热泵机组的水源后，通过空调泵将空调水箱获取的水源送入空调末端设备，对房间进行制冷或制热，改善居住环境。空调末端设备为风机盘管、地热管道或者散热片。

热水设备包括洗浴水箱、热水泵和喷头，洗浴水箱获取多源复用热泵机组的水源(这里为热水)后，通过热水泵将洗浴水箱获取的水源送入喷头，由喷头喷洒出，供用户使用。

参见图2，能源获取模块包括多源集热水箱，多源热水箱连接真空管集热器。多源集热水箱内部设置有换热盘管1，换热盘管1连接多个地下换热水井。多源热水箱与真空管集热器之间、多源集热水箱与地下换热水井之间均通过管道连接，管道用于循环水源。且多源热水箱与真空管集热器之间、多源集热水箱与地下换热水井之间还设置有控制谁源流量大小的水泵，多源集热水箱与地下换热水井之间的管道上设置有控制水源循环方向的切换阀。

为了使得换热更迅速，换热盘管1选择为PE管螺旋式盘管换热器。地下换热水井包括用于存储热水的地下储热水井和用于存储冷水的地下储冷水井。

能源获取模块以多源集热水箱为核心，以水源为介质，通过真空管集热器获取太阳能辐射热，通过集热水箱内部的换热盘管1，与地下储热水井中的地热水换热，获取地热能源，并将换热后的冷水送入地下储冷水井，既回灌地下水，储存冷水源。

在其中一个具体实施例中，多源集热水箱内部的换热盘入口连接水泵B2，水泵B2通过设置有切换阀门F1、切换阀门F2的管道分别插入两个浅层地下水换热井J1、地下水换热井J2，进行换热与储热，地下水换热井J1、地下水换热井J2中的一个为地下储热水井和地下储冷水井，这里，地下水换热井J1为地下储热水井，地下水换热井J2为地下储冷水井。换热盘出口通过设置有切换阀门F3、切换阀门F4的管道分别插入两个浅层地下水换热井J1、地下水换热井J2。

夏季，多源集热水箱承担冷空调的散热水箱，同时与地下储热水井J1的热水换热，提高制冷能效比。也可把太阳能余热，制冷余热通过F1、F3、B2通路回灌地下储热井J1储存热能。冬季，多源集热水箱白天收集天阳能，晚上通过F1、F3、B2通路获取地下储热井J1储存的热能，为空调设备和热水设备提供热源，同时，把换热后的冷水，通过F1、F3、B2通路回灌地下储冷水井J2储冷。春秋不用空调季节，多源集热水箱获取太阳能直接供应热水。

能源获取模块获取的低位低温水源，通过多源复用热泵机组，提升加工为空调设备、热水设备所需预设温度的水源，即水源温度被多源复用热泵机组加工为空调设备和热水设备所需的暖通水源温度，供用户使用。参见图3，在本实施例中，多源复用热泵机组具体地为双热源并联热泵机组，其包括第一水源换热器2、压缩机3、第二水源换热器4和空气换热器5，第一水源换热器2、第二水源换热器4和空气换热器5中均设置有制冷剂，在本实施例中，在第一水源换热器2、第二水源换热器4和空气换热器5的内部均设置用于存储液体氟利昂的储液罐。第二水源换热器4和空气换热器5并联连接后，与压缩机3、第一水源换热器2串联连接成一个回路，第二水源换热器4连接能源获取模块，第一水源换热器2通过循环泵连接空调设备和热水设备。第一水源换热器2与压缩机3通过四通阀8连接，压缩机3与第一水源换热器之间还连接有气液分离器9，第二水源换热器4与空气换热器5并联连接后，也通过该四通阀8的连接压缩机3。通过对四通阀8进行控制，联通压缩机3与第一水源换热器2直接的通路，以及压缩机3与并联的第二水源换热器4与空气换热器5之间的通路。

为了调节水源和空气源获取量的大小，第二水源换热器4与空气换热器5分别连接对应的电子膨胀阀后，再并联连接到压缩机3与第一水源换热器2的两侧，水源换热器所交换水源、空气换热器5所交换空气源的量是由各自对应的电子膨胀阀的开度来控制的。本实施例中，第二水源换热器4连接电子膨胀阀6，空气换热器连接电子膨胀阀7。其中，空气换热器5为风机翅片换热器。

太阳能和地能热通过多源集热水箱换热后，以水热源进入多源复用热泵机组，与空气源复合蒸发或冷凝，实现空调设备的制热或制冷，以及热水设备的热水供应。

本实施例中，多源复用热泵机组采用双热源并联热泵机组，用两个电子膨胀阀分别控制两个并联的换热器，这两个换热器分别为第二水源换热器4和空气换热器5。双热源并联热泵机组制热时，两个并联热源作为并联双蒸发器，可以根据两热源强、弱，通过调节两个电子膨胀阀开度，获取不同量的水源和空气源能量。其中，控制水源换热器的为水源阀，控制空气换热器5的为空气阀。双热源并联热泵机组制冷时，两个并联热源作为并联双冷凝器，需要产生热水，可开大水源阀，较多的高温氟利昂气体加热洗浴水，不要热水时，开大空气阀，通过风扇与翅片散热，不需要配套冷却塔。

多源复用热泵机组结构简单，可以有单独空气源、单独水源以及空气源与水源配合等三种模式运行，可以实现制冷、制热、产生热水的三联供功能。

参见图4-5，第一水源换热器2连接空调设备和热水设备。具体地，空调设备的空调水箱与第一水源换热器2通过管道相连，空调水箱通过空调泵连接空调末端设备，其中，空调末端设备为风机盘管、热管道和散热片中的一种或多种。空调水箱与第一水源换热器2连接的管道上设置有用于控制水源循环方向的切换阀，且空调水箱与第一水源换热器2之间还连接有用于调节水源流量的变频泵。热水调设备的洗浴水箱与第一水源换热器2通过管道相连，洗浴水箱通过热水泵连接喷头，洗浴水箱与第一水源换热器2连接的管道上设置有用于控制水源循环方向的切换阀。在本实施例中，热水泵与空调泵均为变频泵。

在冬季，能源获取模块提供中央热空调与中央热水。参见图4，在晴天时，通过低温水在真空管集热器中循环，获取冬天太阳的低温热能，送到多源复用热泵机组的第二水源换热器4，此时第二水源换热器4作为水源蒸发器使用；同时，获取地下储热水井J1的热水，通过集热水箱里的换热盘，使集热水箱中的水升温后，再送到多源复用热泵机组的第二水源换热器4，此时水源换热器也是作为水源蒸发器来使用的；另一方面，多源复用热泵机组的空气换热器5作为空气蒸发器使用，对空气源进行蒸发。

将第二水源换热器4和空气换热器5蒸发出低温氟利昂气体送入压缩机3进行压缩，调整压缩机3吸气温度，将氟利昂气体压缩成高温气体，高温气体进入水第一水源换热器2中，此时第一水源换热器2作为水冷凝换热器使用，进而将空调水箱中的水加热，达到空调所需的温度，再通过空调泵把空调水箱的热水送入空调末端设备，提高室温，改善居住环境。由此，实现水源和空气源的双源蒸发，有效地利用了太阳能、地热能和空气等等温热源。

同时，通过空调水箱循环泵水路阀门的调整，使热水进入洗浴水箱，通过热水泵将热水送到喷头，给用户提供热水。

地下储热水井J1的热水换热后的冷水，可以送入地下储冷水井J2储冷，既回灌地下水，又储存冷源，准备换季使用。

在夏季，能源获取模块提供中央冷空调与中央热水。参见图5，通过循环泵把空调水箱中的水源送入第一水源换热器2，此时第一水源换热器2作为水源蒸发器使用，第一水源换热器2中的氟利昂蒸发吸收水源温度，使空调水箱中的水成为低温水，由空调泵将冷水送入空调末端设备，降低室温，进行制冷。

第一水源换热器2中蒸发出的氟利昂气体传输到压缩机3进行压缩，成为高温气体，高温气体被传输到并联的第二水源换热器4和空气换热器5，此时第二水源换热器4作为水冷凝换热器使用，空气换热器5作为空气冷凝换热器使用。对第二水源换热器4和空气换热器5对应的电子膨胀阀进行开度的调整，可以实现两个换热器散热效率的调整，有利于废热利用。

第二水源换热器4与多源集热水箱中水循环换热，使多源集热水箱中的水温升高，这将影响空调设备的制冷效率，此时开启水泵B2，抽取地下储冷水井J2中的冷水到多源集热水箱中，使集热水箱中的水源温度降低。同时，换热后的热水，可以送入地下储热水井J1，既回灌地下水，又储存热源，准备换季使用。

洗浴水箱的热水，主要通过多源集热水箱与真空管集热器的水源循环，获取太阳能源，也可以通过第二水源换热器4获取热水。

其中，泵的功率范围为15～75KW。

多源集热水箱、空调水箱和洗浴水箱均是保温水箱，三个水箱的容量可根据需要来选择。三个水箱构成了分类存储模块。在季节变化时，三个水箱的功能、用途可变。如春、秋季节，空调水箱用于产生热水；冬季制热时，多源集热水箱为多源复用热泵机组提供热水源；夏季制冷时，多源集热水箱为多源复用热泵机组提供的冷凝散热提供循环水，带出的热水可作为洗浴水或者地下储热水。洗浴水箱的设置，减少了多源复用热泵机组内部的热水换热器。

有了水箱，不用直接为用户空调供暖，多源复用热泵机组为空调设备和热水设备供热是通过配置空调水箱、洗浴水箱进行储热，再通过各自的泵提取相应水箱热源到用户，运行能耗低，空调负荷变化跟随快，调整方便，利于夜间低价电制热，实现能源的节省。

三个水箱结构支撑了空调、热水一体化实现，使水源制冷不用冷却塔便成为现实。

空调使用控制模块通过水泵连接水箱与空调设备或热水设备，进而供热或制冷，通过调节水泵实现流量控制。其中，水泵为变频泵。

热水供给控制模块为用户提供热水，主要通过洗浴水箱与热水泵来实现，热水泵也为变频泵，其对喷头喷出的热水量进行控制，实现节能的效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，包括利用水源获取太阳能和地能热的能源获取模块，能源获取模块与多源复用热泵机组相连，通过多源复用热泵机组将获取太阳能和地热能的水源加工为预设温度的水源，所述多源复用热泵机组连接空调设备及热水设备。

2.如权利要求1所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，所述能源获取模块包括多源集热水箱，多源热水箱通过管道连接真空管集热器，连接所述多源热水箱与真空管集热器的是用于循环水源的管道。

3.如权利要求2所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，多源集热水箱内部设置有换热盘管(1)，换热盘管(1)连接多个地下换热水井，用于连接所述多源集热水箱与多个地下换热水井的是用于循环水源的管道。

4.如权利要求3所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，所述换热盘管(1)为螺旋式盘管换热器。

5.如权利要求3所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，所述地下换热水井包括：用于存储热水的地下储热水井和用于存储冷水的地下储冷水井。

6.如权利要求1所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，所述多源复用热泵机组包括第一水源换热器(2)、压缩机(3)、第二水源换热器(4)和空气换热器(5)，所述第一水源换热器(2)、第二水源换热器(4)和空气换热器(5)中均设置有制冷剂，所述第二水源换热器(4)和空气换热器(5)并联连接后，与压缩机(3)、第一水源换热器(2)串联连接成一个回路，所述第二水源换热器(4)连接用于获取太阳能和地热能的能源获取模块，所述第一水源换热器(2)连接空调设备和热水设备。

7.如权利要求6所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，所述空调设备包括与第一水源换热器(2)相连的空调水箱，空调水箱通过空调泵连接空调末端设备，所述空调末端设备为风机盘管、热管道和散热片中的一种或多种。

8.如权利要求6所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，所述热水设备包括与第一水源换热器(2)相连的洗浴水箱，洗浴水箱通过热水泵连接喷头。

9.如权利要求6所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，第二水源换热器(4)和空气换热器(5)分别连接对应的电子膨胀阀后，再并联连接到压缩机(3)与第一水源换热器(2)的两侧。

10.如权利要求9所述的多源中央空调热水一体化系统，其特征在于，所述空气换热器(5)为风机翅片换热器。