CN205351809U - 一种住宅用冷暖循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种住宅用冷暖循环系统。冷水机组冷凝端与蓄热水箱的换热管路相连接；蓄热水箱箱体与地暖盘管、太阳能集热器以及热水热泵相连接，蓄热水箱箱体经水箱和冰箱内部的冷凝管路连接；冷水机组蒸发端与蓄冷水箱的换热管路相连接，蓄冷水箱箱体与风机盘管相连接；冷水机组冷凝端与蓄热水箱换热管路之间的管道通过三通阀引出连接到风冷冷却塔，冷水机组蒸发端与蓄冷水箱换热管路之间的管道通过三通阀引出连接到风冷冷却塔。本实用新型将家居的空调热水结合在一起，综合利用了太阳能以及冷水机组和冰箱等设备余热，提高系统整体运行效率，而且能够适应一年四季不同环境需求。

Description

一种住宅用冷暖循环系统

技术领域

本实用新型涉及建筑节能环保技术领域，具体涉及了一种住宅用冷暖循环系统。

背景技术

随着社会经济的持续发展，空调、太阳能热水器等各种建筑设备大量地进入人们的日常生活中。与此同时人们对住宅舒适度要求也在提高，因此地暖的使用量也不断增加。单独的设备在运行时存在协调性不足，能源利用率低等问题。

虽然目前已有商业化的空调热水一体机以及许多尚处于研究开发阶段的新型制冷采暖热水一体化系统，但它们依然存在一定程度上的不足。

对于目前已经商业化的空调热水一体机，在夏季运行时能够在制冷的同时利用余热加热水。但在冬季时，如果采暖的同时利用一部分热量制热水，则会造成系统效率大大降低。

对于其他处于研究开发阶段的新型系统，多有使用溴化锂吸收式制冷技术，这种制冷机技术不若压缩式制冷成熟，而且建筑适应性不广阔，除此之外，由于冬季太阳辐射量少，无法实现冬季采暖热水联供。目前多数一体机供暖方式采用对流型的风机供暖，难以满足人们对住宅舒适度的要求。系统工质多采用有机工质，若应用到大型建筑中，不但成本高，还会造成环境污染。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提出了一种住宅用冷暖循环系统，利用热泵技术、太阳能技术以及冷水机组和冰箱等设备余热，获得了能适应四季不同环境需求的换热系统。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括冷水机组、太阳能集热器、蓄热水箱、蓄冷水箱、风冷冷却塔、地暖盘管、风机盘管、冰箱、水箱以及热水热泵，冷水机组冷凝端与蓄热水箱的换热管路相连接，蓄热水箱箱体与用于冬季供暖的地暖盘管、用于冬季制热水的热水热泵以及用于收集太阳热量的太阳能集热器相连接，蓄热水箱箱体经水箱和冰箱内部的冷凝器连接；冷水机组蒸发端与蓄冷水箱的换热管路相连接，蓄冷水箱箱体与用于夏季制冷的风机盘管相连接。

冷水机组冷凝端入口与蓄热水箱换热管路之间的管道、冷水机组蒸发端入口与蓄热水箱换热管路之间的管道均通过三通阀引出连接到风冷冷却塔的出口，冷水机组冷凝端出口与蓄冷水箱换热管路之间的管道、冷水机组蒸发端出口与蓄冷水箱换热管路之间的管道均通过三通阀引出连接到风冷冷却塔的入口。

本实用新型的蓄热水箱作为整个系统的热源连接太阳能集热器及冷水机组，并通过一个水箱与冰箱冷凝端相连，用于收集系统中所有的热量，从而制取生活热水及冬季地暖供暖；蓄冷水箱作为整个系统的冷源与冷水机组和制冷风机盘管相连，用于收集系统中的冷量进行夏季制冷。

冰箱冷凝端与水箱相连用于换热，水箱与蓄热水箱相连为其补充水源。

所述的水箱设有进水口，蓄热水箱设有出水口连接热水热泵以输出冬季所需热水。

所述冷水机组冷凝端的冷却水出口与蓄热水箱换热管路的进口连接，蓄热水箱换热管路的出口连接冷凝端的冷却水入口形成循环，两段连接管道均设置三通阀再分别连接到风冷冷却塔的进出口。

所述的冷水机组蒸发端的冷冻水出口与蓄冷水箱换热管路的进口连接，蓄冷水箱换热管路的出口连接蒸发端的冷冻水入口形成循环，两段连接管道均设置三通阀再分别连接到风冷冷却塔的进出口。以此通过三通阀的切换，实现不同的运行模式以适应环境变化。

所述的太阳能集热器采用平板集热器，因为其结构简单，价格低廉，能很好的与建筑相融合，在实现整个系统美观的同时，节约成本；太阳能集热器的进出水口连接蓄热水箱，采用自然循环，利用太阳能热量加热热水。

所述的冰箱中的风冷冷凝器改造为水冷冷凝器，从而与水箱中的水进行换热，可回收冰箱的冷凝热，并能提高冰箱运行的能效系数COP。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型系统以电驱动的冷水机组为核心，加入太阳能集热器模块来制取热水。整个系统收集到的热量集中在蓄热水箱中，制取的冷量集中在蓄冷水箱中，用于集中分配，制冷输出采用风机盘管，采暖输出使用地暖辐射供热。

本实用新型使用地暖盘管实现辐射供热满足舒适性，使用风机盘管进行夏季制冷，循环工质为蓄冷水箱的水，通过设置蓄冷及蓄热水箱用来储存热量与冷量，以适应环境的变化。

并且本实用新型采用的各个部件均为广泛应用的建筑设备，价格低廉，没有处于尚未商业化的部件。

附图说明

图1是本实用新型系统的结构连接图。

图2是本实用新型在夏季运行状态之一的管路连通图。

图3是本实用新型在夏季运行状态之二的管路连通图。

图4是本实用新型在冬季运行状态之一的管路连通图。

图5是本实用新型在春秋季运行状态之一的管路连通图。

图中：1、风冷冷却塔，2、太阳能集热器，3、蓄冷水箱，4、冷水机组，5、蓄热水箱，6、地暖盘管，7、风机盘管，8、水箱，9、冰箱，10、热水热泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括冷水机组4、太阳能集热器2、蓄热水箱5、蓄冷水箱3、风冷冷却塔1、地暖盘管6、风机盘管7、冰箱9、水箱8以及热水热泵10，冷水机组4冷凝端与蓄热水箱5的换热管路相连接，蓄热水箱5箱体分别与地暖盘管6和太阳能集热器2相连接，蓄热水箱5箱体经水箱8和冰箱9内部的冷凝管路连接；冷水机组4蒸发端与蓄冷水箱3的换热管路相连接，蓄冷水箱3箱体与风机盘管7相连接；冷水机组4冷凝端入口与蓄热水箱5换热管路之间的管道、冷水机组4蒸发端入口与蓄热水箱5换热管路之间的管道均通过三通阀引出连接到风冷冷却塔1的出口，冷水机组4冷凝端出口与蓄冷水箱3换热管路之间的管道、冷水机组4蒸发端出口与蓄冷水箱3换热管路之间的管道均通过三通阀引出连接到风冷冷却塔1的入口。图1中每一条循环连接管路上设有水泵进行驱动循环流动的进行，水泵在图中以带圆箭头表示。

水箱8设有进水口，蓄热水箱5设有出水口连接热水热泵10输出热水。

冷水机组4冷凝端的冷却水出口与蓄热水箱5换热管路的进口连接，蓄热水箱5换热管路的出口连接冷凝端的冷却水入口形成循环，两段连接管道均设置三通阀再分别连接到风冷冷却塔1的进出口。冷水机组4蒸发端的冷冻水出口与蓄冷水箱3换热管路的进口连接，蓄冷水箱3换热管路的出口连接蒸发端的冷冻水入口形成循环，两段连接管道均设置三通阀再分别连接到风冷冷却塔1的进出口。

太阳能集热器2采用平板集热器，具有结构简单，价格低廉，易于建筑相结合的特点。

具体实施中，冰箱是通过冷凝器改造，将风冷换热冷凝器改为水冷换热冷凝器，在冰箱与蓄热水箱之间设置一个水箱，水冷冷凝器进出口连接水箱，并通过泵进行循环，从而收集冰箱余热，水箱中的水通过水泵进入蓄热水箱，用来补充蓄热水箱的水源。

冷水机组冷凝端连接蓄热水箱，蒸发端连接蓄冷水箱，实现制冷的同时进行余热加热水；冷水机组冷凝端连接风冷冷却塔，蒸发端连接蓄冷水箱时，即通过空气源冷水机组制冷；冷水机组冷凝端连接蓄热水箱，蒸发端连接风冷冷却塔时，实现空气源冷水机组制热水。

上述地暖盘管埋在室内地板下，其进出口与蓄热水箱相连，并通过水泵进行循环，将蓄热水箱中收集到的热量通过地板辐射的方式释放到室内空间，地板辐射供暖增加了整个建筑供暖的舒适度。

上述风机盘管设置在房间顶部，其进出口与蓄冷水箱相连，并通过水泵进行循环，将蓄冷水箱中的冷量释放到室内空间，进行夏季制冷，盘管内的循环工质是水，而不同与普通空调使用有机工质。

本实用新型的工作模式和过程如下：

如图2所示，在夏季每天温度最低时，通过调整三通阀使风冷冷却塔、冷水机组及蓄冷水箱三者形成循环，将蓄冷水箱中的水冷却到7℃左右进行储存，这样有利于提高空调系统的制冷系数COP，节约电能；当需要制冷时可将蓄冷水箱中的冷水通入风机盘管进行循环制冷。由于蓄冷水箱具有蓄冷的性能，冷水机组可以间歇运行，由蓄冷水箱实现持续制冷，冷水机组运行时间少于制冷时间，可以延长机组使用寿命。

夏季太阳辐射较强，一般能满足生活热水需求，同时可在每天太阳出来前，先调节三通阀使蓄热水箱、冷水机组及蓄冷水箱三者接通形成循环，如图3所示，先将蓄热水箱的水由25℃左右加热至35℃实现对水箱中的水进行预热，之后再调节三通阀使得风冷冷却塔、冷水机组及蓄冷水箱三者形成循环达到如图2所示，有效利用空调制冷余热。

一般来说，夏季太阳能集热器收集的热量可将蓄热水箱中的水加热到70℃以上，满足生活用水需求。如遇极端天气，太阳辐射不足，水温不能达到要求时，则调节三通阀使蓄热水箱、冷水机组及蓄冷水箱接通形成循环，如图3所示，利用制冷系统冷凝余热加热蓄热水箱至所需温度。

在冬季，空调制冷系统不再使用。而太阳辐射在冬季一般不能满足室内采暖供热的需求。根据设计标准，冬季地暖水温设定为50℃。调节三通阀使得风冷冷却塔、冷水机组以及蓄热水箱三者形成循环，如图4所示，从室外吸收热量与太阳能集热器共同加热蓄热水箱中的水至50℃储存在蓄热水箱中。需要采暖时，则通入地暖的盘管中，利用地暖辐射进行室内供热。冬季生活热水可从蓄热水箱中抽取50℃的水再用热水热泵加热至所需温度70℃以上。

冷水机组加热水可在冬季一天温度最高时进行，这样会提高冷水机组的性能系数COP。同样，由于蓄热水箱能够储存热量，冷水机组可以间歇运行，延长机组的使用寿命。

系统采用水冷换热器回收冰箱的余热，因此冰箱需要进行特殊的设计和改造。在蓄热水箱与冰箱之间设计一个容积为50L的水箱，在此水箱可以储存一定量的水从而实现与冰箱冷凝器换热，回收冰箱余热，经计算控制水箱进水水流速5.275L/h，回热冰箱余热的同时对蓄热水箱进行补水。

在春秋非采暖制冷季节。生活热水可通过太阳能集热器制取，当太阳辐射不足，水温不能达到70℃时，调节三通阀使冷却塔、水冷机组、蓄热水箱形成循环，如图5所示，从而加热蓄热水箱中的水至70℃。

具体实施中系统经过调研计算，在一个典型年之中，一体化系统夏季能耗626.9kwh，冬季能耗2173.5kwh。如果不使用一体化系统，则夏季能耗为1267.8kwh，冬季能耗11373kwh。计算可知，在使用一体化系统后，夏季节能50.6％，冬季节能80.9％；整个采暖制冷季节节能77.8％，由此可见本实用新型的节能效果显著。

在春秋两季非制冷采暖季节，由于系统的蓄热功能，经过计算，两季不用耗电，如果对比电加热制热水模式，一体化系统在春秋两季可节省1196.84kwh电能，节能率达100％。

Claims (7)

1.一种住宅用冷暖循环系统，其特征在于：包括冷水机组(4)、太阳能集热器(2)、蓄热水箱(5)、蓄冷水箱(3)、风冷冷却塔(1)、地暖盘管(6)、风机盘管(7)、冰箱(9)和水箱(8)，冷水机组(4)冷凝端与蓄热水箱(5)的换热管路相连接，蓄热水箱(5)箱体分别与地暖盘管(6)、太阳能集热器(2)相连接，蓄热水箱(5)箱体经水箱(8)和冰箱(9)内部的冷凝管路连接；冷水机组(4)蒸发端与蓄冷水箱(3)的换热管路相连接，蓄冷水箱(3)箱体与风机盘管(7)相连接；冷水机组(4)冷凝端入口与蓄热水箱(5)换热管路之间的管道、冷水机组(4)蒸发端入口与蓄热水箱(5)换热管路之间的管道均通过三通阀引出连接到风冷冷却塔(1)的出口，冷水机组(4)冷凝端出口与蓄冷水箱(3)换热管路之间的管道、冷水机组(4)蒸发端出口与蓄冷水箱(3)换热管路之间的管道均通过三通阀引出连接到风冷冷却塔(1)的入口。

2.根据权利要求1所述的一种住宅用冷暖循环系统，其特征在于：所述的水箱(8)设有进水口，蓄热水箱(5)设有出水口并连接热水热泵(10)输出热水。

3.根据权利要求1所述的一种住宅用冷暖循环系统，其特征在于：所述冷水机组(4)冷凝端的冷却水出口与蓄热水箱(5)换热管路的进口连接，蓄热水箱(5)换热管路的出口连接冷凝端的冷却水入口形成循环，两段连接管道均设置三通阀再分别连接到风冷冷却塔(1)的进出口。

4.根据权利要求1所述的一种住宅用冷暖循环系统，其特征在于：所述的冷水机组(4)蒸发端的冷冻水出口与蓄冷水箱(3)换热管路的进口连接，蓄冷水箱(3)换热管路的出口连接蒸发端的冷冻水入口形成循环，两段连接管道均设置三通阀再分别连接到风冷冷却塔(1)的进出口。

5.根据权利要求1所述的一种住宅用冷暖循环系统，其特征在于：所述的太阳能集热器(2)采用平板集热器。

6.根据权利要求1所述的一种住宅用冷暖循环系统，其特征在于：所述的冰箱(9)中的风冷冷凝器改造为水冷冷凝器，从而与水箱(8)中的水进行换热，可回收冰箱的冷凝热，并能提高冰箱运行的能效系数COP。

7.根据权利要求1所述的一种住宅用冷暖循环系统，其特征在于：所述的地暖盘管(6)埋在室内地板下，所述的风机盘管(7)置于房顶。