CN207751197U - 一种新型热水供暖制冷多功能集成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,该系统依靠制冷剂和导热介质实现热量的传递,包括用于太阳能集热蒸发单元、所述制冷剂的室外机单元、室内末端单元、热水单元、用于交换热量的第一换热单元和第二换热单元;室外机单元、室内末端单元和所述第二换热单元均与所述第一换热单元循环连通,太阳能集热蒸发单元和所述热水单元均与第二换热单元循环连通。本实用新型中部件的数量大大减少,使得系统的机构更加紧凑,便于安装和维护,同时也降低了成本,实现了高效的供暖、制冷和制热水三大功能以及三大功能的任意组合,系统可以不受天气的限制,不管室外气温多低,也能连续提供>45℃的热水,实现连续稳定高效的运行。
Description
技术领域
本实用新型属于暖通技术领域,具体涉及一种新型热水供暖制冷多功能集成系统。
背景技术
太阳能和空气能都是人类取之不尽、用之不竭的可再生的能源,但是太阳能热水器受天气影响大、连续性差,在阴冷天气和夜间无法连续进行;空气能热泵在阴雨天气或者夜间虽能连续运行,但其供暖能力和供暖性能系数会随着室外气温的降低而降低,运行能效较低,运行费用较高,冬季还有室外结霜问题,并不适用于我国东北、华北、西北等寒冷地区。
现有的家用热水器与家用采暖制冷系统大多是相互独立、互不兼容的两个系统,且采暖制冷系统的造价比热水器高得多,但若将太阳能热水器与家用冷暖空调配合使用,则不但可以满足普通家庭一年四季中对制冷、采暖和制热水等多种需求,而且可以减少电耗,大幅度降低运行费用,具有良好的应用前景。例如申请号为“201620750509.2”,名称为“太阳能空气源热泵三联供系统”的中国专利,一种太阳能空气源热泵三联供系统,包括:太阳能集热蒸发器单元、空气源热泵主机单元、热水单元和室内末端单元,太阳能集热蒸发器单元、热水单元和室内空调末端单元分别与空气源热泵主机单元连接,通过上述方式,本实用新型太阳能空气源热泵三联供系统能够实现高效供暖、制冷和制热水三大功能以及三大功能的任意组合,能够以太阳能或空气源作为低温热源为室内供暖或制热水,并且夏季还能为室内制冷的同时制热水,系统具有较高的综合能效比,且系统可以不受天气的限制,实现连续稳定高效的运行。然而,其空气源热泵主机单元的结构比较复杂,而且阀门的数量和类型较多,使用时势必需要改变多个阀门的状态才可以实现功能的切换,不便于操作。
实用新型内容
为了克服上述技术缺陷,本实用新型提供一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其结构紧凑,便于控制。
为了解决上述问题,本实用新型按以下技术方案予以实现的:
本实用新型所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,该系统依靠制冷剂和导热介质实现热量的传递,包括用于加热所述导热介质的太阳能集热蒸发单元、用于加热或冷却所述制冷剂的室外机单元、室内末端单元、热水单元、用于交换热量的第一换热单元和第二换热单元;所述室外机单元、所述室内末端单元和所述第二换热单元均与所述第一换热单元循环连通,所述太阳能集热蒸发单元和所述热水单元均与所述第二换热单元循环连通。
进一步地,所述第一换热单元包括用于盛放导热介质的第一水箱、用于循环制冷剂的第一换热器和第二换热器,所述第一换热器和第二换热器均设于所述第一水箱内;
所述第二换热单元包括用于盛放导热介质的第二水箱、第三换热器和用于循环制冷剂的第四换热器,所述第三换热器和第四换热器均设于所述第二水箱内;
所述室外机单元与所述第一换热器循环连通,所述室内末端单元和所述第二水箱均与所述第一水箱循环连通,所述第二换热器与所述第四换热器循环连通,所述太阳能集热蒸发单元与所述第二水箱循环连通,所述第三换热器的一端连通所述热水单元,另一端连通外部水源。
进一步地,还包括压缩机和节流器,所述第二换热器、所述压缩机、所述第四换热器和所述节流器顺次连接,形成循环的回路。
进一步地,所述第一水箱包括第一入口和第一出口,所述第二水箱包括第二入口和第二出口;所述第一入口和所述第二出口连通,所述第一出口和所述第二入口连通;在所述第一出口设有第一电磁阀,在所述第二出口设有第二电磁阀。
进一步地,所述室内末端单元通过所述第一入口及所述第一出口与所述第一水箱连通。
进一步地,所述室外机单元包括室外机和第一循环泵,所述第一循环泵设于所述室外机与所述第一换热器之间;
所述太阳能集热蒸发单元包括太阳能集热蒸发器和第二循环泵,所述第二循环泵设于所述太阳能集热蒸发器与所述第二水箱之间;
所述第一水箱内设有第一温度传感器、所述第二水箱内设有第二温度传感器,所述太阳能集热蒸发单元的出口处设有第三温度传感器。
进一步地,还包括控制器,所述控制器根据所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器采集的温度信息,控制所述压缩机、所述第一循环泵和所述第二循环泵的启停,以及所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的通断。
进一步地,所述第一换热器、所述第二换热器、所述第三换热器和所述第四换热器均为蛇形管式换热器。
进一步地,所述室内末端单元为室内换热器,又或者为风机盘管、地暖盘管、毛细管网中的一种或两种的组合。
进一步地,还包括集成箱,所述集成箱包括上隔间和下隔间,所述第一换热单元设于所述上隔间,所述第二换热单元设于所述下隔间。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型中部件的数量大大减少,使得系统的机构更加紧凑,便于安装和维护,同时也降低了成本。热水单元中水通过吸收第二换热单元内的热量从而被加热成热水;室内末端单元中的导热介质通过吸收第一换热单元内热量,以使室内末端单元可以为室内提供高温,又或者室内末端单元中的导热介质将室内的热量带至第一换热单元释放,以使室内的温度降低。通过上述过程,实现了高效的供暖、制冷和制热水三大功能以及三大功能的任意组合,系统可以不受天气的限制,不管室外气温多低,也能连续提供>45℃的热水,实现连续稳定高效的运行。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明,其中:
图1是本实用新型实施例1所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统;
图2是本实用新型实施例2所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统;
图3是本实用新型所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统的控制原理示意图。
图中:
1-太阳能集热蒸发单元;11-太阳能集热蒸发器;12-第二循环泵;
2-室外机单元;21-室外机;22-第一循环泵;
3-室内末端单元;
4-热水单元;
5-第一换热单元;51-第一水箱;52第一换热器;53-第二换热器;
511-第一入口;512-第一出口;
6-第二换热单元;61-第二水箱;62-第三换热器;63-第四换热器;
611-第二入口;612-第二出口;
7-压缩机;
8-节流器;
91-第一电磁阀;92-第二电磁阀;93-第一温度传感器;
94-第二温度传感器;95-第三温度传感器;
100-集成箱100;101-上隔间;102-下隔间;
200-控制器;
300-外部水源。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示,一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,该系统依靠制冷剂和导热介质实现热量的传递,包括用于加热导热介质的太阳能集热蒸发单元1、用于加热或冷却制冷剂的室外机单元2、室内末端单元3、热水单元4、用于交换热量的第一换热单元5和第二换热单元6。室外机单元2、室内末端单元3和第二换热单元6均与第一换热单元5循环连通,太阳能集热蒸发单元1和热水单元4均与第二换热单元6循环连通。相比于现有产品,该系统中部件的数量大大减少,使得系统的机构更加紧凑,便于安装和维护,同时也降低了成本。热水单元4中水通过吸收第二换热单元6内的热量从而被加热成热水;室内末端单元3中的导热介质通过吸收第一换热单元5内热量,以使室内末端单元3可以为室内提供高温,又或者室内末端单元3中的导热介质将室内的热量带至第一换热单元5释放,以使室内的温度降低。通过上述过程,实现了高效的供暖、制冷和制热水三大功能以及三大功能的任意组合,系统可以不受天气的限制,不管室外气温多低,也能连续提供>45℃的热水,实现连续稳定高效的运行。
优选地,第一换热单元5包括用于盛放导热介质的第一水箱51、用于循环制冷剂的第一换热器52和第二换热器53,第一换热器52和第二换热器53均设于第一水箱51内;第二换热单元6包括用于盛放导热介质的第二水箱61、第三换热器62和用于循环制冷剂的第四换热器63,第三换热器62和第四换热器63均设于第二水箱61内。具体地,室外机单元2与第一换热器52循环连通,室内末端单元3和第二水箱61均与第一水箱51循环连通,第二换热器53与第四换热器63循环连通,太阳能集热蒸发单元1与第二水箱61循环连通,第三换热器62的一端连通热水单元4,另一端连通外部水源300,外部水源300为自来水,自来水通过第三换热器62流入热水单元4,该过程中导热介质和制冷剂均不会泄露至自来水,保证了生活热水的安全性。优选地,导热介质可以采用水,或者采用具有防冻效果的乙二醇或者丙二醇介质。
优选地,本实用新型还包括压缩机7和节流器8,第二换热器53、压缩机7、第四换热器63和节流器8顺次连接,形成循环的回路。节流器8是一种流量恒定的节流设备,其结构包括内径为0.5-5㎜的毛细管,材料为紫铜或不锈钢。
优选地,第一水箱51包括第一入口511和第一出口512,第二水箱61包括第二入口611和第二出口612;第一入口511和第二出口612连通,第一出口512和第二入口611连通;在第一出口512设有第一电磁阀91,在第二出口612设有第二电磁阀92。优选地,室内末端单元3通过第一入口511及第一出口512与第一水箱51连通。换言之,第二水箱61和室内末端单元3共用第一水箱51的第一入口511和第一出口512。
优选地,室外机单元2包括室外机21和第一循环泵22,第一循环泵22设于室外机21的第一换热器52之间,换言之,第一循环泵22、室外机21和第一换热器52形成循环的回路。太阳能集热蒸发单元1包括太阳能集热蒸发器11和第二循环泵12,第二循环泵12设于太阳能集热蒸发器11与第二水箱61之间,换言之,第二循环泵12、太阳能集热蒸发器11和第二水箱61形成循环的回路。
第一水箱51内设有第一温度传感器93,第一温度传感器93采集第一水箱51内导热介质的温度,第二水箱61内设有第二温度传感器94,第二温度传感器94采集第二水箱61内导热介质的温度,太阳能集热蒸发单元1的出口处设有第三温度传感器95,第三温度传感器95采集由太阳能集热蒸发单元1流出的导热介质的温度。
优选地,第一换热器52、第二换热器53、第三换热器62和第四换热器63均为蛇形管式换热器。室内末端单元3为室内换热器,又或者为风机盘管、地暖盘管、毛细管网中的一种或两种的组合。
实施例2
为了使得该系统更加集成化,进一步缩小体积,提高安全性,优选地,如图2所示,本实用新型还包括集成箱100,集成箱100包括上隔间101和下隔间102,第一换热单元5设于上隔间101,第二换热单元6设于下隔间102。进一步地,压缩机7和第一电磁阀91也设在上隔间101内,而节流器8和第二电磁阀92设在下隔间102内。
本实用新型包括四种运行模式,分别为:单独制冷模式、全热回收模式(制冷+热水)、供暖/热水模式、太阳能供暖/热水模式,每个运行模式下需要开启和连通相应的部件,为了便运行模式的切换,本实用新型还包括控制器200,控制器200根据第一温度传感器93、第二温度传感器94和第三温度传感器95采集的温度信息,控制压缩机7、第一循环泵22和第二循环泵12的启停和运转速度,以及第一电磁阀91和第二电磁阀92的通断。
本实用新型各个运行模式具体运行和控制过程如下:
1、单独制冷模式
开启:室外机21和第一循环泵22;关闭:压缩机7和第二循环泵12。
具体工作过程为:室外机21中低温低压的制冷剂在第一换热器52中吸收第一水箱51中的热量后变成气态,气态制冷剂经过第一循环泵22再流至室外机21。第一水箱51中的导热介质与低温制冷剂换热后变成低温导热介质,低温导热介质流至室内末端单元3吸收室内空气热量为室内制冷,室内末端单元3流出的高温导热介质进入第一水箱51,并与第一换热器52中的制冷剂换热,完成一个制冷循环,系统如此往复循环工作,为室内持续制冷。
当设置在第一水箱51内的第一温度传感器93采集到的温度达到设定温度时,第一循环泵22低速运行。
2、全热回收模式(制冷+热水)
开启:压缩机7和第一电磁阀91;关闭:第一循环泵22、第二循环泵12、第二电磁阀92和室外机21。
具体工作过程为:第二换热器53中低温低压的制冷剂吸收第一水箱51中导热介质的热量后变成气态,低温导热介质通过第一电磁阀91流至室内末端单元3,并吸收室内空气热量为室内制冷,同时,气态制冷剂进入压缩机7压缩成高温高压的过热制冷剂蒸气,高温高压的过热气态制冷剂进入到第四换热器63进行冷凝变成液态,冷凝热用于加热第三换热器62中的水,此时即可在热水单元4获得热水,液态制冷剂经过节流器8节流成低温低压的液态制冷剂,液态制冷剂进入第二换热器53,完成一个全热回收循环,系统如此反复循环工作,为室内制冷的同时免费制取生活热水。
当设置在第二水箱61内部的第二温度传感器94采集到的温度达到设定温度时,控制器200会将全热回收模式会自动切换到单独制冷模式。
3、供暖/热水模式
设第三温度传感器95测得的温度为T,环境温度为T0,预设温差为△T,当第三温度传感器95测得的温度T<T0+△T时,系统切换为供暖/热水模式。
此时,开启:室外机21、第一循环泵22、压缩机7、第一电磁阀91;关闭:第二循环泵12、第二电磁阀92。
具体工作过程为:室外机21中流出的高温的制冷剂在第一换热器52中放出热量后变成液态,液态制冷剂经过第一循环泵22再流回至室外机21。第一水箱51中的导热介质吸收高温制冷剂热量后变成高温导热介质,高温导热介质通过第一电磁阀91送至室内末端单元3加热室内空气为室内供暖,室内末端单元3冷凝后的导热介质进入第一水箱51,完成一个供暖循环。同时,第二换热器53中的制冷剂吸收高温制冷剂热量后变成气态,气态制冷剂进入压缩机7压缩成高温高压的过热制冷剂蒸气,高温高压的过热气态制冷剂进入第四换热器63进行冷凝变成液态,冷凝热用于加热第三换热器62中的水,液态制冷剂经过节流器8节流成低温低压的液态制冷剂,液态制冷剂进入第二换热器53,完成一个热水循环,系统如此反复循环工作,为室内供暖的同时制取生活热水。
当设置在第二水箱61内部的第二温度传感器94采集到的温度达到设定温度时,压缩机7关闭,自动切换到单独供暖模式。
4、太阳能供暖/热水模式
当第三温度传感器95测得的温度T≥T0+△T时,系统切换为太阳能供暖/热水模式。此时,开启:第二循环泵12;关闭:压缩机7、第二电磁阀108、第二电磁阀92、室外机21、第一循环泵22。
具体工作过程为:低温导热介质在太阳能集热蒸发器11中吸收热量后变成高温导热介质,高温导热介质流入第二水箱61中放出热量成为低温导热介质,放热量用于加热第三换热器62中的水,低温导热介质经过第二循环泵12进入太阳能集热蒸发器11,完成一个热水循环,系统如此反复循环工作,为室内制取生活热水。
当设置在第二水箱61内部的第二温度传感器94采集到的温度达到设定温度时,第二电磁阀92开启,高温导热介质流至室内末端单元3加热室内空气为室内供暖,放热后的导热介质流入第二水箱61,完成一个供暖循环。
由上述的各个运行模式的工作过程介绍可知:在太阳辐射强度足够的情况下,系统利用太阳能集热蒸发器11以太阳能作为低温热源为室内制热水,能效比高;在太阳辐射强度不够的情况下,系统以室外机21作为低温热源为室内制热水,保证系统能持续制热水,弥补了天阳能的不连续性缺陷,减少了冬季的除霜能耗,能效远高于空气能热水器;在夏季运行全热回收模式时,系统能够免费提供生活热水;在任何气温条件下,均可以确保为用户提供热水,实现热水器不受地域和气温的限制,也能连续提供>45℃的热水。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上的限制,故凡是未脱离本实用新型技术方案内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,该系统依靠制冷剂和导热介质实现热量的传递,其特征在于,
包括用于加热所述导热介质的太阳能集热蒸发单元、用于加热或冷却所述制冷剂的室外机单元、室内末端单元、热水单元、用于交换热量的第一换热单元和第二换热单元;
所述室外机单元、所述室内末端单元和所述第二换热单元均与所述第一换热单元循环连通,所述太阳能集热蒸发单元和所述热水单元均与所述第二换热单元循环连通。
2.根据权利要求1所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,
所述第一换热单元包括用于盛放导热介质的第一水箱、用于循环制冷剂的第一换热器和第二换热器,所述第一换热器和第二换热器均设于所述第一水箱内;
所述第二换热单元包括用于盛放导热介质的第二水箱、第三换热器和用于循环制冷剂的第四换热器,所述第三换热器和第四换热器均设于所述第二水箱内;
所述室外机单元与所述第一换热器循环连通,所述室内末端单元和所述第二水箱均与所述第一水箱循环连通,所述第二换热器与所述第四换热器循环连通,所述太阳能集热蒸发单元与所述第二水箱循环连通,所述第三换热器的一端连通所述热水单元,另一端连通外部水源。
3.根据权利要求2所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,还包括压缩机和节流器,所述第二换热器、所述压缩机、所述第四换热器和所述节流器顺次连接,形成循环的回路。
4.根据权利要求3所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,所述第一水箱包括第一入口和第一出口,所述第二水箱包括第二入口和第二出口;所述第一入口和所述第二出口连通,所述第一出口和所述第二入口连通;在所述第一出口设有第一电磁阀,在所述第二出口设有第二电磁阀。
5.根据权利要求4所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,所述室内末端单元通过所述第一入口及所述第一出口与所述第一水箱连通。
6.根据权利要求5所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,
所述室外机单元包括室外机和第一循环泵,所述第一循环泵设于所述室外机与所述第一换热器之间;
所述太阳能集热蒸发单元包括太阳能集热蒸发器和第二循环泵,所述第二循环泵设于所述太阳能集热蒸发器与所述第二水箱之间;
所述第一水箱内设有第一温度传感器、所述第二水箱内设有第二温度传感器,所述太阳能集热蒸发单元的出口处设有第三温度传感器。
7.根据权利要求6所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器根据所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器采集的温度信息,控制所述压缩机、所述第一循环泵和所述第二循环泵的启停,以及所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的通断。
8.根据权利要求2所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,所述第一换热器、所述第二换热器、所述第三换热器和所述第四换热器均为蛇形管式换热器。
9.根据权利要求1所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,所述室内末端单元为室内换热器;所述室内换热器为风机盘管、地暖盘管、毛细管网中的一种或两种的组合。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种新型热水供暖制冷多功能集成系统,其特征在于,还包括集成箱,所述集成箱包括上隔间和下隔间,所述第一换热单元设于所述上隔间,所述第二换热单元设于所述下隔间。
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