CN208579446U - 一种多功能高效空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多功能高效空调系统，其中的源端冷媒循环系统简单可靠、生产成本低，其中的中段缓冲蓄能系统包括缓冲蓄换能箱、高温蓄换热箱、逆流循环换向泵阀，采用自然重力循环技术，无动力实现高温回收蓄热与空调高效蓄能的互补，达到制热或除霜同时高效制取热水、可靠供暖或舒适制冷的同时免费回收热水、过渡季全功率高效制取热水的多功能应用目的，该系统还具有泵阀数量少且运行能耗低、功能模式多且控制简单稳定得优点。

Description

一种多功能高效空调系统

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，具体涉及一种多功能高效空调系统。

背景技术

现有技术热水、制冷、取暖三联供空调系统，因为没有科学设计的中间蓄能子系统或仅有一个简单的蓄热水箱，为了达到高效稳定运行，采用越来越复杂的方法实现，诸如：增设更多四通换向阀、单向阀、截止阀用来取得热水与空调功能的切换，增设更多、更大的水水换热器用来取得全功率制取热水、采用昂贵的智能控制装置用以取得并不理想的除霜供热功能，采用更复杂的生产方法、控制技术用来实现快速、节能、高效的舒适空调效果，事倍而功半，造成空调系统极不稳定、造价成本急剧上升、运行能耗居高不下、用户舒适满意度并未有明显提升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种多功能高效空调系统，基于自然重力循环原理，采用最简单的热泵设备与可靠节能的中间蓄能子系统，实现热水、制冷、除湿、取暖多功能高效空调应用，达到解决现有技术缺陷，降低制造和运行成本、提高用户舒适满意度的目的。

本实用新型的解决方案是：所述一种多功能高效空调系统包括源端冷媒循环子系统、中段缓冲蓄能子系统、末端循环换能子系统。

所述源端冷媒循环子系统包括压缩机、四通换向阀、节流膨胀阀、源端换能器。

所述中段缓冲蓄能子系统包括缓冲蓄换能箱、高温蓄换热箱、热量互补控制阀、除霜控制阀、中温管、高温管、低温管、重力循环管、逆流循环换向泵阀组、应急辅助热源及辐射供暖控制系统。

所述缓冲蓄换能箱包括缓冲蓄能箱体、媒水换能器、内循环导流筒，媒水换能器安装在内循环导流筒内部，内循环导流筒垂直固定设置在缓冲蓄能箱体内。

所述高温蓄换热箱包括高温箱体、热回收换热器、用户冷热水换热器；

所述压缩机排气口连接所述热回收换热器的入口，热回收换热器的出口连接四通换向阀高压主进口，四通换向阀低压主出口连接压缩机回气口，四通换向阀另外两个双向口分别与所述源端换能器的上部气相口、所述媒水换能器上部气相口连接，所述节流膨胀阀两端分别与源端换能器、媒水换能器的下部液相口连接。

所述高温蓄换热箱安装位置高于缓冲蓄换能箱，所述高温蓄换热箱的上水口经热量互补控制阀连接到所述高温管中部的三通，所述高温蓄换热箱的下水口经重力循环管、冷热控制阀连接到所述低温管中部的三通；所述除霜控制阀设置于所述缓冲蓄能箱体与所述低温管的三通之间。

所述逆流循环换向泵阀组包括高温三通切换控制阀、低温三通切换控制阀、系统循环泵。

所述末端循环换能子系统包括冷暖换能终端、热水管、冷水管、辐射供暖系统。

所述逆流循环换向泵阀组的源端高、低温接口分别与所述高温管、所述低温管连接，所述逆流循环换向泵阀组的末端入口、出口分别与末端循环换能子系统的冷暖换能终端的出、入接口连接；所述用户冷热水换热器的热水出口连接末端循环换能子系统的热水管，所述用户冷热水换热器的冷水入口连接末端循环换能子系统的冷水管。

所述应急辅助热源及辐射供暖控制系统包括辅助热源、辐射供暖控制阀、双向辐射供暖循环泵阀组、辅助热源管；双向辐射供暖循环泵阀组包括源端三通切换阀、辐射供暖循环泵、辐射供暖端三通切换阀；辅助热源回水口连接重力循环管，辅助热源出水口经辅助热源管同时与辐射供暖控制阀入口、高温蓄换热箱的上水口连接，辐射供暖控制阀出口同时与中温管、末端循环换能子系统的辐射供暖系统的第一接口连接，双向辐射供暖循环泵阀组辐射供暖端连接辐射供暖系统的第二接口，双向辐射供暖循环泵阀组源端连接重力循环管。

本实用新型的有益效果：本实用新型解决了现有技术空调系统普遍存在的缺陷，具有功能用途多、结构简单、系统稳定、生产造价及运行能耗低的优点；自然循环导流筒技术系统实现系统制冷制热快，高温过热段回收技术弥补了二次换热的热品位下降缺陷，热水出水温度更高，制冷除湿同时免费回收热水，自然循环热能互补技术增大了热水供应量和制热循环模式的缓冲蓄热能力、实现制热与热水的热能互补、双能互补技术实现了除霜同时连续供暖不降温、闭式蓄能循环系统根除了开式水箱的腐蚀顽疾，实现机组、水箱等寿命。

附图说明：

图1是本实用新型一种多功能高效空调系统的整体结构示意图；

图2是本实用新型一种多功能高效空调系统的局部中段缓冲蓄能子系统结构详图；

图3是本实用新型一种多功能高效空调系统实施例1制热同时制取热水运行示意图；

图4是本实用新型一种多功能高效空调系统实施例1过渡季全功率制取热水运行示意图；

图5是本实用新型一种多功能高效空调系统实施例1除霜、不降温同时回收热水运行示意图；

图6是本实用新型一种多功能高效空调系统实施例1除湿、不降温同时回收热水运行示意图；

图7是本实用新型一种多功能高效空调系统实施例1制冷同时回收热水运行示意图。

具体实施方式：下面参照附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

图1是本实用新型一种多功能高效空调系统的整体结构示意图，其包括源端冷媒循环子系统1、中段缓冲蓄能子系统2、末端循环换能子系统3。

所述源端冷媒循环子系统1包括压缩机11、四通换向阀12、节流膨胀阀13、源端换能器14。

所述中段缓冲蓄能子系统2的结构详图如图2所示，其包括缓冲蓄换能箱21、高温蓄换热箱22、热量互补控制阀23、除霜控制阀24、中温管25、高温管26、低温管27、重力循环管28、逆流循环换向泵阀组29、应急辅助热源及辐射供暖控制系统20。

所述缓冲蓄换能箱21包括缓冲蓄能箱体210、媒水换能器211、内循环导流筒212，媒水换能器211安装在内循环导流筒212内部，内循环导流筒212垂直固定设置在缓冲蓄能箱体210内。

所述高温蓄换热箱22包括高温箱体220、热回收换热器221、用户冷热水换热器222。

所述压缩机11排气口连接所述热回收换热器221的入口A1，热回收换热器221的出口A2连接四通换向阀12高压主进口，四通换向阀12低压主出口连接压缩机11回气口，四通换向阀12另外两个双向口分别连接所述源端换能器14的上部气相口、所述媒水换能器211上部气相口B1，所述节流膨胀阀13两端分别与源端换能器14下部液相口、媒水换能器211的下部液相口B2连接。

在本实例中，所述压缩机11优选为变频压缩机，以达到稳定、节能、减小缓冲蓄换能箱21及高温蓄换热箱22体积的目的。

在本实例中，所述缓冲蓄能箱体210内的蓄热介质优选为非相变可循环流动液体水，低成本高效率实现能量互补交换，所述媒水换能器211优选为盘管换能器。

在本实例中，所述高温箱体220内的蓄热介质优选为非相变可循环流动液体水与相变密封蓄热材料的混合物介质，非相变可循环流动液体水参与自然系统循环实现热量互补交换，利用相变材料等温放热的优势，提高高温蓄热能力，减小高温箱体220的体积。

所述高温蓄换热箱22安装位置高于缓冲蓄换能箱21，所述高温蓄换热箱22的上水口经热量互补控制阀23连接到所述高温管26中部的三通261，所述高温蓄换热箱22的下水口经重力循环管28、冷热控制阀281连接到所述低温管27中部的三通271。

所述除霜控制阀24设置于所述缓冲蓄能箱体21与所述低温管27中部的三通271之间。

所述末端循环换能子系统3包括冷暖换能终端31、热水管32、冷水管33、辐射供暖系统34。

所述逆流循环换向泵阀组29包括高温三通切换控制阀291、低温三通切换控制阀292、系统循环泵293；所述逆流循环换向泵阀组29的源端高、低温接口分别与所述高温管26、所述低温管27连接，所述逆流循环换向泵阀组29的末端入口C1、出口C2分别与末端循环换能子系统3的冷暖换能终端31的出、入接口连接；所述用户冷热水换热器222的热水出口D1连接末端循环换能子系统3的热水管32，所述用户冷热水换热器222的冷水入口D2连接末端循环换能子系统3的冷水管33。

所述应急辅助热源及辐射供暖控制系统20包括辅助热源201、辐射供暖控制阀202、双向辐射供暖循环泵阀组203；双向辐射供暖循环泵阀组203包括源端三通切换阀a、辐射供暖循环泵b、辐射供暖端三通切换阀c；辅助热源201回水口连接重力循环管28，辅助热源201出水口经辅助热源管204同时与辐射供暖控制阀202入口、高温蓄换热箱22的上水口连接，辐射供暖控制阀202出口同时与中温管25、辐射供暖循环接口E1连接，双向辐射供暖循环泵阀组203辐射供暖端连接辐射供暖循环接口E2，双向辐射供暖循环泵阀组203源端连接重力循环管28。

所述辅助热源201优选为内置循环泵的燃气壁挂炉、太阳能热水系统。

本实用新型具体实施例1的运行控制方法：参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7对本实用新型作详细说明。

本实用新型所述源端冷媒循环子系统1包括两种运行模式，通过四通换向阀12的内部通路切换实现。

第一种为制热模式如图3、图5所示：冷媒循环流向依次为压缩机11、热回收换热器221、四通换向阀12、媒水换能器211、节流膨胀阀13、源端换能器14、压缩机11；冷媒在源端换能器14中蒸发吸收热能，经压缩机11压缩为高温过热高压气体后，进入热回收换热器221释放显热，然后经四通换向阀12，进入媒水换能器211继续相变放热成液体，最后经节流膨胀阀13节流，再次进入源端换能器14中蒸发吸收热能，往复循环。

第二种为制冷、除湿、除霜模式如图4、图6、图7所示：冷媒循环流向依次为压缩机11、热回收换热器221、四通换向阀12、源端换能器14、节流膨胀阀13、媒水换能器211、压缩机11；冷媒在媒水换能器211中蒸发吸收热能，经压缩机11压缩为高温过热高压气体后，进入热回收换热器221释放显热，然后经四通换向阀12，进入源端换能器14继续相变放热成液体，最后经节流膨胀阀13节流，再次进入媒水换能器21中蒸发吸收热能，往复循环。

本实用新型实施例所述一种多功能高效空调系统，根据源端冷媒循环子系统1的两种运行模式与中段缓冲蓄能子系统2内部泵阀的不同控制状态，组合实现如下五种工作模式。

第一种工作模式是制热同时制取热水，如图1、图2、图3所示：开启热量互补控制阀23、除霜控制阀24、冷热控制阀281，关闭辐射供暖控制阀202，运行逆流循环换向泵阀组29、双向辐射供暖循环泵阀组203；源端冷媒循环子系统1运行制热模式；热回收换热器221放热给高温蓄换热箱22内部液体蓄热介质；冷水从所述末端循环换能子系统3的冷水管33，经冷水入口D2进入用户冷热水换热器222，与高温蓄换热箱22内部蓄热介质换热升温后，经热水出口D1从热水管32流出，实现热水制取；媒水换能器211继续放热给内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水；内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水受热比重减小浮升到内循环导流筒212上口，其中一部分依次沿内循环导流筒212上口、高温管26、高温三通切换控制阀291下口、系统循环泵293、循环出水口C2、冷暖换能终端31、循环回水口C1、低温三通切换控制阀292上口、低温管27、内循环导流筒212下口、内循环导流筒212上口循环放热，实现冷暖换能终端31高温供暖，其中另一部分依次沿内循环导流筒212上口、内循环导流筒212外部、内循环导流筒212下口、内循环导流筒212上口循环，缓冲蓄能箱体210内的蓄热介质水温逐渐升高，实现蓄热缓冲功能，同时缓冲蓄能箱体210内的液体蓄热介质水沿中温管25、辐射供暖循环接口E1、辐射供暖系统34、辐射供暖循环接口E2、辐射供暖端三通切换阀c下口、辐射供暖循环泵b、源端三通切换阀a上口、重力循环管28、冷热控制阀281、低温管27、缓冲蓄能箱体210、中温管25循环，实现中温辐射供暖，静音、舒适、节能。

第二种工作模式是过渡季全功率制取热水，如图1、图2、图4所示：开启热量互补控制阀23、除霜控制阀24、冷热控制阀281，关闭辐射供暖控制阀202，停止运行逆流循环换向泵阀组29、双向辐射供暖循环泵阀组203；源端冷媒循环子系统1运行制热模式；热回收换热器221放热给高温蓄换热箱22内部液体蓄热介质；冷水从所述末端循环换能子系统3的冷水管33，经冷水入口D2进入用户冷热水换热器222，与高温蓄换热箱22内部蓄热介质换热升温后，经热水出口D1从热水管32流出，实现热水制取；媒水换能器211继续放热给内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水；液体蓄能介质水依次沿内循环导流筒212上口、内循环导流筒212外部、内循环导流筒212下口、内循环导流筒212上口循环，缓冲蓄能箱体210内的蓄热介质水温逐渐升高，实现全功率蓄热功能；当上部高温蓄换热箱22内部蓄热介质温度低于下部缓冲蓄能箱体210内的蓄热介质水温状态时，液体蓄热介质沿缓冲蓄能箱体210上部、高温管26、热量互补控制阀23、高温蓄换热箱22的上水口、高温蓄换热箱22的下水口、重力循环管28、冷热控制阀281、低温管27、缓冲蓄能箱体210下部、缓冲蓄能箱体210上部自然循环，缓冲蓄换能箱21将热量传递到高温蓄换热箱22，实现热能互补，最大限度满足用户制取热水的需求。

第三种工作模式是除霜、不降温同时回收热水，如图1、图2、图5所示：继续保持开启热量互补控制阀23，关闭除霜控制阀24、冷热控制阀281，开启辐射供暖控制阀202，关闭运行逆流循环换向泵阀组29，继续保持运行双向辐射供暖循环泵阀组203；源端冷媒循环子系统1运行除霜模式；媒水换能器211从内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水获得热能，在源端换能器14放热除霜；内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水降温比重增大，下降到内循环导流筒212下口，沿内循环导流筒212下口、内循环导流筒212外部、内循环导流筒212上口、内循环导流筒212下口循环，缓冲蓄能箱体210内的蓄热介质水温逐渐降低；热回收换热器221放热给高温蓄换热箱22内部液体蓄热介质；冷水从所述末端循环换能子系统3的冷水管33，经冷水入口D2进入用户冷热水换热器222，与高温蓄换热箱22内部蓄热介质换热升温后，经热水出口D1从热水管32流出，实现热水制取；源端换能器14继续放热完成除霜过程；同时高温蓄换热箱22内部液体蓄热介质沿高温蓄换热箱22的上水口、辐射供暖控制阀202、辐射供暖循环接口E1、辐射供暖系统34、辐射供暖循环接口E2、辐射供暖端三通切换阀c下口、辐射供暖循环泵b、源端三通切换阀a上口、重力循环管28、高温蓄换热箱22的下水口、高温蓄换热箱22、高温蓄换热箱22的上水口循环放热辐射供暖，实现除霜过程同时供暖不降温。

第四种工作模式是除湿、不降温同时回收热水，如图1、图2、图6所示：关闭热量互补控制阀23、冷热控制阀281，开启除霜控制阀24、辐射供暖控制阀202，运行逆流循环换向泵阀组29、双向辐射供暖循环泵阀组203；源端冷媒循环子系统1运行除湿模式；媒水换能器211吸收内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水的热能，内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水降温比重增大，下降到内循环导流筒212下口，其中一部分依次沿内循环导流筒212下口、低温管27、低温三通切换控制阀292下口、系统循环泵293、循环出水口C2、冷暖换能终端31、循环回水口C1、高温三通切换控制阀291上口、高温管26、内循环导流筒212上口、内循环导流筒212下口循环，实现冷暖换能终端31低温除湿；其中另一部分依次沿内循环导流筒212下口、内循环导流筒212外部、内循环导流筒212上口、内循环导流筒212下口循环，缓冲蓄能箱体210内的蓄热介质水温逐渐降低，实现蓄冷缓冲功能；热回收换热器221放热给高温蓄换热箱22内部液体蓄热介质；冷水从所述末端循环换能子系统3的冷水管33，经冷水入口D2进入用户冷热水换热器222，与高温蓄换热箱22内部蓄热介质换热升温后，经热水出口D1从热水管32流出，实现热水制取；源端换能器14继续废热排放，完成冷凝过程；同时高温蓄换热箱22内部液体蓄热介质沿高温蓄换热箱22的上水口、辐射供暖控制阀202、辐射供暖循环接口E1、辐射供暖系统34、辐射供暖循环接口E2、辐射供暖端三通切换阀c下口、辐射供暖循环泵b、源端三通切换阀a上口、重力循环管28、高温蓄换热箱22的下水口、高温蓄换热箱22、高温蓄换热箱22的上水口循环放热辐射供暖，实现除湿过程同时供暖不降温。

第五种工作模式是制冷同时回收热水，如图1、图2、图7所示：关闭热量互补控制阀23、辐射供暖控制阀202，开启除霜控制阀24、冷热控制阀281，运行逆流循环换向泵阀组29、双向辐射供暖循环泵阀组203；源端冷媒循环子系统1运行制冷模式；媒水换能器211吸收内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水的热能，内循环导流筒212内部的液体蓄能介质水降温比重增大，下降到内循环导流筒212下口，其中一部分依次沿内循环导流筒212下口、低温管27、低温三通切换控制阀292下口、系统循环泵293、循环出水口C2、冷暖换能终端31、循环回水口C1、高温三通切换控制阀291上口、高温管26、内循环导流筒212上口、内循环导流筒212下口循环，实现冷暖换能终端31低温快速制冷；其中另一部分依次沿内循环导流筒212下口、内循环导流筒212外部、内循环导流筒212上口、内循环导流筒212下口循环，缓冲蓄能箱体210内的蓄热介质水温逐渐降低，实现蓄冷缓冲功能；热回收换热器221放热给高温蓄换热箱22内部液体蓄热介质；冷水从所述末端循环换能子系统3的冷水管33，经冷水入口D2进入用户冷热水换热器222，与高温蓄换热箱22内部蓄热介质换热升温后，经热水出口D1从热水管32流出，实现热水制取；源端换能器14继续废热排放，完成冷凝过程；同时缓冲蓄能箱体210的液体蓄热介质水沿低温管27、除霜控制阀24、冷热控制阀281、重力循环管28、源端三通切换阀a下口、辐射供暖循环泵b、辐射供暖端三通切换阀c上口、辐射供暖循环接口E2、辐射供暖系统34、辐射供暖循环接口E1、中温管25、缓冲蓄能箱体210、低温管27循环，实现中温辐射制冷，静音、舒适、节能。

为保障极寒天气或机组意外故障情况下的连续热水、供暖要求，辅助热源201生产的高温热水沿辅助热源201出水口、辅助热源管204、高温蓄换热箱22的上水口、高温蓄换热箱22、高温蓄换热箱22的下水口、重力循环管28、辅助热源201回水口、辅助热源201、辅助热源201出水口循环，持续为系统提供应急或补充热能。

Claims (1)

1.一种多功能高效空调系统，包括源端冷媒循环子系统、中段缓冲蓄能子系统、末端循环换能子系统，所述源端冷媒循环子系统包括压缩机、四通换向阀、节流膨胀阀、源端换能器，其特征在于：所述中段缓冲蓄能子系统包括缓冲蓄换能箱、高温蓄换热箱、热量互补控制阀、除霜控制阀、中温管、高温管、低温管、重力循环管；所述缓冲蓄换能箱包括缓冲蓄能箱体、媒水换能器、内循环导流筒；所述媒水换能器安装在内循环导流筒内部，内循环导流筒垂直固定设置在缓冲蓄能箱体内，所述高温蓄换热箱安装位置高于缓冲蓄换能箱；所述高温蓄换热箱的上水口经热量互补控制阀连接到所述高温管中部的三通，所述高温蓄换热箱的下水口依次经重力循环管、冷热控制阀连接到所述低温管中部的三通；所述除霜控制阀设置于所述缓冲蓄能箱体与所述低温管中部的三通之间。