專利名稱：復(fù)合熱源多功能供暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種由太陽能采暖、地板輻射采暖和輔助熱源組合而成的復(fù)合熱源多功能供暖裝置，可用于家庭、公共辦公場所及農(nóng)村大棚種植環(huán)境下的室內(nèi)供暖和溫度調(diào)節(jié)。
技術(shù)背景空氣源熱泵由于其具有節(jié)能、環(huán)保及冷暖聯(lián)供等優(yōu)點，在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。目前除了少數(shù)采用中央空調(diào)的建筑外，大部分的居住建筑都采用分體空調(diào)機(jī)組或者家用小型空調(diào)機(jī)組，而這些空調(diào)機(jī)組中大部分是只能供冷的單冷型機(jī)組。近年來，冬季可以供熱的空氣源熱泵型空調(diào)機(jī)組也有了較大的發(fā)展，市場占有量逐漸擴(kuò)大。目前常用的空氣源熱泵型空調(diào)機(jī)組主要由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器構(gòu)成。在供暖循環(huán)中，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)與室外空氣換熱，吸收熱量而被汽化，在冷凝器中與室內(nèi)供熱系統(tǒng)換熱，冷凝成為液態(tài)而向室內(nèi)的介質(zhì)放熱，通過不斷循環(huán)，達(dá)到向室內(nèi)供暖的目的?？照{(diào)機(jī)組在制熱循環(huán)時向空調(diào)房間供應(yīng)的熱量一部分來自于機(jī)組消耗電能，另一部分來自室外空氣之中，所以和電采暖，燃?xì)?、燃油采暖以及其它消耗化學(xué)能的采暖方式相比，熱泵采暖具有良好的節(jié)能效果。但是，由于受空調(diào)壓縮機(jī)工作特性的限制，在寒冷的冬季，室外空氣的溫度較低(低于0℃時)，隨著氣溫的下降，空調(diào)的運行效率也急劇下降，當(dāng)室外溫度低于-10℃時，供熱能力大大下降、甚至不能供熱，不能滿足冬季室內(nèi)供熱的需要。為滿足室內(nèi)的供熱需求，有人在室內(nèi)安裝電加熱器，來提供熱量，但由于電能轉(zhuǎn)換為熱能的效率低，需消耗大量的電能才能滿足室內(nèi)的供暖需求，能耗高，供暖成本大幅增加。另外，在相對濕度較高的地方，即使環(huán)境溫度不太低，如氣溫為-5-0℃，熱泵在運行時，室外與空氣換熱的冷凝器在換熱過程中積霜嚴(yán)重，影響室外換熱器的與室外空氣的換熱效率，而要解決該問題，就要頻繁的除霜，即采用在冷凝器內(nèi)反沖熱的氟利昂的方式來化霜，從而消耗大量的電能。
針對如何解決空調(diào)機(jī)組在冬季正常高效穩(wěn)定運行這一課題，國內(nèi)外眾多企業(yè)和科研單位作了大量的嘗試，提出了很多新的系統(tǒng)方案，比如采用家用型地源熱泵(利用地下水、地表水或土壤作為系統(tǒng)冷熱源)替代空氣源熱泵機(jī)組的方式，雖然效果顯著但因為受自然條件的限制，難以在中小型居住建筑中推廣，再如采用雙末端的空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，夏季通過風(fēng)管或風(fēng)機(jī)盤管向室內(nèi)供冷，冬季采用地板輻射供暖的方式，通過降低機(jī)組制熱時的冷凝溫度來提高效率，克服室外空氣溫度低的現(xiàn)象，但因其系統(tǒng)投資較高，也不適宜大范圍推廣。其它還有如雙壓縮機(jī)兩級壓縮的方式等，均不能從本質(zhì)上有效改善機(jī)組壓縮機(jī)的惡劣工作環(huán)境，解決供熱效率低的問題。
隨著人們對新能源利用意識的提高，我國的太陽能產(chǎn)業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，太陽能生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)量均居世界前列。我國的太陽能主要應(yīng)用在生活熱水方面，在采暖方面也有應(yīng)用，雖然節(jié)能效果非常明顯，但因太陽能本身的不穩(wěn)定性(陰雨天、夜間的間隙性)，致使系統(tǒng)投資較高，使用效果并不理想，所以太陽能不宜作為采暖系統(tǒng)的主要熱源。但在實際應(yīng)用中，將其作為輔助熱源，配合其他空調(diào)供熱設(shè)備一起使用，就能充分發(fā)揮太陽能環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢，無論是系統(tǒng)投資還是系統(tǒng)性能方面都具有良好的推廣價值。
本實用新型旨在合理利用太陽能集熱、地板輻射采熱和輔助熱源加熱三種熱源，在優(yōu)勢互補的條件下，形成同一環(huán)境空間的供暖系統(tǒng)，所設(shè)計的采熱供暖裝置是將現(xiàn)有單功能的多種采暖供熱裝置通過本技術(shù)手段的實施構(gòu)成多功能復(fù)合采暖供熱系統(tǒng)裝置，可以保證在任何氣候條件下的居住空間供暖和溫度調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述的發(fā)明宗旨，本實用新型由蓄熱式太陽能熱泵機(jī)組、室內(nèi)采暖系統(tǒng)、輔助熱源、熱水洗浴裝置及配套管道和閥門按照常規(guī)的采暖供暖水汽連通原理連接后組合而成，其中蓄熱式太陽能熱泵機(jī)組由壓縮機(jī)、四通換向閥、熱交換器、太陽能集熱器、電子膨脹閥、室內(nèi)機(jī)經(jīng)過水、汽、電管道和線路連通構(gòu)成；室內(nèi)采暖系統(tǒng)由地板輻射采暖器、水暖散熱器、循環(huán)泵、熱交換器經(jīng)過水、汽、電管道和線路連通構(gòu)成；輔助熱源由燃?xì)饣蛉济夯蛉加突螂娭茻崞骱蜔峤粨Q器連通構(gòu)成；熱水洗浴裝置作為用熱設(shè)備可選用市售常規(guī)使用的熱水器具即可。
本實用新型系統(tǒng)中使用的水箱具有儲水蓄熱和散熱雙重作用，水箱結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)安裝空間的不同選取不同的形狀，水箱的蓄熱區(qū)與散熱區(qū)中間被隔熱層分開，其內(nèi)部上部空間為蓄熱區(qū)，下部空間為散熱區(qū)，蓄熱區(qū)和散熱區(qū)之間制有用隔熱材料制成的板狀隔熱層；水箱頂部外接用熱水的熱水洗浴裝置，經(jīng)過管道接到房間中適當(dāng)?shù)奈恢?，蓄熱區(qū)中制有多組熱交換器，分別與太陽能集熱器、輔助熱源、地板輻射采暖器以及室內(nèi)機(jī)換熱器水汽管道連通，形成蓄熱和放熱可控的供熱系統(tǒng)；散熱區(qū)內(nèi)制有熱交換器并分別接有自來水的進(jìn)水管和出水管；壓縮機(jī)、循環(huán)泵經(jīng)四通換向閥組成蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)，可實現(xiàn)制冷、制熱，其制得的熱量一方面可以直接向供暖空間供熱，另一方面可以向水箱的蓄熱區(qū)中的水介質(zhì)加熱而實現(xiàn)蓄熱功能；由太陽能集熱器采集到的熱量一方面可以通過管道和閥門直接由熱交換器向供暖空間供熱，另一方面向水箱中的蓄熱區(qū)水介質(zhì)加熱而實現(xiàn)蓄熱功能；地板輻射采暖的熱量經(jīng)由循環(huán)泵和熱交換器直接與水箱蓄熱區(qū)吸收的熱量一同釋放到供暖空間；輔助熱源作為冬季或特殊情況時的補充供熱裝置，可選用燃?xì)饣蛉加突蛉济夯蛴秒娭茻岬妮o助供熱器，以保證供暖空間有足夠的熱量供應(yīng)。
本實用新型采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)和設(shè)備形成的太陽能集熱器、地板輻射采暖和輔助熱源三種供熱方式，經(jīng)過管道、閥門及泵設(shè)備按照供熱原理組裝連通成多功能供暖調(diào)溫裝置向指定供熱空間供暖，其技術(shù)成熟，安裝使用方便，節(jié)能充分，太陽能利用率高，可以充分保證冬季或特殊情況下的供暖溫度并可實現(xiàn)同系統(tǒng)裝置制冷降溫，可廣泛應(yīng)用于單元家庭、小型賓館和農(nóng)村大棚種植等供熱采暖場合。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施方案本實用新型實施時，其整個裝置采用常規(guī)的技術(shù)設(shè)備組合而成，整機(jī)由壓縮機(jī)1、循環(huán)泵2、四通換向閥3、電磁開關(guān)閥4-8、電子膨脹閥9(實現(xiàn)壓縮循環(huán)制冷和工質(zhì)流量控制)、熱交換器10-15、輔助熱源16、水暖散熱器17和18、地板輻射采暖器19、室內(nèi)機(jī)(換熱器)20、進(jìn)水管21、出水管22、水箱23、散熱區(qū)24、蓄熱區(qū)25、隔熱層26、太陽能集熱器27和熱水洗浴裝置28組合而成，整機(jī)的安裝采用常規(guī)的供熱原理技術(shù)，其各部件的規(guī)格根據(jù)安裝場合的供暖環(huán)境條件確定；水箱23具有儲水蓄熱和散熱雙重作用，水箱23中間下部制有隔熱層26把水箱23內(nèi)部空間分成兩個功能區(qū)，上部空間占整個水箱的三分之二，作為蓄熱區(qū)25，下部空間作為散熱區(qū)24，水箱23的蓄熱區(qū)25和散熱區(qū)24中分別制有熱交換器10-13和14-15，其熱交換功能分別按蓄熱和散熱選取型號，水箱23的散熱區(qū)24上分別制有自來水的進(jìn)水管21和出水管22并與自來水供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)連通。
整機(jī)根據(jù)功能原理可分為四個部分，其中壓縮機(jī)1、四通換向閥3、熱交換器10、太陽能集熱器27、熱交換器11、電子膨脹閥9和室內(nèi)機(jī)20組成蓄熱式太陽能熱泵機(jī)組系統(tǒng)；地板輻射采暖器19、水暖散熱器17和18、循環(huán)水泵2和熱交換器12組成室內(nèi)采暖系統(tǒng)并將采集的熱量通過室內(nèi)機(jī)20向供暖空間釋放；輔助熱源16和熱交換器13組成輔助采熱系統(tǒng)；熱水洗浴裝置28作為采用熱水的實例性設(shè)備可以用其他用水設(shè)備代替。整機(jī)工作原理分述如下1、制熱循環(huán)原理整機(jī)制熱循環(huán)時的工作連接狀態(tài)已在附圖中所示，此時室外太陽能集熱器27吸收太陽能(陰雨天、夜間空氣中熱量)的熱量連同電功率一起通過室內(nèi)機(jī)20釋放于供暖空間的室內(nèi)，對室內(nèi)空氣加熱，釋放熱量。其循環(huán)路線依次為壓縮機(jī)1、四通換向閥3、室內(nèi)機(jī)20、電子膨脹閥9、電磁開關(guān)閥8和6、太陽能集熱器27、熱交換器10、四通換向閥3、壓縮機(jī)1。
當(dāng)室外溫度較低、系統(tǒng)不能正常工作時，啟動輔助熱源16，此時循環(huán)路線依次為壓縮機(jī)1、四通換向閥3、室內(nèi)機(jī)20、電子膨脹閥9、電磁開關(guān)閥8和5、熱交換器11、電磁開關(guān)閥4、太陽能集熱器27、熱交換器10、四通換向閥3、壓縮機(jī)1。
室內(nèi)地板輻射采暖與水暖由循環(huán)水泵2、水暖散熱器17和18、地板輻射采暖器19和熱交換器12構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，將蓄熱水箱中的熱量通過熱交換器12吸收釋放于取暖空間中。
太陽能集熱器與輔助熱源設(shè)置太陽能集熱器與輔助熱源的目的基本相同。當(dāng)室外溫度較高、系統(tǒng)正常運行時，輔助熱源停止工作，僅有太陽能集熱器完成系統(tǒng)蓄熱；當(dāng)室外環(huán)境溫度較低、系統(tǒng)不能正常運行時，輔助熱源16投入工作提供熱量與太陽能集熱器吸收的熱量聯(lián)合滿足循環(huán)系統(tǒng)的熱量需求。
2、制冷循環(huán)原理此時輔助熱源16、地板輻射采暖器19停止工作，四通換向閥3換向，循環(huán)路線依次為壓縮機(jī)1、四通換向閥3、熱交換器10、太陽能集熱器27、電磁開關(guān)閥4、熱交換器11、電磁開關(guān)閥5和8、電子膨脹閥9、室內(nèi)機(jī)20、四通換向閥3、壓縮機(jī)1。
當(dāng)經(jīng)熱交換器11散熱后出水溫度較高時，電磁開關(guān)閥8關(guān)閉，電磁開關(guān)閥7開啟，出水經(jīng)與自來水系統(tǒng)熱交換散熱降溫，此時循環(huán)路線依次為壓縮機(jī)1、四通換向閥3、熱交換器10、太陽能集熱器27、電磁開關(guān)閥4、熱交換器11、電磁開關(guān)閥5和7、熱交換器14、電子膨脹閥9、室內(nèi)機(jī)20、四通換向閥3、壓縮機(jī)1。
在制冷循環(huán)過程有三次水冷卻放熱過程第一次是熱交換器10在水箱中蓄水區(qū)水冷防熱過程。第二次是制冷工質(zhì)將吸自太陽能集熱器的熱量由熱交換器11在水箱蓄熱區(qū)中的水冷放熱過程。第三次是熱交換器14在水箱散熱區(qū)中的放熱過程。第一、二次放熱過程是有用放熱，第三次放熱過程為無用放熱。
本實用新型根據(jù)上述工作原理，再按照具體實施場合的空間環(huán)境要求選擇安裝各相關(guān)部件，水箱23一般安裝在室外可防護(hù)區(qū)內(nèi)，并應(yīng)考慮節(jié)省水汽管道和配件，各種熱交換器和電磁開關(guān)閥均根據(jù)管道尺寸選擇市售成品。本實用新型的電路連接按常規(guī)原理電連通即可。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合熱源多功能供暖裝置，由蓄熱式太陽能熱泵機(jī)組、室內(nèi)采暖系統(tǒng)、輔助熱源、熱水洗浴裝置及管道和閥門按采暖供暖水汽連通原理連接組合而成，其特征在于壓縮機(jī)、四通換向閥、熱交換器、太陽能集熱器、電子膨脹閥、室內(nèi)機(jī)經(jīng)管道和線路連通構(gòu)成蓄熱式太陽能熱泵機(jī)組；地板輻射采暖器、水暖散熱器、循環(huán)泵、熱交換器經(jīng)管道和線路連通構(gòu)成室內(nèi)采暖系統(tǒng)；輔助熱源由燃?xì)饣蛉济夯蛉加突螂娭茻崞骱蜔峤粨Q器連通構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合熱源多功能供暖裝置，其特征在于水箱內(nèi)部上部空間為蓄熱區(qū)，下部空間為散熱區(qū)，其中間制有用隔熱材料制成的板狀隔熱層；蓄熱區(qū)和散熱區(qū)中分別制有熱交換器。
專利摘要本實用新型涉及一種由太陽能采暖、地板輻射采暖和輔助熱源組合而成的復(fù)合熱源多功能供暖裝置，適用于家庭、公共辦公場所及農(nóng)村大棚種植環(huán)境下的室內(nèi)供暖和溫度調(diào)節(jié)；其主機(jī)結(jié)構(gòu)由蓄熱式太陽能熱泵機(jī)組、室內(nèi)采暖系統(tǒng)、輔助熱源、熱水洗浴裝置及管道和閥門按采暖供暖水汽連通原理連接組合而成，輔助熱源可選用燃?xì)狻⑷加?、燃煤或電制熱器和換熱器連通構(gòu)成；所用的水箱內(nèi)空間上部為蓄熱區(qū)并充入換熱介質(zhì)，下部為散熱區(qū)與自來水系統(tǒng)連通，中間制有隔熱層，水箱的作用為蓄熱和散熱雙重功能，整機(jī)原理技術(shù)可靠，實施方便，熱效率高，節(jié)能省電，可作為特殊供暖要求的調(diào)溫型供熱系統(tǒng)。
文檔編號F24D12/00GK2704775SQ20042004015
公開日2005年6月15日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者楊前明, 衣秋杰, 宋正廷 申請人:楊前明