本發(fā)明涉及空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及一種以炕作為供暖裝置、以家用空調(diào)室內(nèi)機(jī)作為供冷裝置的冬夏雙末端空氣源熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著能源短缺及環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，國(guó)家針對(duì)北方燃?xì)?熱力)管網(wǎng)覆蓋范圍以外的城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村等采暖區(qū)域，提出以電采暖設(shè)施作為補(bǔ)充供暖方式替代原有化石能源分散燃燒設(shè)施，以減少因散煤燃燒造成的環(huán)境污染問(wèn)題。在已有電供暖設(shè)施中，電驅(qū)動(dòng)的空氣源熱泵從空氣中取熱，將低品位熱能轉(zhuǎn)化為高品位熱能進(jìn)行供暖，是最節(jié)能、最易行的供暖設(shè)施。

與此同時(shí)，炕以低溫輻射作為供暖方式，溫度均勻，具有良好的熱舒適性，是北方非集中供暖區(qū)域居室中常見(jiàn)的取暖裝置，既解決了坐臥起居問(wèn)題，又可以通過(guò)炕面散發(fā)熱量，保持室內(nèi)較高的溫度。傳統(tǒng)意義上的炕，是利用燃燒木柴、散煤等產(chǎn)生的煙和熱氣為炕提供熱量，向室內(nèi)進(jìn)行輻射供暖，而木柴、散煤等的燃燒是造成嚴(yán)重霧霾的主要因素之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出空氣源熱泵冬夏雙末端空調(diào)系統(tǒng)形式，以空氣作為冷熱源，夏季通過(guò)室內(nèi)機(jī)對(duì)房間進(jìn)行供冷，冬季將空氣源熱泵與新型輻射供暖炕進(jìn)行匹配銜接，以制冷劑作為熱媒向室內(nèi)供暖，降低冷凝溫度，提高空氣源熱泵能效比；利用清潔能源，無(wú)污染物排放，無(wú)二次熱媒，減少系統(tǒng)能量損失與運(yùn)輸能耗；新型炕的結(jié)構(gòu)中含有相變蓄熱材料、鋪設(shè)均熱層，均熱層可提高溫度分布均勻性、增強(qiáng)傳熱，相變蓄熱材料可為除霜提供熱量，除霜的同時(shí)維持炕表面溫度，保證熱舒適性；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行智能優(yōu)化控制，滿足室內(nèi)熱舒適的同時(shí)降低系統(tǒng)能耗；模塊化生產(chǎn)，根據(jù)不同功能房間室內(nèi)負(fù)荷需求進(jìn)行選型及現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝，降低施工難度。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種帶有輻射供暖炕的雙末端空氣源熱泵系統(tǒng)，包括與空氣源熱泵室外機(jī)組相連的控制器、分別布置在多個(gè)房間內(nèi)的多臺(tái)室內(nèi)機(jī)，每個(gè)房間內(nèi)設(shè)有直接冷凝式輻射供暖炕系統(tǒng)，所有室內(nèi)機(jī)的進(jìn)口與出口均通過(guò)分歧管相連；所述直接冷凝式輻射供暖炕系統(tǒng)包括炕體和炕板，所述炕板的上表面設(shè)有溫度傳感器，所述炕體和炕板之間的空間內(nèi)鋪設(shè)有供暖末端分配器、供熱干管和回?zé)岣晒?，所述供暖末端分配器的一端與供熱干管相連，所述供暖末端分配器的另一端與回?zé)岣晒芟噙B，在炕體和炕板之間、自炕體上表面至炕板下表面依次鋪設(shè)有保溫材料和均熱層，在所述保溫材料與所述均熱層之間布置有多個(gè)相變蓄熱單元，每個(gè)相變蓄熱單元包括設(shè)置在保溫材料上表面的凹槽，所述均熱層在位于凹槽處均設(shè)有向下的圓弧凹陷，所述圓弧凹陷與凹槽的走向一致，每?jī)蓷l圓弧凹陷內(nèi)鋪設(shè)有一段加熱支管，該段加熱支管的兩端通過(guò)所述供暖末端分配器與所述供熱干管和回?zé)岣晒芟噙B，該段加熱支管在兩條凹陷之間的管段為彎管；所述凹槽內(nèi)填充有相變蓄熱材料；所述供暖末端分配器的進(jìn)、出口與所述空調(diào)供冷末端風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)、出口之間、所述室內(nèi)機(jī)空調(diào)供冷系統(tǒng)中的室內(nèi)機(jī)的進(jìn)、出口與所述空調(diào)供冷末端風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)、出口之間均分別通過(guò)分歧管連接；上述各器件之間的連接管道內(nèi)填充有制冷劑，所述室內(nèi)機(jī)空調(diào)供冷系統(tǒng)、空氣源熱泵室外機(jī)組、空調(diào)供冷末端風(fēng)機(jī)盤管、直接冷凝式輻射供暖炕系統(tǒng)的管道上均設(shè)有調(diào)節(jié)控制閥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提出一種與炕相結(jié)合的雙末端空氣源熱泵系統(tǒng)，夏季以傳統(tǒng)空調(diào)室內(nèi)機(jī)對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制冷，冬季則利用已有建筑條件，結(jié)合空氣源熱泵制冷劑直通式蓄熱輻射供暖技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)火炕進(jìn)行改造，將從壓縮機(jī)排出的高溫制冷劑氣體直接通入炕板中的加熱支管，利用制冷劑的冷凝放熱向室內(nèi)供暖，在保留傳統(tǒng)輻射供暖方式節(jié)能及熱舒適性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低冷凝溫度，提高空氣源熱泵的cop，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。除霜時(shí)，以末端結(jié)構(gòu)中的相變蓄熱材料蓄熱為融霜提供熱量，除霜的同時(shí)維持室內(nèi)溫度，保證熱舒適性。將傳統(tǒng)火炕進(jìn)行改造，響應(yīng)國(guó)家政策，在保留傳統(tǒng)取暖方式優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，提高系統(tǒng)的節(jié)能性與環(huán)境友好性。

1.雙末端空調(diào)系統(tǒng)，冬夏季切換運(yùn)行，同時(shí)滿足夏季空調(diào)供冷與冬季供熱工況。

2.制冷劑直接注入炕內(nèi)部的供熱管，無(wú)二次熱媒，減少輸送能耗和能量損失，降低冷凝溫度，提高系統(tǒng)能效。

3.供熱管道回路較短，減少阻力，降低能耗。

4.加設(shè)有均熱層(鋁箔層)和相變蓄熱材料，增強(qiáng)換熱，提高供熱均勻性，由相變蓄熱材料儲(chǔ)熱為融霜提供熱量，在保證室內(nèi)熱舒適的同時(shí)，解決空氣源熱泵冬季運(yùn)行除霜問(wèn)題。

5.對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行智能優(yōu)化控制，滿足室內(nèi)舒適度的同時(shí)降低系統(tǒng)能耗。

6.采用空氣源熱泵系統(tǒng)，無(wú)有害、有毒、易燃易爆氣體泄漏危險(xiǎn)，與傳統(tǒng)地板采暖形勢(shì)相比，具有更高的安全性。

7.模塊化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝，降低施工難度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的帶有輻射供暖炕的雙末端空氣源熱泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的帶鋁箔導(dǎo)熱、相變蓄熱、直接冷凝式輻射供暖炕末端裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的帶鋁箔導(dǎo)熱、相變蓄熱、直接冷凝式輻射供暖炕末端裝置局部橫向剖面示意圖。

圖中，1-空氣源熱泵室外機(jī)組，2-控制器，31、32、33、34、35、36、37、38、39、310-調(diào)節(jié)控制閥，41、42、43、44、45、46-分歧器，51-分配器，52-供熱干管，53-加熱支管，54-相變蓄熱材料，55-炕體，56-回?zé)岣晒埽?7-炕板，58-均熱層，59-保溫材料，61、62-室內(nèi)機(jī)，71、72-溫度傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明提出的一種帶有輻射供暖炕的雙末端空氣源熱泵系統(tǒng)，包括與空氣源熱泵室外機(jī)組1相連的控制器2、分別布置在多個(gè)房間內(nèi)的多臺(tái)室內(nèi)機(jī)，每個(gè)房間內(nèi)設(shè)有直接冷凝式輻射供暖炕系統(tǒng)，所有室內(nèi)機(jī)的進(jìn)口與出口均通過(guò)分歧管相連。

控制器2分別與所述的室外機(jī)組1、調(diào)節(jié)控制閥31、調(diào)節(jié)控制閥32、調(diào)節(jié)控制閥33、調(diào)節(jié)控制閥34、調(diào)節(jié)控制閥35、調(diào)節(jié)控制閥36、調(diào)節(jié)控制閥37、調(diào)節(jié)控制閥38、調(diào)節(jié)控制閥39、調(diào)節(jié)控制閥310、分歧器41、分歧器42、分歧器43、分歧器44、分歧器45、分歧器46、溫度傳感器71、溫度傳感器72連接，控制器2用于綜合調(diào)控整個(gè)系統(tǒng)中各部分的溫度及運(yùn)行狀態(tài),可采用自動(dòng)控制方式或手動(dòng)控制的方式。

如圖3所示，所述直接冷凝式輻射供暖炕系統(tǒng)包括炕體55和炕板57，所述炕板57的上表面設(shè)有溫度傳感器，使用時(shí)，根據(jù)炕表面溫度傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)，提前開(kāi)啟進(jìn)行預(yù)熱。所述炕體55和炕板57之間的空間內(nèi)鋪設(shè)有供暖末端分配器51、供熱干管52和回?zé)岣晒?6，所述供暖末端分配器51的一端與供熱干管56相連，所述供暖末端分配器51的另一端與回?zé)岣晒?6相連。

在炕體55和炕板57之間、自炕體55上表面至炕板57下表面依次鋪設(shè)有保溫材料59和均熱層58，在所述保溫材料59與所述均熱層58之間布置有多個(gè)相變蓄熱單元，如圖2所示，每個(gè)相變蓄熱單元包括設(shè)置在保溫材料59上表面的凹槽，所述均熱層58采用鋁箔層，所述均熱層58在位于凹槽處均設(shè)有向下的圓弧凹陷，所述圓弧凹陷與凹槽的走向一致，所述圓弧凹陷的半徑及深度均與其中鋪設(shè)的支管的外徑相相同，所述凹槽的寬度是圓弧凹陷直徑的4至5倍；所述凹槽的深度是圓弧凹陷深度的1.5倍。每?jī)蓷l圓弧凹陷內(nèi)鋪設(shè)有一段加熱支管53，該段加熱支管53的兩端通過(guò)所述供暖末端分配器51與所述供熱干管52和回?zé)岣晒?6相連，該段加熱支管53在兩條凹陷之間的管段為彎管；所述凹槽內(nèi)填充有相變蓄熱材料54。通過(guò)所述供暖末端分配器51與供熱干管52和回?zé)岣晒?6相連的一段加熱支管53所在的兩條圓弧凹陷是相鄰的兩條圓弧凹陷。相變蓄熱材料54、均熱層58和熱支管53三者緊密貼合。供暖工況下，由加熱支管53釋放的熱量，部分傳遞給炕板57，以熱輻射的形式傳向室內(nèi)進(jìn)行供暖，另一部分則通過(guò)導(dǎo)熱傳遞給相變蓄熱材料54進(jìn)行蓄熱；除霜工況下，相變蓄熱材料54將儲(chǔ)蓄的熱量傳遞給加熱支管53，為融霜提供熱量。

所述供暖末端分配器51的進(jìn)、出口與所述空調(diào)供冷末端風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)、出口之間、所述室內(nèi)機(jī)空調(diào)供冷系統(tǒng)中的室內(nèi)機(jī)6的進(jìn)、出口與所述空調(diào)供冷末端風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)、出口之間均分別通過(guò)分歧管連接。

上述各器件之間的連接管道內(nèi)填充有制冷劑，所述室內(nèi)機(jī)空調(diào)供冷系統(tǒng)、空氣源熱泵室外機(jī)組1、空調(diào)供冷末端風(fēng)機(jī)盤管、直接冷凝式輻射供暖炕系統(tǒng)的管道上均設(shè)有調(diào)節(jié)控制閥。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

夏季工況時(shí)，控制器2動(dòng)作，將空氣源熱泵切換至制冷狀態(tài)，調(diào)節(jié)控制閥31、34、35、38、39、310開(kāi)啟，同時(shí)，調(diào)節(jié)控制閥32、33、36、37關(guān)閉，低溫低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)控制閥31、分歧管41和43、調(diào)節(jié)控制閥34和35分別進(jìn)入室內(nèi)機(jī)61和62，與室內(nèi)空氣進(jìn)行換熱，吸熱后蒸發(fā)成為氣體，制冷劑氣體經(jīng)調(diào)節(jié)控制閥38和39、分歧器45和46流至室外，通過(guò)調(diào)節(jié)控制閥310后進(jìn)入空氣源熱泵室外機(jī)組1與室外空氣進(jìn)行換熱。若只對(duì)房間1進(jìn)行制冷，則調(diào)節(jié)控制閥31、34、38、310開(kāi)啟，調(diào)節(jié)控制閥35、39關(guān)閉，其他設(shè)置不變。相應(yīng)地，若只對(duì)房間2進(jìn)行制冷，則調(diào)節(jié)控制閥31、35、39、310開(kāi)啟，調(diào)節(jié)控制閥34、38關(guān)閉，其他設(shè)置不變。

冬季供暖工況時(shí)，控制器2動(dòng)作，將空氣源熱泵切換至制熱狀態(tài)，同時(shí)，調(diào)節(jié)控制閥31、32、33、36、37、310開(kāi)啟，調(diào)節(jié)控制閥34、35、38、39關(guān)閉，由空氣源熱泵室外機(jī)組1制出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)控制閥31、分歧管41和42，再經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)控制閥32和33進(jìn)入室內(nèi)輻射供暖炕51和52，放熱后冷凝成為液體，液態(tài)制冷劑經(jīng)調(diào)節(jié)控制閥36和37、分歧器44和46、調(diào)節(jié)控制閥310返回空氣源熱泵室外機(jī)組1，與室外空氣進(jìn)行換熱。若只對(duì)房間1進(jìn)行供暖，則調(diào)節(jié)控制閥31、32、36、310開(kāi)啟，調(diào)節(jié)控制閥33、37關(guān)閉，其他設(shè)置不變。相應(yīng)地，若只對(duì)房間2進(jìn)行供暖，則調(diào)節(jié)控制閥31、33、37、310開(kāi)啟，調(diào)節(jié)控制閥32、36關(guān)閉，其他設(shè)置不變。

冬季除霜工況時(shí)，控制器2動(dòng)作，將空氣源熱泵切換至制冷狀態(tài)，同時(shí)，調(diào)節(jié)控制閥31、32、33、36、37、310開(kāi)啟，調(diào)節(jié)控制閥34、35、38、39關(guān)閉，由空氣源熱泵室外機(jī)組1制出的低溫低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)控制閥31、分歧管41和42，再經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)控制閥32和33進(jìn)入室內(nèi)輻射供暖炕51和52，吸熱后蒸發(fā)成為氣體，經(jīng)調(diào)節(jié)控制閥36和37、分歧器44和46、調(diào)節(jié)控制閥310返回空氣源熱泵室外機(jī)組1，對(duì)空氣源熱泵室外機(jī)組進(jìn)行融霜。

由于本發(fā)明的暖炕加設(shè)均熱層和相變蓄熱材料，供熱溫度較均勻，無(wú)需添加其他熱源或除霜裝置，利用相變蓄熱為融霜提供熱量，在保證室內(nèi)熱舒適的同時(shí)解決除霜問(wèn)題。在炕板與炕體之間設(shè)置有保溫層，減少反向傳熱量；

本發(fā)明可以模塊化生產(chǎn)，可根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷需求在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行拼接安裝，降低施工、檢修難度，更易推廣實(shí)施。可遠(yuǎn)距離優(yōu)化控制，提前開(kāi)啟、調(diào)節(jié)系統(tǒng)供熱或空調(diào)供冷模式，保證人員舒適性需求的同時(shí)降低能耗。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。