專利名稱：太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱水、空調(diào)與建筑一體化的設(shè)備，尤其涉及一種間接和直接利用 太陽能的制熱、制冷裝置及其構(gòu)成的熱水、空調(diào)與建筑一體化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能是分布廣泛、豐富、清潔的可再生能源。目前，間接利用太陽能的空氣源熱 泵、水源熱泵和地源熱泵把存儲在空氣中、江河湖海中、淺地層中的太陽能(廣泛均勻的低 溫?zé)崮?轉(zhuǎn)換為熱能和冷能；直接利用太陽能的太陽熱水器把太陽光能轉(zhuǎn)換為熱能，在全 世界范圍內(nèi)都得到廣泛應(yīng)用，有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。但是，直接利用太陽能，由于太陽能密度低、間歇性，使得初投資大，實現(xiàn)全天候供 熱水難度大，需要輔助能源，用油或氣作輔助能源有污染，使用也不方便，用電加熱器作為 輔助，加熱量較大的洗澡用水，把高品位的電能轉(zhuǎn)換為低品位的低溫?zé)崮埽滢D(zhuǎn)換程序不合 理，而且耗電量巨大。間接利用太陽能的空氣源熱泵，由于空氣溫度隨地區(qū)、季節(jié)變化大，在 使用過程中的問題有冬天難啟動，產(chǎn)熱能效低；所需蒸發(fā)器吸熱面積大，通過的空氣流量 大；易結(jié)霜，熱量損失大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是綜合現(xiàn)有間接利用太陽能的熱泵和直接利用太陽能熱水器的優(yōu) 點，克服其各自的不足，以《太陽冷水器》為基礎(chǔ)，在最低溫度時段制冷貯冷，在最高溫度時 段制熱貯熱，提供一種間接和直接利用太陽能的互補技術(shù)，充分利用太陽能，來實現(xiàn)全天候 供熱水，同時，夏天供冷空調(diào)，冬天供熱采暖，而且，合理設(shè)計管道和水池使其與建筑一體 化。本發(fā)明所設(shè)計的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)由太陽集熱單元、冷卻塔(水源換 熱器或地源換熱器)、風(fēng)機(jī)盤管、貯熱水池、貯冷水池、節(jié)流閥、水泵、水冷冷水機(jī)組等組成。 其中設(shè)計的太陽集熱單元采用分體式太陽能對流型集熱管，構(gòu)成平板式集熱器，或采用相 應(yīng)的平板集熱器都具有構(gòu)造簡單、價廉、高效等特點，外形平整輕薄易與建筑結(jié)合，又具有 一定的抗凍能力。水冷冷水機(jī)組，根據(jù)不同地區(qū)、季節(jié)用空氣源的選用冷卻塔，用水源的選 用水源換熱器，用地源的選用地源換熱器。風(fēng)機(jī)盤管可采用明裝的、暗裝的或落地的。所 設(shè)計的貯熱水池由建筑材料構(gòu)成，其上方有兩個進(jìn)水口 一個出水口，下方有兩個出水口，在 水池中采用流量自適應(yīng)布水器，使池中熱水水溫分布都處于良好的均衡狀態(tài)，以確保加熱 水有很高的能效。所設(shè)計的貯冷水池上方有一個進(jìn)水口，一個出水口，其下方也有一個進(jìn)水 口，一個出水口，在池中采用流量自適應(yīng)布水器，使其冷凍水水溫分布都處于良好的均衡狀 態(tài)，以確保制冷凍水有很高的能效。所設(shè)計的熱泵采用水冷冷水機(jī)組，根據(jù)不同地區(qū)、季節(jié) 選用空氣源、水源或地源，設(shè)熱水通道和冷水通道，具有將空氣中、江河湖海中、淺地層中的 低溫?zé)崮芨咝мD(zhuǎn)換為熱能和冷能，以加熱水和制冷凍水并由其通道輸出。冷卻塔和貯熱水 池通過熱水輸出節(jié)流閥、熱水泵和冷卻電磁閥控制其與水冷冷水機(jī)組的熱水出水口接通和流量。本發(fā)明所設(shè)計的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)，根據(jù)太陽高度角，氣象條件和用戶要求，從多種配置中選擇最佳方案達(dá)到大幅度節(jié)能夏天，實現(xiàn)熱水和空調(diào)聯(lián)供，避免了 熱污染和冷量損耗，在最低溫度時段制冷貯冷，提高了效率，又能移峰填谷，節(jié)省電費，緩解 用電緊張；冬天，實現(xiàn)熱水和采暖聯(lián)供。采用水循環(huán)貯熱貯冷供熱供冷系統(tǒng)，減少集熱面積 和換熱環(huán)節(jié)，降低了成本；太陽熱轉(zhuǎn)換效率高，空氣熱轉(zhuǎn)換能效高，初投資、運行費和節(jié)電， 都優(yōu)于同容量的傳統(tǒng)太陽熱水空調(diào)系統(tǒng)。


附圖是本發(fā)明實施的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)的部分工作流程圖。
具體實施例方式附圖所示結(jié)構(gòu)，其中太陽集熱單元[1]、風(fēng)機(jī)盤管[2]、盤管節(jié)流閥[3]、冷卻電磁 閥[4]、冷卻塔[5]、冷凍水輸出電磁閥[6]、冷凍水輸出泵[7]、貯冷水池[8]、冷凍水輸入 泵[9]、冷凍水輸入電磁閥[10]、冷凍水輸入節(jié)流閥[11]、水冷冷水機(jī)組[12]、熱水節(jié)流閥、熱水泵[14]、貯熱水池[15]、噴頭[16]、單元泵[17]、單元節(jié)流閥[18]等。按照附圖所示的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)中，太陽集熱單元[1]的進(jìn)口與貯 熱水池[15]下方一個接口連接，其出口通過單元節(jié)流閥[18]、單元泵[17]與[15]上方 一個接口連接形成太陽環(huán)路；水冷冷水機(jī)組[12]的熱水進(jìn)口與[15]下方的另一個接口連 接，同時與冷卻塔[5]冷卻水出口連接，[12]的熱水出口經(jīng)熱水輸出節(jié)流閥[13]、熱水泵與[15]上方的另一接口連接，同時通過冷卻電磁閥[4]與[5]冷卻水進(jìn)口連接，形成 的空氣環(huán)路一側(cè)構(gòu)成直接和間接利用太陽能互補環(huán)路，其按規(guī)定程序加熱[15]中的水，由 洗澡噴頭[16]或通過管道供熱水洗澡或采暖或其他生活用水。空氣環(huán)路另一側(cè)[12]的冷 凍水出口與貯冷水池[8]下方的一個接口連接，[12]的冷凍水進(jìn)口通過冷凍水輸入節(jié)流閥 [11]、冷凍水輸入電磁閥[10]、冷凍水輸入泵[9]與[8]上方的一個接口連接，形成制冷水 環(huán)路；[8]上方的另一個接口與風(fēng)機(jī)盤管[2]的出口連接，[8]下方的另一個接口通過冷凍 水輸出泵[7]、冷凍水出電磁閥[6]、盤管節(jié)流閥[3]與[2]的進(jìn)口連接，形成供冷空調(diào)環(huán) 路。冬天采暖時，[2]通過[7]、[6]、[3]接[15]的熱水進(jìn)口、出口，[12]的冷凍水進(jìn)口、出 口接[5]或水源換熱器或地源換熱器。附圖所示結(jié)構(gòu)中，太陽集熱單元[1]，采用分體式太陽能對流型集熱管，構(gòu)成平板 式集熱器(或采用平板集熱器)具有結(jié)構(gòu)簡單、價廉、可靠、壽命長，又平整輕薄，便于與建 筑結(jié)合，具有一定的抗凍能力。所設(shè)計的貯熱水池[15]由建筑材料構(gòu)成，其內(nèi)部設(shè)有保溫 建筑材料構(gòu)成的保溫層，上方有兩個進(jìn)水口一個出水口，下方有兩個出水口，在水池中采用 流量自適應(yīng)布水器，使池中熱水水溫分布都處于良好的均衡狀態(tài)，以確保加熱水有很高的 能效。水冷冷水機(jī)組[12]，根據(jù)不同地區(qū)、季節(jié)，選用空氣源的或水源的或地源的，分別配用 冷卻塔、水源換熱器、地源換熱器。貯冷水池[8]由建筑材料構(gòu)成，其內(nèi)部設(shè)有保溫建筑材 料構(gòu)成的保溫層，上方有一個進(jìn)水口，一個出水口，下方也有一個進(jìn)水口，一個出水口，在池 中采用流量自適應(yīng)布水器，使其冷凍水水溫分布都處于良好的均衡狀態(tài)，以確保制冷凍水 有很高的能效。冷卻塔[5]和貯熱水池[15]通過熱水節(jié)流閥[13]、熱水泵[14]和冷卻電磁閥[4]控制其與水冷冷水機(jī)組[12]的熱水出水口接通和流量。本發(fā)明所設(shè)計的太陽集熱單元[1]的集熱面積，僅滿足正常照(日照時數(shù)》6小時/天)，由太陽能獨立供熱水，但是，在空調(diào)季節(jié)，由冷卻水預(yù)熱[15]中的水，日照時數(shù) ^ 1.5小時/天，也可滿足由太陽能獨立供熱水，或根據(jù)太陽高度角、氣象條件和用戶要求 設(shè)計。當(dāng)[1]與貯熱水池[15]的高度差在20cm至IOOcm時，可省去單元泵[17]和單元節(jié) 流閥[18]，讓集熱、貯熱在自然循環(huán)狀態(tài)下工作；否則，調(diào)節(jié)好[18]，啟動[17]在強迫循環(huán) 下工作。在太陽輻射下，[1]中的水被加熱，其上端較熱的水經(jīng)管道、[15]上方的接口流回 池中；[15]下方溫度較低的水，經(jīng)其接口、管道、[1]的進(jìn)口，流到[1]的下部，反復(fù)循環(huán)，使 [15]中水加熱到大于供水溫度。[15]中的熱水通過管道供噴頭[16]熱水洗澡或經(jīng)管道供 給其他生活用水，當(dāng)[16]和[15](或其他供熱水裝置)之高度差不夠時，需加供水泵；也可 設(shè)計滿足采暖供水溫度，通過管道和轉(zhuǎn)換裝置，供給風(fēng)機(jī)盤[2]熱水，進(jìn)行采暖。在陰雨天， 當(dāng)貯熱水池[15]中的水溫低于供熱水溫度時，水冷冷水機(jī)組[12]工作，熱水泵[14]、熱水 節(jié)流閥[13]啟動，加熱[15]中的水并存貯起來以供生活用。多云天，太陽輻射加熱水未能 達(dá)到供水溫度時，太陽能、空氣源、水源或地源互補加熱水?？赏ㄟ^時間控制或太陽輻射度 控制，使其工作都處于最佳狀態(tài)，大幅度節(jié)約電能。當(dāng)貯冷水箱[8]水溫高于供冷空調(diào)溫度時，水冷冷水機(jī)組[12]工作，冷凍水輸入 泵[9]、冷凍水輸入電磁閥[10]啟動，冷凍水輸出電磁閥[6]關(guān)閉，冷凍水輸出泵[7]停止。 [8]上方溫度較高的水，由冷凍水輸入泵[9]驅(qū)動，自[8]上方的輸出口流經(jīng)冷凍水輸入電 磁閥[10]、冷凍水輸入節(jié)流閥[11]、[12]的冷凍水入口、冷凍水通道、[12]的冷凍水輸出口 至[8]下方的冷凍水入口，使其中的水降溫。同時，把其低溫?zé)徂D(zhuǎn)換為較高品位的熱能，并 把熱水通道中的水加熱，經(jīng)熱水節(jié)流閥[13]、熱水泵[14]泵到貯熱水池[15]中。以上過程 反復(fù)循環(huán)，使[8]中水溫降到空調(diào)所需的溫度。[8]中水的低溫?zé)崮埽瑏碜燥L(fēng)機(jī)盤[2]或冷 卻塔[5](水源換熱器或地源換熱器)，來自空氣源、水源或地源。供冷空調(diào)時，冷凍水輸出 泵[8]啟動、冷凍水輸出電磁閥[6]啟動，冷卻電磁閥[4]關(guān)閉，冷凍水自貯冷水池[8]下 方出口，流經(jīng)[6]、[7]、盤管節(jié)流閥[3]、風(fēng)機(jī)盤[2]的進(jìn)出口至[8]上方的進(jìn)口，構(gòu)成供冷 環(huán)路，以把[8]中水的冷量輸至房間釋放，降低房間的溫度。供冷時，可同時制冷。若供冷 時不制冷，冷凍水輸入泵[9]停止，冷凍水輸入電磁閥[10]關(guān)閉，避免[8]中冷凍水倒流造 成冷量損失。電腦自動控制本太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)工作的全過程。
權(quán)利要求
一種由太陽集熱單元、冷卻塔、風(fēng)機(jī)盤管、貯熱水池、貯冷水池、節(jié)流閥、水泵、水冷冷水機(jī)組等組成的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)，其特征是本系統(tǒng)中，太陽集熱單元[1]的進(jìn)口與貯熱水池[15]下方一個接口連接，其出口通過單元節(jié)流閥[18]、單元泵[17]與[15]上方一個接口連接形成太陽環(huán)路；水冷冷水機(jī)組[12]的熱水進(jìn)口與[15]下方的另一個接口連接，同時與冷卻塔[5]冷卻水出口連接，[12]的熱水出口經(jīng)熱水節(jié)流閥[13]、熱水泵[14]與[15]上方的另一接口連接，同時通過冷卻電磁閥[4]與[5]冷卻水進(jìn)口連接，形成的空氣環(huán)路一側(cè)構(gòu)成直接和間接利用太陽能互補環(huán)路，其按規(guī)定程序加熱[15]中的水，由洗澡噴頭[16]或通過管道供熱水洗澡或他用?？諝猸h(huán)路另一側(cè)[12]的冷凍水出口與貯冷水池[8]下方的一個接口連接，[12]的冷凍水進(jìn)口通過冷凍水輸入節(jié)流閥[11]、冷凍水輸入電磁閥[10]、冷凍水輸入泵[9]與[8]上方的一個接口連接，形成制冷水環(huán)路；[8]上方的另一個接口與風(fēng)機(jī)盤管[2]的出口連接，[8]下方的另一個接口通過冷凍水輸出泵[7]、冷凍水出電磁閥[6]、盤管節(jié)流閥[3]與[2]的進(jìn)口連接，形成供冷空調(diào)環(huán)路。
2.按照權(quán)利要求1所述的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)，其特征在于太陽集熱單元 [1]采用分體式太陽能對流型集熱管。構(gòu)成平板式集熱器，或采用相應(yīng)的平板集熱器都具有 構(gòu)造簡單、價廉.、高效等特點，外形平整輕薄易與建筑結(jié)合，又具有一定的抗凍能力。
3.按照權(quán)利要求1所述的，其特征在于貯熱水池[15]的上方有兩個進(jìn)水口，一個出水 口，其下方有兩個出水口，在水池中采用流量自適應(yīng)布水器，使池中熱水水溫分布都處于良 好的均衡狀態(tài)，以確保加熱水有很高的能效。
4.按照權(quán)利要求1所述的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)，其特征在于水冷冷水機(jī)組 [12]設(shè)熱水通道和冷水通道，具有將空氣中的低溫?zé)崮芨咝мD(zhuǎn)換為熱能和冷能，以加熱水 和制冷凍水并由其通道輸出。
5.按照權(quán)利要1所述的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)，其特征在于貯冷水池[8]上 方有一個進(jìn)水口，一個出水口，其下方也有一個進(jìn)水口，一個出水口，在池中采用流量自適 應(yīng)布水器，使其冷凍水水溫分布都處于良好的均衡狀態(tài)，以確保制冷凍水有很高的能效。
6.按照權(quán)利要求1所述的太陽熱水空調(diào)建筑一體化系統(tǒng)，其特征在于冷卻塔[5]和 貯熱水池[15]通過熱水節(jié)流閥[13]、熱水泵[14]和冷卻電磁閥[4]控制其與[12]的熱水 出水口接通和流量。
全文摘要
本發(fā)明是一種間接和直接利用太陽能的熱水、空調(diào)與建筑一體化系統(tǒng)，它由太陽集熱單元[1]、風(fēng)機(jī)盤管[2]、盤管節(jié)流閥[3]、冷卻電磁閥[4]、冷卻塔[5]、冷凍水輸出電磁閥[6]、冷凍水輸出泵[7]、貯冷水池[8]、冷凍水輸入泵[9]、冷凍水輸入電磁閥[10]、冷凍水輸入節(jié)流閥[11]、水冷冷水機(jī)組[12]、熱水節(jié)流閥[13]、熱水泵[14]、貯熱水池[15]、噴頭[16]、單元泵[17]、單元節(jié)流閥[18]等組成，實現(xiàn)了太陽熱水空調(diào)與建筑一體化，全天候供應(yīng)熱水和冷凍水(夏天)。根據(jù)太陽高度角，氣象條件和用戶要求，從多種配置中選擇最佳方案達(dá)到大幅度節(jié)能夏天，實現(xiàn)熱水和空調(diào)聯(lián)供，避免了熱污染和冷量損耗，在最低溫度時段制冷貯冷，提高了效率，又能移峰填谷，節(jié)省電費，緩解用電緊張；冬天，實現(xiàn)熱水和采暖聯(lián)供。采用水循環(huán)貯熱貯冷供熱供冷系統(tǒng)，減少集熱面積和換熱環(huán)節(jié)，降低了成本；太陽熱轉(zhuǎn)換效率高，空氣熱轉(zhuǎn)換能效高，初投資、運行費和節(jié)電，都優(yōu)于同容量的傳統(tǒng)太陽熱水空調(diào)系統(tǒng)。
文檔編號F24J2/04GK101825373SQ201010199538
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者吳先斌, 龐鴻山, 謝家儒, 邢詒存 申請人:?？谔炖涮柲茈娏τ邢薰?