一種基於集中供熱基礎上的住宅五恆系統的製作方法
2024-04-16 04:36:05
1.本發明屬於智能空調技術領域，涉及一種基於集中供熱基礎上的住宅五恆系統。
背景技術：
2.現有的集中供熱系統，用戶在使用時雖價格較為穩定合理，但受制於恆定的供回水溫度，即供熱量的範圍具有局限性，僅能保證基本的生活甚至生存需求，無法做到根據室外環境溫度的變化進行靈活調整，也不能根據不同用戶對室內環境的不同偏好實現人性化的調節，更是遠遠達不到舒適的標準，用戶也無法根據自己此時此刻的冷暖感受自行調節，此外，雖然國家大力倡導按需供熱、根據各戶的用熱量進行收費，但實際情況卻並非如此，採暖季的收費標準依舊按照面積均攤法以單位平方米的價格進行計算，這就導致用戶無法根據自己實際的用熱需求來調整供熱量，室內各參數也無法保持恆定，更有用戶，在冬季集中供熱的時間段內，因室內環境過熱，通過打開空調製冷或開窗通風的方式來降低室內空氣的溫度，這種冷熱抵消的現象造成了能源的嚴重浪費，而這種現象在生活中並不在少數，由此可知，僅採用集中供熱遠遠無法保證用戶末端的真正需求，也無法將室內環境維持在令人舒適的範圍。
3.現階段市場上雖存在有能夠滿足用戶個性化需求的保證室內五恆的系統，五恆即代表恆溫、恆氧、恆溼、恆靜、恆潔，這種系統能夠使得室內環境中的各項參數指標維持在一定範圍內，前期更多的應用於潔淨廠房、高精度實驗室、醫院手術室等對室內環境有著極為苛刻要求的地方，但隨著近年來人們日益增長的物質文化需求，五恆系統逐漸將住宅建築擴展為受眾群體，可由於該系統的初投資和運行費用相對較高，且對建築圍護結構的基礎構造(即保溫、防潮、隔熱等性能)有著一定的要求，以及受限於系統中風冷熱泵的容量等問題沒有得到解決，五恆系統目前更多的則是作為一種健康、舒適的設計理念來宣傳，並沒有走進百姓的家中，反而成為了一種令部分中高端小區抬高房價、牟取暴利的噱頭，這與該系統發展的初衷大相逕庭，除此之外，五恆系統在民用住宅方面的落地實例更是屈指可數，設計方更多的也是選擇了沿襲集中供熱的傳統設計思路。
4.常規的住宅、公共建築多採用集中供熱系統，極少數採用五恆系統，目前，也未出現能將集中供熱系統與五恆系統相結合、使其二者共同作用的綜合系統。因此，需要一種更加合理的方案，可以解決集中供熱系統與五恆系統之間的矛盾點，並將兩者結合起來，利用集中供熱系統提供共性需求，結合五恆系統滿足個性需求營造了良好健康、舒適的室內環境，維持良好的空氣品質，讓兩者缺陷互補的同時也節約了能源，減小了初投資和運行費用，增大了五恆系統在實際工程中落地的可能，讓理念變為現實。
技術實現要素：
5.本發明解決技術問題所採取的技術方案是：一種基於集中供熱基礎上的住宅五恆系統，包括：集中供冷供熱系統、風冷熱泵機組、空氣處理機組、毛細管網輻射末端，集中供冷供熱系統用於供冷供熱季期間，外部集中經過一次網換熱後所供給的低溫冷水或高溫熱
水以供住宅統一集中供冷供熱，風冷熱泵機組用於對住宅內提供冷水或熱水以供住宅單獨供冷供熱，風冷熱泵機組內設有壓縮機、水泵、換熱器，空氣處理機組用於將來自室外的新風分別經過過濾、製冷或加熱、加溼、消聲後供向住宅內部，毛細管網輻射末端用於對住宅內進行熱量交換以調節住宅內的溫度；
6.集中供冷供熱系統的水路分為兩路,集中供冷供熱系統的第一水路循環連通至第一熱交換器的主端，第一熱交換器的從端循環連通至毛細管網輻射末端，集中供冷供熱系統的第二水路循環連通至第二熱交換器的主端，第二熱交換器的從端循環連通至空氣處理機組的進風通道的第三熱交換器主端上，集中供冷供熱系統通過第一熱交換器、第二熱交換器間接對住宅及空氣處理機組製冷或加熱，第一熱交換器的從端循環水路上設有第一水泵，第二熱交換器的從端循環水路上設有第二水泵；
7.風冷熱泵機組的水路分為兩路，風冷熱泵機組的第一水路循環連通至毛細管網輻射末端，風冷熱泵機組的第二水路循環連通至空氣處理機組的進風通道的第四熱交換器主端上；
8.空氣處理機組還設有排風通道，進風通道和排風通道均在住宅內及室外設有風口，進風通道上設有過濾網、加溼器、消聲板，進風通道、排風通道上分別設有風機；
9.集中供冷供熱系統的第一水路和第二水路、風冷熱泵機組的第一水路和第二水路、第一熱交換器的從端循環水路、第二熱交換器的從端循環水路上均設有閥門；
10.供冷供熱季期間，集中供冷供熱系統側：經過一次網換熱後所供給的低溫冷水或高溫熱水分別通過第一熱交換器和毛細管網輻射末端、第二熱交換器和空氣處理機組進行換熱，保障原有集中供冷供熱的效果；風冷熱泵機組側：產生的冷熱水，一路供向毛細管網輻射末端進行補充或調整；另一路則供給空氣處理機組，與流經空氣處理機組的室外新風進行換熱；空氣處理機組側：來自室外的新風依序經過空氣處理機組的處理後供向室內；集中供冷供熱系統、空氣處理機組與風冷熱泵機組聯合作用保證用戶個性化的需求，同時提供恆溫、恆氧、恆溼、恆靜、恆潔五恆的室內環境，滿足對室內環境的要求；
11.過渡季期間，因為沒有了集中供冷供熱，即第一熱交換器和第二熱交換器均停止運行，僅由風冷熱泵機組通過切換制熱製冷工況來製取冷熱水，產生的冷熱水一路供向毛細管網輻射末端進行製冷或供熱；另一路則供給空氣處理機組，與流經空氣處理機組的室外新風進行換熱；空氣處理機組側：來自室外的新風依序經過空氣處理機組的處理後供向室內；空氣處理機組與風冷熱泵機組聯合作用保證用戶個性化的需求，同時提供恆溫、恆氧、恆溼、恆靜、恆潔的五恆室內環境，滿足用戶對室內環境的要求，以保障人們在非集中供冷供熱期間內的需求；此外，用戶可根據自己的喜好習慣對室內溫度進行設置，系統通過調節風冷熱泵機組出口端的冷熱水溫度，滿足用戶的個性化需求。
12.優選的，所述毛細管網輻射末端包括對流散熱器、地熱盤管、毛細管。
13.優選的，所述進風通道和排風通道的室外風口處設有全熱交換器，進風通道室外進風后和排風通道室外排風前均通過全熱交換器。
14.優選的，所述進風通道進入住宅前依序經過過濾網、第四熱交換器、第三熱交換器、加溼器、消聲板。
15.優選的，所述進風通道的室內風口處設有室內過濾網。
16.優選的，所述閥門為流量調節閥；通過調整閥門的開關量進一步控制各管路的冷
熱水流量、進而調整室內溫度。
17.更優的，所述閥門為電控流量調節閥，閥門電連接至室內控制器，採用電控閥門可以通過遙控器設置溫度，室內控制器根據設置溫度自動調整各閥門的流量大小，操作更加智能化。
18.更優的，所述第一熱交換器、第二熱交換器的主端和從端上分別設有溫度傳感器，溫度傳感器電連接至室內控制器，溫度傳感器用於將第一熱交換器、第二熱交換器各出入口的溫度反饋給室內控制器，方便室內控制器根據室內設定溫度與各溫度傳感器的差值對各閥門進行流量控制。
19.優選的，所述進風通道和排風通道之間連通有迴風管，迴風管連接進風通道的連接處位於進風通過過濾網之前，迴風管上設有迴風閥。
20.本發明的有益效果是：
21.1.本發明將市政熱網的集中供冷供熱量提供給室內各供冷供熱末端和空氣處理機組的降溫升溫段，保障用戶的基本用冷用熱，同時最大程度的減小五恆系統中風冷熱泵機組的承擔負荷，使用戶能夠根據自己的實際需求靈活調整機組出力，在冬季室外溫度較低時，減少風冷熱泵結霜的現象，保障系統冬季運行的穩定性、安全性，延長系統的使用壽命，儘可能提高風冷熱泵一體機工作時的cop，提升機組效率，節約能耗。
22.2.本發明利用風冷熱泵機組中的雙壓縮機分別為室內輻射末端和空氣處理機組提供能夠靈活調整的出水溫度，使空氣處理機組既能滿足製冷季降溫的要求，也能保證採暖季制熱的需求，同時根據每位用戶的個性化需求維持室內不同的環境溫度，且在過渡季期間可通過切換運行工況滿足用戶的用冷用熱需求，補充集中供冷供熱忽略個性、無法靈活調節這一嚴重缺陷。
23.3.本發明利能夠對室內環境各項參數，包括：溫度、溼度、噪音、空氣潔淨度、含氧量，進行實時監測、反饋控制和調節，維持室內五恆。
附圖說明
24.圖1是一種基於集中供熱基礎上的住宅五恆系統的示意圖；
25.圖2是供熱季系統運行模式圖；
26.圖3是供冷季系統運行模式圖；
27.圖4是過渡季系統運行—制熱模式圖；
28.圖5是過渡季系統運行—製冷模式圖。
29.圖中，1、集中供冷供熱系統；2、風冷熱泵機組；3、空氣處理機組；4、毛細管網輻射末端；5、第一熱交換器；6、第二熱交換器；7、進風通道；8、第三熱交換器；9、第一水泵；10、第二水泵；11、第四熱交換器；12、排風通道；13、過濾網；14、加溼器；15、消聲板；16、風機；17、閥門；18、全熱交換器；19、室內過濾網；20、溫度傳感器；21、迴風管；22、迴風閥。
具體實施方式
30.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明中的相關技術進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施
例，都屬於本發明保護的範圍。
31.參考圖1～5，一種基於集中供熱基礎上的住宅五恆系統，包括：集中供冷供熱系統1、風冷熱泵機組2、空氣處理機組3、毛細管網輻射末端4，集中供冷供熱系統1用於供冷供熱季期間，外部集中經過一次網換熱後所供給的低溫冷水或高溫熱水以供住宅統一集中供冷供熱，風冷熱泵機組2用於對住宅內提供冷水或熱水以供住宅單獨供冷供熱，風冷熱泵機組2內設有壓縮機、水泵、換熱器，空氣處理機組3用於將來自室外的新風分別經過過濾、製冷或加熱、加溼、消聲後供向住宅內部，毛細管網輻射末端4用於對住宅內進行熱量交換以調節住宅內的溫度；
32.集中供冷供熱系統1的水路分為兩路,集中供冷供熱系統1的第一水路循環連通至第一熱交換器5的主端，第一熱交換器5的從端循環連通至毛細管網輻射末端4，集中供冷供熱系統1的第二水路循環連通至第二熱交換器6的主端，第二熱交換器6的從端循環連通至空氣處理機組3的進風通道7的第三熱交換器8主端上，集中供冷供熱系統1通過第一熱交換器5、第二熱交換器6間接對住宅及空氣處理機組3製冷或加熱，第一熱交換器5的從端循環水路上設有第一水泵9，第二熱交換器6的從端循環水路上設有第二水泵10；
33.風冷熱泵機組2的水路分為兩路，風冷熱泵機組2的第一水路循環連通至毛細管網輻射末端4，風冷熱泵機組2的第二水路循環連通至空氣處理機組3的進風通道7的第四熱交換器11主端上；
34.空氣處理機組3還設有排風通道12，進風通道7和排風通道12均在住宅內及室外設有風口，進風通道7上設有過濾網13、加溼器14、消聲板15，進風通道7、排風通道12上分別設有風機16；
35.集中供冷供熱系統1的第一水路和第二水路、風冷熱泵機組2的第一水路和第二水路、第一熱交換器5的從端循環水路、第二熱交換器6的從端循環水路上均設有閥門17；
36.供冷供熱季期間，集中供冷供熱系統1側：經過一次網換熱後所供給的低溫冷水或高溫熱水分別通過第一熱交換器5和毛細管網輻射末端4、第二熱交換器6和空氣處理機組5進行換熱，保障原有集中供冷供熱的效果；風冷熱泵機組2側：產生的冷熱水，一路供向毛細管網輻射末端4進行補充或調整；另一路則供給空氣處理機組3，與流經空氣處理機組3的室外新風進行換熱；空氣處理機組3側：來自室外的新風依序經過空氣處理機組3的處理後供向室內；集中供冷供熱系統1、空氣處理機組3與風冷熱泵機組2聯合作用保證用戶個性化的需求，同時提供恆溫、恆氧、恆溼、恆靜、恆潔五恆的室內環境，滿足對室內環境的要求；
37.過渡季期間，因為沒有了集中供冷供熱，即第一熱交換器5和第二熱交換器6均停止運行，僅由風冷熱泵機組2通過切換制熱製冷工況來製取冷熱水，產生的冷熱水一路供向毛細管網輻射末端4進行製冷或供熱；另一路則供給空氣處理機組3，與流經空氣處理機組3的室外新風進行換熱；空氣處理機組3側：來自室外的新風依序經過空氣處理機組3的處理後供向室內；空氣處理機組3與風冷熱泵機組2聯合作用保證用戶個性化的需求，同時提供恆溫、恆氧、恆溼、恆靜、恆潔的五恆室內環境，滿足用戶對室內環境的要求，以保障人們在非集中供冷供熱期間內的需求；此外，用戶可根據自己的喜好習慣對室內溫度進行設置，系統通過調節風冷熱泵機組2出口端的冷熱水溫度，滿足用戶的個性化需求。
38.進一步的，所述毛細管網輻射末端4包括對流散熱器、地熱盤管、毛細管。
39.進一步的，所述進風通道7和排風通道12的室外風口處設有全熱交換器18，進風通
道7室外進風后和排風通道12室外排風前均通過全熱交換器18。
40.進一步的，所述進風通道7進入住宅前依序經過過濾網13、第四熱交換器11、第三熱交換器8、加溼器14、消聲板15。
41.進一步的，所述進風通道7的室內風口處設有室內過濾網19。
42.進一步的，所述閥門17為流量調節閥；通過調整閥門17的開關量進一步控制各管路的冷熱水流量、進而調整室內溫度。
43.更進一步的，所述閥門17為電控流量調節閥，閥門17電連接至室內控制器，採用電控閥門17可以通過遙控器設置溫度，室內控制器根據設置溫度自動調整各閥門17的流量大小，操作更加智能化。
44.更進一步的，所述第一熱交換器5、第二熱交換器6的主端和從端上分別設有溫度傳感器20，溫度傳感器20電連接至室內控制器，溫度傳感器20用於將第一熱交換器5、第二熱交換器6各出入口的溫度反饋給室內控制器，方便室內控制器根據室內設定溫度與各溫度傳感器20的差值對各閥門17進行流量控制。
45.進一步的，所述進風通道7和排風通道12之間連通有迴風管21，迴風管21連接進風通道7的連接處位於進風通過過濾網13之前，迴風管21上設有迴風閥22。
46.實施例
47.本實施例對住宅建築應用該技術之前，需保證該建築的建造基礎，即其圍護結構的構造是滿足五恆系統的應用前提下，根據該系統的工作時間段不同，本實施例將一年劃分為供熱季、供冷季和過渡季，並通過本實施例在上述三種廣義工況下的工作模式，來對具體方案進行闡述。
48.供熱季期間，如圖2所示，集中供熱側：由市政熱源經過一次網換熱後所供給的高溫熱水(95/70℃)分別通過第一熱交換器5和第二熱交換器6與空氣處理機組3加熱段中的熱水(60/50℃)和毛細管網輻射末端4(強制對流散熱器、地熱盤管、毛細管)的低溫熱水(45/35℃)進行換熱，保障原有集中供熱的效果；風冷熱泵機組2側：本實施例應用風冷熱泵一體機，機組內部集壓縮機、水泵、換熱器於一體，出口端直接為冷/熱水，且該風冷熱泵機組2內部為雙壓縮機獨立運行，在冬季制熱工況下，能夠提供(45/35℃)的熱水，供向毛細管網輻射末端4；另一路則供給空氣處理機組3，與流經機組預熱段的室外新風進行換熱；空氣處理機組3側：來自室外的新風分別經過空氣處理機組3的初、中效過濾段、預熱段、加熱段、加溼段的處理，通過風機並經過消聲段供向室內。空氣處理機組3與風冷熱泵機組2聯合作用保證用戶個性化的需求，同時提供恆溫、恆氧、恆溼、恆靜、恆潔五恆的室內環境，即使對於某些寫字樓，當用戶處於供熱季中的非供熱時間段內，也能夠通過運行空氣處理機組和風冷熱泵機組，滿足自己對室內環境的要求。
49.供熱季運行模式下各閥門狀態如下表1：
50.v1v2v3v4v5v6v7v8v9v10v11v12開開開開開開關關關關開開v13v14v15v16v17v18v19v20v21v22v23v24開開關關關關開開開開開開
51.表1
52.供冷季(夏季)期間，如圖3所示，如有集中冷源(7/12℃)，將通過第一熱交換器5與
毛細管網輻射末端4的室內輻射板、毛細管和地輻射供冷盤管中的高溫冷凍水(18/24℃)進行換熱，滿足用戶對夏季供冷的共性需求。風冷熱泵機組2在雙壓縮機工作的條件下，cop得到提高，出口水溫分別為中溫冷凍水10℃和高溫冷凍水18℃。其中，高溫冷水(18/24℃)一側供向室內輻射末端進行輔助供冷，當集中供冷量不足時，可通過開啟風冷熱泵機組2滿足用戶的個性需求，降低室內溫度；而中溫冷凍水(10/15℃)一側則供向空氣處理機組3的除溼段，對室外新風進行降溫除溼；此外，集中冷源(7/12℃)通過第二熱交換器6與空氣處理機組3冷卻段中的中溫冷凍水(10/15℃)進行換熱。依據上述系統的工作流程，夏季室外新風將分別通過空氣處理機組3的過濾段、兩個表冷段第四熱交換器11、第三熱交換器8的處理並經過降噪供給室內，保證供冷季室內的五恆環境。其中，這裡的空氣處理機組3採用兩個表冷器的原因是：一方面，由於兩個表冷器中中溫冷凍水的來源不同，一端來自經換熱後的集中供冷，另一端來自風冷熱泵機組2，而在實際工程中，集中供冷通常來自低層，需要向上供，風冷熱泵機組2通常安裝於屋頂之上，在供給時需要下供，因而，冷凍水來源是風冷熱泵機組2的表冷器承壓相對較大，來源是集中供冷的表冷器則承壓相對較小；另一方面，選用兩個表冷器便於分別對風冷熱泵系統和集中供冷系統進行調節，以及當一側管路或設備出現故障時，能夠在不對用戶停止供冷的基礎上，對一側系統進行檢修處理。
53.供冷季運行模式下各閥門狀態如下表2：
[0054][0055][0056]
表2
[0057]
過渡季期間，制熱模式如圖4，製冷模式如圖5，因為沒有了來自市政的集中供冷供熱，即第一熱交換器5和第二熱交換器6停止運行，該系統僅由風冷熱泵機組2通過切換制熱/製冷工況來製取冷熱水，當室外溫度較低，即用戶有供熱需求時，由風冷熱泵機組2分別向室內的毛細管網輻射末端4和空氣處理機組3中的加熱段供給(45/35℃)的低溫熱水，使得熱量以輻射和對流的形式傳遞給室內；當室外溫度較高，即用戶有製冷需求時，風冷熱泵機組2將分別向室內的供冷輻射末端和空氣處理機組3中的降溫除溼段供給(18/24℃)的高溫冷凍水和(10/15℃)的中溫冷凍水，冷量通過輻射板/毛細管/地輻射供冷盤管和送風口以輻射和對流的形式傳遞給室內，上述室內人員在過渡季中可能出現的兩種需求(用冷用熱)，均可通過空氣處理機組、風冷熱泵一體機聯合室內末端設備共同作用實現，以保障人們在非集中供冷供熱期間內的需求。此外，用戶可根據自己的喜好習慣對室內溫度進行設置，系統通過調節風冷熱泵出口端的冷凍水溫度，滿足用戶的個性化需求。
[0058]
過渡季制熱模式下各閥門狀態如下表3：
[0059]
v1v2v3v4v5v6v7v8v9v10v11v12關關關關關關關關關關關關v13v14v15v16v17v18v19v20v21v22v23v24
關關關關關關開開開開開開
[0060]
表3
[0061]
過渡季製冷模式下各閥門狀態下表4：
[0062][0063][0064]
表4
[0065]
本實施例對室內五恆(恆溫、恆氧、恆溼、恆靜、恆潔)環境的保障，由對室內環境各相關參數(溫度、含氧量、溼度、噪音、空氣潔淨度)的監測裝置實時監測，輸出反饋信號到執行器並發出指令控制電動閥門的開關、開度大小，來實現動態調節，滿足五恆的標準。
[0066]
綜上所述，本發明提供了一種基於集中供熱基礎上的住宅五恆系統，通過將市政熱網的集中供冷供熱量提供給室內各供冷供熱末端和空氣處理機組的降溫升溫段，保障用戶的基本用冷用熱，同時最大程度的減小五恆系統中風冷熱泵機組的承擔負荷，使用戶能夠根據自己的實際需求靈活調整機組出力，在冬季室外溫度較低時，減少風冷熱泵結霜的現象，保障系統冬季運行的穩定性、安全性，延長系統的使用壽命，儘可能提高風冷熱泵一體機工作時的cop，提升機組效率，節約能耗，因此本發明擁有廣泛的應用前景。
[0067]
需要強調的是：以上僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。