一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统技术方案

本发明专利技术提供的一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统，包括室外供能模块和室内储能及用能模块，室外供能模块可通过热泵子系统和循环水供能子系统为储能水箱提供热量或者冷量，储能时热泵子系统在谷电低价的夜间运行，可降低运行费用。储能水箱再作为室内储能及用能模块的毛细管网换热器的冷源或者热源，实现对混凝土面层和室内空间的加热和冷却，兼具夏季供冷和冬季供热效果。室内侧优先考虑人体附近的温度调控，热舒适性高，并采用毛细管网换热器，可利用高温冷源和低温热源，因此，本发明专利技术从供能、储能和用能三个方面实现了建筑节能和能源的高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统
本专利技术属于空调领域，涉及通风空调及采暖，具体涉及一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统。
技术介绍
我国的建筑能耗在能源总消耗中所占的比例上升到了30%左右，建筑节能减排已成为亟需解决的能源问题。太阳能分布广泛，资源丰富，凭借这些优势，太阳能在建筑中的应用具有极其广阔的前景。夏天，地下15米左右的土壤温度通常是18℃左右，通过地埋管换热器获取地下的冷源，再将地埋管换热器制备的冷水送入室内可实现降温的目的，该系统相比于传统的机械空调系统，能够大大减小建筑能源消耗。毛细管网换热器，具有大换热面积，热舒适性高等特点，冬季采暖可利用低温热源，其热水供应温度仅需要40℃左右即可，因而适宜在太阳能供热采暖系统中使用；夏季供冷可利用高温冷源，其冷水供应温度仅需要18℃左右即可，因而可以大大节约建筑能耗。传统的火炕，主要是实现人体休息的功能，涉及建筑用能方面，其只能在冬季用于人体采暖和部分室内采暖需求，但是常年却占据着房间较大的空间，造成空间利用的浪费。申请号为201610304134.1的中国专利技术专利申请，具有加热室内空气功能的蓄能炕，包括相变蓄热结构和热风系统，该专利技术仅能实现冬季采暖需求，并且仅考虑了使用太阳能作为热源，没有考虑能源补充，不能形成持续使用。综合以上各点，并克服现有技术缺陷，本专利技术结合太阳能、地下冷源和热泵系统，形成多能互补的能源利用方式，在室内散热末端，考虑舒适性更高的毛细管换热器，在毛细管网换热器的敷设位置上考虑人体优先受用，其次是系统向空间散热或者冷却。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统，采用太阳能、地下冷源和热泵系统的多种能源互补供给的模式供热或者供冷，同时采用储能水箱，热泵系统在夜间进行蓄热或者蓄冷，实现电力供应的移峰填谷，降低运行费用，室内采用炕体内通风和毛细管网换热器，形成人体优先受用的特点，热舒适度高，节能效果好。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统，其特征在于：包括室外供能模块和室内储能及用能模块，室外供能模块包括热泵子系统和循环水供能子系统，室内储能及用能模块包括固定结构子系统和循环水用能子系统；热泵子系统的结构关系为：板式换热器的制冷剂侧端口连接着毛细管节流阀，毛细管节流阀再连接着储液器，储液器再连接着热交换器，热交换器再连接着四通换向阀的V2端，四通换向阀的V1端连接着压缩机，压缩机再连接着干燥过滤器，干燥过滤器再连接着四通换向阀的V3端，四通换向阀的V4端连接着板式换热器的制冷剂侧端口；循环水供能子系统的结构关系为：板式换热器的水侧端口连接着第一四通阀的V2端，第一四通阀的V1端连接着太阳能集热器，第一四通阀的V3端连接着地埋管换热器，第一四通阀的V4端连接着循环水泵，循环水泵再连接着第一换热盘管，第一换热盘管再连接着第二四通阀的V4端，第二四通阀的V1端连接着太阳能集热器，第二四通阀的V3端连接着地埋管换热器，第二四通阀的V2端连接着板式换热器的水侧端口；固定结构子系统的结构关系为：室外侧毛细管网换热器紧贴建筑围护结构内侧，室内侧毛细管网换热器、混凝土面层和空气通道均分为竖直部分和水平部分，呈现L型，室内侧毛细管网换热器位于混凝土面层内侧，室外侧毛细管网换热器和室内侧毛细管网换热器中间为竖直部分的空气通道，储能水箱和室内侧毛细管网换热器中间为水平部分的空气通道，空气通道内设置有风机，第一百叶窗位于空气通道的上部，第二百叶窗位于空气通道的下部，储能水箱位于空气通道下方，其底侧紧靠地面，一边紧靠建筑围护结构；循环水用能子系统的结构关系为：第二换热盘管连接着温控三通阀的V2端，温控三通阀的V1端连接着第二循环水泵，第二循环水泵再连接着分水器，分水器再连接着室外侧毛细管网换热器和室内侧毛细管网换热器，室外侧毛细管网换热器和室内侧毛细管网换热器再连接着集水器，集水器再分别连接着温控三通阀的V3端和第二换热盘管。所述的混凝土面层与储能水箱构成炕体，水平部分的混凝土面层表面可供人体休息。所述的储能水箱包括防水层、混凝土层和保温层，储能水箱内部填充的储能介质为水，夏季水温为10至15℃，冬季水温为50至60℃。所述的第一换热盘管和第二换热盘管均位于储能水箱内部，能够与水充分接触。所述的太阳能集热器位于建筑围护结构的顶部或者侧面。所述的地埋管换热器采用竖直盘管，位于地下深层土壤或者竖井内，竖直盘管最大竖向深度为20至80米。所述的室外侧毛细管网换热器和室内侧毛细管网换热器的材料均为无规共聚聚丙烯（PPR），夏季内部的循环水温度为20至22℃，冬季内部的循环水温度为30至40℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：克服传统炕体只能实现冬季采暖的功能，本专利技术利用太阳能、地下冷源和热泵子系统形成多能互补的供能方式，实现冬季的炕体供热和室内供热、夏季的炕体供冷和室内供冷的功能。在冬季采暖期，利用储能水箱储存热量，可实现太阳能或者热泵子系统作为辅助能源向储能水箱提供热量；在夏季供冷期，利用储能水箱储存冷量，可实现地埋管换热器或者热泵子系统作为辅助能源向储能水箱提供冷量。热泵子系统在夜间进行蓄热或者蓄冷，实现电力供应的移峰填谷，降低运行费用。进一步的，在传统的炕体部位设置储能水箱，储存热量或者冷量，并在炕体内设置空气通道，在空气通道两侧设置毛细管网换热器作为供热或者供冷末端，在冬季可利用空气通道的热烟囱效应，无需风机驱动，形成自然循环加热室内空气；在夏季可利用风机的强制循环在室内下部送风，形成置换通风模式，冷却室内空气，利用水平敷设的毛细管网换热器向人体直接进行热传导作用和竖直敷设的毛细管网换热器向人体进行热辐射作用，形成人体优先受用的特点。附图说明图1为本专利技术的一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统示意图；图2为本专利技术的一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统的室内储能及用能模块的循环水用能子系统示意图；其中，1为太阳能集热器，2为建筑围护结构，3为第一百叶窗，4为压缩机，5为四通换向阀，6为干燥过滤器，7为热交换器，8为储液器，9为毛细管节流阀，10为板式换热器，11为地埋管换热器，12为第一四通阀，13为第二四通阀，14为第一循环水泵，15为第一换热盘管，16为储能水箱，161为防水层，162为混凝土层，163为保温层，17为第二换热盘管，18为室外侧毛细管网换热器，19为空气通道，20为室内侧毛细管网换热器，21为混凝土面层，22为风机，23为第二百叶窗，24为分水器，25为集水器，26为第二循环水泵，27为温控三通阀。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术总的构思是：采用多能互补的供能形式，在冬季采暖期，利用储能水箱储存热量，可实现太阳能或者热泵子系统作为辅助能源向储能水箱提供热量；在夏季供冷期，利用储能水箱储存冷量，可实现地埋管换热器或者热泵子系统作为辅助能源向储能水箱提供冷量，热泵子系统在夜间进行蓄热或者蓄冷，实现电力供应的移峰填谷，降低运行费用。其次，并在炕体内设置空气通道，在冬季可利用空气通道的热烟囱效应，无需风机驱动，形成自然循环加热室内空气；在夏季可利用风机的强制循环在室内下部送风，形成置换通风模式，冷却室内空气，利用水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统，其特征在于：包括室外供能模块和室内储能及用能模块，室外供能模块包括热泵子系统和循环水供能子系统，室内储能及用能模块包括固定结构子系统和循环水用能子系统；热泵子系统的结构关系为：板式换热器（10）的制冷剂侧端口连接着毛细管节流阀（9），毛细管节流阀（9）再连接着储液器（8），储液器（8）再连接着热交换器（7），热交换器（7）再连接着四通换向阀（5）的V2端，四通换向阀（5）的V1端连接着压缩机（4），压缩机（4）再连接着干燥过滤器（6），干燥过滤器（6）再连接着四通换向阀（5）的V3端，四通换向阀（5）的V4端连接着板式换热器（10）的制冷剂侧端口；循环水供能子系统的结构关系为：板式换热器（10）的水侧端口连接着第一四通阀（12）的V2端，第一四通阀（12）的V1端连接着太阳能集热器（1），第一四通阀（12）的V3端连接着地埋管换热器（11），第一四通阀（12）的V4端连接着第一循环水泵（14），第一循环水泵（14）再连接着第一换热盘管（15），第一换热盘管（15）再连接着第二四通阀（13）的V4端，第二四通阀（13）的V1端连接着太阳能集热器（1），第二四通阀（13）的V3端连接着地埋管换热器（11），第二四通阀（13）的V2端连接着板式换热器（10）的水侧端口；固定结构子系统的结构关系为：室外侧毛细管网换热器（18）紧贴建筑围护结构（2）内侧，室内侧毛细管网换热器（20）、混凝土面层（21）和空气通道（19）均分为竖直部分和水平部分，呈现L型，室内侧毛细管网换热器（20）位于混凝土面层（21）内侧，室外侧毛细管网换热器（18）和室内侧毛细管网换热器（20）中间为竖直部分的空气通道（19），储能水箱（16）和室内侧毛细管网换热器（20）中间为水平部分的空气通道（19），空气通道（19）内设置有风机（22），第一百叶窗（3）位于空气通道（19）的上部，第二百叶窗（23）位于空气通道（19）的下部，储能水箱（16）位于空气通道（19）下方，其底侧紧靠地面，一边紧靠建筑围护结构（2）；循环水用能子系统的结构关系为：第二换热盘管（17）连接着温控三通阀（27）的V2端，温控三通阀（27）的V1端连接着第二循环水泵（26），第二循环水泵（26）再连接着分水器（24），分水器（24）再连接着室外侧毛细管网换热器（18）和室内侧毛细管网换热器（20），室外侧毛细管网换热器（18）和室内侧毛细管网换热器（20）再连接着集水器（25），集水器（25）再分别连接着温控三通阀（27）的V3端和第二换热盘管（17）。...

【技术特征摘要】
1.一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统，其特征在于：包括室外供能模块和室内储能及用能模块，室外供能模块包括热泵子系统和循环水供能子系统，室内储能及用能模块包括固定结构子系统和循环水用能子系统；热泵子系统的结构关系为：板式换热器（10）的制冷剂侧端口连接着毛细管节流阀（9），毛细管节流阀（9）再连接着储液器（8），储液器（8）再连接着热交换器（7），热交换器（7）再连接着四通换向阀（5）的V2端，四通换向阀（5）的V1端连接着压缩机（4），压缩机（4）再连接着干燥过滤器（6），干燥过滤器（6）再连接着四通换向阀（5）的V3端，四通换向阀（5）的V4端连接着板式换热器（10）的制冷剂侧端口；循环水供能子系统的结构关系为：板式换热器（10）的水侧端口连接着第一四通阀（12）的V2端，第一四通阀（12）的V1端连接着太阳能集热器（1），第一四通阀（12）的V3端连接着地埋管换热器（11），第一四通阀（12）的V4端连接着第一循环水泵（14），第一循环水泵（14）再连接着第一换热盘管（15），第一换热盘管（15）再连接着第二四通阀（13）的V4端，第二四通阀（13）的V1端连接着太阳能集热器（1），第二四通阀（13）的V3端连接着地埋管换热器（11），第二四通阀（13）的V2端连接着板式换热器（10）的水侧端口；固定结构子系统的结构关系为：室外侧毛细管网换热器（18）紧贴建筑围护结构（2）内侧，室内侧毛细管网换热器（20）、混凝土面层（21）和空气通道（19）均分为竖直部分和水平部分，呈现L型，室内侧毛细管网换热器（20）位于混凝土面层（21）内侧，室外侧毛细管网换热器（18）和室内侧毛细管网换热器（20）中间为竖直部分的空气通道（19），储能水箱（16）和室内侧毛细管网换热器（20）中间为水平部分的空气通道（19），空气通道（19）内设置有风机（22），第一百叶窗（3）位于空气通道（19）的上部，第二百叶窗（23）位于空气通道（19）的下部，储能水...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵民，罗昔联，李杨，康维斌，薛洁，俞超男，李子爱，郭军，沈洁，
申请(专利权)人：中国建筑西北设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61