一种多模容积式换热系统及其换热处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种多模容积式换热系统及其换热处理方法，该多模容积式换热系统集合采暖供热和生活热水供热于一体，无需单独设计两套不同的换热系统，通过一套换热系统便能够通过切换多种工作模式，以同时或者分别地提供采暖供热和生活热水供热，由此使得供给采暖供热和生活热水的换热系统整体结构得以简化、整体体积得以减小，能够帮助减少系统硬件设备成本和占地建设成本，并且，在同时提供生活热水和采暖供水的工作模式下，相比于现有的一般换热系统而言，本发明的多模容积式换热系统及其换热处理方法还具备更高的整体能效，能够帮助减少系统能耗，因此本发明多模容积式换热系统及其具备的多么模式的换热处理方法具有很好的推广普及应用前景。
【专利说明】一种多模容积式换热系统及其换热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空调技术和供暖供热【技术领域】，具体涉及一种多模容积式换热系统及其换热处理方法。
【背景技术】
[0002]热水锅炉、太阳能集热器等，是提供采暖及生活热水的常用热源供水设备。在现有的换热系统中，按照供热设计规范，锅炉作为热源的供水温度通常为在95°C左右，当末端采暖设备供水为中温热水时，采暖供水回路中的采暖供水温度通常在75V?85°C之间，高于生活热水45°C?60°C的供水温度区间，因此一般都需要通过两套不同的换热系统来分别供给采暖供热和生活热水；而在末端采暖设备供水为低温热水时，采暖供水回路中水温为通常在40°C?50°C之间，虽然与生活热水45 V?60 V的供水温度区间很接近，但与由于生活热水的供给需要依靠来自生活冷水给水管路的生活冷水作为水源补给，因此需要考虑新补入的生活冷水对于采暖供水回路的温度影响，因此通常也依靠两套不同的换热系统来分别供给采暖供热和生活热水。由于需要两套不同的换热系统，就导致供热系统的结构较为复杂，总体建设成本相应地增加，同时供热系统设备的整体体积也较为庞大，需要建设较大面积的供热机房，因此其硬件设备成本和占地建设成本都比较高。此外，在供热工程设备选型中，由于设计人员的保守，锅炉的负荷一般取建筑负荷的65%?70%，但水泵的流量是根据锅炉额定负荷来计算的，从而增加了系统循环水量及水泵扬程，致使系统在大流量、小温差的状态下运行。同时，末端设备的不合理选型及供热系统的运行管理不当都会产生大流量、小温差的问题。系统流量增加，相应的机组及水泵功率随之增加，锅炉的出水温度降低，水泵及锅炉不可避免的在低效率降点工作；同时流量大、温差小导致供热管道内的热水流速增加，整个管网的阻力发生变化，管网平衡失调，使得供热系统近端热，远端冷，并造成热源供水设备的能效较低的情况，系统不节能。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种集合采暖供热和生活热水供热于一体、且能够切换多种工作模式的多模容积式换热系统，以解决现有技术中供给采暖供热和生活热水的换热系统结构复杂、体积庞大、硬件设备成本和占地建设成本较高的问题，并提升换热系统的整体能效，以帮助减少系统能耗。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术手段:
一种多模容积式换热系统，包括热源供水器、采暖供水回路和容积式换热器；所述容积式换热器具有热源给水换热腔体、热源回水混合腔体、生活出水腔体以及换热处理控制单元；所述热源给水换热腔体的一端设有与热源供水器的热源供水口相连通的热源供水进水管，另一端分别与热源回水混合腔体和生活出水腔体相连通，且热源给水换热腔体与生活出水腔体之间的连通路径上设有第一电控开关阀；热源给水换热腔体内的中部设有采暖换热盘管，所述采暖换热盘管的进水口和出水口分别连通至设置在热源给水换热腔体侧壁上的采暖回水进水管和采暖供水出水管，其中，采暖供水出水管相对靠近热源供水进水管且与采暖供水回路的采暖供水口相连通，采暖回水进水管相对远离热源供水进水管且与采暖供水回路的采暖回水口相连通，且在采暖回水进水管上设有第二电控开关阀；所述生活出水腔体远离热源给水换热腔体的一端设有连通至生活热水供水管路的生活热水出水管，且在生活热水出水管上设有电子流量计；所述热源回水混合腔体靠近热源给水换热腔体的一侧还设有与生活冷水给水管路相连通的生活冷水进水管，且在生活冷水进水管上设有电控流量控制阀；热源回水混合腔体远离热源给水换热腔体的一侧设有与热源供水器的热源回水口相连通的热源回水出水管；且热源回水混合腔体的中部位置处通过混流连通通道与生活出水腔体的中部相连通；所述换热处理控制单元的阀门控制输出端分别与第一电控开关阀和第二电控开关阀电连接，用于提供控制输入操作，并根据控制输入操作对第一电控开关阀和第二电控开关阀进行开关控制；且换热处理控制单元的流量信号采集端与电子流量计的流量信号输出端电连接，换热处理控制单元的流量控制输出端与电控流量控制阀的控制信号输入端电连接，用于根据电子流量计采集的流量情况对电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致。
[0005]作为上述多模容积式换热系统基础上的改进方案，还包括热媒供水器，所述热媒供水器的供水温度不低于预设定的最低供热温度Ttl ;所述容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管的一侧还设有温度传感器和热媒换热盘管；所述热媒换热盘管的进水口和出水口分别连通至设置在热源给水换热腔体侧壁上的热媒供水进水管和热媒回水出水管，其中，热媒供水进水管与热媒供水器的热媒供水口相连通，热媒回水出水管与热媒供水器的热媒回水口相连通，且在热媒供水进水管上设有第三电控开关阀；所述换热处理控制单元的温度信号采集端与温度传感器的温度信号输出端电连接，换热处理控制单元的阀门控制输出端还与第三电控开关阀电连接，用于判断温度传感器采集的温度低于预设定的最低供热温度Ttl时控制开启第四电控开关阀，让热媒供水器向热媒换热盘管供水，对容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水加热，使得热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水温不低于预设定的最低供热温度T。。
[0006]作为上述多模容积式换热系统基础上的改进方案，所述容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管的一侧还设有温度传感器和辅助电热管；所述换热处理控制单元的温度信号采集端与温度传感器的温度信号输出端电连接，换热处理控制单元的电热控制输出端与辅助电热管的启停控制输入端电连接，用于判断温度传感器采集的温度低于预设定的最低供热温度Ttl时控制开启辅助电热管进行加热，使得容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水温不低于预设定的最低供热温度Tm
[0007]相应地，本发明还提供了上述多模容积式换热系统在不同工作模式下的换热处理方法。为此，本发明采用了如下的技术手段:
上述多模容积式换热系统的一种换热处理方法，用于向生活热水供水管路提供生活热水，并同时向采暖供水回路提供热交换；该方法具体为:操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第一电控开关阀和第二电控开关阀打开，且由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况对生活冷水进水管上的电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致；同时开启热源供水器的水路循环泵和采暖供水回路中的采暖水泵；在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，同时在采暖供水回路中的采暖水泵作用下，采暖供水回路中的采暖水从采暖回水进水管进入容积式换热器的采暖换热盘管后，再从采暖供水出水管回流至采暖供水回路；进入热源给水换热腔体的热水流经采暖换热盘管所在位置与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，分别流入热源回水混合腔体和生活出水腔体；其中，由热源给水换热腔体流入热源回水混合腔体的热水与从生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水，在生活热水供水负压以及热源供水器的回水负压作用下，混合水再分别流向混流连通通道和热源回水出水管；由热源回水混合腔体流向混流连通通道的混合水进入生活出水腔体，与由热源给水换热腔体流入生活出水腔体的热水再次混合后，从生活热水出水管流出，向生活热水供水管路提供生活热水；由热源回水混合腔体流向热源回水出水管的混合水则通过热源回水口回流至热源供水器。
[0008]上述多模容积式换热系统的一种换热处理方法，用于仅向生活热水供水管路提供生活热水；该方法具体为:操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第一电控开关阀和第二电控开关阀关闭，且由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况对生活冷水进水管上的电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致；同时开启热源供水器的水路循环泵；在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，热水从热源给水换热腔体流入热源回水混合腔体，与从生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水，在生活热水供水负压以及热源供水器的回水负压作用下，混合水再分别流向混流连通通道和热源回水出水管；由热源回水混合腔体流向混流连通通道的混合水进入生活出水腔体后从生活热水出水管流出，向生活热水供水管路提供生活热水；由热源回水混合腔体流向热源回水出水管的混合水则通过热源回水口回流至热源供水器。
[0009]上述多模容积式换热系统的一种换热处理方法，用于仅向采暖供水回路提供热交换；该方法具体为:操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第二电控开关阀打开、第一电控开关阀关闭，且在生活热水出水管的出水未向生活热水供水管路提供生活热水的情况下，由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况控制生活冷水进水管上的电控流量控制阀截止，使得生活冷水进水管的进水通路断开；同时开启热源供水器的水路循环泵和采暖供水回路中的采暖水泵；在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，同时在采暖供水回路中的采暖水泵作用下，采暖供水回路中的采暖水从采暖回水进水管进入容积式换热器的采暖换热盘管后，再从采暖供水出水管回流至采暖供水回路；进入热源给水换热腔体的热水流经采暖换热盘管所在位置与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，流入热源回水混合腔体，在热源供水器的回水负压作用下，通过热源回水出水管从热源回水口回流至热源供水器。
[0010]相比于现有技术，本发明具有以下有益效果:
1、本发明的多模容积式换热系统，集合采暖供热和生活热水供热于一体，并且能够切换多种工作模式，仅借助一个容积式换热器的换热处理，便能够同时或者分别地提供采暖供热和生活热水供热，使得供给采暖供热和生活热水的换热系统整体结构得以简化，能够帮助减少系统硬件设备成本和占地建设成本。
[0011]2、本发明的多模容积式换热系统，在同时提供生活热水和采暖供水的工作模式下，直接采用采暖换热后的热水与冷水混合来提供生活热水，相比于通过换热方式加热冷水而提供生活热水而言，减少了机组的热水损耗，同时还降低了锅炉的回水温度，使得锅炉运行效率增加，同时避免了系统大流量、小温差的运行状态，使循环水泵在高效率点处运行，实际运行的功耗及电耗比传统采暖及生活热水系统的小，因此在多模容积式换热系统的热源侧整体能效增加，能够帮助减少系统能耗。
[0012]3、本发明的多模容积式换热系统，还可以在本发明多模容积式换热系统中增设辅助加热设备，并通过温度检测来控制辅助加热设备的开启、关闭，以确保多模容积式换热系统在不同情况下能够保证采暖供热和生活热水供热达到供热温度要求。
[0013]4、本发明的多模容积式换热系统及其具备的多种模式的换热处理方法，很好地解决了现有技术中供给采暖供热和生活热水的换热系统结构复杂、体积庞大、硬件设备成本和占地建设成本较高的问题，还能够提升换热系统的整体能效，具有很好的推广普及应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明多模容积式换热系统一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0015]图2为本发明多模容积式换热系统一种改进实施方案的结构示意图。
[0016]图3为本发明多模容积式换热系统另一种改进实施方案的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0018]本发明的目的在于提供一种多模容积式换热系统，使其集合采暖供热和生活热水供热于一体，并且能够切换多种工作模式，以同时或者分别地提供采暖供热和生活热水供热，使得供给采暖供热和生活热水的换热系统整体结构得以简化，能够帮助减少系统硬件设备成本和占地建设成本，进而解决现有技术中供给采暖供热和生活热水的换热系统结构复杂、体积庞大、硬件设备成本和占地建设成本较高的问题。
[0019]本发明多模容积式换热系统的整体构造如图1所示，其主要包括热源供水器200、采暖供水回路300和容积式换热器100。其中，热源供水器200和采暖供水回路300都可以保持现有的构造不变；而本发明多模容积式换热系统中的容积式换热器100则采用了与现有技术明显不同的集成化结构。该容积式换热器100具有热源给水换热腔体110、热源回水混合腔体120、生活出水腔体130以及换热处理控制单元(换热处理控制单元在图1中省略未示出)。其中，热源给水换热腔体110的一端设有与热源供水器200的热源供水口相连通的热源供水进水管111，另一端分别与热源回水混合腔体120和生活出水腔体130相连通，且热源给水换热腔体110与生活出水腔体130之间的连通路径上设有第一电控开关阀140;热源给水换热腔体110内的中部设有采暖换热盘管112，采暖换热盘管112的进水口和出水口分别连通至设置在热源给水换热腔体110侧壁上的采暖回水进水管114和采暖供水出水管113，其中，采暖供水出水管113相对靠近热源供水进水管111且与采暖供水回路300的采暖供水口相连通，采暖回水进水管114相对远离热源供水进水管111且与采暖供水回路300的采暖回水口相连通，且在采暖回水进水管114上设有第二电控开关阀150。生活出水腔体130远离热源给水换热腔体110的一端设有连通至生活热水供水管路的生活热水出水管131，且在生活热水出水管131上设有电子流量计160。而热源回水混合腔体120靠近热源给水换热腔体110的一侧还设有与生活冷水给水管路相连通的生活冷水进水管121，且在生活冷水进水管121上设有电控流量控制阀170 ;热源回水混合腔体120远离热源给水换热腔体110的一侧设有与热源供水器200的热源回水口相连通的热源回水出水管122 ；且热源回水混合腔体120的中部位置处通过混流连通通道123与生活出水腔体130的中部相连通。系统中，换热处理控制单元的阀门控制输出端分别与第一电控开关阀140和第二电控开关阀150电连接，用于提供控制输入操作，并根据控制输入操作对第一电控开关阀140和第二电控开关阀150进行开关控制；且换热处理控制单元的流量信号采集端与电子流量计160的流量信号输出端电连接，换热处理控制单元的流量控制输出端与电控流量控制阀170的控制信号输入端电连接，用于根据电子流量计160采集的流量情况对电控流量控制阀170进行流量控制，使得生活冷水进水管121的进水流量与生活热水出水管131的出水流量相一致。
[0020]本发明的多模容积式换热系统，能够切换多种工作模式，仅借助一个容积式换热器的换热处理，便能够同时或者分别地提供采暖供热和生活热水供热，并且工作模式的切换控制也非常方便。下面通过不同的实施方式，对本发明多模容积式换热系统的不同工作模式及其换热处理过程加以说明。
[0021]实施方式一:
利用本发明的多模容积式换热系统，向生活热水供水管路提供生活热水，并同时向采暖供水回路提供热交换时，其换热处理过程具体如下:
操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第一电控开关阀和第二电控开关阀打开，且由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况对生活冷水进水管上的电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致；同时开启热源供水器的水路循环泵和采暖供水回路中的采暖水泵。由此以来，在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，同时在采暖供水回路中的采暖水泵作用下，采暖供水回路中的采暖水从采暖回水进水管进入容积式换热器的采暖换热盘管后，再从采暖供水出水管回流至采暖供水回路；进入热源给水换热腔体的热水流经采暖换热盘管所在位置与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，分别流入热源回水混合腔体和生活出水腔体；其中，由热源给水换热腔体流入热源回水混合腔体的热水与从生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水，在生活热水供水负压以及热源供水器的回水负压作用下，混合水再分别流向混流连通通道和热源回水出水管；由热源回水混合腔体流向混流连通通道的混合水进入生活出水腔体，与由热源给水换热腔体流入生活出水腔体的热水再次混合后，从生活热水出水管流出，向生活热水供水管路提供生活热水；由热源回水混合腔体流向热源回水出水管的混合水则通过热源回水口回流至热源供水器。
[0022]通过上述换热处理流程，可以看到，本发明的多模容积式换热系统向生活热水供水管路提供生活热水，并同时向采暖供水回路提供热交换。此过程中，由热源供水器供给至容积式换热器的热水，在进入热源给水换热腔体后，先流经采暖换热盘管所在位置，在热源给水换热腔体内与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，提升了采暖水的温度，热水温度得以第一次降低；只要根据热源供水器供给的实际热水温度，合理控制流经采暖换热盘管的采暖水流量，便可以使得经过换热升温后的采暖水供水温度达到预设定的温度要求(例如控制在75°C?85°C之间)。而同时，由于生活热水的供水温度要求在45?60°C之间，热源给水换热腔体内与采暖换热盘管进行换热后的热水温度也在70°C左右，这些热水一部分与生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水，另一部分与混合水再次混合后，从生活热水出水管流出，由此与冷水的再次混合使得热水温度得以第二次降低，可以使得多模容积式换热系统的生活热水供水温度满足低于采暖水供水温度的要求；只要根据热源供水器供给的实际热水温度，合理控制热源供水器的供水流量，便可以使得从容积式换热器的生活热水出水管向生活热水供水管路提供生活热水温度达到预设定的温度要求，并且可以通过对生活热水出水管的出水再次混合冷水等方式加以再次降温，以满足不同生活热水供水温度的要求。系统中，生活冷水给水管路可以是多种形式的，例如可以是自来水供水管路，也可以是自建水库的供水管路，等。不仅如此，在同时提供生活热水和采暖供水的工作模式下，相比于现有的一般换热系统而言，本发明的多模容积式换热系统还具备更高的整体能效，能够帮助减少系统能耗。因为本发明的多模容积式换热系统直接采用采暖换热后的热水与冷水混合来提供生活热水，相比于通过换热方式加热冷水而提供生活热水而言，减少了机组的热水损耗，同时还降低了锅炉的回水温度，使得锅炉运行效率增加，同时避免了系统大流量、小温差的运行状态，使循环水泵在高效率点处运行，实际运行的功耗及电耗比传统采暖及生活热水系统的小，因此在多模容积式换热系统的热源侧整体能效增加，能够帮助减少系统能耗。此外，本发明的多模容积式换热系统之所以需要由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况对生活冷水进水管上的电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致，是因为热源供水器向容积式换热器的供水流量与热源供水器从容积式换热器抽回的回水流量是始终一致的，再控制生活冷水进水管进入冷水的流量与生活热水出水管的出水流量相一致，便可以使得容积式换热器的进水总流量与出水总流量始终能够保持均衡。
[0023]实施方式二:
利用本发明的多模容积式换热系统，仅向生活热水供水管路提供生活热水时，其换热处理过程具体如下:
操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第一电控开关阀和第二电控开关阀关闭，且由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况对生活冷水进水管上的电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致；同时开启热源供水器的水路循环泵。由此以来，在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，热水从热源给水换热腔体流入热源回水混合腔体，与从生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水，在生活热水供水负压以及热源供水器的回水负压作用下，混合水再分别流向混流连通通道和热源回水出水管；由热源回水混合腔体流向混流连通通道的混合水进入生活出水腔体后从生活热水出水管流出，向生活热水供水管路提供生活热水；由热源回水混合腔体流向热源回水出水管的混合水则通过热源回水口回流至热源供水器。
[0024]通过上述换热处理流程，可以看到，本发明的多模容积式换热系统仅向生活热水供水管路提供生活热水。此过程中，由热源供水器向容积式换热器提供的热水，在从热源给水换热腔体流入热源回水混合腔体后，与从生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水后，从生活出水腔体的生活热水出水管流出，由此与冷水混合，可以使得多模容积式换热系统的生活热水供水温度得以降低；只要根据热源供水器供给的实际热水温度，合理控制热源供水器的供水流量，便可以使得从容积式换热器的生活热水出水管向生活热水供水管路提供生活热水温度达到预设定的温度要求，并且可以通过对生活热水出水管的出水再次混合冷水等方式加以再次降温，以满足不同生活热水供水温度的要求。此过程中，通过容积式换热器的换热处理控制单元控制使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致，也是为了使得容积式换热器的进水总流量与出水总流量始终能够保持均衡。
[0025]实施方式三:
利用本发明的多模容积式换热系统，仅向采暖供水回路提供热交换时，其换热处理过程具体如下:
操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第二电控开关阀打开、第一电控开关阀关闭，且在生活热水出水管的出水未向生活热水供水管路提供生活热水的情况下，由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况控制生活冷水进水管上的电控流量控制阀截止，使得生活冷水进水管的进水通路断开；同时开启热源供水器的水路循环泵和采暖供水回路中的采暖水泵。由此以来，在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，同时在采暖供水回路中的采暖水泵作用下，采暖供水回路中的采暖水从采暖回水进水管进入容积式换热器的采暖换热盘管后，再从采暖供水出水管回流至采暖供水回路；进入热源给水换热腔体的热水流经采暖换热盘管所在位置与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，流入热源回水混合腔体，在热源供水器的回水负压作用下，通过热源回水出水管从热源回水口回流至热源供水器。
[0026]通过上述换热处理流程，可以看到，本发明的多模容积式换热系统仅向采暖供水回路提供热交换。此过程中，由热源供水器供给至容积式换热器的热水，在进入热源给水换热腔体后，流经采暖换热盘管所在位置，在热源给水换热腔体内与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，提升了采暖水的温度；只要根据热源供水器供给的实际热水温度，合理控制流经采暖换热盘管的采暖水流量，便可以使得经过换热升温后的采暖水供水温度达到预设定的温度要求(例如控制在75°C?85°C之间)。在此过程中，由于容积式换热器的生活热水出水管的出水流量为零，在换热处理控制单元的流量控制下，容积式换热器生活冷水进水管上的电控流量控制阀被控制截止，因此生活冷水进水管也并无冷水进入热源回水混合腔体，所以在仅提供采暖供水的工作模式下，容积式换热器的进出水即为热源供水器的供水和回水。
[0027]综合上述对本发明多模容积式换热系统的整体结构和换热处理流程的说明，可以看到，本发明的多模容积式换热系统集合采暖供热和生活热水供热于一体，无需单独设计两套不同的换热系统，通过一套换热系统便能够通过切换多种工作模式，以同时或者分别地提供采暖供热和生活热水供热，由此使得供给采暖供热和生活热水的换热系统整体结构得以简化、整体体积得以减小，能够帮助减少系统硬件设备成本和占地建设成本；并且，在同时提供生活热水和采暖供水的工作模式下，相比于现有的一般换热系统而言，本发明的多模容积式换热系统还具备更高的整体能效，能够帮助减少系统能耗。
[0028]此外，考虑到不同地区所采用的热源供水器有所不同，例如一些采用太阳能集热器作为热源供水器的地区，可能因为太阳能的季节性和时间性变化，其供应的热水温度不稳定，甚至可能出现供应热水温度过低，无法有效保证采暖供热和生活热水供热达到供热温度要求的情况。为此，作为本发明多模容积式换热系统在上述基础上的进一步改进，还可以在本发明多模容积式换热系统中增设辅助加热设备，并通过温度检测来控制辅助加热设备的开启、关闭，以确保多模容积式换热系统在不同情况下能够保证采暖供热和生活热水供热达到供热温度要求。
[0029]此改进方案的一种实施方式是，如图2所示，在图1所示的多模容积式换热系统的基础上，在系统中增设热媒供水器400，该热媒供水器400的供水温度不低于预设定的最低供热温度Ttl (例如要求最低供热温度Ttl为75°C)。在容积式换热器100的热源给水换热腔体110内靠近热源供水进水管111的一侧还增设温度传感器115和热媒换热盘管116 ;热媒换热盘管116的进水口和出水口分别连通至设置在热源给水换热腔体110侧壁上的热媒供水进水管117和热媒回水出水管118，其中，热媒供水进水管117与热媒供水器400的热媒供水口相连通，热媒回水出水管118与热媒供水器400的热媒回水口相连通，且在热媒供水进水管117上设有第三电控开关阀180 ;容积式换热器100的换热处理控制单元的温度信号采集端与温度传感器115的温度信号输出端电连接，换热处理控制单元的阀门控制输出端还与第三电控开关阀180电连接，用于判断温度传感器115采集的温度低于预设定的最低供热温度Ttl时控制开启第三电控开关阀180，让热媒供水器400向热媒换热盘管116供水，对容积式换热器100的热源给水换热腔体110内靠近热源供水进水管111处的水加热，使得热源给水换热腔体110内靠近热源供水进水管111处的水温不低于预设定的最低供热温度T0。图2所示的多模容积式换热系统中其它标号含义与图1相同。由此，当温度传感器检测到由热源供水器供应进入容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的热水温度低于最低供热温度Ttl的情况下，换热处理控制单元则立即控制开启第三电控开关阀，让热媒供水器向热媒换热盘管供水，对容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水加热，提升热水温度，以更好的保证采暖供热和生活热水供热能够满足供热温度要求。
[0030]此改进方案的另一种实施方式是，如图3所示，在图1所示的多模容积式换热系统的基础上，在系统中容积式换热器100的热源给水换热腔体110内靠近热源供水进水管111的一侧增设温度传感器115和辅助电热管119 ;容积式换热器100的换热处理控制单兀的温度信号采集端与温度传感器115的温度信号输出端电连接，换热处理控制单元的电热控制输出端与辅助电热管119的启停控制输入端电连接，用于判断温度传感器115采集的温度低于预设定的最低供热温度Ttl (例如要求最低供热温度Ttl为75°C)时控制开启辅助电热管119进行加热，使得容积式换热器100的热源给水换热腔体110内靠近热源供水进水管111处的水温不低于预设定的最低供热温度I。图3所示的多模容积式换热系统中其它标号含义与图1相同。由此，当温度传感器检测到由热源供水器供应进入容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的热水温度低于最低供热温度Ttl的情况下，换热处理控制单元则立即控制开启开启辅助电热管，对容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水加热，提升热水温度，以更好的保证采暖供热和生活热水供热能够满足供热温度要求。
[0031]综上所述，本发明的多模容积式换热系统及其具备的多种模式的换热处理方法，很好地解决了现有技术中供给采暖供热和生活热水的换热系统结构复杂、体积庞大、硬件设备成本和占地建设成本较高的问题，还能够提升换热系统的整体能效，具有很好的推广普及应用前景。
[0032]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种多模容积式换热系统，其特征在于，包括热源供水器、采暖供水回路和容积式换热器；所述容积式换热器具有热源给水换热腔体、热源回水混合腔体、生活出水腔体以及换热处理控制单元； 所述热源给水换热腔体的一端设有与热源供水器的热源供水口相连通的热源供水进水管，另一端分别与热源回水混合腔体和生活出水腔体相连通，且热源给水换热腔体与生活出水腔体之间的连通路径上设有第一电控开关阀；热源给水换热腔体内的中部设有采暖换热盘管，所述采暖换热盘管的进水口和出水口分别连通至设置在热源给水换热腔体侧壁上的采暖回水进水管和采暖供水出水管，其中，采暖供水出水管相对靠近热源供水进水管且与采暖供水回路的采暖供水口相连通，采暖回水进水管相对远离热源供水进水管且与采暖供水回路的采暖回水口相连通，且在采暖回水进水管上设有第二电控开关阀； 所述生活出水腔体远离热源给水换热腔体的一端设有连通至生活热水供水管路的生活热水出水管，且在生活热水出水管上设有电子流量计； 所述热源回水混合腔体靠近热源给水换热腔体的一侧还设有与生活冷水给水管路相连通的生活冷水进水管，且在生活冷水进水管上设有电控流量控制阀；热源回水混合腔体远离热源给水换热腔体的一侧设有与热源供水器的热源回水口相连通的热源回水出水管；且热源回水混合腔体的中部位置处通过混流连通通道与生活出水腔体的中部相连通； 所述换热处理控制单元的阀门控制输出端分别与第一电控开关阀和第二电控开关阀电连接，用于提供控制输入操作，并根据控制输入操作对第一电控开关阀和第二电控开关阀进行开关控制；且换热处理控制单元的流量信号采集端与电子流量计的流量信号输出端电连接，换热处理控制单元的流量控制输出端与电控流量控制阀的控制信号输入端电连接，用于根据电子流量计采集的流量情况对电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致。
2.根据权利要求1所述的多模容积式换热系统，其特征在于，还包括热媒供水器，所述热媒供水器的供水温度不低于预设定的最低供热温度Ttl ； 所述容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管的一侧还设有温度传感器和热媒换热盘管；所述热媒换热盘管的进水口和出水口分别连通至设置在热源给水换热腔体侧壁上的热媒供水进水管和热媒回水出水管，其中，热媒供水进水管与热媒供水器的热媒供水口相连通，热媒回水出水管与热媒供水器的热媒回水口相连通，且在热媒供水进水管上设有第三电控开关阀； 所述换热处理控制单元的温度信号采集端与温度传感器的温度信号输出端电连接，换热处理控制单元的阀门控制输出端还与第三电控开关阀电连接，用于判断温度传感器采集的温度低于预设定的最低供热温度Ttl时控制开启第四电控开关阀，让热媒供水器向热媒换热盘管供水，对容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水加热，使得热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水温不低于预设定的最低供热温度I；。
3.根据权利要求1所述的多模容积式换热系统，其特征在于，所述容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管的一侧还设有温度传感器和辅助电热管； 所述换热处理控制单元的温度信号采集端与温度传感器的温度信号输出端电连接，换热处理控制单元的电热控制输出端与辅助电热管的启停控制输入端电连接，用于判断温度传感器采集的温度低于预设定的最低供热温度Ttl时控制开启辅助电热管进行加热，使得容积式换热器的热源给水换热腔体内靠近热源供水进水管处的水温不低于预设定的最低供热温度Ttl。
4.如权利要求广3中任一项所述多模容积式换热系统的换热处理方法，其特征在于，用于向生活热水供水管路提供生活热水，并同时向采暖供水回路提供热交换；该方法具体为: 操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第一电控开关阀和第二电控开关阀打开，且由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况对生活冷水进水管上的电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致；同时开启热源供水器的水路循环泵和采暖供水回路中的采暖水泵； 在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，同时在采暖供水回路中的采暖水泵作用下，采暖供水回路中的采暖水从采暖回水进水管进入容积式换热器的采暖换热盘管后，再从采暖供水出水管回流至采暖供水回路；进入热源给水换热腔体的热水流经采暖换热盘管所在位置与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，分别流入热源回水混合腔体和生活出水腔体；其中，由热源给水换热腔体流入热源回水混合腔体的热水与从生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水，在生活热水供水负压以及热源供水器的回水负压作用下，混合 水再分别流向混流连通通道和热源回水出水管；由热源回水混合腔体流向混流连通通道的混合水进入生活出水腔体，与由热源给水换热腔体流入生活出水腔体的热水再次混合后，从生活热水出水管流出，向生活热水供水管路提供生活热水；由热源回水混合腔体流向热源回水出水管的混合水则通过热源回水口回流至热源供水器。
5.如权利要求1~3中任一项所述多模容积式换热系统的换热处理方法，其特征在于，用于仅向生活热水供水管路提供生活热水；该方法具体为: 操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第一电控开关阀和第二电控开关阀关闭，且由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况对生活冷水进水管上的电控流量控制阀进行流量控制，使得生活冷水进水管的进水流量与生活热水出水管的出水流量相一致；同时开启热源供水器的水路循环泵； 在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，热水从热源给水换热腔体流入热源回水混合腔体，与从生活冷水进水管进入热源回水混合腔体的冷水混合后形成混合水，在生活热水供水负压以及热源供水器的回水负压作用下，混合水再分别流向混流连通通道和热源回水出水管；由热源回水混合腔体流向混流连通通道的混合水进入生活出水腔体后从生活热水出水管流出，向生活热水供水管路提供生活热水；由热源回水混合腔体流向热源回水出水管的混合水则通过热源回水口回流至热源供水器。
6.如权利要求广3中任一项所述多模容积式换热系统的换热处理方法，其特征在于，用于仅向采暖供水回路提供热交换；该方法具体为: 操作容积式换热器的换热处理控制单元控制第二电控开关阀打开、第一电控开关阀关闭，且在生活热水出水管的出水未向生活热水供水管路提供生活热水的情况下，由容积式换热器的换热处理控制单元根据生活热水出水管上电子流量计采集的流量情况控制生活冷水进水管上的电控流量控制阀截止，使得生活冷水进水管的进水通路断开；同时开启热源供水器的水路循环泵和采暖供水回路中的采暖水泵； 在热源供水器的水路循环泵作用下，由热源供水器从热源供水口通过热源供水进水管向容积式换热器的热源给水换热腔体内提供热水，同时在采暖供水回路中的采暖水泵作用下，采暖供水回路中的采暖水从采暖回水进水管进入容积式换热器的采暖换热盘管后，再从采暖供水出水管回流至采暖供水回路；进入热源给水换热腔体的热水流经采暖换热盘管所在位置与采暖换热盘管中的采暖水进行热交换后，流入热源回水混合腔体，在热源供水器的回水负压作用下， 通过热源回水出水管从热源回水口回流至热源供水器。
【文档编号】F24D19/00GK103968441SQ201410224438
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】陈金华, 张静, 李文强 申请人:重庆大学