一种车辆热能回收采暖系统的制作方法

本实用新型涉及一种车辆热能回收采暖系统，属于热能工程技术领域。

背景技术：

对于一套完整的动力系统而言，在燃油燃烧所产生的热能中，有约30%的份额直接经由排气管流通至大气中，并没有得到利用。目前，世界上已探明可供人类开采使用的石油储量仅剩几十年时间，化石燃料越来越珍贵、稀缺，提高车辆产品燃油能量利用率确有必要，势在必行。

目前车用暖风系统，基本都是利用发动机冷却液作为热源而设计及布置的，这本身加大了发动机冷却系阻力，同时增加了系统复杂性，导致可靠性降低。

同时，工程机械产品由于其大功率特性，动力系统本身生热量大，提高其高温环境适应性确有重要意义。工程机械产品在严酷高寒环境下工作，配置发动机低温加热预热系统，可大大提高产品工作可靠性及适应性。

2011年10月26日公开的专利《利用发动机尾气做热源的暖气系统》，其实是一种采用发动机尾气与空气进行直接热交换的方式，将尾气中部分热能加以利用的装置。将发动机排气引入空空散热器中，将外侧冷空气加热后供取暖之用。可称之“气气式采暖装置”。

2013年01月09日公开的专利《利用汽车尾气的热能交换装置》，采用水循环的方式将尾气热量传递到车内进行供暖。排气管道外增加盘管，管内走水，加热后的热水可通入水散热器，将外侧冷空气加热后供取暖之用。可称之“气水气式采暖装置”。

2012年11月14日公开的专利《可自动控制独立加热的重型车用采暖设备》，采用烧油的方式加热循环水，无需启动发动机，相当于自成一套系统，结构复杂。

现有技术的缺点：

（1）“气气式采暖装置”在车辆尾气排气侧增加了阻力，即便增加耐高温动力风机，也很难匹配优化；

（2）“气水气式采暖装置”串联于发动机冷却系统，大大增加系统阻力，影响冷却系统匹配点；

（3）“气水气式采暖装置”的排气管盘管处存在巨大的接触热阻，传热效率极低；

（4）“气水气式采暖装置”在夏天时无法停止供热；

（5）“气水气式采暖装置”只是约定了一款实用新型装置，对于系统布置及如何实现功能并无阐述；

（6）“气气式采暖装置”与“气水气式采暖装置”在发动机不工作时，无法供热，系统实用性差；

（7）“可自动控制独立加热的重型车用采暖设备”并没有利用车辆尾气的热能。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种车辆热能回收采暖系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种车辆热能回收采暖系统，其特征在于：包括集成有排气管的气水换热器、电加热器、换热器、循环水泵和管路；

气水换热器、电加热器、换热器及循环水泵共同构成热侧闭循环回路；气水换热器的出水口通过管路依次与电加热器、换热器相连通，然后通过循环水泵与气水换热器进水口相连通，构成热侧闭循环回路；

所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：所述气水换热器包括排气管、传热翅片、筒式水套和绝热陶瓷外壳，在排气管的局部加装一个筒式水套，筒式水套与排气管及排气管外部传热翅片共同构成一台气水换热器，所述气水换热器设置有气水换热器热侧排气进口、气水换热器热侧排气出口、气水换热器冷侧循环水进口、气水换热器冷侧循环水出口。

进一步的，所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：所述换热器经由水阀C、水阀D与发动机冷却系水路并联。

作为优选方案，所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：所述换热器的前部设置有送风风扇。

进一步的，所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：所述循环水泵与气水换热器冷侧循环水进口间设置有水阀A ，电加热器与气水换热器冷侧循环水出口间设置有水阀B 。

进一步的，所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：所述气水换热器冷侧循环水出口与水阀B之间还旁接一排水阀。

作为优选方案，所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：所述循环水泵的进口处与车辆的膨胀水箱连通；膨胀水箱与循环水泵之间设置有水阀E 。

作为优选方案，所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：还包括电动水泵，所述电动水泵与循环水泵并联，循环水泵从发动机取力，在发动机不工作时，切换为电动水泵工作。

有益效果：本实用新型提供的车辆热能回收采暖系统，可实现车辆尾气热能的回收利用，提高车辆产品的能源利用率，同时提高整车的高温环境适应性，从而提升车辆产品的科技含量，提升产品竞争力；具有以下优点：

（1）循环水与车辆排气间的换热不存在接触热阻，换热效率高；

（2）在车辆发动机不工作时，仍可利用系统本身的电加热器作为热源给驾驶室等部位进行供暖作业；

（3）不影响发动机正常排气，加装本实用新型整车改动小；

（4）系统成本较低，为车辆产品带来的直接、间接收益巨大；

（5）在无需采暖的条件下，可通过各阀门的开闭，切断及维护采暖系统，维护方便；

（6）可在不较大改变原机型整体结构的条件下，应用于绝大多数工程机械及乘用车产品，适用性及推广性广；

（7）换热器在驾驶室舱体中，在夏天发动机过热时，可以将电子风扇反转，散热器将作为第二水箱以提高散热面积来提高冷却系统散热功率，提高整机高温适应性，同时也将室内空气抽出，起到通风作用；

（8）拓展整机工作环境允许范围，增加车辆在高温环境下的适应能力；

（9）与相同规格的产品相比，应用本发明可提高产品市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为集成有排气管的气水换热器局部剖面示意图；

图中：气水换热器1、电加热器2、换热器3、送风风扇4、膨胀水箱5、电动水泵6、循环水泵7、水阀A 8、水阀B9、排水阀10、水阀C11、水阀D12、水阀E13、管路14；

气水换热器热侧排气进口101、绝热陶瓷外壳102、传热翅片103、气水换热器冷侧循环水进口104、气水换热器热侧排气出口105、气水换热器冷侧循环水出口106。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1至图2所示，为一种车辆热能回收采暖系统，包括气水换热器1、电加热器2、换热器3、送风风扇4、膨胀水箱5、电动水泵6、循环水泵7、水阀A 8、水阀B9、排水阀10、水阀C11、水阀D12、水阀E13 、管路14。

气水换热器1、电加热器2、换热器3及循环水泵7共同构成热侧闭循环回路；气水换热器1的出水口通过管路依次与电加热器2、换热器3相连通，然后通过循环水泵7与气水换热器1进水口相连通，构成热侧闭循环回路。

所述换热器3经由水阀C11、水阀D12与发动机冷却系水路并联。

进一步的，所述换热器3前部设置有送风风扇4。

进一步的，所述循环水泵7与气水换热器1进水口间设置有水阀A 8，电加热器2与气水换热器1出水口间设置有水阀B 9。

进一步的，所述气水换热器1出水口与水阀B9之间还旁接一排水阀10。

进一步的，所述循环水泵7的进口处与车辆的膨胀水箱5连通；膨胀水箱5与循环水泵7之间设置有水阀E 13。

进一步的，所述的车辆热能回收采暖系统，其特征在于：还包括电动水泵6；所述电动水泵6与循环水泵7并联，循环水泵7从发动机取力，在发动机不工作时，切换为电动水泵6工作。

如图2所示，所述气水换热器1包括排气管、绝热陶瓷外壳102、传热翅片103、气水换热器热侧排气进口101、气水换热器热侧排气出口105、气水换热器冷侧循环水进口104、气水换热器冷侧循环水出口106；在排气管的局部，加装一个筒式水套，与排气管及排气管外部加装的传热翅片103共同构成一台气水换热器，排气管局部或者全部参与组成该气水换热器1。

本实用新型的具体工作原理是：

当冬季环境温度过低，车辆驾驶室内需要采暖时，水阀A、B打开，关闭排水阀，从发动机取力的循环水泵为系统水路提供动力源。由于冷热温差，循环水自气水换热器吸收发动机排气热能，其温度升高，并在驾驶室换热器中加热送风风扇的排风，升温的暖风用于驾驶室内取暖。温度降低的循环水在循环水泵的作用下，重新流入气水换热器，实现连续工作。膨胀水箱对水路起到缓冲的作用，并在水泵进口处实现补压，防止汽蚀。当发动机不工作时，电动水泵替代循环水泵，电加热器同时工作，仍可实现驾驶室的采暖作业。水路水阀的开启程度及电加热器加热功率的变化，可实现采暖功率的主动调节。

当夏季温度过高以致发动机过热时，水阀C及水阀D打开，其余阀门闭死，同时反转送风风扇，将换热器作为第二水箱进行发动机冷却液的强制冷却作业，间接提高发动机水箱散热面积。高温空气则直接排出驾驶室。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。