多态自然能集热箱及使用其的冷暖热循环利用装置及系统的制作方法

本实用新型涉及制冷供暖设备技术领域，特别涉及一种多态自然能冷暖热循环利用系统。

背景技术：

制冷供暖设备是人们生产生活中不可或缺的，例如夏天利用空调制冷，冬天利用地暖供暖，日常生活需热水器提供热水，目前这些制冷供暖设备各自依靠独立的能源转换来实现相应的功能，其集成化程度较低，不能对能源转换过程中的余热能源进行充分利用，造成能源浪费。

技术实现要素：

针对现有技术的不足和缺陷，提供一种多态自然能集热箱，一种基于该集热箱的空气制冷装置，一种将空气制冷装置、热水器、地暖装置和光伏发电集成于一体的多态自然能冷暖热循环利用系统，通过对制冷和供暖设备的整合，提高能源利用效率，满足人们生产生活所需的同时大幅降低能源消耗。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种多态自然能集热箱，包括箱体，箱体设有空气进口和空气出口，箱体内位于空气进口与空气出口之间设有至少两张并排设置的吹胀式（多态自然能）集热板，两相邻吹胀式集热板之间形成供空气流经的换热通道，所述吹胀式集热板设有冷媒进口和冷媒出口，所述吹胀式集热板上位于冷媒进口与冷媒出口之间成型有供冷媒流经的若干胀管。

进一步的，在箱体的侧壁上设有太阳能光伏发电膜。

一种多态自然能空气制冷装置，包括前述的多态自然能集热箱，还包括热泵压缩机、室外热交换器和离心风机，室外热交换器包括蒸发器（换热器）和与蒸发器（换热器）相对设置的散热风扇，热泵压缩机的输入端与吹胀式集热板的冷媒出口相连，热泵压缩机的输出端与室外热交换器的蒸发器输入端连接，室外热交换器的蒸发器输出端与吹胀式集热板的冷媒进口相连，中间设有电子膨胀阀，热泵压缩机将输入端输入的低温低压气体压缩成高温高压气体从输出端输出，室外热交换器用于蒸发器输入端输入的高温高压气体散热并将其冷凝成低温低压液体从蒸发器（换热器）输出端输出，多态自然能集热箱用于将换热机组输出的低温低压液体通过冷媒循环，将自然环境中的太阳能、风能、雨水能、电磁波等热量不断的被流道内的冷媒吸收带走，将冷媒充分蒸发转化成低温低压的气体。离心风机驱动空气从箱体的空气进口流向箱体的空气出口，不断循环以用于空气制冷。

一种多态自然能供暖装置，包括前述的多态自然能集热箱，还包括热泵压缩机和供暖热交换器，热泵压缩机的输入端与吹胀式集热板的冷媒出口相连，热泵压缩机的输出端与供暖热交换器的输入端相连，中间设有电子膨胀阀，供暖热交换器的输出端与吹胀式集热板的冷媒进口相连，热泵压缩机将输入端输入的低温低压气体压缩成高温高压气体从输出端输出，供暖热交换器将输入端输入的高温高压气体散热并冷凝成低温低压液体从输出端输出，通过电子膨胀阀调节流量，通过多态自然能集热板将低温低压液体通过冷媒循环，将自然环境中的太阳能、风能、雨水能、电磁波等热量不断的被流道内的冷媒吸收带走，将冷媒充分蒸发转化成低温低压的气体输入热泵压缩机。不断循环以用于供暖。

其中，所述供暖交换器为地暖板，该地暖板包括表层板材和铺设于表层板材下层的吹胀式换热板或散热盘管。

进一步的，还包括室外热交换器，室外热交换器包括蒸发器（换热器）和与蒸发器（换热器）相对设置的散热风扇，供暖热交换器的输出端与室外热交换器的蒸发器（换热器）输入端相连，中间设有电子膨胀阀，室外热交换器的蒸发器（换热器）输出端与吹胀式集热板的冷媒进口相连，室外热交换器用于流经蒸发器（换热器）的冷媒一次蒸发吸热，吹胀式集热板用于流经其的冷媒二次蒸发吸热。

一种多态自然能热水器，包括前述的多态自然能集热箱，还包括热泵压缩机和由吹胀式换热板制成的承压水箱，热泵压缩机的输入端与吹胀式集热板的冷媒出口相连，热泵压缩机的输出端与承压水箱的吹胀式换热板的输入端相连，承压水箱的吹胀式换热板的输出端与吹胀式集热板的冷媒进口相连，中间设有电子膨胀阀，热泵压缩机将输入端输入的低温低压气体压缩成高温高压气体从输出端输出，承压水箱的吹胀式换热板将输入端输入的高温高压气体与水进行热交换并冷凝成低温低压的液体从输出端输出，通过电子膨胀阀调节流量，通过多态自然能集热板将低温低压液体通过冷媒循环，将自然环境中的太阳能、风能、雨水能、电磁波等热量不断的被流道内的冷媒吸收带走，将冷媒充分蒸发转化成低温低压的气体输入热泵压缩机。不断循环以用于承压水箱加热。

进一步的，还包括离心风机，离心风机驱动空气从箱体的空气进口流向箱体的空气出口，以用于空气制冷。

一种多态自然能冷暖热循环利用系统，包括前述的多态自然能集热箱，还包括热泵压缩机、室外热交换器、离心风机、地暖板、承压水箱和控制模块，离心风机驱动空气从箱体的空气进口流向箱体的空气出口，吹胀式集热板、热泵压缩机及承压水箱之间顺次通过管路连通，承压水箱与吹胀式集热板之间管路上顺次设有第一电子膨胀阀和第一电磁换向阀；热泵压缩机与承压水箱之间的管路上顺次设有第二电磁换向阀和第三电磁换向阀，室外热交换器通过管路连接于第三电磁换向阀与第一电磁换向阀之间，第三电磁换向阀与室外热交换器之间的管路上设有第四电磁换向阀，室外热交换器与第一电磁换向阀之间顺次设有第五电磁换向阀、第二电子膨胀阀和第六电磁换向阀，地暖板通过管路连接于第二电磁换向阀与第四电磁换向阀之间，地暖板与第四电磁换向阀之间的管路上设有第三电子膨胀阀，第五电磁换向阀与第六电磁换向阀通过管路连通，所述控制模块分别与离心风机、热泵压缩机、室外热交换器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀、第五电磁换向阀和第六电磁换向阀电控制信号连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

实用新型所述的多态自然能集热箱，利用自然能（空气热能）实现热利用和空气制冷利用，节能环保，能大幅降低人们生产生活中的能源消耗。首次运用吹胀式集热板制成具有供冷媒吸热和空气制冷的集热箱，基于该集热箱的扩展应用，改变目前制冷、供暖设备独自使用的高耗能使用方式，对制冷和供暖设备进行整合，提高能源利用效率。基于该多态自然能集热箱工作原理，可以将多态自然能空气制冷装置、多态自然能供暖装置及多态自然能热水器集成化利用。

附图说明

图1为本实用新型多态自然能集热箱的结构示意图；

图2为本实用新型安装有太阳能光伏发电膜的多态自然能集热箱的结构示意图；

图3为本实用新型多态自然能空气制冷装置的结构示意图；

图4为本实用新型多态自然能供暖装置的结构示意图；

图5为本实用新型改良结构的多态自然能供暖装置的结构示意图；

图6为本实用新型多态自然能热水器的结构示意图；

图7为本实用新型具有空气制冷功能的多态自然能热水器的结构示意图；

图8为本实用新型多态自然能冷暖热循环利用系统的结构示意图；

图9为本实用新型多态自然能冷暖热循环利用系统用于家装冷暖热循环利用的系统设计示意图。

图中，1.箱体；2.吹胀式集热板；3. 太阳能光伏发电膜；11.空气进口；12.空气出口；21.冷媒进口；22.冷媒出口；

100.多态自然能集热箱；200.热泵压缩机；300.室外热交换器；400.离心风机；500.地暖板；600.承压水箱；

701.第一电子膨胀阀；702.第二电子膨胀阀；703.第三电子膨胀阀；

801.第一电磁换向阀；802.第二电磁换向阀；803.第三电磁换向阀；804.第四电磁换向阀；805.第五电磁换向阀；806.第六电磁换向阀。

具体实施方式

结合附图对本实用新型进一步阐释。

实施方式1

一种多态自然能集热箱100，参见图1，包括箱体1，箱体1设有空气进口11和空气出口12，箱体1内位于空气进口11与空气出口12之间设有至少两张并排设置的吹胀式集热板2，两相邻吹胀式集热板2之间形成供空气流经的换热通道，所述吹胀式集热板2设有冷媒进口21和冷媒出口22，所述吹胀式集热板2上位于冷媒进口21与冷媒出口22之间成型有供冷媒流经的若干胀管。其中，吹胀式集热板2为多态自然能集热板。

本实施方式所述的多态自然能集热箱100，空气从箱体1的空气进口11进入箱体1的换热通道内，与吹胀式集热板2的表面接触，使得自然环境中的太阳能、风能、雨水能、电磁波等热量与吹胀式集热板2上胀管内流经的冷媒进行热交换，一方面冷媒吸热后从吹胀式集热板2的冷媒出口22排出以用于其他热交换装置热利用，另一方面空气流经换热通道时因热量散失降温，并最终转变成温度较低的冷空气从箱体1的空气出口12排出以用于制冷空气利用。本实施方式利用自然能（空气热能）实现热利用和空气制冷利用，节能环保，能大幅降低人们生产生活中的能源消耗，其突出的实质性特点体现在首次运用吹胀式集热板2制成具有供冷媒吸热和空气制冷的集热箱，基于该集热箱的扩展应用，可改变目前制冷、供暖设备独自使用的高耗能使用方式，对制冷和供暖设备进行整合，提高能源利用效率。

进一步的方案，参见图2，在箱体1的侧壁上设有太阳能光伏发电膜3，光伏发电系统主要包括太阳能光伏模板、蓄电池组、充放电控制器、逆变器和交流配电柜，太阳能光伏模板在光热能与电能转换时，其温度较高，不仅缩短其使用寿命，而且余热也没有得到充分利用，本方案中，将太阳能光伏发电膜3贴覆于前述多态自然能箱体1的侧壁，利用箱体1对太阳能光伏发电膜3进行降温冷却，延长其使用寿命，同时箱体1又可从太阳能光伏发电膜3吸收余热以补给热能。

利用本多态自然能集热箱100构建的光热系统，利用光伏发电膜3将光能转换为电能进行使用，与多态自然能集热箱100结合特点在于光伏发电膜3在发电过程过会产生大量热量，不仅缩短其使用寿命，而且会降低发电效率，与多态自然能集热箱100结合后，多态自然能集热箱100将光伏发电膜3产生的热量吸收带走，从而达到为光伏发电膜3降温并提高发电效率。吸收的热量可供暖与制热水使用。

实施方式2

一种多态自然能空气制冷装置，参见图3，包括前述的多态自然能集热箱100，还包括热泵压缩机200、室外热交换器300和离心风机400，室外热交换器300包括蒸发器和与蒸发器相对设置的散热风扇，热泵压缩机200的输入端与吹胀式集热板2的冷媒出口22相连，热泵压缩机200的输出端与室外热交换器300的蒸发器输入端连接，室外热交换器300的蒸发器输出端与吹胀式集热板2的冷媒进口21相连，热泵压缩机200将输入端输入的低温低压气体压缩成高温高压气体从输出端输出，室外热交换器300用于蒸发器输入端输入的高温高压气体放热并将其冷凝成低温低压液体从蒸发器（换热器）输出端输出，离心风机400驱动空气从箱体1的空气进口11流向箱体1的空气出口12，以用于空气制冷。

本实施方式所述的多态自然能空气制冷装置，在前述多态自然能集热箱100基础上，增设热泵压缩机200、室外热交换器300和离心风机400，其中离心风机400用于驱动空气在箱体1的换热通道内流动，向箱体1内连续供给携带热量的空气，热空气在流经换热通道时与吹胀式集热板2的胀管内流动的冷媒发生热量交换，换热通道内的热空气散热降温从箱体1的空气出口12排出，吹胀式集热板2的胀管内的冷媒吸热升温在负压驱动下流至热泵压缩机200，经热泵压缩机200加压成高温高压冷媒蒸汽，然后流经室外热交换机散热冷凝成低温低压液态冷媒，并最终回流至箱体1的吹胀式集热板2的胀管内，如此往复循环，使得箱体1的空气出口12能源源不断地输送冷空气，从该空气出口12送出的冷空气温度可通过冷媒在管路内的流速进行控制，冷媒流速越快，其从换热通道带走的热量越多，空气出口12排出的冷空气温度越低；因而在冷媒流经的管路上设置电子膨胀阀以控制冷媒流速即可实现对制冷空气温度的调节控制。

实施方式3

一种多态自然能供暖装置，参见图4，包括前述的多态自然能集热箱100，还包括热泵压缩机200和供暖热交换器，热泵压缩机200的输入端与吹胀式集热板2的冷媒出口22相连，热泵压缩机200的输出端与供暖热交换器的输入端相连，供暖热交换器的输出端与吹胀式集热板2的冷媒进口21相连，热泵压缩机200将输入端输入的低温低压气体压缩成高温高压气体从输出端输出，供暖热交换器将输入端输入的高温高压气体放热并冷凝成低温低压液体从输出端输出，以用于供暖。

本实施方式所述的多态自然能供暖装置，在前述多态自然能集热箱100基础上，增设热泵压缩机200和供暖热交换器，冷媒从多态自然能集热箱100吸热热量，并经过热泵压缩机200转换成高温高压的冷媒蒸汽，冷媒蒸汽再经过供暖热交换器散热冷凝回流，从而使得供暖热交换器达到供暖目的。同样在冷媒流经的管路上设置电子膨胀阀以控制冷媒流速即可实现对供暖热交换器供暖温度的调节。

其中，所述供暖交换器为地暖盘管，优选的方案，所述供暖交换器为地暖板500，该地暖板500包括表层板材和铺设于表层板材下层的吹胀式换热板。吹胀式换热板与多态自然能集热箱100内的吹胀式集热板2均采用吹胀式工艺制成，吹胀式换热板上同样成型有若干供冷媒流经的胀管，吹胀式换热板用于地暖板500与常规地暖管道相比，其厚度更薄，换热效率较高，板形及管路排布设计更为丰富多样，更有利于供暖场所铺设；另一方面，吹胀式换热板加工工艺简单，制作成本较低。

进一步的方案，参见图5，本多态自然能供暖装置，还包括室外热交换器300，室外热交换器300包括蒸发器和与蒸发器相对设置的散热风扇，供暖热交换器的输出端与室外热交换器300的蒸发器输入端相连，室外热交换器300的蒸发器输出端与吹胀式集热板2的冷媒进口21相连，室外热交换器300用于流经蒸发器的冷媒一次蒸发吸热，吹胀式集热板2用于流经其的冷媒二次蒸发吸热。在环境温度较低的条件下，仅靠多态自然能集热箱100吸热，其热量不能及时和充分满足供暖换热器所需的热量供给需求，室外热交换器300对冷媒吸热起到热量补充作用。

实施方式4

一种多态自然能热水器，参见图6，包括前述的多态自然能集热箱100，还包括热泵压缩机200和由吹胀式换热板制成的承压水箱600，热泵压缩机200的输入端与吹胀式集热板2的冷媒出口22相连，热泵压缩机200的输出端与承压水箱600的吹胀式换热板的输入端相连，承压水箱600的吹胀式换热板的输出端与吹胀式集热板2的冷媒进口21相连，热泵压缩机200将输入端输入的低温低压气体压缩成高温高压气体从输出端输出，承压水箱600的吹胀式换热板将输入端输入的高温高压气体与水进行热交换并冷凝成低温低压的液体从输出端输出，以用于承压水箱600加热。

本实施方式所述的多态自然能热水器，在前述多态自然能集热箱100基础上，增设热泵压缩机200和承压水箱600，冷媒从多态自然能集热箱100吸热热量，并经过热泵压缩机200转换成高温高压的冷媒蒸汽，冷媒蒸汽再经过供承压水箱600的吹胀式换热板的胀管散热冷凝回流，高温高压的冷媒蒸汽先将热量传递给承压水箱600的由吹胀式换热板制成内胆，再由内胆将其内部水加热升温。承压水箱600设有保温外壳，用于对内胆内部的热水起到保温作用，当内胆内的温度达到设定温度时，可关闭冷媒流经管路上的截止阀以阻止，停止加热。

进一步的方案，参见图7，还包括离心风机400，离心风机400驱动空气从箱体1的空气进口11流向箱体1的空气出口12，以用于空气制冷。在本多态自然能热水器的设备基础上，增加离心风机400，不仅有助于换热通道的空气流动带来更多热量补给，还能将该降温后的冷空气用于制冷利用，通过冷暖综合利用提高能源利用效率。

实施方式5

一种多态自然能冷暖热循环利用系统，参见图8，包括前述的多态自然能集热箱100，还包括热泵压缩机200、室外热交换器300、离心风机400、地暖板500、承压水箱600和控制模块，离心风机400驱动空气从箱体1的空气进口11流向箱体1的空气出口12，吹胀式集热板2、热泵压缩机200及承压水箱600之间顺次通过管路连通，承压水箱600与吹胀式集热板2之间管路上顺次设有第一电子膨胀阀701和第一电磁换向阀801；热泵压缩机200与承压水箱600之间的管路上顺次设有第二电磁换向阀802和第三电磁换向阀803，室外热交换器300通过管路连接于第三电磁换向阀803与第一电磁换向阀801之间，第三电磁换向阀803与室外热交换器300之间的管路上设有第四电磁换向阀804，室外热交换器300与第一电磁换向阀801之间顺次设有第五电磁换向阀805、第二电子膨胀阀702和第六电磁换向阀806，地暖板500通过管路连接于第二电磁换向阀802与第四电磁换向阀804之间，地暖板500与第四电磁换向阀804之间的管路上设有第三电子膨胀阀703，第五电磁换向阀805与第六电磁换向阀806通过管路连通，所述控制模块分别与热泵压缩机200、室外热交换器300、第一电子膨胀阀701、第二电子膨胀阀702、第三电子膨胀阀703、第一电磁换向阀801、第二电磁换向阀802、第三电磁换向阀803、第四电磁换向阀804、第五电磁换向阀805和第六电磁换向阀806电控制信号连接。

本实施方式所述的多态自然能冷暖热循环利用系统，基于多态自然能集热箱100将空气制冷、地暖供暖和热水器等多种冷暖设备集成于一体，通过控制模块控制各子系统运作，提高能源利用效率，满足人们生产生活所需的同时大幅降低能源消耗。

进一步的，还可在多态自然能集热箱100的侧壁上安装太阳能光伏发电膜3，以用于光热发电，并向多态自然能冷暖热循环利用系统的各用电电源供电，以充分利用自然能源。多态自然能集热箱100由两张及以上吹胀式集热板2拼装而成，多态自然能集热箱100置于太阳能光伏发电膜3的背侧，光伏发电模板发电时产生热量，由多态自然能集热箱100的吹胀式集热板2内的循环工质（冷媒）吸收，吸入热泵压缩机200内冷媒为低温低压的气体，经热泵压缩机200压缩后成为高温高压的气体，高温高压的气体经承压水箱600、地暖盘管或地暖板500冷凝散热，从而对水箱内的水或室内空气进行加热升温，达到加热热水和采暖的目的。

当天气较热需要制冷时，通过控制模块气动制冷模式，离心风机400将室内的温度较高的气体抽入多态自然能集热箱100内，温度较高空气中的热量被多态自然能集热箱100的吹胀式集热板2内的冷媒吸收带走，从而使通过该多态自然能集热箱100的空气被冷却降温，经循环风机将冷却的空气排入室内，如此往复循环，使使室内环境温度降低。

当承压水箱600内的水温或室内空气温度达到设定温度时，通过对冷媒管路中的各电磁换向阀的切换控制，使室外热交换器300运作，由室外热交换器300将高温高压的冷媒工质冷凝，最后冷媒冷凝成液态，经过电子膨胀阀节流，冷媒工质重新回流至多态自然能集热箱100的吹胀式集热板2内。

本多态自然能冷暖热循环利用系统使用方法如下：

春秋季节，系统模式为非制冷及非地暖状态，该控制模式下离心风机400停止工作，室外热交换器300及地暖板500的冷媒通路为截止状态，即第二电磁换向阀802、地暖板500、第三电子膨胀阀703、第四电磁换向阀804之间的冷媒管路截止，第三电磁换向阀803、第四电磁换向阀804、室外热交换器300、第五电磁换向阀805、第六电磁换向阀806、第一电磁换向阀801之间的冷媒管路截止；此时吹胀式集热板2内的冷媒吸收热量后，变成低温低压的气体，经热泵压缩机200压缩成高温高压的气体，进入承压水箱600的内胆与内胆内的水进行热交换，最后经电子膨胀阀节流后流入吹胀式集热板2内，承压水箱600的水温达到设定温度时，系统停止工作。

夏季，系统模式为制冷模式，该控制模式下，离心风机400开启，将室内温度较高的热空气抽入多态自然能集热箱100内，温度较高的空气将热量传递给吹胀式集热板2的胀管内的冷媒，冷却降温后的空气排入室内，从而使室内温度降低；地暖板500的冷媒通路为截止状态，即第二电磁换向阀802、地暖板500、第三电子膨胀阀703、第四电磁换向阀804之间的冷媒管路截止；当承压水箱600内的水温低于设定温度时，优先加热水箱内的水温，此时室外热交换器300停止运行，即第三电磁换向阀803、第四电磁换向阀804、室外热交换器300、第五电磁换向阀805、第六电磁换向阀806、第一电磁换向阀801之间的冷媒管路截止；当水箱内水温达到设定温度时，室外热交换器300开启散热，即第三电磁换向阀803、第四电磁换向阀804、室外热交换器300、第五电磁换向阀805、第二电子膨胀阀702、第六电磁换向阀806、第一电磁换向阀801之间的冷媒管路导通，承压水箱600停止加热，即第三电磁换向阀803、承压水箱600、第一电子膨胀阀701、第一电磁换向阀801之间冷媒管路截止。

冬季，系统模式为采暖模式，冷媒经热泵压缩机200压缩成高温高压气体分别进入地暖板500、室外热交换器300和承压水箱600以进行热交换；承压水箱600加热时，第二电磁换向阀802、第三电磁换向阀803、承压水箱600、第一电子膨胀阀701、第一电磁换向阀801之间的冷媒管路导通，当承压水箱600达到设定温度时，承压水箱600停止加热，即第三电磁换向阀803、承压水箱600、第一电子膨胀阀701、第一电磁换向阀801之间冷媒管路截止；地暖板500加热时，第二电磁换向阀802、地暖板500、第三电子膨胀阀703、第四电磁换向阀804、室外热交换器300、第五电磁换向阀805、第二电子膨胀阀702、第六电磁换向阀806、第一电磁换向阀801之间的冷媒管路导通，当室内温度达到设定温度时，地暖板500停止运行，即第二电磁换向阀802、地暖板500、第三电子膨胀阀703、第四电磁换向阀804之间的冷媒管路截止；当承压水箱600及室内温度均达到设定温度时，热泵压缩机200和室外热交换器300停机，系统处于待机状态。

当用于多态自然能空气制冷时截止其他装置，按“图3”所示循环。当用于多态自然能供暖装置时截止其他装置，按“图4和图5”所示循环。当用于多态自然能热水器时截止其他装置，按“图6”所示循环。当用于多态自然能冷暖热循环利用系统截止其他装置，按“图7”所示循环。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。