本发明涉及一种中央空调及风冷热泵机组领域，具体而言，涉及一种空调热交换系统及其应用。
背景技术：
风冷热泵机组用于冬季供热，在长江以北的地区(寒冷地区)，在冬季供热都会遇到供热效率低下(环境温度在零下的时候)，机组频繁化霜，阴雨天、雪天甚至机组不启动的情况。风冷热泵冬季的供热量是随室外气温的下降而降低，室外气温每降低1℃，供热量大约降低2％；而随室外气温的下降，室内需热量却需增加，所以应考虑设置辅助热源，辅助热源可以是电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、汽-水热交换器等等。
从设计规范的角度来看，不建议冬季完全用风冷热泵机组供热，仅用于过渡季节的供热。最近几年各设备厂家也都加大了研发力度，生产出一些超低温的风冷热泵机组，解决在低温情况下设备的启动和运行，但是设备运行效率受环境因素的影响较大，在低温情况下的运行效率衰减还是会导致末端使用效果大打折扣，需要借助于辅助热源。
目前传统的风冷热泵机组，不具备在寒冷地区冬季使用，传统机组在环境温度零下五度时基本就不具备机组运行工况。低温机组在寒冷地区冬季供热，也存在效率低下的问题，在设备选型需要加大设备的配置，导致整体造价高，运行费用高。遇到极端天气时，供热无法保证。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的目的是针对风冷热泵机组在北方地区冬季供热效率低下的问题，利用水蓄热的方式来解决冬季供热的一种方式。利用低谷电加热蓄热水箱的水，在热泵机组运行时，通过板式换热器对热泵机组的出水温度进行二次提升温度，满足室内热负荷的需求。本发明在使用过程中具有节能环保、操作安全、运行稳定及投资成本低等优点。
本发明实施例提供的空调热交换系统，包括：蓄热单元、换热单元、风冷热泵机组、二次水循环系统、补水系统及末端设备；
蓄热单元包括电热水锅炉、蓄热循环泵、蓄热水箱，蓄热水箱的外侧上部设有蓄热供水进口及热媒供水出口，外侧下部设有蓄热回水出口及热媒回水进口；电热水锅炉通过蓄热供水管与蓄热供水进口连接，通过蓄热回水管与蓄热回水出口连接；蓄热循环泵设置于蓄热回水管上；
换热单元包括一次水循环泵及板式换热器，板式换热器通过热媒供水管与热媒供水出口连接，通过热媒回水管与热媒回水进口连接；一次水循环泵设置于热媒回水管上；
板式换热器通过热水供水管与末端设备连接，风冷热泵机组通过热水回水管与板式换热器连接；
二次水循环系统包括二次水循环泵、二次水循环泵进水管及二次水循环泵出水管，末端设备与二次水循环泵进水管连接，风冷热泵机组通过二次水循环泵出水管与二次水循环泵连接；
补水系统包括软化水箱、软化水泵、软化水泵进水管及软化水泵出水管，软化水泵出水管与二次水循环泵进水管连接。
本发明中的电热水锅炉及风冷热泵机组均利用电能，无烟、无噪音、零排放，符合环保要求。主设备充分利用低谷电运行，对电厂及电网的安全、经济运行起到极大的支持作用。蓄热水箱为开式不承压水箱，加热电锅炉为不承压锅炉，运行安全可靠。全自动运行，无需专人操作，只需配备巡检人员即可。电锅炉设备占地面积小，不需烟囱、燃料渣堆放场所，产品成套组装出厂，在现场只需接上电源，水管，即可投入运行，可大大节省基建投资及安装费用。
优选地，蓄热循环泵、一次水循环泵及板式换热器数量均为并联运行的2台。关键设备设置为并联运行的2台，作为一开一备，能够保证系统的正常运行。
优选地，电热水锅炉的运行时间为每天晚上23:00-次日7:00。充分利用低谷电，对电厂及电网的安全、经济运行起极大支持作用。
优选地，蓄热水箱的外侧设置保温，进一步地，保温形式可以为聚氨酯板，也可以对蓄热水箱外壁喷涂聚氨酯覆盖。
为了减少加热后热水的热量损失，必须对蓄热水箱进行必要的保温措施；由于聚氨酯板材具有优良的隔热性能，在达到同样保温要求下，可大大减少使用量，降低投入成本；聚氨酯喷涂保温是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数是目前所有保温材料中最低的。
优选地，蓄热供水管、蓄热回水管、热媒供水管及热媒回水管外壁设置保温，保温形式为橡塑海绵管。
橡塑海绵管导热系数低，完全闭孔结构，绝热效果持久良好；隔热材料与水汽完全隔绝，不吸水，不凝露，使用寿命长。
优选地，二次水循环泵进水管上设置有电接点压力表，电接点压力表与软化水泵电连接。
本发明中的补水系统为定压补水系统，电接点压力表的主要作用是用来监测二次水系统中的压力，一般设定压力为0.3mpag，当系统低于设定压力时，软化水泵与电接点压力表形成的控制回路会触发联锁，自动开启软化水泵对二次水系统进行补水。
优选地，蓄热水箱的加热温度不低于80℃，不超过95℃。80-95℃的高温热水在换热过程中，完全能够满足室内的热量需求。
优选地，热水回水管设有远传温度计，进一步地，远传温度计与一次水循环泵电连接。
远传温度计与一次水循环泵形成控制回路，在热水回水管设定系统回水温度，将远传温度计与一次水循环泵形成控制回路，利用一次水循环泵的流量来间接控制板式换热器一次水的流量。回水温度的设定依据室外环境温度确定，一般在冬季设定范围在40-45度之间。
优选地，电热水锅炉及蓄热水箱为常压操作。电热水锅炉及蓄热水箱均为不承压设备，运行安全可靠。
本发明中的空调热交换系统采用蓄热系统对风冷热泵机组的出水温度进行提升，满足室内的热量负荷要求。全自动运行，无需专人操作，只需配备巡检人员。
本发明除了提供一种空调热交换系统，还提供了配套的应用方法。
在低谷电时间段对电热水锅炉进行开启运行，蓄热循环泵对蓄热水箱内的水进行内部循环，使水温提升至不低于80℃；
将蓄热水箱内的热水通入板式换热器进行热交换，提升风冷热泵机组返回来的二次水温度；
末端设备返回来的二次水经过二次水循环泵加压后通入风冷热泵机组，进行换热，经升温后输送至板式换热器二次加热。
低谷电时间段为每天23:00至次日7:00，在此期间开启电热水锅炉对蓄热水箱的水进行加温，实际加热水温最高到91℃(理论计算按95℃计算)。电锅炉为全自动运行模式，运行时间，供回水温度自动设定。蓄热运行过程中水箱的保温性能至关重要，水箱保温层选用100mm厚，容重40kg/m3的聚氨酯板，或者聚氨酯喷涂覆盖。
在7:00至9:00的时间段，运行风冷热泵机组，对二次水系统水温进行提升，该时段为办公时间的低温运行模式。
正常办公时间，9:00至19:00，风冷热泵机组停止运行，开启蓄热水箱，利用板式换热器对热泵系统的出水温度进行再次提升，板式换热机组一次水来源为蓄热水箱的热水，二次水为热泵机组出水。在系统回水管设定系统回水温度，利用回水温度控制板式换热器一次水的流量。回水温度的设定依据室外环境温度确定，设定范围在40-45度之间。
本发明利用低谷电加热蓄热水箱的水，在热泵机组运行时，通过板式换热器对热泵机组的出水温度进行二次提升温度，满足室内热负荷的需求。本发明在使用过程中具有节能环保、操作安全、运行稳定及投资成本低等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1中空调热交换系统的示意图。
附图标记：
1-电热水锅炉；2-蓄热循环泵；
3-蓄热水箱；4-一次水循环泵；
5-蓄热供水管；6-蓄热回水管；
7-热媒供水管；8-热媒回水管；
9-板式换热器；10-热水供水管；
11-热水回水管；12-风冷热泵机组；
13-二次水循环泵；14-二次水循环泵进水管；
15-二次水循环泵出水管；16-软化水箱；
17-软化水泵；18-软化水泵进水管；
19-软化水泵出水管；20-电接点压力表；
21-末端设备；22-远传温度计。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
该实施例提供了一种空调冷热源热交换系统，具体结构如图1所示。
空调热交换系统包括：蓄热单元、换热单元、风冷热泵机组、二次水循环系统、补水系统及末端设备。
蓄热单元包括电热水锅炉1、蓄热循环泵2、蓄热水箱3，蓄热水箱的外侧上部设有蓄热供水进口及热媒供水出口，外侧下部设有蓄热回水出口及热媒回水进口；电热水锅炉通过蓄热供水管5与蓄热供水进口连接，通过蓄热回水管6与蓄热回水出口连接；蓄热循环泵设置于蓄热回水管上；电热水锅炉及蓄热水箱均为常压设备，运行过程不承压操作，安全可靠；
换热单元包括一次水循环泵4及板式换热器9，板式换热器通过热媒供水管7与热媒供水出口连接，通过热媒回水管8与热媒回水进口连接；一次水循环泵设置于热媒回水管上；
板式换热器通过热水供水管10与末端设备21连接，风冷热泵机组12通过热水回水管11与板式换热器连接；
二次水循环系统包括二次水循环泵13、二次水循环泵进水管14及二次水循环泵出水管15，末端设备与二次水循环泵进水管连接，风冷热泵机组通过二次水循环泵出水管与二次水循环泵连接；
补水系统包括软化水箱16、软化水泵17、软化水泵进水管18及软化水泵出水管19，软化水泵出水管与二次水循环泵进水管连接。
蓄热循环泵、一次水循环泵及板式换热器均为并联运行的2台，采取一开一备的形式，保证系统的正常运行。
空调热交换系统的工作流程为：在低谷电时间段对电热水锅炉进行开启运行，蓄热循环泵对蓄热水箱内的水进行内部循环，使水温提升至不低于80℃；
将蓄热水箱内的热水通入板式换热器进行热交换，提升风冷热泵机组返回来的二次水温度；
末端设备返回来的二次水经过二次水循环泵加压后通入风冷热泵机组，进行换热，经升温后输送至板式换热器二次加热。
低谷电时间段为每天23:00至次日7:00，在此期间开启电热水锅炉对蓄热水箱的水进行加温，蓄热水箱的加热温度不低于80℃，不超过95℃。电锅炉为全自动运行模式，运行时间，供回水温度自动设定。蓄热运行过程中水箱的保温性能至关重要，蓄热水箱保温层选用100mm厚，容重40kg/m3的聚氨酯板。在输送热水的蓄热供水管、蓄热回水管、热媒供水管及热媒回水管外壁设置保温，保温形式为橡塑海绵管。
在7:00至9:00的时间段，运行风冷热泵机组，对二次水系统水温进行提升，该时段为办公时间的低温运行模式。
正常办公时间，9:00至19:00，风冷热泵机组停止运行，开启蓄热水箱，利用板式换热器对热泵系统的出水温度进行再次提升，板式换热机组一次水来源为蓄热水箱的热水，二次水为热泵机组出水。在系统热水回水管上的远传温度计22设定系统回水温度，利用回水温度控制板式换热器一次水的流量。回水温度的设定依据室外环境温度确定，设定范围在40-45度之间。远传温度计与一次水循环泵电连接，形成的控制回路能对一次水循环泵的出口流量进行自动调节。
本发明中还设置了对二次水系统进行补水的补水系统，补水系统为定压补水形式，设置在二次水循环泵进水管上电接点压力表20的主要作用是用来监测二次水系统中的压力，一般设定压力为0.3mpag，当系统低于设定压力时，软化水泵与电接点压力表通过电连接形成的控制回路会触发联锁，自动开启软化水泵对二次水系统进行补水。
实施例2
其他步骤与实施例1一致，蓄热水箱的保温采用聚氨酯喷涂覆盖形式。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。