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1、(10)申请公布号 CN 103185378 A(43)申请公布日 2013.07.03CN103185378A*CN103185378A*(21)申请号 201310107614.5(22)申请日 2013.03.30F24F 5/00(2006.01)F25B 41/00(2006.01)F24F 13/30(2006.01)(71)申请人刘玉岭地址 264000 山东省烟台市莱山区中国台湾村40-1-402(72)发明人刘玉岭 黄文斐 刘方然(54) 发明名称一种冷、热水双回路空调系统(57) 摘要本发明涉及一种冷、热水双回路空调系统，冷、热水的供水管路上分别设有转换阀门，且冷水管路系统。
2、设有冷水末端换热设备，热水管路系统设有热水末端换热设备，夏季制冷运行时使用冷水管路系统和冷水末端换热设备，冬季采暖运行时使用热水管路系统和热水末端换热设备。本发明还涉及一种自然换热式热水末端换热设备的设计方法，应用本发明所提供的自然换热式热水末端换热设备，实现了冬季采暖室内无噪音运行，且较单回路冷、热水空调系统节能33%以上。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书6页 附图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页 附图4页(10)申请公布号 CN 103185378 ACN 103185378 A1/1页21.一种冷、热水双回路空调系统，其特。
3、征在于包括：一冷（热）水热泵空调机组；一冷水管路系统和热水管路系统，其特征在于冷水供水管路和热水供水管路均与热泵型空调机组的冷（热）水供水口相连接，冷水回水管路和热水回水管路均与循环水泵入口相连接，且冷水供水管路、冷水回水管路、热水供水管路和热水回水管路均设有阀门；一冷水末端换热设备的冷水进水口与冷水供水管路相连接，其冷水出水口与冷水回水管路相连接；一热水末端换热设备的热水进水口与热水供水管路相连接，其热水出水口与热水回水管路相连接；一水泵、膨胀水箱。2.根据权利1要求所述冷、热水双回路空调系统，其特征在于包括至少一台冷（热）水热泵空调机组。3.根据权利1要求所述冷、热水双回路，其特征在于至少。
4、包含一套冷水循环管路系统、一套热水循环管路系统。4.根据权利1和权利3要求所述每套冷水循环管路系统，其特征在于至少设有一台冷水末端换热设备。5.根据权利1和权利3要求所述每个热水循环管路系统，其特征在于至少设有一台热水末端换热设备。6.一种热水末端换热设备及其设计配置方法，其特征在于每台热水末端换热设备的换热面积按照热水温度与室内温度810换热温差予以设计，且热水进水与回水温度之差为5。权 利 要 求 书CN 103185378 A1/6页3一种冷、 热水双回路空调系统技术领域0001 本发明涉及空气调节技术，特别是涉及一种冷、热水双回路空调系统及自然换热式热水末端换热设备的设计方法，将该技术。
5、应用于空调冬季采暖中具有非常显著的节能效果。背景技术0002 在空调技术领域中，由热泵型冷（热）水空调机组组成的冷、热水空调系统，在夏季制冷与冬季采暖两种工况条件下运行时，空调冷、热水系统通常采用同一个水循环系统和同一台末端换热设备，这种做法虽然能够简化冷、热水空调系统，但是，增加了冬季采暖过程中的室内换热温差，其结果必然导致无谓的能源浪费。0003 我们知道，夏季制冷室内舒适温度为2228，冬季制热室内温度为1824，目前应用于夏季制冷和冬季制热两种工况下运行的热泵型冷（热）水空调机组，其夏季冷水供水/回水温度为7/12，空调冷水与空调室内温度之间的换热温差为1521，其冬季制热供水/回水温。
6、度为45/40，空调热水与空调室内温度之间的换热温差为2127，因此，对于冷、热水空调系统来说，在夏冬两季冷、热水温度与室内温度之间换热温差不同的情况下，采用同一个系统、同一台末端换热设备很明显是不合理的。0004 据统计，对于热泵型冷（热）水空调机组来说，冷凝温度每降低1，压缩机可以减少3%3.5%能量损耗，以室内换热的经济换热温差为810计算，冬季采暖过程中空调热水的供水温度只要达到34，就完全能够保证冬季采暖的热量需求，因此，如果能够对现有的同回路、同末端换热设备的冷、热水空调系统进行改造，使之冬季应用空调热水的供水温度为34，作为冬季采暖的热量来源，那么就可以将热泵型冷（热）水空调机组。
7、冬季制热运行时的冷凝温度由目前的50降低至39，这样一来，就可以实现热泵型冷（热）水空调机组冬季制热工况下的能量消耗减少33%以上，这对于节能减排有着非常重要的意义。0005 有鉴于此，本申请的发明人克服现有冷、热水空调系统现有技术中存在的上述缺陷，突破了技术瓶颈，提出一种冷、热水双回路空调系统及独立热水末端换热设备的设计配置方法，打破了现有冷、热水空调系统和热水末端换热设备在设计和应用上的局限性，使冷、热水空调系统在改善人们生活工作环境的同时，具有非常显著的节能效果。发明内容0006 本发明一方面的目的在于提供一种冷、热水双回路空调系统，通过独立的冷水循环管路系统、独立的冷水末端换热设备和独。
8、立的热水管路系统、独立的热水末端换热设备的设置，使之由热泵型冷（热）水空调机组组成的冷、热水空调系统在冬季制热运行过程中，热水与室内要求温度之间的换热温差维持在810的经济温差范围内，从而降低热泵型冷（热）水空调机组冬季运行的冷凝温度，达到冷、热水空调系统在冬季采暖过程中最大限度的节能目的。0007 为了实现上述发明目的，本发明提供了一种冷、热水双回路空调系统，包括：至少说 明 书CN 103185378 A2/6页4一台热泵型冷（热）水空调机组，一台循环水泵、一台用于夏季制冷的冷水末端换热设备和冷水管路系统，一台用于冬季采暖的热水末端换热设备和热水管路系统，以及分别安装在冷水供水管路和热水供。
9、水管路上，用于冷、热水系统相互转换的阀门，夏季制冷工况下运行时，使用冷水管路系统和冷水末端换热设备，冬季制热时，使用热水管路系统和热水末端换热设备。0008 本发明另一方面的目的在于提供一种用于冷、热水双回路空调系统的自然换热式热水末端换热设备及其设计方法，按照冬季室内温度与空调系统热水温度之间为810的经济换热温差，计算冬季采暖运行的自然换热式热水末端换热设备的换热面积，并以此计算结果予以配置自然换热式热水末端换热设备，从而确保冷、热水空调系统在冬季制热工况条件下运行时，只要提供给自然换热式热水末端换热设备的热水供水温度为34，就完全能够满足冬季舒适性空调室内温度要求。0009 为了实现上述。
10、发明目的，本发明一方面提供了一种蛇形管自然换热式热水末端换热设备，作为冷、热水双回路空调系统的冬季制热过程中的热水末端空调换热设备，该蛇形管自然换热式热水末端换热设备由导热系数较好的圆形管材弯曲而成，热水由蛇形管与热水供水管路相连接的一端进入，与热水回水管路相连接蛇形管的另一端而出，热水在蛇形管内流动，通过蛇形管的外表面将热水的热量传递给空调室内。0010 为了实现上述发明目的，本发明另一方面提供了一种管片型自然换热式热水末端换热设备，作为冷、热水双回路空调系统的冬季制热过程中的热水末端空调换热设备，该管片型自然换热式热水末端换热设备由导热系数较好的圆形管材和散热片制作而成，管片型自然换热式热。
11、水末端换热设备的上端为热水入口与热水供水管路相连接，管片型自然换热式热水末端换热设备的下端热水回水口与热水回水管路相连接，热水在管内流动，通过管片型换热器的换热管表面和与换热管外表面紧密连接在一起的散热片将热水的热量传递给空调室内。0011 有利的是，冷、热水双回路空调系统在冬季采用自然换热式热水末端换热设备，大幅度缩小了冬季采暖的室内换热温差，使之人们生活、工作所处的环境更加舒适。0012 进一步地，冷、热水双回路空调系统在冬季采用自然换热式热水末端换热设备，消除了室内风速带来的噪音，和大温差换热情况下热风掠过人体所产生的燥热不舒适感，有利于身心健康。0013 进一步地，冷、热水双回路空调系。
12、统在冬季采用蛇形管自然换热式热水末端换热设备，并将其安装在室内地板下面，可以有效地节约室内空间，并且由于蛇管式热水末端换热设备内部热水温度相对较低，换热温差较小，有效地降低热气上升的速度，有利于减少地板细菌、灰尘随热气上行数量，对于维护室内空气质量有着非常重要的意义。附图说明0014 图1为描述根据本发明的具体实施例的冷、热水双回路空调系统的基本原理示意图。0015 图2为描述根据本发明的具体实施例的由多台冷水末端换热设备和多台热水末端换热设备集成的冷、热水双回路空调系统的基本原理示意图。0016 图3为描述根据本发明的具体实施例的蛇形管自然换热式热水末端换热设备的说 明 书CN 103185。
13、378 A3/6页5基本结构原理示意图。0017 图4为描述根据本发明的具体实施例的管片型自然换热式热水末端换热设备的基本结构原理示意图。具体实施方式0018 以下结合附图，以举例说明而非对于发明思想所要求的保护范围进行限制的方式，详细地描述本发明的较佳实施方式及其有所改变的实例。0019 图1是作为根据本发明原理所提供的一种冷、热水双回路空调系统的具体实施例的基本原理示意图。主要由热泵型冷（热）水空调机组10、冷水末端换热设备20、冷水供水管路41、冷水回水管路42、冷水供水转换阀门43、冷水回水转换阀门44和自然换热式热水末端换热设备30、热水供水管路51、热水回水管路52、热水供水转换阀。
14、门53、热水回水转换阀门54，以及冷（热）水循环水泵60、冷（热）水回水管61、冷（热）水供水管62、膨胀水箱70等构成。0020 所述冷水末端换热设备20的冷水供水管41和自然换热式热水末端换热设备30的热水供水管51，分别与热泵型冷（热）水空调机组10的冷（热）水供水管63相连接，冷水末端换热设备20的冷水回水管42和自然换热式热水末端换热设备30的热水回水管52，分别与热泵型冷（热）水空调机组10的冷（热）水回水管61相连接，冷水供水转换阀门43置于冷水供水管路41上，冷水回水转换阀门44置于冷水回水管路42上，热水供水转换阀门53置于热水供水管路51上，热水回水转换阀门54置于热水回水。
15、管路52上。0021 下面结合图1详细描述本发明所提供的一种冷、热水双回路空调系统夏季制冷循环的具体实施方式。在夏季制冷运行时，置于冷水供水管路41的冷水供水转换阀门43和置于冷水回水管路42的冷水回水转换阀门44处于开启状态，置于热水供水管路51的热水转换阀门53和置于热水回水管路52的热水回水转换阀门54处于关闭状态，亦即，在夏季制冷运行时，冬季采暖用自然换热式热水末端换热设备30不工作，热泵型冷（热）水空调机组10提供的7的冷水，通过供水管路63进入冷水供水管路41，经过冷水转换阀门43进入冷水末端换热设备20，这时进入冷水末端换热设备20的7冷水吸收由冷水末端换热设备20的风机所带动并。
16、掠过其换热表面室内空气的热量温度升高至12，将掠过其换热表面空气的温度降低后送至空调室内冷却室内空气，12的冷水回水经过冷水回水管路42进入回水管路61被循环水泵60吸入，通过水泵60的出水管路进入热泵型冷（热）水空调机组10，将12的冷水回水再一次冷却至7，如此连续不断循环，连续不断向冷水末端换热设备20提供充足的7冷水，从而将室内温度降低并维持在所要求2228的室内温度范围内。0022 下面结合图1详细描述本发明所提供的一种冷、热水双回路空调系统冬季采暖节能运行的具体实施方式。在冬季采暖运行时，置于冷水供水管路41的冷水供水转换阀门43和置于冷水回水管路42的冷水回水转换阀门44处于关闭状。
17、态，置于热水供水管路51的热水转换阀门53和置于热水回水管路52的热水回水转换阀门54处于开启状态，因此，在冬季采暖过程中，冷水末端换热设备20不工作，热泵型冷（热）水空调机组10则转入制热工作状态，向自然换热式热水末端换热设备30提供热水，现以冬季舒适空调工况室内温度为1824举例说明冬季制热节能运行的具体实施方式：热泵型冷（热）水空调机组10通过高说 明 书CN 103185378 A4/6页6压过热制冷剂气体的冷凝过程，将制冷剂气体的热量放给来自于水泵60的出水管路62温度为29的热水回水加热至34后，通过供水管路63进入热水供水管路51，经过热水转换阀门53进入自然换热式热水末端换热设。
18、备30，这时进入自然换热式热水末端换热设备30的34热水通过其换热表面将热量传递给室内空气，使室内温度升高，而34热水本身温度降低至29后，经过热水回水管路52进入回水管路61被循环水泵60吸入，通过水泵60的出水管路62进入热泵型冷（热）水空调机组10中，继续冷凝高压过热制冷剂气体本身被加热至34，如此连续不断循环，连续不断向室内提供充足的34热水，34的热水则不断地通过自然换热式热水末端换热设备30的换热表面与室内空气发生热量交换，从而使室内温度升高并维持在所要求1824的室内温度范围内。0023 图2是作为根据本发明所提供的一种由多台冷水末端换热设备和多台自然换热式热水末端换热设备集成的。
19、冷、热水双回路空调系统具体实施例的基本原理示意图。与图1所不同的是，图2所提供的冷、热水双回路空调系统其制冷与采暖的末端换热设备分别有多台冷水末端换热设备20a、20b、20n和多台自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n，且每台冷水末端换热设备20a、20b、20n相互之间为并联连接，冷水末端换热设备20a、20b、20n的冷水进水管分别连接于冷供水管路41上，出水管连接于冷水回水管路42上，每台自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n相互之间亦为并联连接，自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n的热水进水管分别连接于热水供水管路51上，出水管连接于热水回水管路52上。
20、。0024 下面结合图2详细描述本发明所提供的一种由多台冷水末端换热设备和多台自然换热式热水末端换热设备末端换热设备集成的冷、热水双回路空调系统夏季制冷循环的具体实施方式。从图2中可以看出，该制冷状态下的末端换热设备由多台冷水末端换热设备20a、20b、20n组成，且每台冷水末端换热设备20a、20b、20n均分别串联在冷水供水管路41和冷水回水管路42之间，在夏季制冷运行时，设置于冷水供水管路41的冷水供水转换阀门43和设置于冷水回水管路42的冷水回水转换阀门44处于开启状态，设置于热水供水管路51的热水转换阀门53和设置于热水回水管路52的热水回水转换阀门54处于关闭状态，亦即，在夏季制冷。
21、运行时，冬季采暖用自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n均不工作，热泵型冷（热）水空调机组10提供的7冷水，通过供水管路63进入冷水供水管路41，经过冷水转换阀门43分别进入冷水末端换热设备20a、20b、20n，这时进入冷水末端换热设备20a、20b、20n的7冷水吸收分别由冷水末端换热设备20a、20b、20n的风机所带动并掠过其各自换热表面室内空气的热量温度升高至12，掠过其各自换热表面空气的温度则被降低后送至各自的空调室内冷却室内空气，冷水末端换热设备20a、20b、20n的12的冷水回水分别进入冷水回水管路42，回水管路61被循环水泵60吸入，通过水泵60的出水管路进入热泵。
22、型冷（热）水空调机组10，将12的冷水回水再一次冷却至7，如此连续不断循环，连续不断向冷水末端换热设备20a、20b、20n提供充足的7冷水，从而将室内温度降低并维持在所要求2228的室内温度范围内。0025 下面结合图2详细描述本发明所提供的一种由多台冷水末端换热设备和多台自然换热式热水末端换热设备集成的冷、热水双回路空调系统冬季制热节能运行的具体实施方式。从图2中可以看出，该制热状态下的末端换热设备由多台自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n组成，且自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n均分别与热水供水说 明 书CN 103185378 A5/6页7管路51和热水回水管。
23、路52相连接，在冬季采暖运行时，设置于冷水供水管路41的冷水供水转换阀门43和设置于冷水回水管路42的冷水回水转换阀门44处于关闭状态，设置于热水供水管路51上的热水转换阀门53和设置于热水回水管路52的热水回水转换阀门54处于开启状态，因此，在冬季采暖过程中，冷水末端换热设备20a、20b、20n不工作，热泵型冷（热）水空调机组10则转入制热工作状态，向自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n提供热水，现以冬季舒适空调工况室内温度为1824举例说明冬季制热节能运行的具体实施方式：热泵型冷（热）水空调机组10通过高压过热制冷剂气体的冷凝过程，使制冷剂气体的热量放给来自于水泵60的出水管。
24、路62温度为29的热水回水加热至34后，通过供水管路63进入热水供水管路51，经过热水转换阀门53分别进入自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n，这时进入自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n的30热水分别通过其换热表面将热量传递给室内空气，使室内温度升高，而34热水本身温度降低至29后，分别进入热水回水管路52，经过回水管路61被循环水泵60吸入，通过水泵60的出水管路62进入热泵型冷（热）水空调机组10中，继续冷凝高压过热制冷剂气体本身被加热至34，如此连续不断循环，连续不断向室内提供充足的34热水，34的热水则不断地通过自然换热式热水末端换热设备30a、30b、30n。
25、的换热表面与室内空气发生热量交换，从而使室内温度升高并维持在所要求1824的室内温度范围内。0026 图3为本发明所提供的蛇形管自然换热式热水末端换热设备具体实施例的基本结构原理示意图。该蛇形管自然换热式热水末端换热设备30由导热性能良好的圆形管材弯曲制作而成，主要用于敷设在地板下部的所谓地暖式热水末端换热设备。现举例说明本发明所提供的蛇形管自然换热式热水末端换热设备30在冬季采暖过程中热水与室内空气之间换热的具体实施方式，仍然以冬季室内舒适空调温度1824为例，来自于热泵型空调机组34的热水，通过热水供水管路进入蛇形管自然换热式热水末端换热设备30后，蛇形管内34的热水就会将其热量通过蛇形管。
26、的表面传递给地板，由于蛇形管与地板紧贴在一起，这时地板表面的温度也将达到34，因此蛇形管内的34的热水就会通过地板以辐射和自然对流两种换热方式将热量传递给室内空气，从而使室内温度得以升高，而蛇形管内的热水将热量传递给室内空气后温度降至29，则通过蛇形管的出口进入热水回水管路，在水泵的作用下回到热泵型空调机组内，如此不断循环，从而将空调室内的温度升至并维持在1824范围内。0027 图4为本发明所提供的管片型自然换热式热水末端换热设备具体实施例的基本结构原理示意图。该换热器30由换热管31和散热片32两部分组成，换热管31和散热片32均由导热性能良好的材质制作而成，且散热片32与换热管31之间以。
27、紧密连接的方式形成一个整体，现举例说明本发明所提供的管片型自然换热式热水末端换热设备在冬季采暖过程中热水与室内空气之间换热的具体实施方式，仍然以冬季室内舒适空调温度1824为例，来自于热泵型空调机组34的热水，通过热水供水管路进入安装与空调房间墙壁上的管片型自然换热式热水末端换热设备30的换热管31内后，管内34的热水就会将其热量传递给换热管和安装在换热管外表面的散热片32，这时换热管内的34的热水就会通过换热管31的外表面和散热片32以自然对流的换热方式将热量传递给室内空气，从而使室内温度得以升高，而管片型自然换热式热水末端换热设备30的换热管31内的热水将热量传递给室内空气后温度降至29，。
28、则通过管片型自然换热式说 明 书CN 103185378 A6/6页8热水末端换热设备30的出口进入热水回水管路，在水泵的作用下回到热泵型空调机组内，如此不断循环，从而将空调室内的温度升至并维持在1824范围内。0028 本发明所提供的自然换热式热水末端换热设备的具体设计实施方式为：第一按照冬季室内、室外温度计算空调室内所需要提供的热量，第二在810换热温差范围内选择一个换热温差值，即热水供水温度与室内要求温度之间的温差，第三计算自然换热热水末端换热设备的传热系数，第四根据上述三项得出的房间所需要的热量和换热温差、传热系数值计算所需要的自然换热热水末端换热设备总的传热面积，第五按照每台换热器的。
29、热水供水温度与出水温度之差为5计算每台自然换热热水末端换热设备的换热面积值，第六用第四项总的传热面积除以第五项每台自然换热热水末端换热设备的传热面积，得出所需要的自然换热热水末端换热设备台数，按照图1或图2自然换热式热水末端换热设备管路连接要求予以配置即可，具体每一步计算方法是业内技术人员应该掌握的基本知识，为了节约篇幅，此不举例赘述。0029 综上所述，本发明所提供的冷、热水双回路空调系统和空调热水末端换热设备的设计方法，大幅度降低了冬季采暖过程中热水的供水温度，从根本上解决了现有冷、热水共用同一个回路、同一台末端换热设备冬季能耗过高的问题，以及现有冬季采用强制对流循环的末端空调换热设备的送。
30、风温度与要求室内温度之间温差过大，导致的热风掠过人体极不舒适和风机风量过大导致的噪音大等诸多问题，具体说来具有如下显著优势。0030 1）节能。正如前面所述空调系统在冬季制热工况下运行时，其热水与室内空气之间的换热温差相差太大，本发明所提供的冷、热水双回路空调系统及其独立空调末端换热设备，实现了冬季工况下室内换热温差保持在810的经济换热温差范围内，从而达到了冬季运行时最大限度的节能目的。0031 2）环保。噪音的大小是衡量是否环保的一个重要指标，本发明所提供的自然换热式热水末端换热设备及其设计配置方式，从根本上解决了冬季采暖时现有强制对流末端换热设备运行时风机及其风速所产生的噪音问题，实现了。
31、真正意义上的静音运行，有利于人们身心健康。0032 3）舒适。经济换热温差所选用的自然换热式热水末端换热设备，从根本上解决了现有冬季强制对流空调末端换热设备大温差的热风掠过人体时不舒适的感觉。0033 本文所述一种冷、热水双回路空调系统是一个综合系统装置，尽管上面通过举例说明，已经描述了本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述说明，而是由所附的权利要求给出的所有技术特征及其等同技术特征来定义。本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓前提下，任何修改和变化可能仍落在本发明权利要求的保护范围之内。说 明 书CN 103185378 A1/4页9图1说 明 书 附 图CN 103185378 A2/4页10图2说 明 书 附 图CN 103185378 A10。