四季節能環保冷暖空調三用機的製作方法
2023-11-09 17:22:02
專利名稱：四季節能環保冷暖空調三用機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種節能環保冷暖空調機，尤其是一種兼顧環保和建築外觀美觀的冷暖空調器和熱水器節能技術相結合的節能環保冷暖空調機。
背景技術：
現有的冷暖空調器只有在夏冬兩季有用，而一般情況下，在春季和秋季則處於閒置狀態，這種設備對於用戶來說是利用率不高，而對於廠家和生產商來說，很容易使大筆的資金積壓，是設備和資金的一種浪費。
目前，普遍使用的空調都是通過室外機組由風機將室內的冷熱負荷吹掃而進行加熱或者冷卻的，在夏天製冷的時候向室外排放的熱量約為空調器壓縮機耗電量的三倍，是一種熱量的白白浪費。而且在一些風冷式空調器安裝比較密集的生活區和公共場所，以及周邊區域的空氣氣溫將會明顯的升高，這是由於大量的空調設備向外界排放出來的熱量所造成的，城市中的熱島效應因此而產生。
生活中普遍使用的熱水器有電熱水器和管道熱水器。前者，對電能的浪費嚴重，並且容易造成漏電、觸電等的事故；而後者，除了水溫不容易控制，容易造成燙傷之外，還存在著諸多不安全的隱患，比如由於安裝不妥而引起的煤氣中毒事件頻頻發生。
現有的家用電熱水器耗電量大，電能品質的利用率低，電熱轉化比不到1，且一年四季都會用到，三口之家以日用熱水量150升從20℃加熱到50℃來計算，日耗電約5.2度，年耗電約1800度。
另外，現今市場上出現的家用水冷式(室外機組用水冷卻)空調系統，也需要花費額外的資金來建立一個冷卻水(冷卻塔)系統，將冷卻工質從室內吸收的熱量通過冷卻塔排放到周圍環境中去，這種做法並不能從根本上解決熱能的浪費問題。
中國發明專利申請號92110270.4，
公開日1994.3.23公開了一種製冷熱泵熱水機，它是一種把風冷冷凝器改成水冷冷凝器，而不再風冷製冷功能。另一類是在壓縮機排氣口和風冷冷凝器入口之間增加水冷冷凝器。前一種方案適合做熱泵熱水器，但是因為夏天用冷氣量很大，水冷冷凝器需消耗的水量也很大，僅靠生活用水量是很難平衡的，而且在缺水地區不適合推廣。但是後一種往往不能全年使用，不能一年四季發揮空調的熱水作用。
而中國專利申請號02116049.X，
公開日2002.12.18，公開了一種四季節能冷暖空調熱水三用機。它雖然可以四季使用，但是仍然保留了室外機組，運行時室外機組發出的噪音很大，又由於是熱量的集中排放，還是很容易造成熱島效應的。同時，室外機組的存在不僅直觀上破壞了建築外觀的美觀程度，而且長期的室外機組運行後在牆面上留下水漬等汙漬同樣會影響建築的外觀美觀程度。
發明內容
本發明是為了克服現有空調和熱水器的不足，以及現有冷暖空調熱水三用機存在的缺陷，提供一種高效、可靠、環保、節能的四季節能環保冷暖空調的三用機，它不僅能夠在夏季製冷並且提供熱水，在冬季制熱並且提供熱水，而且在其他的季節同樣可以作為熱泵式熱水器使用。
本發明的技術方案是這樣實現的一種四季節能冷暖空調三用機，包括由室內機風冷換熱器，室內機風扇，風嚮導流器，室內溫度傳感器四通閥和熱泵組成的室內機組，水冷換熱器，熱管散熱裝置，以及運行保護系統。還可包括加儲熱水箱或電輔助加熱系統。
熱泵的進出口和四通閥的兩端相連接；而四通閥另兩個埠中一端通過管道、閥門分別與水冷換熱器、石蠟基相變換熱裝置相連接，另一端通過管道、閥門分別與室內機風冷換熱器、水冷換熱器相連接，熱管散熱裝置的冷凝端連接到石蠟基相變換熱裝置，蒸發端與水冷換熱器相連接；石蠟基相變換熱裝置另一端通過閥門與節流閥J相連、經閥門與水冷換熱器的出口相連；室內機風冷換熱器的另一接口通過管道、閥門與節流閥相連，經閥門與緩衝罐相連；緩衝罐另兩個接口分別經閥門與水冷換熱器B的出口、節流閥相連。
水冷換熱散熱器內部均布盤管，而盤管外設有一個用於儲存水的空腔。熱管散熱裝置由充氣式可變導熱管構成。
石蠟基相變換熱裝置另一部分直接連接到室外，並採用嵌入式安裝方式安裝在建築的外牆中，牆體內設有隔熱板，隔熱板上安裝有水冷換熱器，石蠟基相變換熱裝置外表面設有換熱翅片，熱管散熱裝置置於石蠟基相變換熱裝置與水冷換熱器之間。石蠟基相變換熱裝置內部設有石蠟基相變換熱材料，並安裝有換熱管束。
本發明不僅能夠在夏季製冷並且提供熱水，在冬季制熱並且提供熱水，而且在其他的季節同樣可以作為熱泵式熱水器使用，比電熱水器夏季節能100％，其他季節節能70％左右。在可靠運行的前提下能夠達到良好的節能和環保效果，解決了空調器在超過半年的時間內處於閒置狀態，和電熱水器耗電大的難題。
本發明還有一個顯著優點就是每一個機組是閉合的，都是獨立的，所以不會由於空氣的交換而傳播或擴散通過空氣傳播的病菌，能夠有效控制這一類疾病，比如SARS的擴散。
圖1是本發明連接關係原理圖；圖2是本發明進行供熱循環時循環路線示意圖；圖3是本發明進行製冷循環時循環路線示意圖；圖4是本發明中水冷換熱器B、熱管散熱裝置R、石蠟基相變換熱裝置S的一種布置及工作原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。
如圖1所示，四季節能環保冷暖空調三用機，包括室內機組I，水冷換熱器B，熱管散熱裝置R，石蠟基相變換熱裝置S，節流閥J，以及運行保護系統，根據具體情況的需要，還可以附加儲熱水箱或電輔助加熱系統。
室內機組I(見圖1中虛線框部分)，主要由現有空調機室內機和熱泵T以及四通閥C組成。現有空調機室內機組主要包括室內機風冷換熱器V，室內機風扇，風嚮導流器，室內溫度傳感器。
熱泵T的進出口分別和四通閥C的兩個接口連接，熱泵T是通過四通閥C連接到整個管路當中。四通閥C的其他兩端，一端通過管道、閥門F9，F10分別與水冷換熱器B、石蠟基相變換熱裝置S相連接，另一端通過管道、閥門F2，F1分別與室內機風冷換熱器V、水冷換熱器B相連接，熱管散熱裝置R的冷凝端連接到石蠟基相變換熱裝置S，蒸發端與水冷換熱器B相連接；石蠟基相變換熱裝置S中均布有換熱管道分支，這些分支的總路分別通過閥門F8與節流閥J相連，和經閥門F7與水冷換熱器B的出口相連；室內機風冷換熱器V的另一接口通過管道、閥門F5與節流閥J相連，經閥門F3與緩衝罐G相連；緩衝罐G另二個接口分別經閥門F4，F6與水冷換熱器B的出口、節流閥J相連。
水冷換熱器B採用盤管設計，平且能夠儲存一定量的水。一般可以安裝在浴室或者是廚房。按照三口之家計算，其容量可以是150L。另外，根據實際使用情況的需要，該水冷換熱器B可以和附加儲熱水箱用管路連接，當水冷換熱器中的水均被加熱到預定溫度的時候，其內的熱水可以通過以上管路被輸送到附加的儲熱水箱A中保存，用戶在需要使用熱水的時候先使用附加儲熱水箱中的熱水。
空調機室內機仍然採用現有的安裝方式。在本發明中，熱泵T將被安裝在室內適當的位置，比如廚房。附加儲熱水箱A可以考慮採用扁平的箱體設計，安裝在廚房和浴室的夾層中。
熱管散熱裝置R採用充氣式可變導熱管。在水冷換熱器B中的水溫達到設定溫度的時候，為了能夠使水冷式換熱器B中的水在達到水溫要求以後還是能夠起到冷卻製冷劑的作用。這個時候，水冷換熱器B就相當於是一個傳熱裝置，通過水冷換熱器B，迴路當中製冷劑的熱量被熱管帶走，實現對製冷劑的冷卻作用。熱管散熱裝置R由於採用的是充氣式可變導熱管，選擇適當的熱管工作液體，就可以實現的對水冷換熱器中的水溫的控制，使水溫達到一定溫度以後不再上升。熱管散熱裝置R中的每一根熱管都是獨立的單元，所以，如果有一根熱管發生損壞，則只需替換這一有問題的熱管，而不需替換整個熱管散熱裝置R。
熱管散熱裝置R，蒸發端安裝在水冷換熱器B中，其冷凝端連接到石蠟基相變換熱裝置S。在進行供暖循環的時候，製冷劑流經石蠟基相變換熱裝置S內的換熱管束，該石蠟基相變換熱裝置S在這個時候能夠承擔起進行製冷劑和戶外空氣間的換熱任務。
熱管散熱裝置的冷凝端連接到石蠟基相變換熱裝置S，從熱管傳導過來的熱量首先在石蠟基相變換熱裝置S中儲存，然後石蠟基相變輔助換熱裝置S全天向外界緩釋熱量。這樣可以避免熱量的集中排放而產生熱島效應。
該石蠟基相變輔助換熱裝置S另一部分直接連接到室外，能夠吸收熱管中的熱量並且向戶外大氣釋放。由於採用石蠟基的相變材料，其本身可以儲存一定量的熱量，所以對環境的熱量釋放是一種緩慢的過程。與現有的室外風冷機組相比，該換熱裝置是一種無外加能源的散熱裝置，無噪音汙染，具有節能環保的特點。
運行保護系統除了各種現有空調系統的控制項和電子閥門等，還包括緩衝罐G。緩衝罐G的作用是將從水冷換熱器B和室內機風冷換熱器出來的兩股不同熱力狀況的製冷劑均勻混合，從而保證讓製冷劑以同樣的熱力特性進入節流閥J。
如圖2所示，本發明作供熱循環的時候，從熱泵T出來的高溫高壓的製冷劑，通過四通閥C的作用進入供熱循環管路，一路通過閥門F1進入水冷換熱器B，來加熱儲存在其中的冷水，同時達到自身冷卻的目的，然後經過閥門F4進入緩衝罐G；另一路通過閥門F2進入室內換熱器V加熱室內的空氣，之後通過閥門F3進入緩衝罐G。兩股流體在緩衝罐內G內混合均勻後，通過閥門F6進入節流閥J。之後，冷卻了的製冷劑通過閥門F8進入石蠟基相變換熱裝置S完成換熱過程，然後通過閥門F9和四通閥C進入熱泵T重新開始循環。
運行控制系統有在水冷換熱器B中有溫度感應裝置，當水冷換熱器B中的水達到熱管內製冷液體沸點時，閥門F1在電控系統的作用下自動關閉，整個系統中的製冷劑只走供熱這一路，也就是只起到調節室溫的作用。當水冷換熱器B中的水自然冷卻到一定溫度，比如40℃後，感溫裝置通過電控系統調節閥門F1自動開啟，製冷劑再次進入水冷換熱器B來加熱其中的水。
在春秋季節不需要調節室內空氣溫度的情況時，該三用機可以單獨作為熱泵式熱水器使用，其製冷劑走過的路線為熱泵T→四通閥C→閥門F1→水冷換熱器B→閥門F4→緩衝罐G→閥門F6→節流閥J→閥門F8→石蠟基相變換熱裝置S→閥門F9→四通閥C→熱泵T
作為熱水器使用的時候，當水冷換熱器B中的水溫達到用戶設定的溫度時，整個系統在運行電路的作用之下停止運行。
如圖3所示，本發明的製冷循環路線是熱泵T→四通閥C→閥門F10→水冷換熱器B→閥門F7→節流閥J→閥門F5→室內換熱器V→閥門F2→四通閥C→熱泵T。
水冷換熱器B中的水內加熱到額定溫度後，熱管散熱裝置R散熱效率增加，將水冷換熱器B中多餘的熱量傳遞到石蠟基相變換熱裝置S中，當製冷劑傳遞給水的熱量和熱管帶走的熱量相等的時候，水冷換熱器B中的水溫就不再上升。石蠟基相變換熱裝置S內表面(與室內接觸的一面)是良好的絕熱材料，外表面(與外界大氣接觸的一面)為良好的傳熱材料，外表面還可以布置換熱翅片來加強換熱效果。石蠟基相變換熱裝置S本身能夠儲存一定量的熱能，然後通過其外表面，將熱量緩慢地釋放到室外大氣中。
如圖4所示，本發明的石蠟基相變輔助換熱裝置S另一部分直接連接到室外，並採用嵌入式安裝方式安裝在建築的外牆W中，牆體W內設有隔熱板D，隔熱板D上安裝有水冷換熱器B，石蠟基相變換熱裝置S外表面設有換熱翅片S2，其內表面設有石蠟基換熱材料S1，熱管散熱裝置R置於石蠟基相變換熱裝置S與水冷換熱器B之間。
權利要求
1.一種四季節能冷暖空調三用機，包括由室內機風冷換熱器(V)，室內機風扇，風嚮導流器，室內溫度傳感器四通閥(C)和熱泵(T)組成的室內機組(I)，水冷換熱器(B)，熱管散熱裝置(R)，以及運行保護系統，其特徵在於所述熱泵(C)的進出口和四通閥(C)的兩端相連接；而四通閥(C)另兩個埠中一端通過管道、閥門(F9，F10)分別與水冷換熱器(B)、石蠟基相變換熱裝置(S)相連接，另一端通過管道、閥門(F2，F1)分別與室內機風冷換熱器(V)、水冷換熱器(B)相連接，熱管散熱裝置(R)的冷凝端連接到石蠟基相變換熱裝置(S)，蒸發端與水冷換熱器(B)相連接；石蠟基相變換熱裝置(S)另一端通過閥門(F8)與節流閥J相連、經閥門(F7)與水冷換熱器(B)的出口相連；室內機風冷換熱器(V)的另一接口通過管道、閥門(F5)與節流閥(J)相連，經閥門(F3)與緩衝罐(G)相連；緩衝罐(G)另兩個接口分別經閥門(F4，F6)與水冷換熱器B的出口、節流閥(J)相連。
2.根據權利要求1所述的四季節能冷暖空調三用機，其特徵在於，還可包括加儲熱水箱或電輔助加熱系統。
3.根據權利要求1所述的四季節能冷暖空調三用機，其特徵在於，所述水冷換熱散熱器(B)內部均布盤管，而盤管外設有一個用於儲存水的空腔。
4.根據權利要求1所述的四季節能冷暖空調三用機，其特徵在於，所述熱管散熱裝置(R)由充氣式可變導熱管構成。
5.根據權利要求1所述的四季節能冷暖空調三用機，其特徵在於，所述石蠟基相變換熱裝置(S)另一部分直接連接到室外，並採用嵌入式安裝方式安裝在建築的外牆(W)中，牆體(W)內設有隔熱板(D)，隔熱板(D)上安裝有水冷換熱器(B)，石蠟基相變換熱裝置(S)外表面設有換熱翅片(S2)，熱管散熱裝置(R)置於石蠟基相變換熱裝置(S)與水冷換熱器(B)之間。
6.根據權利要求1或5所述的四季節能冷暖空調三用機，其特徵在於，所述石蠟基相變換熱裝置(S)內部設有石蠟基相變換熱材料(S1)，並安裝有換熱管束。
全文摘要
本發明公開了一種四季節能冷暖空調三用機，熱泵的進出口分別和四通閥連接，四通閥的另外兩路管道中，一路與水冷換熱器、石蠟基相變換熱裝置相連接；另一路管道閥門分別與室內機風冷換熱器、水冷換熱器相連接；散熱裝置內部設有可變導熱管，其冷凝端連接到石蠟基相變換熱裝置，蒸發端與水冷換熱器相連接；石蠟基相變換熱裝置通過閥門與節流閥J相連、經閥門與水冷換熱器的出口相連；室內機風冷換熱器的另一端通過管道、閥門與節流閥J相連，經閥門與緩衝罐相連；緩衝罐另二個連接埠分別由安裝了閥門的管道與水冷換熱器的出口、節流閥相連。它能夠在夏季製冷並且提供熱水，在冬季制熱並且提供熱水，在其他的季節同樣可以作為熱泵式熱水器使用。
文檔編號F25B29/00GK1696590SQ20051002673
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月14日 優先權日2005年6月14日
發明者張斌, 周文鑄 申請人:上海理工大學