家電冷暖統籌系統的製作方法

2023-09-19 06:00:50 1

專利名稱：家電冷暖統籌系統的製作方法
目前大量家用冷暖電器不斷擁入賓館、商店、學校、醫院、辦公場所及廣大家庭用戶，而且還有不斷擴大之勢。但是由於家用冷暖電器做為發展中商品和製造商多注意單機功能和質量上的提高，忽略了多種功能單機匯集使用時的統籌工作，使得目前多種功能單機在同一環境使用時，就產生了相互矛盾，性能干擾，同類工作系統重疊，能耗大等等。
例如冰箱是耗了電將冰箱內的熱量轉移到室內空氣中，而空調又要耗電將轉移來的熱量和室內原有熱量一起再轉移到室外空氣分攤，很明顯是矛盾、幹擾、耗能同類工作系統重疊使用。
又如空調運行的高峰季也正是人們飲用、洗衣、做飯、洗浴用熱水的高峰。可是目前的空調單機以1500-4500W/h的速度將室內熱量困難的轉移到室外造成公害，而與此同時又耗用各種形勢能去加熱，飲用、洗浴、做飯、洗衣等熱水，很明顯即浪費現有熱能，又易耗能量再制熱。
發展到現階段，常常需要在同一環境設置各種不同功用的冷暖電器而且同時使用，所以它們的熱轉移和耗能制熱就不能再是盲目的、隨機的，它們需要有一個完善的系統，對它們的熱轉移和耗能制熱進行統籌兼顧的集中調控，併科學的利用餘熱，減少能制熱，提高冷暖電器的能效比。
而本系統正是本著以上原則，將家用冷暖電器的多種功能集於一體，以一室外機拖帶多臺，各種功能的室內機，單機功能和數量可隨用戶隨意組合，達到了先進、實用、節能、高品位、低成本境界。
(一)家用冷暖電器系統的構成(參圖一)由兩組共體壓縮機(1)電磁四通閥(2)分段冷凝器(3)貯能集控器(4)功用單機蒸發器(5)(6)(7)(8)熱水器(9)電磁單向閥DDF1、DDF2單向閥DF1、DF2、DF3，浮桶疏渡器FTF1、FTF2膨脹閥PF1、PF2、PF3、PF4、PF5及管路G、Z、D。
(二)家用冷暖統籌系統工作循環過程和循環

圖1．夏季製冷工作循環(參圖一)高壓循環貯能集控器中壓罐4″→壓縮機高壓級1′→DDF1→四通閥2→分段冷凝器3→DF1→貯能集控器高壓罐4′→高壓輸液管G→PF2和PF4→蒸發器(5)(6)→中壓回汽管Z→四通閥2→貯能集控器4″低壓循環貯能集控器低壓罐4→壓縮機低壓級1″→DDF2→分段冷凝器3→貯能集控器4″→壓縮機1′→DDF1→四通閥2→分段冷凝器3→DF1→貯能集控器4′→高壓輸液管G→PF3和PF4→蒸發器(7)和(8)→低壓回汽管D→貯能集控器4。
2．冬季熱泵工作循環(參圖一)高壓循環貯能集控器4″→壓縮機1′→DDF1→四通閥2→中壓回汽管Z→蒸發器(5)和(6)→FTF1和FTF2→DF2和DF3→高壓輸液管G→貯能集控器4″→PF1→冷凝器(3)→四通閥(2)→貯能集控器4″。
低壓循環貯能集控器4→壓縮機1″→DDF2→分段冷凝器(3)→貯能集控器4″→壓縮機1′→DDF1→四通閥(2)→中壓回汽管Z→蒸發器(5)和(6)→FTF1DF2和FTF2DF3→高壓管G→PF3和PF5→蒸發器(7)和(8)→低壓管D→貯能集控器43．春秋工作循環高壓循環因此時溫度宜人停止製冷熱熱，高壓循環退出工作。
低壓循環冷凍冷藏可以停機，也可以按夏季循環過程獨立循環工作。
4．循環圖(參圖二)(表一)高壓循環3-4-5-6-7-8-3。點3為高壓級吸入狀態，經壓縮到點4高壓排氣狀態，經冷卻到點5過冷狀態，又經回熱達到膨漲閥前深過冷狀態點6，經膨脹閥降壓到點7蒸發膨脹，點8是蒸發完畢狀態，蒸氣過熱到點3回到高壓吸入狀態。
低壓循環1-2-3-4-5-6-9-10-1。點1是低壓吸入狀態，壓縮到點2，再經冷卻成高壓吸入狀態點3。再壓縮達到點4，冷卻到點5過冷狀態，又經回熱達到點6的深冷狀態，經膨漲閥降壓至點9蒸發後達到點10再回熱到點1低壓吸入狀態。
高低壓循環匯合於點3狀態後迭加同步運行至點6後由各自的膨脹節流狀態分道而行，低壓循環中增加1-2的壓縮和2-3的冷卻再次與高壓循環匯合於點3。
(三)重點原理和原件設計說明1．貯能集控器原理和貯能集控器設計原理貯能集控是進行多種功能拼合運行的重要措施之一。它解決了多種功能或多臺單機組合運行中各單機運行的隨機性和製冷劑流量差，有效的協調了系統循環中的各種矛盾，其中(參圖三)。
高壓罐(1)貯有一定容量的高壓(PK=1.9423MPa)過冷液(TK=-25℃)並通往各單機，保證各單機按各自設定的運行工況隨機耗用。當耗用使罐內壓力下降到某值，則反饋壓縮機起動工作，直到罐內壓力達到上限值壓縮機停止工作，不斷的能源(致冷)補充，穩定的止下限波動範圍，保障了系統中各功能單機正常充分的發揮。
中壓罐(2)貯有一定容量的高壓(PM=0.6213MPa)幹蒸汽，其中有空調回流的中壓蒸氣和低壓級壓縮冷卻後的中壓蒸氣。其罐正是高低壓循環的匯合處(即循環圖中點3狀態)，因其有一定容量所以具有緩衝削弱高壓吸入和低壓排氣所產生的臨時性不協調作用，併兼有汽液分離作用。
低壓罐(3)貯有一定容量的低壓幹蒸氣，是由低壓蒸發回流的蒸汽，溫度很低(TM=-20℃左右)即有一定回熱價值，併兼有汽液分離作用。
從結構設計上看，貯能集控器由高中低三級壓力罐，以內中外三層的形式層層包附其構成的最外層包有絕熱層(4)。防止罐內能量(致冷)流失，在低壓罐內設6根回熱管(5)，彎曲成雙曲線狀，穿過中間壓力罐和高壓罐(焊接密封)使低壓蒸氣在其內由下至上的流動循環與高壓和中壓罐內製冷劑回熱交換。從整體上看該設計不但結構緊湊，有利於回熱交換，有利於汽液分離，而且罐內外壓力平衡抵消作用，使各層罐壁只承受內外壓差，減輕了罐壁的承壓強度。
2、分壓節能原理和分壓方案
分壓節流是進行多種功能拼合運行的重要措施之二，本系統以設定了不同蒸發壓力的膨脹閥節流降壓取代了現有冰箱空調單機中的毛細管節流降壓解決了多種功能拼合運行循環時的分壓蒸發問題，使各功能單機在使用同樣高壓過冷液的情況下根據單機各自的運行工況隨機的進行各自設定的壓力下膨漲蒸發獲得各自的致冷深度互不影響。
分壓方案以高蒸發壓力和低蒸發壓力的兩組外平衡式熱力膨漲閥，分別控制高壓PM=0.6213MPa(空調蒸發壓力)和低壓PO=0.2692MPa(冷凍冷藏蒸發壓力)的降壓膨脹蒸發循環過程，各單機則根據功用的不同而由溫控感溫包壓力設定控制，製冷劑的流量和膨脹閥開啟頻次來獲得所需製冷深度。
3．兩級壓縮原理和兩級共體壓縮機設計兩級壓縮是進行多種功能拼合運行的重要措施之三。對應於分壓節流系統循環中就必然存在一個合壓匯流才能完成高低壓迭加循環的全過程。本系統採用兩級壓縮，即增設低壓級壓縮和冷卻，使低壓蒸氣升壓到中間壓力(即循環圖點3)與高壓循環回流蒸氣匯合迭加同步循環。
兩級共體壓縮機(參圖四)其結構採用全封閉製冷劑為R22，高壓壓縮和低壓壓縮採用同一電機共體。高壓進氣管(1)與上氣室(2)相通，排氣管(3)與高壓壓縮機缸體(4)直接相通，低壓進氣管(5)與低壓壓縮機缸體(6)直接相通，排氣管(7)與下氣室(8)相通。使得上下氣室同處於中間壓力。以免軸承(9)密封處(10)有壓差。為減少阻力，旋轉壓縮機進排氣不設閥，在排氣管適當位置設電磁單向閥與壓縮機同步或滯後0.1秒動作。設計參數高壓以空調工況設計PK=2115.7KPaTK=54.4℃。低壓以冷凍工況參數設計，PO=-209.22KPaT0=-24℃。中間壓力參數以空調蒸發回氣參數設計PM=621.KPaTM=7℃。流量及流量比例根據單機負荷情況計算而得。
4、餘熱利用原理和分段冷凝器設計。
原理一臺2000W的小分體空調的排熱負荷就是2245kcar/h，一臺200W冰箱排熱負荷就是245kcar/h，系統拼合後的總熱負荷少則2600kcar/h多則540kcar/h或更多。如果56％的熱負荷被回收利用，每小時交把常溫水35-62L加熱到75℃完全滿足大中小家庭之用。而更重要的原理是熱水的耗用量越大，非但不耗能，而且越對循環有利，提高致冷係數ξ，節能降耗，降低排氣管溫度，減輕壓縮機負荷。
分段冷凝器設計(參圖五)水冷段用於50℃以上的製冷劑冷卻。風冷段用於50℃以下的製冷劑冷卻。水冷段為立式水殼盤管熱交換，高低壓排氣管以外和內兩盤豎直平行盤在水殼(1)(即熱水器的熱源)中央，由熱交換產生的熱動力熱推動水不斷自下而上的循環流動，。熱水從水殼上口(6)出，回水從水殼下口(7)進。循環水被加熱後供熱水器貯存耗用，而製冷劑從中得到冷卻。除夏季外應切斷與熱水器通路，水殼放水。冬季熱泵運行期間，高壓盤管(2)內是蒸發吸熱後的低溫蒸氣由下而上流動，而低壓盤管(3)內依然是壓縮過的過熱蒸氣，由上而下與高壓管內回汽在水殼內充分熱交換，提高回汽溫度，以免液滴回流。
風冷段為肋片(4)蛇形盤管構造，低壓盤管在前高壓盤管在後，一則低壓盤管溫度低，冷凝時理應在先與冷空氣接觸。二則熱泵運行時高壓盤管吸熱低壓盤管依然散熱，在前面的低壓管即能起到化霜作用，而且留有餘熱可被後面的高壓盤管回收，高壓盤管在風冷段上方分兩支路安裝單向閥和膨脹閥，用於換季運行。設計參數風冷段的熱負荷量應按系統總熱負荷的85％以上，防止夏季熱水器耗量過少引起超載。
5、多種功能單機組合原理和組合方案。
原理為避免同類工作系統重疊使用，減輕室內嗓音，凡冷源(即製冷系統)機件一律組合到室外機，由較大功率輸出拖帶室內多種功能或多臺單機，為保障室內單機功用性能不變，其運行機構(不包括冷源)保持不變或基本不變。撤消了冷源系統後減少造型設計難度後，應高度重視優美造型和配套組合造型。
組合方案一(圖6-1)為帶廚平房和帶廚樓房(即低檔居住條件)可採用2000W空調250L組合冷藏櫃(2)30L熱水器(3)組合。空調可採用臥置於冷藏櫃頂，外形似落地櫃式空調又似高檔酒吧櫃，顯出檔次，節省空間，易於安裝維修。
組合方案二(圖6-2))為一室一廳一廚一廁(即中檔居住條件)可採用2000W壁掛分體空調(5)400L冷藏櫃(6)100L冰箱(7)40L熱水器(3)組合，方廳面積較小，可採用400L開放式冷藏櫃以對流放冷，和100L冰箱傳導散冷維護廳內溫度低於室外高於居室起到過渡作用。
組合方案三(圖6-3)為二室一廳一廚一廁(即高檔居住條件)可採用兩臺2000W壁掛分體空調(5)400L冷藏櫃(6)150L冰箱(7)80L熱水器(3)組合組合方案四為多居室(即超高檔次居住條件)其基本上隨居室增多增加壁掛分體空調，隨廳面積的增大增加冷藏冰箱容量，隨居住人口的增多增加熱水器的貯水容量。如圖6-4四、室內功能單機簡介1．除臥於冷藏櫃頂的空調單機造型隨組合有所變化和增加外平衡式熱力膨漲閥外。一切室內空調機都與現有壁掛分體空調室內機一樣。
2．冷藏室內單機由於去除了製冷系統，完全可以模仿高檔酒櫃、吧櫃、展示櫃的造型及落地櫃式空調的造型，追求美觀、流暢、精湛。
3．冰箱因去除了製冷系統增加了容量，其他無需改變。
4．熱水器容量由30L-100L不等，除夏季餘熱加熱外，其他季節可考慮熱泵加熱和電輔助加熱。
表一
權利要求
1．本發明的主要技術特徵是新穎的貯能集控、分壓節流、兩級壓縮的系統循環；
2．根據權利要求1所述，貯能集控原理及貯能集控器設計；
3．根據權利要求2所述，兩級共體壓縮機設計；
4．根據權利要求3所述，分壓原理及分壓方案；
5．根據權利要求4所述，餘熱利用原理及分段冷凝器設計；
6．根據權利要求1、2、3、4、5所述，系統對多種功能的組合形式。
全文摘要
本系統涉及冰箱、冷藏、熱水器、冷、暖空調等多種功能的優化節能組合,它以貯能集控、分壓節流、兩級壓縮的新穎系統循環方式,取代了現有的同類工作系統重疊使用,即矛盾互擾,又耗能耗料的單機運行方式,本系統有多種功能任意組合的實用性,有統籌兼顧及餘熱利用的合理性,避免同類工作系統重疊使用,減輕噪音和機重,降低能耗和成本的先進性。
文檔編號F24F5/00GK1221096SQ98124549
公開日1999年6月30日 申請日期1998年11月12日 優先權日1998年11月12日
發明者安國卿 申請人:安國卿