一種電熱雙重製冷空調機的製作方法
2023-07-14 02:37:46
本實用新型屬於空調技術領域，進一步涉及一種電熱雙重製冷空調機。
背景技術：
大眾常見的空調器多為蒸汽壓縮式空調器，由室內機和室外機兩部分組成。這種蒸汽壓縮式空調器，它的工作原理是：壓縮機將低壓低溫的氣態冷媒壓縮為高溫高壓的氣態冷媒，然後送到冷凝器(室外機)散熱後成為中溫中壓的液態冷媒，所以室外機吹出來的是熱風。液態的冷媒經毛細管，減壓進入蒸發器(室內機)，空間突然增大，壓力減小，液態的冷媒就會汽化，(從液態到氣態是個吸熱的過程)，吸收大量的熱量，蒸發器就會變冷，室內機的風扇將室內的空氣從蒸發器中吹過，所以室內機吹出來的就是冷風；這種製冷模式理論上可以有相對高的能效，cop可達3-7。然而常用的這種空調能效約在3左右，影響其能效無法提高的原因在於：夏季製冷時需要向外放熱，而最熱天時室外環境溫度常達37--40多度，其冷凝器冷凝效率不高；相反冬天制熱時需要吸收室外空氣的熱量，而冬天室外環境溫度大多在0度或0度以下，其蒸發器蒸發效率不高，亦即這種空調工作模式和環境溫度的匹配性很差，所以限制了這種空調器能效的提高。
由於壓縮式熱泵制熱效率遠高於一般電熱器制熱效率，於是人們發展了空氣能熱水器。近年又有了空氣能空調熱水一體機，它將空調的室外蒸發器改為水冷式蒸發器，通過壓縮式熱泵對環境氣體製冷，並將發熱量儲存在水箱中得到熱水，可以在製冷的同時產生60-75℃左右的熱水，節能效果顯著。
但實際使用中有幾個問題存在：□
1.當水溫已經很高時，壓縮機再持續工作它的冷凝效率就很低下了，而且還影響壓縮機的壽命，甚至壓縮機會保護停機。要想繼續製冷就必須先把熱水用了或放掉換成冷水，這樣節能的意思就失效了。
2.為了延長空調製冷的時間，儲水量就不能太小，這樣體積勢必較大。加之水箱保溫與換水的麻煩，功能與美觀很難兼顧。
3.人們享用製冷與享用熱水的需求不是都能得到平衡的，所以節能也是無法保證的。
為了尋找更好的技術，國內外大量的研究機構、眾多的研究人員在太陽能空調方面展開了大量的研究。較為有效的辦法是：利用太陽能加熱熱水到80度以上，再由這種低溫熱水做能源驅動吸收式熱泵進行製冷，在節能效果上有了很大的進步。其在一些屋頂中央空調上有成功的應用。與壓縮式空調不同，吸收式製冷使用的工質通常是一種二元溶液，由沸點不同的兩種物質所組成。其中低沸點的物質為製冷劑，高沸點的物質為吸收劑。因此，二元溶液又稱為製冷劑——吸收劑工質對。所謂二元溶液，是指兩種互不起化學作用的物質組成的混合物。這種均勻混合物的各種物理性質(如壓力、溫度、濃度等)在整個混合物中各處都完全一致，不能用純機械的沉澱或離心方式將它們分離成原組成物質。其製冷原理分為兩部分：1、二元溶液在發生器內被熱源加熱沸騰，產生出製冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝為冷劑液體。液態冷劑經U形管節流後進入蒸發器，經蒸發器在低壓條件下噴淋，液態冷劑蒸發，吸收冷媒熱量，產生製冷效果。2、發生器流出的濃溶液，經熱交換器降溫、降壓後自流進入吸收器，與吸收器原溶液混合成為中間濃度的濃溶液。中間濃度溶液被吸收器泵輸送並噴淋，吸收從蒸發器出來的製冷劑蒸汽變為稀溶液。稀溶液由發生器泵送達發生器，重新被熱源產生製冷劑蒸汽再次形成濃溶液，進入下一個循環周期。這種吸收式製冷技術不用壓縮機，主要以熱源做為動力。
但由於太陽能集熱器、系統冷卻水系統的體積大和投資高，且太陽能的不穩定性(陰雨天、夜晚無法使用)致使其推廣應用受限。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種能與環境高度匹配的空調技術，稱之為電熱雙重製冷空調技術。她不同於普通空調和空氣能空調熱水一體機的是，這種電熱雙重製冷空調機由一組蒸汽壓縮式熱泵和兩組吸收式熱泵組合而成。在環境溫度很高亟需製冷時，其吸收室內或室外的空氣中的熱量，在製冷的同時產生大量的中高溫熱能，採用分段式冷凝的方式，高溫部分推動一級吸收式熱泵工作，一級吸收式熱泵可以利用壓縮機排放的95℃-75℃，75℃-50℃的大部分熱能工作，低溫部分50℃-20℃由一個室外冷凝器降溫冷凝，再對水箱蒸發器製冷，水箱蒸發器儲存的冷量通過一種防凍液介質由泵送入室內機實現對室內空氣的製冷。一級吸收式熱泵工作時也產生熱能，其高中溫部分再推動二級吸收式熱泵，低溫部分也由室外冷凝器降溫冷凝，再對水箱蒸發器製冷；二級吸收式熱泵產生的高中溫返饋給二級系統再利用，低溫部分通過室外冷凝器冷卻降溫，最後亦對水箱蒸發器製冷。這樣一種複合式結構由於採用分段冷卻，保證了壓縮機工作在較理想的環境條件下，壓縮機的效率可以較高，加上二級製冷的附加，其系統的總能效可望達到4-6，將優於常規的製冷技術。並且這種技術由於減少了太陽能集熱器和冷卻器部分，又不受陰雨天和夜晚的影響，其體積可以很大程度的縮小，成本也大大的減少，由於其熱能大部分取自於空氣中，且其運行中所發生的熱能大部分也得到了利用，而且能效高於普通空調，所以這種電熱雙重製冷空調技術將會對傳統空調技術進行革命性的更新換代，並作為一種最理想的室內一體化空調器或移動式空調器得到推廣，它亦可作為一種大中型中央空調的優化技術得到應用。
為了實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案予以實現：
一種電熱雙重製冷空調機，包括壓縮機、冷凝器、第一發生器、第一熱交換器和第一吸收器，所述壓縮機依次經第一發生器和第一熱交換器後與冷凝器相連，所述冷凝器通過節流閥與蒸發器相連，所述蒸發器與所述壓縮機相連；
還包括第二發生器和第二熱交換器；所述第一熱交換器依次經第一發生器、第一微型壓力泵與所述第二發生器連接，所述第二發生器與所述第一吸收器連接，所述第二發生器與所述第一吸收器之間依次連接有第二熱交換器、冷凝器、節流閥和蒸發器。
進一步地，還包括第二微型壓力泵，所述第二發生器輸出的高溫蒸汽經第二微型壓力泵加壓後返回第二發生器流入第二熱交換器。
進一步地，還包括第二吸收器，所述蒸發器依次經第二吸收器、第二熱交換器後與第二發生器連接。
進一步地，所述蒸發器為水冷蒸發器。
進一步地，所述冷凝器為室外冷凝器。
進一步地，還包括一室內機，所述室內機通過循環泵與所述蒸發器連接。
更進一步地，所述第一熱交換器經U型管與第一吸收器連接。
更進一步地，所述第一吸收器為噴淋式吸收器。
本實用新型的有益效果如下：
1.本實用新型可用於常用空調機，比如：分體式電熱雙重製冷高能效空調機、一體化空調或移動式空調機和大中型屋頂中央空調。
2.本實用新型中第一發生器和第一熱交換器、第一吸收器為一級吸收式熱泵，第二發生器和第二熱交換器、第二吸收器為二級吸收熱泵。在環境溫度很高亟需製冷時，壓縮機吸收室內或室外的空氣中的熱量，在製冷的同時產生大量的中高溫熱能，採用分段式冷凝的方式，高溫部分推動一級吸收式熱泵工作，一級吸收式熱泵可以利用壓縮機排放的95℃-75℃，75℃-50℃的大部分熱能工作，低溫部分50℃-20℃由一個室外冷凝器降溫冷凝，再對水箱蒸發器製冷，水箱蒸發器儲存的冷量通過一種防凍液介質由泵送入室內機實現對室內空氣的製冷。
3.一級吸收式熱泵工作時也產生熱能，其高中溫部分再推動二級吸收式熱泵，低溫部分也由室外冷凝器降溫冷凝，再對水箱蒸發器製冷；二級吸收式熱泵產生的高中溫返饋給二級系統再利用，低溫部分通過室外冷凝器冷卻降溫，最後亦對水箱蒸發器製冷。這樣一種複合式結構保證了壓縮機工作在較理想的環境條件下，所以壓縮機的效率可以較高，加上二級製冷的附加，其系統的總能效可望達到4-6，將優於常規的製冷技術。並且這種技術由於減少了太陽能集熱器和冷卻器部分，又不受陰雨天和夜晚的影響，其體積可以很大程度的縮小，成本也大大的減少，由於其熱能大部分取自於空氣中，且其運行中所發生的熱能大部分也得到了利用，而且能效高於普通空調，所以這種電熱雙重製冷空調技術將會對傳統空調技術進行革命性的更新換代，並作為一種最理想的室內一體化空調器或移動式空調器得到推廣，它亦可作為一種大中型中央空調的優化技術得到應用。
附圖說明
圖1為本實用新型提出的一種具體實施例的結構示意圖；
圖2為本實用新型提出的另一個具體實施例的結構示意圖；
圖中：
1、壓縮機；2、水冷蒸發器；3、室外冷凝器；4、節流閥；5、第一發生器；6、第一熱交換器，7、第一吸收器，8、第一微型壓力泵；9、第二發生器；10、第二熱交換器；11、第二吸收器；12、第二微型壓力泵；13、循環泵；14、室內機，15.水箱冷凝器，16.風冷蒸發器。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
參照附圖1，本實用新型應用於分體式空調機，具體包括其需要室內機14，具體包括一蒸汽壓縮式熱泵和兩組吸收式熱泵及室內機14，所述蒸汽壓縮式熱泵包括壓縮機1、室外冷凝器3、節流閥4和水冷蒸發器2，兩組吸收式熱泵分別包括一級吸收式熱泵和二級吸收式熱泵，一級吸收式熱泵又包括第一發生器5、第一熱交換器6和第一吸收器7，二級吸收式熱泵包括第二發生器9、第二熱交換器10和第二吸收器11；
所述壓縮機1依次經第一發生器5和第一熱交換器6後與室外冷凝器3相連，所述室外冷凝器3通過節流閥4與水冷蒸發器2相連，所述水冷蒸發器2與所述壓縮機1相連；所述第一熱交換器6依次經第一發生器5、第一微型壓力泵8與所述第二發生器9連接，所述第二發生器9與所述第一吸收器7連接，所述第二發生器9與所述第一吸收器7之間依次連接有第二熱交換器10、室外冷凝器3、節流閥4和水冷蒸發器2。
具體使用中：
壓縮機循環：經壓縮機1壓縮後的高溫高壓蒸汽進入一級吸收式熱泵的第一發生器5放熱，再經第一熱交換器6進一步降溫後，最後經室外冷凝器3徹底冷凝成液態，經節流閥4減壓後進入水冷蒸發器2蒸發製冷，然後回到壓縮機1重新壓縮。
一級吸收式熱泵循環：第一發生器5和第二發生器9分別由熱虹吸管和再發生器聯合組成。經壓縮機1管道高溫蒸汽加熱後，一級吸收式熱泵中第一發生器5的提升管在提升溶液並發生的過程中將經第一熱交換器6預熱後的溶液提升到第一發生器5中進一步發生，產生的高溫蒸汽由第一微型壓力泵8加壓升溫後進入二級熱泵的第二發生器9後經第二熱交換器10降溫，再經室外冷凝器3冷卻，節流減壓後對水冷蒸發器2製冷，然後回到一級熱泵系統的第一吸收器7吸收；一級吸收式的第一發生器5發生後的溶液經過一級系統的第一熱交換器6降溫後經U型管減壓進入噴淋式7一級吸收器重新吸收。
二級吸收式熱泵循環：二級吸收式熱泵的第二發生器9發生出來的高溫蒸汽由第二微型壓力泵12加壓升溫後返回二級熱泵的第二發生器9、提升泵、第二熱交換器10對熱能再次利用，經室外冷凝器3冷卻，節流減壓後又對水冷蒸發器2製冷降溫；因為其壓縮機1、一級吸收式熱泵、二級吸收式熱泵都對水冷蒸發凝器2製冷，所以，在整個系統中，壓縮機1對2水冷蒸發器制的冷，加一、二級吸收式熱泵對水冷蒸發器2制的冷總量和，將遠大於單一壓縮機製冷系統，其能效可達4-6。水冷蒸發器2介質採用高級防凍液，比如汽車防凍液等，由循環水泵將這種低溫防凍液送入室內機14對室內空氣製冷。這樣的結構可以很方便的實現一拖二甚至一託多。室內機14與室外機的連接僅是冷凍液循環管(常壓)而不是壓縮機冷媒的壓力管道連接，密封要求低，安裝因此更容易。
冬季制熱時，通過四通閥的切換，壓縮機1反方向運行，壓縮蒸汽經水冷蒸發凝器2放熱後，經節流閥4後在3室外冷凝器中吸熱，通過一級吸收式管道回到壓縮機循環。一二機吸收式系統停止工作。
參照附圖2，為本實用新型用於一體空調或移動式空調機的實施例。所述空調機包括一蒸汽壓縮式熱泵和兩組吸收式熱泵及室內機14，所述蒸汽壓縮式熱泵包括壓縮機1、風冷蒸發器16和水箱冷凝器15，兩組吸收式熱泵分別包括一級吸收式熱泵和二級吸收式熱泵，一級吸收式熱泵又包括第一發生器5、第一熱交換器6和第一吸收器7，二級吸收式熱泵包括第二發生器9、第二熱交換器10和第二吸收器11；
所述壓縮機1依次經第一發生器5和第一熱交換器6後與水箱冷凝器15相連，所述水箱冷凝器15通過節流閥4與風冷蒸發器16相連，所述風冷蒸發器16與所述壓縮機1相連；所述第一熱交換器6依次經第一發生器5、第一微型壓力泵8與所述第二發生器9連接，所述第二發生器9與所述第一吸收器7連接，所述第二發生器9與所述第一吸收器7之間依次連接有第二熱交換器10、水箱冷凝器15、節流閥4和風冷蒸發器16。
其工作原理如下：
壓縮機循環：經壓縮機1壓縮後的高溫高壓蒸汽進入一級吸收式熱泵的第一發生器5放熱，再經第一熱交換器6進一步降溫後，最後經水箱冷凝器3徹底冷凝成液態，經節流閥4減壓後進入風冷蒸發器16蒸發製冷，然後回到壓縮機1重新壓縮。
一級熱泵循環：第一發生器5和第二發生器9分別由熱虹吸管和再發生器聯合組成。經壓縮機1管道高溫蒸汽加熱後，一級熱泵中第一發生器5的提升管在提升溶液並發生的過程中將經第一熱交換器6預熱後的溶液提升到第一發生器5中進一步發生，產生的高溫蒸汽由第一微型壓力泵8加壓升溫後進入二級熱泵的第二發生器9後經第二熱交換器10降溫，再經水箱冷凝器3冷卻，節流減壓後又對水箱冷凝器3製冷，然後回到一級熱泵系統的第一吸收器7吸收；第一發生器5發生後的溶液經過一級系統的第一熱交換器6降溫後經U型管減壓進入噴淋式第一吸收器7重新吸收。
二級熱泵循環：二級熱泵的第二發生器9發生出來的高溫蒸汽由第二微型壓力泵12加壓升溫後返回二級熱泵的第二發生器9、提升泵、第二熱交換器10對熱能再次利用，經水箱冷凝器3冷卻，節流減壓後又對水箱冷凝器3製冷降溫；對一二級吸收式系統而言，水箱冷凝器3在這裡即是冷凝器亦是蒸發器；因為其對水箱冷凝器3放出的熱量遠小於對其製冷的量，所以，在整個系統中，壓縮機1對水箱冷凝器3放出的熱，加一、二級熱泵對冷卻水放出的熱的總量和，與一、二級熱泵對水箱冷凝器製冷的總量基本平衡。因此，該系統將壓縮機1產生的熱能基本全部利用而不需要外排，冷卻水溫度也基本能保持恆定在較低溫度。
為保障系統運行的穩定性，還採用了兩種高、低溫不同的相變蓄熱材料，一方面保障系統運行參數的穩定，另一方面亦可保障即使在系統平衡發生偏移時，通過吸收式系統的繼續運行使整體系統恢復到原始狀態。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。