CN100383475C - 复合能源空调热水器 - Google Patents

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Abstract

一种复合能源空调热水器，属于制冷空调技术领域。本发明中，压缩机出口与四通换向阀进口连接，四通换向阀出口与水冷换热器、室内换热器、汽液分离器连接，水冷换热器制冷剂侧出口与空冷室外换热器进口连接，空冷室外换热器出口与节流阀进口连接，节流阀出口与室内换热器进口连接，汽液分离器出口与压缩机进口连接，进水阀、水冷换热器水侧进口、水泵进口、太阳能集热器进口依次连接，太阳能集热器出口与出水阀连接。截止阀通过连接管的一端与太阳能集热器和出水阀相连通，另一端与进水阀和水冷换热器水侧进口相连通。本发明可在长期没有太阳照射的情况下照样提供热水，在供热时可以利用太阳能热水器提供的热水作为吸热源，达到较高的制热效率。

Description

复合能源空调热水器
技术领域
本发明涉及一种空调热水器，尤其涉及一种综合利用太阳能、空气热能与电能的复合能源空调热水器，属于制冷空调技术领域。
背景技术
为了满足人们生活的舒适，一般需要采用空调系统进行夏季制冷与冬季制热。目前用得最多的电驱动压缩式空调系统，工作时需要耗费大量的电力，是造成许多地区季节性缺电的主要原因。而且这类空调当冬季室外温度降低时，制热的效率较低；当夏季室外温度较高时，制冷的效率同样较低。
太阳能是一种自然能源，开发以太阳能作为主要输入能量的太阳能空调可以达到节电的目的。太阳能空调可以分为太阳能发电驱动空调器和太阳能集热驱动空调器两种类型。但是岂今为止这二类空调器的效果均不理想，下面分析其原因。
太阳能发电驱动空调器是利用太阳能电池发电，再用电能驱动压缩式空调器来制冷与制热。这种空调器使用时，为了产生足够的电量，需要布置大面积的太阳能电池板，这不仅价格昂贵，而且空调主要用在城市中，而城市中的建筑物以楼房为主，难以找到足够的电池板布置面积。为了保证夜间与雨天的太阳能空调器工作，还需要有足够大的电能贮存装置，这样使得总的投资较大。
太阳能集热驱动空调器是利用太阳能制取热量来驱动余热利用型制冷系统，如吸收式制冷系统。这种空调系统的性能随着太阳强度的变化而变化，不能在晚间与雨天提供所需要的冷量。这类系统的第二个问题是，目前市场上只有冷量较大的吸收式制冷机，而没有适用于家庭用的小型吸收式制冷机，这给生产家庭用的太能集热驱动吸收式空调器造成了困难。
太阳能热水器节能、经济性较好，技术成熟，但在长时间没有太阳照射时不能提供热水。
为了既能最大限度地降低电能消耗，又能满足家庭中对于冷、热量以及热水量的需求，需要开发一种新型系统。该系统应能稳定地提供所需要的冷、热量以及热水量，能够利用太阳能、空气热能以降低电能消耗，并且在太阳强度变化时仍能稳定工作。
经对现有技术的查新发现，目前并没有综合利用太阳能、空气热能与电能，并具有同时供冷、供热与供热水功能的系统。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种综合利用太阳能、空气热能与电能的复合能源空调热水器，可以在各种气候条件下高效稳定地提供所需要的冷量、热量与热水，并且比较省电。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括压缩机、四通换向阀、水冷换热器、空冷室外换热器、节流阀、室内换热器、汽液分离器、进水阀、水泵、太阳能集热器、出水阀、截止阀。
压缩机出口与四通换向阀进口连接，四通换向阀有三个出口，分别是制冷工况出口、制热工况出口和回气口，四通换向阀制冷工况出口与水冷换热器制冷剂侧进口连接，水冷换热器制冷剂侧出口与空冷室外换热器进口连接，空冷室外换热器出口与节流阀进口连接，节流阀出口与室内换热器进口连接，室内换热器出口与四通换向阀制热工况出口连接，四通换向阀回气口与汽液分离器进口连接，汽液分离器出口与压缩机进口连接。进水阀与水冷换热器水侧进口连接，水冷换热器水侧出口与水泵进口连接，水泵出口与太阳能集热器进口连接，太阳能集热器出口与出水阀连接。截止阀安装于一个连接管上，该连接管的一端与太阳能集热器和出水阀之间的连接管相连通，另一端与进水阀和水冷换热器水侧进口之间的连接管相连通。
当需要制取冷量时，制冷剂按照制冷循环回路流动，即制冷剂依次流过压缩机、四通换向阀、水冷换热器制冷剂侧、空冷室外换热器、节流阀、室内换热器、四通换向阀、汽液分离器，并最终流回压缩机。此时截止阀关闭，水流可以流动或者不流动。水流流动时的流向是进水阀、水冷换热器、水泵、太阳能集热器、出水阀。当水流流动时，制冷剂与水流在水冷换热器中进行热量交换，这不仅可以降低制冷剂的冷凝温度，提高了制冷效率，而且可以提高进入太阳能集热器中的水流温度，提高系统供热水的能力，而且在长期没有太阳照射的情况下，使得系统依然可以供应热水。
当需要放出空调用的热量时，通过四通换向阀的切换，制冷剂按制热回路流动，依次经过压缩机、四通换向阀、室内换热器、节流阀、空冷室外换热器、水冷换热器制冷剂侧、四通换向阀、汽液分离器，并最终流回压缩机。制冷剂在室内换热器放出热量，在空冷室外换热器吸收冷量。此时水侧的流动有三种模式。第一种模式是水侧不流动。第二种模式是，截止阀关闭，水流依次经过进水阀，水冷换热器水侧、水泵、太阳能集热器、出水阀。第三种模式是，截止阀开启，进水阀和出水阀关闭，水流在水冷换热器水侧、水泵、太阳能集热器、截止阀组成的回路中循环。当空调用的热量足够时，水侧流动根据热水用量的需要，可以采用第一或者第二种模式，当空调用的热量不够，并且需要优先保证空调用的热量时，则水侧采用第三种模式。
本发明具有显著的优点和积极效果。本发明在供应热水时，可以利用太阳能转化而来的热能，而且可以吸收制冷循环回路的冷凝热，不仅具有比正常的太阳能热水器更高的效率，而且可以在长期没有太阳照射的情况下照样提供热水。本发明在提供冷量时，可以利用热水系统进水来降低冷凝温度，制冷效率高于一般的压缩式空调器。本发明在为空气调节供热时，可以利用太阳能热水器提供的热水作为吸热源，提高了吸热源的温度，因此可以达到较高的制热效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中，1是压缩机，2是四通换向阀，3是水冷换热器，4是空冷室外换热室，5是节流阀，6是室内换热器，7是汽液分离器，8是进水阀，9是水泵，10是太阳能集热器，11是出水阀，12是截止阀。
图中实线示出制冷剂向室内提供冷量时的制冷剂流动路线，虚线示出制冷剂向室内提供热量时的制冷剂流动路线。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括压缩机1、四通换向阀2、水冷换热器3、空冷室外换热器4、节流阀5、室内换热器6、汽液分离器7、进水阀8、水泵9、太阳能集热器10、出水阀11、截止阀12。
压缩机1出口与四通换向阀2进口连接，四通换向阀2有三个出口，分别是制冷工况出口、制热工况出口和回气口，四通换向阀2制冷工况出口与水冷换热器3制冷剂侧进口连接，水冷换热器3制冷剂侧出口与空冷室外换热器4进口连接，空冷室外换热器4出口与节流阀5进口连接，节流阀5出口与室内换热器6进口连接，室内换热器6出口与四通换向阀2制热工况出口连接，四通换向阀2回气口与汽液分离器7进口连接，汽液分离器7出口与压缩机1进口连接。进水阀8与水冷换热器3水侧进口连接，水冷换热器3水侧出口与水泵9进口连接，水泵9出口与太阳能集热器10进口连接，太阳能集热器10出口与出水阀11连接。截止阀12安装于一个连接管上，该连接管的一端与太阳能集热器10和出水阀11之间的连接管相连通，另一端与进水阀8和水冷换热器3水侧进口之间的连接管相连通。
当需要制取冷量，而水侧回路不工作时，水冷换热器3水侧没有水流过，制冷剂按图1中实线箭头所标，依次流过压缩机1、四通换向阀2、水冷换热器3制冷剂侧、空冷室外换热器4、节流阀5、室内换热器6、四通换向阀2、汽液分离器7，并最终流回压缩机1。制冷剂在室内换热器6放出冷量，在空冷室外换热器4放出热量，而在水冷换热器3中几乎没有热量交换。
当需要制取冷量，而同时水侧回路工作时，此时截止阀12关闭，经过进水阀8的水流，流过水冷换热器3、水泵9、太阳能集热器10、出水阀11，制冷剂按图1中实线箭头所标，依次流过压缩机1、四通换向阀2、水冷换热器3制冷剂侧、空冷室外换热器4、节流阀5、室内换热器6、四通换向阀2、汽液分离器7，并最终流回压缩机1。制冷剂在室内换热器6放出冷量，在空冷室外换热器4放出冷量，在水冷换热器3中与水流进行热量交换。在水冷换热器3中水流与制冷剂的热交换具有两个效果。第一个效果是降低制冷剂的冷凝温度，提高了制冷效率。第二个效果是提高进入太阳能集热器10中的水流温度，这不仅可以提高系统供热水的能力，而且在长期没有太阳照射的情况下，使得系统依然可以供应热水。
当需要放出空调用的热量时，通过四通换向阀2的切换，制冷剂按图1中虚线箭头所标流动，依次经过压缩机1、四通换向阀2、室内换热器6、节流阀5、空冷室外换热器4、水冷换热器3制冷剂侧、四通换向阀2、汽液分离器7，并最终流回压缩机1。制冷剂在室内换热器6放出热量，在空冷室外换热器4吸收冷量。此时水侧的流动有三种模式。第一种模式是水侧不流动。第二种模式是，截止阀12关闭，水流依次经过进水阀8，水冷换热器3水侧、水泵9、太阳能集热器10、出水阀11。第三种模式是，截止阀12开启，进水阀8和出水阀11关闭，水流在水冷换热器3水侧、水泵9、太阳能集热器10、截止阀12组成的回路中循环。当空调用的热量足够时，水侧流动根据热水用量的需要，可以采用第一或者第二种模式，当空调用的热量不够，并且需要优先保证空调用的热量时，则水侧采用第三种模式。
节流阀5可以是热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或节流短管。

Claims (2)

1.一种复合能源空调热水器，包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、水冷换热器(3)、空冷室外换热器(4)、节流阀(5)、室内换热器(6)、汽液分离器(7)、进水阀(8)、水泵(9)、太阳能集热器(10)、出水阀(11)、截止阀(12)，其特征在于：压缩机(1)出口与四通换向阀(2)进口连接，四通换向阀(2)有三个出口，分别是制冷工况出口、制热工况出口和回气口，四通换向阀(2)制冷工况出口与水冷换热器(3)制冷剂侧进口连接，水冷换热器(3)制冷剂侧出口与空冷室外换热器(4)进口连接，空冷室外换热器(4)出口与节流阀(5)进口连接，节流阀(5)出口与室内换热器(6)进口连接，室内换热器(6)出口与四通换向阀(2)制热工况出口连接，四通换向阀(2)回气口与汽液分离器(7)进口连接，汽液分离器(7)出口与压缩机(1)进口连接，进水阀(8)与水冷换热器(3)水侧进口连接，水冷换热器(3)水侧出口与水泵(9)进口连接，水泵(9)出口与太阳能集热器(10)进口连接，太阳能集热器(10)出口与出水阀(11)连接，截止阀(12)设置于一个连接管上，该连接管的一端与太阳能集热器(10)和出水阀(11)之间的连接管相连通，另一端与进水阀(8)和水冷换热器(3)水侧进口之间的连接管相连通。
2.如权利要求1所述的复合能源空调热水器，其特征是，节流阀(5)是热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或节流短管。
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