CN100494823C - 蓄热式空调兼热水器 - Google Patents

Abstract

一种新型的蓄热式空调兼热水器。它除了原有的制冷、制热功能外，还能在冬季将从室外空气中采集的热量存储起来供需要时放出，克服了原空调冬季制热效果不佳的弊病。蓄热式空调兼热水器在空调的基础上增设了用空气作热源来加热水的功能，使热泵一机二用——冬夏空调，四季烧水。它既不烧油、燃气，又不用电直接加热，所以安全、环保、节能且出水量大。尤其在夏天，“烧”水能源来自空调副产品，不费分文而获；其他三季中，空气热量取之不尽，效果相当于间接太阳能，热水成本很低。热泵所耗电的作用既是“管理者”，又是“殉道者”。其年运行成本低于阴雨天用电加热的太阳能热水器，是新生代节能家电产品。

Description

蓄热式空调兼热水器

所属领域：一种空调兼热水器。它除了原有功能外，还能在冬季储存从室外空气中获得的热量供需要时放出。使空调在冬天供热充裕，又增设了以空气为热源加热水的功能。热泵一机二用，为空调有热水器功能找到新的简捷方法。

背景技术：常规空调在严寒季节无法在正常能效比的情况下工作，而长江以南也无冬季供暖网络，对空调冬季供暖有很大需求。

常规热水器或烧油、或烧气，既不经济还有污染；电热水器虽然方便，但更不经济且升温慢、水量小，且两者都有安全隐患。太阳能热水器很受欢迎，缺点是只能在晴天使用，同比投资的出水量很小。

近年出现的用空气中的热量加热水的热泵热水器，有热水价廉、环保、安全和出水量大的优点，溯其原因是空气中取热不收费且取之不尽。最重要的是，最新理论“火用”分析指出：所有为取得热能的诸方法中，最恰当、最经济的方法就是它——尤其是为取得温差不大的生活用热。该理论一旦被人们广泛认知并被政府确认后，该方法会大幅度地介入到人类生活中，可以是一次能源和社会生活的变革。资料表明：先进国家和东南亚国家采用率已达到50％的水平，而我国却刚刚起步。目前推不开的主要原因是首次投入较大。如果利用空调机内的热泵一机二用，既能作空调、又能产生热水，“空调热水器”应该是空调的换代产品了。

为此目标，有人设计了“热水器空调一体机”(专利号：200410045052.7)。它除了能有原空调制冷制热、利用室内外空气加热水四种功能外，还能有第五种功能，即既烧水又同时制热。我们认为该第五功能不现实，因为冬天室内制热都力不从心，哪里还能二项同时进行呢？

另外，“热水器空调一体机”四个四通阀的设计充其量只是可行，但绝不是成熟的产品设计，既不简约又易故障。其它专利，申请号为02820196.5，申请号为200420020681.X，申请号为200420083127.6的几个专利所称功能还不如上述专利多。功能受限的原因皆是没有合适的换向阀所致。

发明内容：本发明除了一般空调的功能外，还能使空调在冬天有蓄热功能而制热量充裕；同时将夏季一面制冷一面制热水的功能、一年四季从室外空气中获得热能，制取热水的功能，共5种功能集于一机，其方法是在原空调上增设了套管换热器、膨胀阀、四只单向阀和二个三态阀；原空调内机、外机的气路与新增套管换热器的气路三者并列，三气路二端各接一个三态阀，二个三态阀同步工作，以改变与四通阀、膨胀阀之间的连接而得到不同功能；A原四通阀接内外机的气路不再固定，而是分别接①内机和套管换热器——得到夏天室内制冷，兼热水的功能、冬季蓄热后的放热功能②内机和外机的气路——得到原空调制冷、制热的功能③外机与套管换热器——得到用室外空气热量制取热水的功能，即冬季称蓄热的功能；B原来连接内外机的毛细管由膨胀阀取代，它的二端固定在桥式节流器的二端，即膨胀阀的末端接二单向阀的始端，膨胀阀的始端接二单向阀的末端，桥的另外二端随变动的三态阀接在三个换热器的某二端，四通阀的换向可使三态阀确定的状态反向运行，因此可得六种可能状态，我们取其五种即①和②的正反向和③的一种状态。

关键元气件是三态阀由左右电磁铁的线圈(1)和(7)，壳体(4)，芯棒(5)，左右电磁铁(2)和(8)，左右弹簧(3)和(9)，接口(6)组成气动三态阀，三态阀由左、右电磁铁分别通电与否以及都不通电而获三个状态来变换连接关系。

附图说明：图1功能图中：内机①，水箱②，外机③，a，b，c，d，e是五大功能。

图2是原理图：内机①，水箱②，外机③，压缩机④，四通阀⑤，四只单向阀与一只膨胀阀⑥，三态阀⑦+⑧。图3是三态阀原理图。左右电磁阀线圈为①和⑦，左右弹簧是③、⑨，壳体为④，芯棒为⑤，接口为⑥，左右电磁铁为②和⑧，0和0’分别是冷媒高压和低压管，管内有绝热衬管⑩。

图4时分层水箱原理图，热水龙头①，有水泵③、套管换热器②，阀K，温度探头⑤，单向活门⑤。

详细说明：实施方式

图1中五个功能是用一个三态阀和空调机中的四通阀(二个态)的组合获得(2 x 3＝6，现在仅用5)。原空调仅有二个功能，制冷(b过程)、制热(a过程)之外，增加了三个功能：①夏季用室内空气的热量泵进水箱，在室内制冷的同时得到了废热制的热水，而且水量充裕。与太阳能热水器相比毫不逊色(c过程)。如果热水温度已经达到要求而空调需要继续运行，则可以将热量泵到室外机释放(B)

②冬季白天室外温度稍高，此时由外机采热泵入水箱(e过程)，晚上再有水箱作为热源供给内机(d过程)。③一年四季可以用室外机把空气中的热量泵入水箱，运行费用是电加热的1/4，比任何热水器效率高(e过程)。

工作流程：冷媒从④出来到⑤，有二个选择E或F，由于三态阀有AB、BC和CA三种状态，二者结合就可有EABF、EBCF ECAF、FBAE和FACE五种状态。

下面结合图示说明三态阀的工作过程

空调中四通阀是利用电磁铁通电和断电二个状态来得到制冷和制热二个状态的。三态阀是利用左电磁铁通电，右电磁铁通电和都不通电而获得三个状态。它与空调中原四通阀组合就可以得到六个状态(我们用5个状态)，满足了本产品的控制要求。

图3所示的状态是左电磁铁①通电，冷媒从高压的管道过来直接到左气室，芯棒⑤右移，弹簧⑨被压缩，芯棒二孔对接EC和AF。如果冷媒从E处来，即ECAF是b过程。如果从F处来，FACE则是a过程。反之，右磁铁⑦通电，则芯棒⑤左移，弹簧③被压缩芯棒二孔EA和BF接通，加上E和F互换，分别是d过程和c过程。二电磁铁①、⑦都不通电，则芯棒因弹簧力居中，接通了FBCE是e过程。8个口均有内衬绝热管以确保接在0’上的膨胀阀探头能得到蒸发器末端温度的正确信息。

图4是分层水箱，分层目的是能按照需求调整加热水量，如可以隔成20、40、80、200升四层，每层间有活门④以防热水热量下传，每层手动阀门K以确定加热那一层，每层出水有温度探头⑤，水泵③把下层水打进套管换热器②到预设温度为止，热水龙头①出水压力来自自来水进口⑥处的自来水压力。

Claims (2)

1、一种空调兼热水器，它除了一般空调的功能外，还能使空调在冬天有蓄热功能而制热量充裕；同时将夏季一面制冷一面制热水的功能、一年四季从室外空气中获得热能，制取热水的功能，共5种功能集于一机，其特征是在原空调上增设了套管换热器、膨胀阀、四只单向阀和二个三态阀；原空调内机、外机的气路与新增套管换热器的气路三者并列，三气路二端各接一个三态阀，二个三态阀同步工作，以改变与四通阀、膨胀阀之间的连接而得到不同功能；A原四通阀固定接内外机的气路不再固定，而是①分别接内机和套管换热器的气路——得到夏天室内制冷，兼热水的功能、冬季蓄热后的放热功能②分别接内机和外机的气路——得到原空调制冷、制热的功能③分别接外机与套管换热器的气路——得到用室外空气热量制取热水的功能，即冬季称蓄热的功能；B原来连接内外机的毛细管由膨胀阀取代，它的二端固定在桥式节流器的二端，即膨胀阀的末端接二单向阀的始端，膨胀阀的始端接二单向阀的末端，桥的另外二端随变动的三态阀接在三个换热器的某二端，四通阀的换向可使三态阀确定的状态反向运行，因此可得六种可能状态，我们取其五种即①和②的正反向和③的一种状态。

2、权利要求1所述的空调兼热水器，其特征是三态阀由左右电磁铁的线圈(1)和(7)，壳体(4)，芯棒(5)，左右电磁铁(2)和(8)，左右弹簧(3)和(9)，接口(6)组成气动三态阀，三态阀由左、右电磁铁分别通电与否以及都不通电而获三个状态来变换连接关系。

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