CN101122426A - 热、冷双向共生系统及其流程 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种既能供热又能制冷的装置，特别是能在产生不同温度热水和蒸汽时也能制冷的只单向消耗制冷能源而获双向能量输出的热、冷双向共生系统及其流程，其根据热力学第二定律，通过压缩机的工作，把热量从空气(使周围空气制冷降温)传送到热水中，本发明通过在制冷系统的压缩机和冷凝器之间的管路中串接换热器，解决了当今供热而不用专门设置锅炉；制冷时产生的废热通过换热器充分回收利用，而不再向大气排放废热，在丝毫不影响降温制冷的同时，获得了热水，免去了装设热水器的投资，同时省去了专门烧热水的费用，本发明实用于所有需要制冷并获得廉价热能的场合。

Description

热、冷双向共生系统及其流程

技术领域：

本发明涉及一种既供热又制冷的装置，特别是能在产生不同温度热水和蒸汽时也能制冷的只单向消耗制冷能源而获双向能量输出的热、冷双向共生系统及其流程。

背景技术：

现在市场上产生热水和蒸汽的装置，多为锅炉，其大约有如下几种：

1、燃煤锅炉，其热效率低，燃料污染环境，消耗了地球上藏量有限的煤炭资源；

2、燃气锅炉，当燃料与空气量调节不当、燃烧不充分时，易引起中毒事故，烟气中也排放不少有害物质，对环境造成危害；

3、燃油锅炉，对燃油要求严格，不合格的燃油往往不能正常燃烧，甚至会损害设备寿命，对之还需辅助设置烟囱和消声设备等，增加额外投资；

4、电热锅炉，其也只能等效的按能量守恒定律转化热量。锅炉为供热装置，它只能产生不同温度的热水和蒸汽，其不能同时制冷。

至于制冷，不论冰箱或空调，其产品设计也只单向的考虑制冷指标，它产生的废热，基本都是通过风机、水泵或顺其自然向空气中排放，使得比制冷多得多的热能不仅就这样白白浪费掉了，而且其对温室效应、热岛效应推波助澜，造成人们不愿看到的恶果。

发明内容：

当今世界，能源紧张、资源匮乏，节能、环保已成为可持续发展的主题。随着人们生活水平的提高，制冷空调的使用已日益普及，空调器的能耗已成为日常生活的主要能耗之一。如何把人们对热和冷的需求统一起来，用单向的能量消耗，获得热、冷双向的输出，这乃是当今的热门课题。

根据热力学原理，内能和内能之间存在着“转移”，内能和机械能之间存在着“转化”，根据热力学第二定律(克劳修斯表述)：只要有其他物理过程参与(压缩机工作)，热量就可以从低温(空气)传递到高温(热水中)，即所称的“空气热能热泵”原理。

本发明要解决的技术问题是利用热力学第二定律克服上述现有技术的不足，把现有制冷产生的废弃热能充分回收利用，将之转换成不同温度的热水及蒸汽，用制冷单向的能量消耗，获得热、冷双向的输出。

本发明所采用的技术方案是按所需热水和蒸汽的温度及容量大小选择压缩机、冷凝器、过滤器、膨胀阀和蒸发器等，按照本发明制成热、冷双向共生系统，启动压缩机，将制冷系统内低压制冷剂吸入并压缩为高温、高压、过热蒸汽后，经换热器中的制冷剂内胆流向冷凝器，使之与换热器和冷凝器中的水进行充分的热交换，使制冷剂内胆中的高温、高压、过热蒸汽的绝大部分热量传向换热器的水中，制冷剂中未完全交换的热量，在冷凝器中再次被水吸收，使制冷剂蒸汽凝结为高压、过冷液体，再经过过滤器和膨胀阀成为低温、低压液体，进入蒸发器进行低压蒸发，并吸收周围空气的热量(液体汽化吸热)，使周围降温，此后从蒸发器流出的是低压制冷剂蒸汽，经气液分离器，将残余的制冷剂液体分离后的低压制冷剂蒸汽再次被压缩机吸入压缩进行下一个循环。压缩机如此连续循环作功，通过压缩机的工作，就把空气中的热量搬走(使空气降温制冷)，而把这搬走的热量送至换热器(换热器中的水吸收制冷剂带来的热量而变热)。“制冷”的过程，实际上是通过消耗一定的外界能量(压缩机运行作功)，把热量从“低温热源”(空气)转移到“高温热源”(换热器的水中)的过程。我们通过“制冷”把制冷剂的温度降低的同时，加上外功转化的热量，必然会产生比冷量更大的热量。

本发明“热、冷双向共生系统及其流程”与现有供热装置相比，其比供热节省了锅炉和锅炉房的购置与基建投资，省掉了劳动强度极大的锅炉工；与现有的制冷系统相比，其充分利用了制冷装置的废热，将制冷时产生的低品位热量有效地利用起来，达到了节约能源的目的，但制冷效果丝毫没受影响，系统中的换热器利用水充分吸热，减少了排放到环境中的废热，对中央空调来说，由于取消了冷却塔，减少了建筑物周围的噪声，使环境更安静；使用本发明后，用户不再需要在家中设置热水器，减去了热水器的装设投资，同时省去了专门烧热水的费用。

附图说明：

图1是本发明热、冷双向共生系统及其流程的原理简图。

图2是换热器的结构原理示意图。

1、压缩机，2、换热器，21、制冷剂内胆，22、换热器外壳，23、进水口，24、出水口，25、止逆阀，26、热水供水阀门，2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、换热器顺序编号，211、212、接口，213、制冷剂接头，3、冷凝器，4、过滤器，5、膨胀阀，6、电磁阀，7、蒸发器，8、电磁阀，9、板式换热器，10、气液分离器。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明作进一步的说明，参照图1、图2，本发明热、冷双向共生系统及其流程，由压缩机、换热器、冷凝器、过滤器、膨胀阀、蒸发器组成，其特征是压缩机1将制冷系统内低压制冷剂吸入并压缩为高温、高压、过热蒸汽后，经换热器2中的制冷剂内胆21，流向冷凝器3，其间与换热器2和冷凝器3中的水进行充分的热交换而使水变热、使高压制冷剂蒸汽凝结为高压过冷液体，高压过冷液体经过过滤器4、膨胀阀5后成为低温低压液体，经电磁阀6进入蒸发器7进行低压蒸发，并吸收周围空气的热量，使周围空气降温制冷，从蒸发器7流出的低压制冷剂蒸汽，经气液分离器10后，重新被压缩机1吸入，进行下一个循环。

在热、冷双向共生系统及其流程中，经膨胀阀5后，可根据需要设置电磁阀8、板式换热器9等多条并联蒸发吸热支路。

在热、冷双向共生系统及其流程中，换热器2的换热器外壳22内装有只与制冷系统连通，供制冷剂在管内流通的制冷剂内胆21。

在热、冷双向共生系统及其流程中，连接相邻两个制冷剂内胆21的接口211和接口212的是制冷剂接头213。

在热、冷双向共生系统及其流程中，制冷剂内胆2的接口211和接口212密闭而不渗漏的装设在换热器外壳22内。

在热、冷双向共生系统及其流程中，其换热器外壳22上设有进水口23和出水口24。

在热、冷双向共生系统及其流程中，其换热器外壳22的出水口24处设有只能使水流出，而不能让水逆流的止逆阀253。

在热、冷双向共生系统及其流程中，每相邻两个制冷剂内胆21串联后，换热器外壳22上的进水口23和另一个换热器外壳22上的出水口24及止逆阀25串联。

在热、冷双向共生系统及其流程中，其换热器外壳22上装设有热水供水阀门26。

在热、冷双向共生系统及其流程中，其换热器2的数量可根据实际需要串联，换热器串联在不同位置而获不同温度，温度最高的是高压制冷剂进口处的换热器2-1；温度最低的制冷剂出口处的换热器2-6的进水口接自来水。

在热、冷双向共生系统及其流程中，离压缩机1最近的换热器2-1温度可高达150℃，其他换热器2-2、2-3、2-4、2-5、2-6温度依次逐渐降低。

Claims (10)

1.本发明热、冷双向共生系统及其流程，由压缩机、换热器、冷凝器、过滤器、膨胀阀、蒸发器组成，其特征是压缩机(1)将制冷系统内低压制冷剂吸入并压缩为高温、高压、过热蒸汽后，经换热器(2)中的制冷剂内胆(21)，流向冷凝器(3)，其间与换热器(2)和冷凝器(3)中的水进行充分的热交换而使水变热、使高压制冷剂蒸汽凝结为高压过冷液体，高压过冷液体经过过滤器(4)、膨胀阀(5)后成为低温低压液体，经电磁阀(6)进入蒸发器(7)进行低压蒸发，并吸收周围空气的热量，使周围空气降温制冷，从蒸发器(7)流出的低压制冷剂蒸汽，经气液分离器(10)后，重新被压缩机(1)吸入，进行下一个循环。

2.根据权利要求1所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是经膨胀阀(5)后，可根据需要设置电磁阀(8)、板式换热器(9)等多条并联蒸发吸热支路。

3.根据权利要求1所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是换热器(2)的换热器外壳(22)内装有只与制冷系统连通，供制冷剂在管内流通的制冷剂内胆(21)

4.根据权利要求1所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是连接相邻两个制冷剂内胆(21)的接口(211)和接口(212)的是制冷剂接头(213)。

5.根据权利要求3所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是制冷剂内胆(21)的接口(211)和接口(212)密闭而不渗漏的装设在换热器外壳(22)内。

6.根据权利要求3所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是换热器外壳(22)上设有进水口(23)和出水口(24)。

7.根据权利要求6所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是换热器外壳(22)的出水口(24)处设有只能使水流出，而不能让水逆流的止逆阀(25)。

8.根据权利要求1所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是每相邻两个制冷剂内胆(21)串联后，换热器外壳(22)上的进水口(23)和另一个换热器外壳(22)上的出水口(24)及止逆阀(25)串联。

9.根据权利要求1所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是其换热器外壳(22)上装设有热水供水阀门(26)。

10.根据权利要求1所述的热、冷双向共生系统及其流程，其特征是其换热器(2)的数量可根据实际需要串联，换热器串联在不同位置而获不同温度，温度最高的是高压制冷剂进口处的换热器(2-1)；温度最低的制冷剂出口处的换热器(2-6)的进水口接自来水。

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