CN101576332A - 冷风热水一体机 - Google Patents

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Abstract

一种冷风热水一体机，由机壳和设置在机壳内的冷、热交换系统组成，所述的冷、热交换系统主要由电控箱、压缩机、套管式换热器与蒸发器组成，机壳的内部分为上半体和下半体，机壳的上半体和下半体之间设有隔离板，在隔离板的上方设有一组翅式蒸发器和涡流风机，在隔离板的下方设置有电控箱、压缩机、套管式换热器和壳式蒸发器，在机壳的上端设有出风口和方便与送风管道连接的风口连接脖。优点是：一机多用，在使用空调的同时可获得高温热水，运行费用及所耗电远低于其他设备或锅炉、热泵、太阳能等设备，冷气空调运行期间，制热成为副产品，其制热成本为零，并同时降低了空调电费15％以上；单纯制热过程，成本节约75％以上。

Description

冷风热水一体机
技术领域
本发明涉及一种即能供热又能供冷的装置，具体的说是一种冷风热水一体机。
背景技术
目前，市场上能制冷(制冰)、制热(热水或蒸汽)的装置，可分为空调机、制冰机、锅炉，而制冷、制冰的设备功能较为单一，能制热水的设备大多为锅炉，且锅炉存在如下缺陷并分为如下几种：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
本发明的目的，旨在解决上述技术问题的不足，提供一种设备即能制冷又能制热，以解决能源紧张、资源匮乏，节能又环保，且节能效果好的冷风热水一体机。
本发明所采用的技术方案是：一种冷风热水一体机，设有机壳和设置在机壳内的空调系统与热交换系统组成，所述的热交换系统主要由电控箱、压缩机、套管式换热器、翅式蒸发器、壳式蒸发器、油分离器和汽液分离器组成，机壳内设有一隔离板，将机壳的内部分为上半体和下半体，在隔离板的上方设有一组翅式蒸发器和涡流风机，在隔离板的下方设置有电控箱、压缩机、套管式换热器、壳式蒸发器、油分离器和汽液分离器，在机壳的上端设有出风口和方便与送风管道连接的风口连接脖，风口连接脖在机壳的上端面凸起。
所述的热交换系统，还设有单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D、单向阀F、单向阀E、电磁阀A、电磁阀B、四通转向阀、储液器、干燥过滤器和节流装置A、节流装置B。
所述的热交换系统，在于压缩机、油分离器和汽液分离器与套管式换热器、翅式蒸发器或壳式蒸发器的连接，油分离器设有两路输出管路，其中的一路直接与汽液分离器连接，另一路分别与套管式换热器、翅式蒸发器和壳式蒸发器连接；当油分离器与套管式换热器连接时，在油分离器与套管式换热器之间串联一单向阀A；当油分离器与翅式蒸发器和壳式蒸发器连接时，在油分离器与翅式蒸发器或壳式蒸发器之间串联设置一个电磁阀A和一个四通转向阀。
所述的四通转向阀，其中的一路直接与汽液分离器连接；汽液分离器与压缩机的输入端连接。
所述的热交换系统，在套管式换热器的输出管路上设有一个电磁阀B和一个单向阀B，电磁阀B和单向阀B串联连接，单向阀B的输出端分别与翅式蒸发器或壳式蒸发器连接，在单向阀B与翅式蒸发器之间还设有一个单向阀D，在单向阀B与壳式蒸发器之间还设有一个单向阀C。
所述的热交换系统，在翅式蒸发器与壳式蒸发器的输入管上还设有一条并联连接的管路，并联连接的管路上设有节流装置A、单向阀E、单向阀F和节流装置B，节流装置A、单向阀E、单向阀F和节流装置B串联连接；在单向阀E与单向阀F之间设有一条与单向阀B、电磁阀B和套管式换热器相连的管路，干燥过滤器和储液器串联设置在单向阀B和单向阀F与单向阀E之间的管路上。
所述的热交换系统，在翅式蒸发器和壳式蒸发器的输入管上还设有一条并联连接的管路，并联连接的管路上设有节流装置A、单向阀E、单向阀F和节流装置B，节流装置A、单向阀E、单向阀F和节流装置B串联连接；单向阀E和单向阀F反向串联设置；在单向阀E与单向阀F之间设有一条与单向阀B、电磁阀B和套管式换热器相连的管路，干燥过滤器和储液器设置在单向阀B和单向阀F单向阀E之间的管路上。即，所述的热交换系统，在翅式蒸发器和壳式蒸发器的输入管上还设有一条并联连接的管路，并经过干燥过滤器、储液器、单向阀B和电磁阀B与套管式换热器的输出端连接，干燥过滤器、储液器、单向阀B和电磁阀B串联连接；所述的翅式蒸发器和壳式蒸发器的并联连接的输入管路上串联设有节流装置A、单向阀E、单向阀F和节流装置B。
所述的套管式换热器由护壳和密闭设置在护壳内的壳程和管程组成，即套管式换热器采用两种不同尺寸的标准管连接成为同心圆的套管，外面的为壳程，内部的为管程，两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动或同向流动以达到换热的效果。在壳程的两端分别设有冷水入口和热水出口，在管程的两端分别设有冷媒入口和冷媒出口，热水出口设置在冷媒入口端，冷水入口设置在冷媒出口端；壳程和管程为两根较长的圆钢管，呈蛇形管，通过壳程两端的壳程壁固定设置在护壳内。
本冷风热水一体机在单高温热水模式时，压缩机(汽液)的循环工作过程是：汽液经压缩机流向油分离器，从油分离器输出后经单向阀A进入套管式换热器，从套管式换热器输出后进入电磁阀B，再经单向阀B进入储液器，从储液器输出后进入干燥过滤器，再经单向阀E进入节流装置A后进入翅式蒸发器，热量从蒸发器释放，未经蒸发器蒸发的低温汽液从翅式蒸发器经四通转向阀进入汽液分离器，经分离后的汽液，进入压缩机进行下一个工作循环过程。
本冷风热水一体机当高温水与冷冻水同时生产模式时，压缩机(汽液)的循环工作过程是：汽液经压缩机流向油分离器，从油分离器输出后经单向阀A进入套管式换热器，从套管式换热器输出后进入电磁阀B，再经单向阀B进入储液器，从储液器输出后进入干燥过滤器，再经单向阀F进入节流装置B后进入壳式蒸发器，热量从蒸发器释放，未经蒸发器蒸发的低温汽液从壳式蒸发器经四通转向阀进入汽液分离器，经分离后的汽液，进入压缩机进行下一个工作循环过程。
本冷风热水一体机当进行单冰水模式时，压缩机(汽液)的循环工作过程是：汽液经压缩机流向油分离器，从油分离器输出后经电磁阀A再经四通转向阀进入翅式蒸发器，汽液从翅式蒸发器流出后经单向阀D进入储液器，后进入干燥过滤器，再经单向阀F进入节流装置B，从节流装置B流出后进入壳式蒸发器，经壳式蒸发器蒸发后经四通转换阀进入汽液分离器，经分离后的汽液，进入压缩机进行下一个工作循环过程。
本冷风热水一体机当进行风冷热泵模式时，此模式主要用于提供5-12℃的冰水或45℃热水，给末端设备进行供冷或取暖，压缩机(汽液)的循环工作过程是：
A、供冷：
压缩机→油分离器→电磁阀A→四通转向阀→翅式蒸发器→单向阀D→储液器→干燥过滤器→单向阀F→节流装置B→壳式蒸发器→四通转向阀→汽液分离器→压缩机。
B、供暖：
压缩机→油分离器→电磁阀A→四通转向阀→壳式蒸发器→单向阀C→储液器→干燥过滤器→单向阀E→节流装置A→翅式蒸发器→四通转向阀→汽液分离器→压缩机。
本发明的有益效果是：
节能效果好，本机将制热与制冷系统合为一体，一机多用，在使用空调的同时可获得高温热水，运行费用及所耗电远低于其他设备或锅炉、热泵、太阳能等设备，冷气空调运行期间，制热成为副产品，其制热成本为零，并同时降低了空调电费15％以上；单纯制热过程，成本节约75％以上。热交换系统设计合理，特别在热交换系统中采用的套管式换热器，热交换率高，出热快，热水温度可控制在35℃-90℃之间；智能全自动控制，降低了劳动成本。设备运行期间无任何污染，无任何二氧化碳或其它有害气体物质排出，并消除了空调废热污染，环保性能好。设备采用完全水电隔离运行，避免了发生漏电情况，安全性好。整机设备可24小时连续运转，使用寿命在15年以上，使用寿命长。
附图说明
图1是发明的结构示意图。
图2是发明的热交换系统工作原理图。
图中标记：1、机壳，2、电控箱，3、压缩机，4、壳式蒸发器，5、套管式换热器，6、翅式蒸发器，7、涡流风机，8、机壳上半体，9、机壳下半体，10隔离板，11、出风口，12、风口连接脖，13、油分离器，141、单向阀A，142、单向阀B，143、单向阀C，144、单向阀D，145、单向阀F，146、单向阀E，151、电磁阀A，152、电磁阀B，16、四通转向阀，17、汽液分离器，18、储液器，19、干燥过滤器，201、节流装置A，202、节流装置B。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种冷风热水一体机，由机壳1和设置在机壳1内的电控箱2、压缩机3、套管式换热器5与蒸发器4、6组成，机壳的内部分为上半体8和下半体9，机壳的上半体8和下半体9之间设有隔离板10，在隔离板的上方设有一组翅式蒸发器6，在隔离板的下方设置有电控箱2、压缩机3、套管式换热器5和壳式蒸发器4，在机壳的上端设有出风口11和风口连接脖12，风口连接脖的下方设置有涡流风机7。
所述的套管式换热器5由护壳和密闭设置在护壳内的壳程和管程组成，即套管式换热器采用两种不同尺寸的标准管连接成为同心圆的套管，外面的为壳程，内部的为管程，两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动或同向流动以达到换热的效果。在壳程的两端分别设有冷水入口和热水出口，在管程的两端分别设有冷媒入口和冷媒出口，热水出口设置在冷媒入口端，冷水入口设置在冷媒出口端；壳程和管程为两根较长的圆钢管，呈多个W型的弯曲连接在一起的形状，通过壳程两端的壳程壁固定设置在护壳内。
热交换系统主要由压缩机1、油分离器13、单向阀A141、单向阀B142、单向阀C143、单向阀D144、单向阀F145、单向阀E146、电磁阀A151、电磁阀B152、四通转向阀16、汽液分离器17、储液器18、干燥过滤器19、节流装置A201、节流装置B202、套管式换热器5、翅式蒸发器6和壳式蒸发器4组成；压缩机1设有一路输出管和一路输入管，输出管与油分离器13连接，油分离器13的一路与汽液分离器17连接，油分离器13的另一路分别与套管式换热器5、翅式蒸发器6和壳式蒸发器4连接，其中油分离器13的一路经单向阀A141直接与套管式换热器5连接，另外一路经电磁阀A151和四通转向阀16与翅式蒸发器6和壳式蒸发器4连接，四通转向阀16中的一路与汽液分离器17连通，汽液分离器17与压缩机1的输入管连通；在套管式换热器5的输出管上设有电磁阀B152和单向阀B142，电磁阀B152和单向阀B142串联连接，并分别与翅式蒸发器6和壳式蒸发器4连接。套管式换热器5的输出管还通过电磁阀B152和单向阀B142串联设置了储液器18和干燥过滤器19，干燥过滤器19的输出管路上设置了一条使翅式蒸发器6和壳式蒸发器4并联连接的管路，在翅式蒸发器6和壳式蒸发器4并联连接的管路上设有节流装置A201、单向阀E146、单向阀F145和节流装置B202，节流装置A201、单向阀E146、单向阀F145和节流装置B202串联连接。
本冷风热水一体机的系统工作原理及具体设置是：热交换系统主要由压缩机、油分离器、四通转向阀、汽液分离器、储液器、干燥过滤器、套管式换热器、翅式蒸发器、壳式蒸发器、六个单向阀、两个电磁阀和两个节流装置组成；压缩机设有输出管和输入管，压缩机的输出管与油分离器连接，油分离器设有两个输出端，其中的一路直接与汽液分离器连接，油分离器输出端的另一路分别与套管式换热器、翅式蒸发器和壳式蒸发器连接，在油分离器输出通向套管式换热器、翅式蒸发器或壳式蒸发器的一路中，分为两路设置，一路由油分离器经单向阀A与套管式换热器串联连接，另一路由油分离器经电磁阀A和四通转向阀分别与翅式蒸发器或壳式蒸发器连接。所述的四通转向阀，其中的一路与汽液分离器连通，汽液分离器与压缩机的输入端连接。套管式换热器的输出端串联设有电磁阀B和单向阀B，可分别与翅式蒸发器或壳式蒸发器连通。
实施例1
本冷风热水一体机在单高温热水模式时，压缩机(汽液)的循环工作过程是：汽液经压缩机1流向油分离器13，从油分离器13输出后经单向阀A141进入套管式换热器5，从套管式换热器5输出后进入电磁阀B152，再经单向阀B142进入储液器18，从储液器18输出后进入干燥过滤器19，再经单向阀E146进入节流装置A201后进入翅式蒸发器6，热量从翅式蒸发器6释放，未经翅式蒸发器6蒸发的低温汽液从翅式蒸发器6经四通转向阀16进入汽液分离器，经分离后的汽液，进入压缩机1进行下一个工作循环过程。
实施例2
本冷风热水一体机当高温水与冷冻水同时生产模式时，压缩机(汽液)的循环工作过程是：汽液经压缩机1流向油分离器13，从油分离器13输出后经单向阀A141进入套管式换热器5，从套管式换热器5输出后进入电磁阀B152，再经单向阀B142进入储液器18，从储液器18输出后进入干燥过滤器19，再经单向阀F145进入节流装置B202后进入壳式蒸发器4，热量从壳式蒸发器4释放，未经壳式蒸发器4蒸发的低温汽液从壳式蒸发器4经四通转向阀16进入汽液分离器17，经分离后的汽液，进入压缩机1进行下一个工作循环过程。
实施例3
本冷风热水一体机当进行单冰水模式时，压缩机(汽液)的循环工作过程是：汽液经压缩机1流向油分离器13，从油分离器13输出后经电磁阀A151再经四通转向阀16进入翅式蒸发器6，汽液从翅式蒸发器流出后经单向阀D144进入储液器18，后进入干燥过滤器19，再经单向阀F145进入节流装置B202，从节流装置B202流出后进入壳式蒸发器4，经壳式蒸发器4蒸发后经四通转换阀16进入汽液分离器17，经分离后的汽液，进入压缩机1进行下一个工作循环过程。
实施例4
本冷风热水一体机当进行风冷热泵模式时，此模式主要用于提供5-12℃的冰水或45℃热水，给末端设备进行供冷或取暖，压缩机(汽液)的循环工作过程是：
A、供冷：
压缩机1→油分离器13→电磁阀A151→四通转向阀16→翅式蒸发器6→单向阀D144→储液器18→干燥过滤器19→单向阀F145→节流装置B202→壳式蒸发器4→四通转向阀16→汽液分离器17→压缩机。
B、供暖：
压缩机→油分离器13→电磁阀151→四通转向阀16→壳式蒸发器4→单向阀C143→储液器18→干燥过滤器19→单向阀E146→节流装置A201→翅式蒸发器6→四通转向阀16→汽液分离器17→压缩机。

Claims (5)

1、一种冷风热水一体机，设有机壳(1)和空调系统，其特征在于：在机壳内设有热交换系统，热交换系统包括电控箱(2)、压缩机(3)、套管式换热器(5)、翅式蒸发器(6)、壳式蒸发器(4)、油分离器(13)和汽液分离器(17)，在机壳(1)内还设有一隔离板(10)，在隔离板(10)的上方设有翅式蒸发器(6)和涡流风机(7)，在隔离板(10)的下方设置电控箱(2)、压缩机(3)、套管式换热器(5)、壳式蒸发器(4)、油分离器(13)和汽液分离器(17)；压缩机(1)、油分离器(13)和汽液分离器(17)与套管式换热器(5)、翅式蒸发器(6)或壳式蒸发器(4)的连接是：在油分离器(13)上设有两路输出管路，其中的一路直接与汽液分离器(17)连接，另一路分别与套管式换热器(5)、翅式蒸发器(6)和壳式蒸发器(4)连接；当油分离器(13)与套管式换热器(5)连接时，在油分离器(13)与套管式换热器(5)之间串联一单向阀A(141)；当油分离器(13)与翅式蒸发器(6)或壳式蒸发器(4)连接时，在油分离器(13)与翅式蒸发器(6)和壳式蒸发器(4)之间串联设置一个电磁阀A(151)和一个四通转向阀(16)。
2、如权利要求1所述的一种冷风热水一体机，其特征在于：所述的热交换系统，在套管式换热器(5)的输出管路上设有一个电磁阀B(152)和一个单向阀B(142)，电磁阀B(152)和单向阀B(142)串联连接，单向阀(142)的输出端分别与翅式蒸发器(6)或壳式蒸发器(4)连接，在单向阀B(142)与翅式蒸发器(6)之间还设有一个单向阀D(144)，在单向阀B(142)与壳式蒸发器(4)之间还设有一个单向阀C(143)。
3、如权利要求1所述的一种冷风热水一体机，其特征在于：所述的热交换系统，在翅式蒸发器(6)与壳式蒸发器(4)的输入管上还设有一条并联连接的管路，并联连接的管路上设有节流装置A(201)、单向阀E(146)、单向阀F(145)和节流装置B(202)，节流装置A(201)、单向阀E(146)、单向阀F(145)和节流装置B(202)串联连接；在单向阀E(146)与单向阀F(145)之间设有一条与单向阀B(142)、电磁阀B(152)和套管式换热器(5)相连的管路，干燥过滤器(19)和储液器(18)串联设置在单向阀B(142)和单向阀F(145)与单向阀E(146)之间的管路上。
4、如权利要求1所述的一种冷风热水一体机，其特征在于：所述的四通转向阀(16)，其中的一路直接与汽液分离器(17)连接。
5、如权利要求1所述的一种冷风热水一体机，其特征在于：在机壳(1)的上端面上设有一凸起的风口连接脖(12)，风口连接脖(12)上设有出风口(11)。
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