CN101581515A - 热泵式制冷制热设备及冰火池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热泵式制冷制热设备：包括与一个压缩机连接的制热交换模块、制冷交换模块、热量调节模块和控制电路；其中通过接管、阀门控制所述制冷交换模块从冷水池中的水吸收热能由制冷剂传递给所述制热交换模块用于加热热水池中的水，在这个过程中从冷水池吸收的热能与传递给热水池的热能是基本相等的；当冷、热水池中之一未达预置温度，则控制所述热量调节模块配合所述制冷交换模块或制热交换模块进行制冷或制热操作。如果不用本设备，要实现同时制冷和制热则需两台设备，一台制冷，一台制热。除加大投资外，也浪费能源。本设备在27℃，冷水预置为12℃，热水预置为42℃，冰、火池的水质量相同时与使用两台设备比，理论上最多可以节约50％的电能。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种利用热泵原理制冷、制热的设备，具体涉及一种可单独制冷、制热或同时制冷制热的设备；以及用本设备制造的温泉冰火池。
【背景技术】
目前利用热泵原理制成的制冷或制热设备都是只能单独制冷或单独制热，不能在按预置温度制冷的同时按预置温度制热。
【发明内容】
本发明利用热泵原理，在原来只能单独制冷、单独制热的设备的基础上仅增加一套风机、冷凝器/蒸发器双用组件及几个相应的控制电磁阀，即构成一套全新的设备：它可以单独制冷、制热或同时制冷制热，且冷热温度可独立预置。
本发明提供了一种热泵式制冷制热设备，包括与一个压缩机连接的制热交换模块、制冷交换模块、热量调节模块和控制电路；其中通过接管、阀门控制所述制冷交换模块从冷水池中的水吸收热能由制冷剂传递给所述制热交换模块用于加热热水池中的水，在这个过程中从冷水池吸收的热能与传递给热水池的热能是基本相等的；当冷、热水池中之一未达预置温度，则控制所述热量调节模块配合所述制冷交换模块或制热交换模块进行制冷或制热操作。
如图1所示，为本发明提供的热泵式制冷制热设备结构示意图，所述制热交换模块包括与压缩机(1)由接管连接的冷凝器控制电磁阀(2)、冷凝器(3)、止回阀(4)；
所述制冷交换模块包括与压缩机(1)由接管连接的蒸发器控制电磁阀(8)、蒸发器(7)、膨胀阀/毛细管(6)；
所述止回阀(4)和膨胀阀/毛细管(6)通过冷热专用电磁阀(5)连接；
所述热量调节模块包括由接管连接的制冷电磁阀(14)、风机(13)冷凝器/蒸发器双用组件(11)、制冷电磁阀(15)，构成制冷通路；
所述热量调节模块还包括由接管连接的制热电磁阀(9)、膨胀阀/毛细管(10)、冷凝器/蒸发器双用组件(11)、制热电磁阀(12)、风机(13)，构成制热通路；
所述制冷电磁阀(15)一端连接在膨胀阀/毛细管(6)和冷热专用电磁阀(5)的连接点上，另一端连接膨胀阀/毛细管(10)与冷凝器/蒸发器双用组件(11)的连接点上；所述制热电磁阀(9)一端连接在冷热专用电磁阀(5)和止回阀(4)的连接点上，另一端通过膨胀阀/毛细管(10)与冷凝器/蒸发器双用组件(11)连接。
热泵式制冷制热设备整机由压缩机(1)、冷凝器控制电磁阀(2)、冷凝器(3)、止回阀(4)、冷热专用电磁阀(5)、膨胀阀/毛细管(6)、蒸发器(7)、蒸发器控制电磁阀(8)、制热电磁阀(9)、膨胀阀/毛细管(10)、冷凝器/蒸发器双用组件(11)、制热电磁阀(12)、风机(13)、制冷电磁阀(14)、制冷电磁阀(15)构成；工作对象是冷水(冰)池或需制冷的房间(16)、热水(火)池或需制热的房间(17)，(18)为冰火池中隔板。
下面结合整体流程图来说明制冷+制热、单独制热、单独制冷的工作流程：
制冷制热工作流程：它由压缩机(1)、冷凝器控制电磁阀(2)、冷凝器(3)、止回阀(4)、冷热专用电磁阀(5)、膨胀阀/毛细管(6)、蒸发器(7)、蒸发器控制电磁阀(8)组成。需要说明的是制冷和制热都可以同时预置各自的温度，并同时进行控制，最终达到各自预置的温度；由于同时制冷制热，制冷量＝制热量(这是本发明最重要的地方，热水所吸收的热量就是从冷水里放出的热量，余热利用，节省电能)，如果冷水的质量＝热水的质量，则冷水降低的温度大致＝热水升高的温度；假定气温为27℃，冷水预置为12℃，热水预置为42℃，显然冷水要降15℃，热水要升15℃，冷水放出的热量正好等于热水吸收的热量，本流程工作时产生的热和冷是相等的，它们同时达到预定的温度。当气温不是27℃，或冷水的质量≠热水的质量时，制冷或制热就不能同时达到预置的温度，先达到预置温度的要停止工作，后达到预置温度的要继续工作，这样就有一个单独制冷或单独制热的过程。增加的一套风机、冷凝器/蒸发器双用组件及相应的控制电磁阀就是为单独制冷单独制热用的。
当需单独制热时的工作流程如下：它由压缩机(1)、冷凝器控制电磁阀(2)、冷凝器(3)、止回阀(4)、制热电磁阀(9)、膨胀阀/毛细管(10)、冷凝器/蒸发器双用组件(此时充当蒸发器用)(11)、制热电磁阀(12)及风机(13)；
当需单独制冷时的工作流程如下：压缩机(1)、制冷电磁阀(14)、冷凝器/蒸发器双用组件(此时充当冷凝器用)(11)、风机(13)、制冷电磁阀(15)，膨胀阀/毛细管(6)、蒸发器(7)、蒸发器控制电磁阀(8)。
显然，如果不用本设备，要实现同时制冷和制热则需两台设备，一台制冷，一台制热。除加大投资外，能源的浪费也是不容小看的。本设备在27℃，冷水预置为12℃，热水预置为42℃，冰、火池的水质量相同时与使用两台设备比，理论上最多可以节约50％的电能，其他情况下电能节约会比50％少一些。
如果不是用于冰火池，本设备也可以单独制冷或制热，此时它与一般的设备没有什么区别。可以利用冷凝器/蒸发器双用组件(11)及风机(13)对房间的空气进行制冷或制热调节，并把冷凝器(3)和蒸发器(7)分别泡在两个水箱里，则可以在对房间的空气进行制冷或制热调节的同时分别给家庭制热水或制冷水，本设备就变成一台具有余热回收功能的空调。
膨胀阀/毛细管(6)、(10)的使用原则是：采用大功率使用膨胀阀，采用小功率可以使用毛细管。
如果用四通阀，可采用图1A的结构，代替图1中相应的A、B、C三点部分即可，工作原理同上，工作的顺序除电磁阀(2)、(8)、(14)、(12)外，其它的工作过程不变。可用一个四通阀(12-8)代替制热电磁阀(12)和蒸发器控制电磁阀(8)；用一个四通阀(14-2)代替制冷电磁阀14)和冷凝器控制电磁阀(2)。用四通阀使结构简单可成本升高。
【附图说明】
图1：本发明提供的热泵式制冷制热设备结构示意图
图1A：用四通阀代替电磁阀的替换部分图
图2：一体化热泵制冷制热设备结构图
图3：分体式热泵制冷制热设备用于冰火池结构侧视图
图3A：分体式热泵制冷制热设备用于冰火池结构俯视图
【具体实施方式】
图2为一种一体化的实施例：包括一体化结构的热泵式制冷制热设备、冰水池和热水池；
制冷制热：它由压缩机(1)、冷凝器控制电磁阀(2)、包含冷凝器的热水箱(3)、止回阀(4)、冷热专用电磁阀(5)、膨胀阀/毛细管(6)、包含蒸发器的冷水箱(7)、蒸发器控制电磁阀(8)组成同时制冷制热的工作流程；
单独制热：当只需制热时，工作流程如下：它由压缩机(1)、冷凝器控制电磁阀(2)、包含冷凝器的热水箱(3)、止回阀(4)、制热电磁阀(9)、膨胀阀/毛细管(10)、冷凝器/蒸发器双用组件(此时充当蒸发器用)(11)、制热电磁阀(12)及风机(13)组成；
单独制冷：当仅需要制冷时：它由压缩机(1)、制冷电磁阀(14)、冷凝器/蒸发器双用组件(此时充当冷凝器用)(11)、风机(13)制冷电磁阀(15)，膨胀阀/毛细管(6)、包含蒸发器的冷水箱(7)、蒸发器控制电磁阀(8)构成。
而水路由自来水进水口(21)、热水进水电磁阀(22)、过滤器(23)、包含冷凝器的热水箱(3)、热水出水电磁阀(24)、热水出水口(25)构成热水供水回路。
由自来水进水口(21)、冷水进水电磁阀(26)、过滤器(27)、包含蒸发器的冷水箱(7)、冷水出水电磁阀(28)、冷水出水口(29)构成冷水供水回路。
控制电路(30)，用以控制进水、出水电磁阀的开闭；控制制冷制热系统不同工作流程的切换、控制冷水箱、热水箱的水温、水位及风机的启闭。
安装使用时只需把整机放于室外。如果放在室内，则出风口(19)要向着室外的开口处，务必让风向室外吹，滤尘网、进风口(20)不能阻挡，要有足够的进风空间。使用会相当简单：只要接上自来水管，再把热水、冷水出水口接上软管连接到冰火池的两个室就可以了。实用中还有冰火池水温、水位的检测和控制；水温、水位的设定及控制部件是从一体化机箱引出来的二组电极，配合冰火池里的水位浮子进行控制的。这样就做到自动控温而无需人工干预。分体式的优点是：冰火池选取容易，随便找2个塑料盆、木桶、浴缸，按摩浴缸或利用原有的一个浴缸，另外再添加一个木桶同样可以带来冰火池的浸泡乐趣；浸泡根据个人的情况，可以全身、半身、只泡手或脚；如果接上两个花洒，就可以进行冷热淋浴了。
对于专业的或大型的冰火池设施，可采用图3、图3A的分体式的设备。包括热泵式制冷制热设备、冰水池和热水池，在原有一体化结构的基础上把冷凝器(3)、蒸发器(7)移出主机箱放到池里就构成分体式的设备。根据冷凝器(3)、蒸发器(7)的放置位置及热交换方式可以有多种不同的方案，图3仅介绍了一种实施例：在池的一侧边有安放冷凝器(3)的保护槽(46)、循环水泵(48)、安放蒸发器(7)的保护槽(47)、循环水泵(49)，主机通过专用的管路与池里的冷凝器(3)、蒸发器(7)相连。此时冷凝器(3)、蒸发器(7)完全浸没在自然水温的水里，热泵分别对冷凝器(3)、蒸发器(7)进行制热和制冷。池里装有带浮子的与主机电连接的水位水温探测器(37)、(38)。水路是这样构成的：自来水由冷水进水电磁阀(31)、冷水进水口(35)进入含有蒸发器(7)的冷水池(16)中，由水位水温探测器(37)控制水位及水温，使用完后通过冷水出水口(39)由冷水排水电磁阀(32)排出废水。由热水进水电磁阀(33)、热水进水口(36)、热水池(17)、蒸发器(3)构成热水部分。水位水温探测器(38)控制水位及水温，使用完后由热水排水电磁阀(34)通过热水排水口(40)排出废水。冷热水池由中隔板(18)隔开，中隔板可以左右移动，调节冷热水池的大小比例。
以上所述的2个实施例只是本发明技术较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案的范围内进行的通常变化替换都应包含在本发明的保护范围内。
有益的效果：霍英东60岁患癌症，因为用冰火法坚持每天锻炼自己的体格，活到83岁堪称奇迹。目前大多数的温泉均设置有冰火池，冰池12℃，火池42℃，温差较大；本设备可以连续的分别调节冷热水的温度，对刚开始使用本设备制作的冰火池进行保健的人，可以先把温差调小，待适应后才加大，比直接去温泉冰火池更容易适应。如果交替浸泡冰火池，可以锻炼血管柔韧性，提高抵抗力，少得感冒。然而每次泡温泉到郊外都得花一天时间并花上100-200元的支出，即使想泡也不能坚持。故此本发明可用最廉价简易的办法令一般家庭都可以购置并经常使用，每次连水、电费不超过10元，用上20次就赚回设备的投资。如果推广得好将会极大提高全民的身体素质。利用本设备可以完成物理治疗中关于水疗的全部功能：局部冲浴、手浴、足浴、坐浴、半身浴、全身冲浴、全身浸浴、全身淋浴、冷水浴(低于25℃)、低温水浴(25-32℃)、不感温水浴(33-38℃)、温水浴(38℃以上)、冷(低于20℃)-热(40-45℃)水交替浴。本设备可以用于医院的水疗室、宾馆的SPA室、家庭及企业。自己选用不同的的温泉水添加剂，可以足不出户便享受到各地不同风格的温泉。此外，节省投资、节省电能，绿色环保也是其优点。
Claims (9)
1.一种热泵式制冷制热设备，其特征在于：包括与一个压缩机连接的制热交换模块、制冷交换模块、热量调节模块和控制电路；其中通过接管、阀门控制所述制冷交换模块从冷水池中的水吸收热能由制冷剂传递给所述制热交换模块用于加热热水池中的水，在这个过程中从冷水池吸收的热能与传递给热水池的热能是基本相等的；当冷、热水池中之一未达预置温度，则控制所述热量调节模块配合所述制冷交换模块或制热交换模块进行制冷或制热操作。
2.根据权利要求1所述的一种热泵式制冷制热设备，其特征在于：所述制热交换模块包括与压缩机(1)由接管连接的冷凝器控制电磁阀(2)、冷凝器(3)、止回阀(4)；
所述制冷交换模块包括与压缩机(1)由接管连接的蒸发器控制电磁阀(8)、蒸发器(7)、膨胀阀/毛细管(6)；
所述止回阀(4)和膨胀阀/毛细管(6)通过冷热专用电磁阀(5)连接；
所述热量调节模块包括由接管连接的制冷电磁阀(14)、风机(13)冷凝器/蒸发器双用组件(11)、制冷电磁阀(15)，构成制冷通路；
所述热量调节模块还包括由接管连接的制热电磁阀(9)、膨胀阀/毛细管(10)、冷凝器/蒸发器双用组件(11)、制热电磁阀(12)、风机(13)，构成制热通路；
所述制冷电磁阀(15)一端连接在膨胀阀/毛细管(6)和冷热专用电磁阀(5)的连接点上，另一端连接膨胀阀/毛细管(10)与冷凝器/蒸发器双用组件(11)的连接点上；所述制热电磁阀(9)一端连接在冷热专用电磁阀(5)和止回阀(4)的连接点上，另一端通过膨胀阀/毛细管(10)与冷凝器/蒸发器双用组件(11)连接。
3.根据权利要求2所述的一种热泵式制冷制热设备：其特征在于：所述的膨胀阀/毛细管(6)、(10)在采用大功率时使用膨胀阀，采用小功率时使用毛细管。
4.根据权利要求2所述的一种热泵式制冷制热设备：其特征在于：用一个四通阀(12-8)代替制热电磁阀(12)和蒸发器控制电磁阀(8)；用一个四通阀(14-2)代替制冷电磁阀14)和冷凝器控制电磁阀(2)。
5.根据权利要求2所述的一种热泵式制冷制热设备：其特征在于：在传统设备的基础上增加一套冷凝器/蒸发器双用组件(11)、风机(13)及切换的电磁阀便构成本机，增加的冷凝器/蒸发器双用组件在制冷时充当冷凝器，制热时充当蒸发器用。
6.根据权利要求2所述的一种热泵式制冷制热设备：其特征在于：可以利用冷凝器/蒸发器双用组件(11)及风机(13)对房间的空气进行制冷或制热调节，并把冷凝器(3)和蒸发器(7)分别泡在两个水箱里，则可以在对房间的空气进行制冷或制热调节的同时分别给家庭制热水或制冷水，本设备就变成一台具有余热回收功能的空调。
7.一种一体化冰火池，其特征在于：包括一体化结构的热泵式制冷制热设备、冰水池和热水池；
其中当同时制冷、制热时，工作装置包括：压缩机(1)、冷凝器控制电磁阀(2)、包含冷凝器的热水箱(3)、止回阀(4)、冷热专用电磁阀(5)、膨胀阀/毛细管(6)、包含蒸发器的冷水箱(7)、蒸发器控制电磁阀(8)；
当单独制热时，工作装置包括：压缩机(1)、冷凝器控制电磁阀(2)、包含冷凝器的热水箱(3)、止回阀(4)、制热电磁阀(9)、膨胀阀/毛细管(10)、冷凝器/蒸发器双用组件(11)、制热电磁阀(12)及风机(13)组成；
当单独制冷时：工作装置包括压缩机(1)、制冷电磁阀(14)、冷凝器/蒸发器双用组件(11)、风机(13)制冷电磁阀(15)，膨胀阀/毛细管(6)、包含蒸发器的冷水箱(7)、蒸发器控制电磁阀(8)；
由自来水进水口(21)、热、冷水进水电磁阀(22)、(26)，过滤器(23)、(27)，包含冷凝器的热水箱(3)、包含蒸发器的冷水箱(7)，出水电磁阀(24)、(28)，出水口(25)、(29)构成热、冷水供水回路；
其中控制电路(30)，用以控制进水、出水电磁阀的开闭；控制制冷制热系统不同工作流程的切换、控制冷水箱、热水箱的水温、水位及风机的启闭；
滤尘网、进风口(20)、风机(13)、出风口(19)构成风道。
8.根据权利要求7所述的一体化冰火池，其特征在于：所述热泵式制冷制热设备可单独进行制冷或制热；也可同时进行制冷和制热；其中制冷交换模块将水制冷流出，制热交换模块将水加热流出。
9.一种分体式冰火池，其特征在于：包括热泵式制冷制热设备、冰水池和热水池，将所述热泵式制冷制热设备中的冷凝器(3)、蒸发器(7)移出主机箱分别放到热水池和冷水池里就构成分体式的设备；
在热水池的一侧边安放安放冷凝器(3)的保护槽(46)、循环水泵(48)，在冷水池的一侧边安放蒸发器(7)的保护槽(47)、循环水泵(49)，主机通过专用的接管与池里的冷凝器(3)、蒸发器(7)相连；此时冷凝器(3)、蒸发器(7)完全浸没在自然水温的水里，热泵分别对冷凝器(3)、蒸发器(7)进行制热和制冷；池里装有带浮子的与主机电连接的水位、水温探测器(37)、(38)；水路：自来水由进水电磁阀(31)、冷水进水口(35)进入含有蒸发器(7)的冷水池(16)中，由水位水温探测器(37)控制水位及水温，使用完后通过冷水排水口(39)由冷水排水电磁阀(32)排出废水；由热水进水电磁阀(33)、热水进水口(36)、热水池(17)、蒸发器(3)构成热水部分；水位水温探测器(38)控制水位及水温，使用完后通过热水排水口(40)由热水排水电磁阀(34)排出废水；冷热水池由中隔板(18)隔开。移动隔板可以调节冷水池(16)、热水池(17)的大小。
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