CN102589072A - 一种双介质循环冷暖加湿空调 - Google Patents

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Abstract

一种双介质循环冷暖加湿空调，属于室内温度调节装置领域，具体涉及一种双介质循环冷暖加湿空调。其包括机体，机体上开设进风口和出风口，特征在于在机体内安装换热风扇、水循环系统、制冷剂循环系统和热交换器；热交换器包括水换热管和制冷剂换热管，所述的两组管路相互盘绕或层叠在一起，但互不连通；水循环系统连通热交换器的水换热管，制冷剂循环系统连通热交换器的制冷剂换热管。本装置结合了水空调和制冷剂循环空调两者的优势，用热交换器取代了传统制冷剂循环空调的室外机风冷换热部分，通过温度相对恒定的地下水源进行换热，并且独立的加湿系统改善了制冷剂空调正常运行下空气的干燥问题，能同时实现温湿两控和远程遥控，设计更加人性化。

Description

一种双介质循环冷暖加湿空调
技术领域
本发明属于室内温度调节装置领域，具体涉及一种双介质循环冷暖加湿空调。
背景技术
传统的制冷剂循环空调和水空调已广泛应用于社会生产生活的各个领域，然而由于本身的结构和工作原理所限，在使用过程中各有利弊。
如图1所示的制冷剂循环空调，分为室内机A和室外机B两部分，结构较为复杂，使用时需要专业人员进行安装检修。其中空调的室内机A部分中设有毛细管1、单向阀2、制冷剂蒸发管3和内机换热风扇4等部件。室外机B部分中设置有四通换向阀9、储液罐5、压缩机6、外机换热风扇8和制冷剂冷凝器7等部件。四通换向阀9的四通接口分别通过管路10连接制冷剂蒸发管3、储液罐5、压缩机6和制冷剂冷凝器7的一端；制冷剂冷凝器7的另一端连接制冷剂蒸发管3；储液罐5连接压缩机6；毛细管1和单向阀2并联接入安装在制冷剂冷凝器7和制冷剂蒸发管3之间。
这种类型的空调在进行制冷作业时，压缩机6排出的高压气态制冷剂，通过管路10被送入室外机B的制冷剂冷凝器7中，通过外机换热风扇8进行散热，散热后变成高压液态制冷剂，再通过毛细管1节流减压，使制冷剂变成低压液态，流入室内机A的制冷剂蒸发管3中，通过内机换热风扇4，吸收居室空气中的热量，最后返回到室外的压缩机6中，周而复始达到制冷的目的。
制冷剂循环空调在制热时，通过四通换向阀9的动作，制冷剂在管内的流向正好和制冷时的流向相反。制冷剂在低压气态状态下，被压缩机6压缩成高温高压气态，送入室内机A的制冷剂蒸发管3中，通过内机换热风扇4在居室中进行散热，散热后变成液态，再由管路10经毛细管1节流减压，回到室外机B的制冷剂冷凝器7中，通过外机换热风扇8进行吸热，最后制冷剂返回到压缩机6中，周而复始达到制热的目的。由于上述工作原理可以得知，此类型的空调是通过制冷剂在室外散热后在室内吸热，或在室外吸热后在室内放热进行制冷制热作业的，因此环境温度的高低对其工作影响较大。比如在我国北方的冬季，室外温度低至零下十几度或几十度时，使用这种空调进行制热，取得的效果就极不理想，究其原因就是由于制冷剂在室外机B中低效率吸收环境温度中的热量，从而无法达到理想的制热效果；在酷暑时节，通过这种空调也会因制冷剂低效率在室外有效散热，从而导致空调的制冷效果，大打折扣，甚至失效。
如图2所示的水空调，其结构和工作原理则相对较为简单：利用水循环泵13直接抽取地下水源14至水蒸发管11内，通过换热风扇12将水的温度散布到居室环境中，由于地下水源的温度四季恒定在16-19摄氏度的范围内，因此可以起到夏天制冷、冬天制热的效果。然而正是受到地下水的温度范围限制，在制热方面这种空调的温度调节能力也仅限于一定的范围之内，给使用带来不便。
与此同时，空调要求在密闭的空间内使用才能取得显著的效果，在夏季或冬季，长时间使用空调后室内环境难免干燥，不利于人体的呼吸系统，从而会影响身体健康。
再者，旧式空调的使用依赖于手触开关或近距离遥控操纵，难以实现远程控制，无法预先调节居室温度到适宜程度备用，这又是一个传统空调急需解决的问题。
因此，如何能够调整结合两种空调的优势，克服各自的缺陷，从而进一步提升空调的实用性，做到即便在较为严苛的气候条件下，也能有效自如的调节室内温度，并且能够在改变居室温度的同时调节湿度，做到温湿两控、远程预调，已成为业内人士研究的焦点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双介质循环冷暖加湿空调，能方便有效的调节居室温度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双介质循环冷暖加湿空调，包括机体，机体上开设进风口和出风口，其特征在于在机体内安装换热风扇、水循环系统、制冷剂循环系统和热交换器；热交换器包括水换热管和制冷剂换热管，所述的两组管路相互盘绕或层叠在一起，但互不连通；水循环系统连通热交换器的水换热管，制冷剂循环系统连通热交换器的制冷剂换热管。
本发明所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于水循环系统包括水循环泵、进水管、水蒸发管、回水管和出水管，进水管的一端安装水循环泵并插入地下水源中，进水管的另一端连接水蒸发管，水蒸发管连接回水管，回水管连接热交换器中水换热管的入口端，水换热管的出口端连接出水管的一端，出水管的另一端接回地下水源并联通进水管；进水管和出水管之间连接井下换热器，井下换热器位于地下水源的动水位以下；
制冷剂循环系统包括制冷剂循环管路、四通换向阀、制冷剂蒸发管、储液罐和压缩机，所述的四通换向阀的四通接口通过制冷剂循环管路分别连接制冷剂蒸发管、储液罐、压缩机和热交换器中制冷剂换热管的一端；制冷剂换热管的另一端连接制冷剂蒸发管；储液罐连接压缩机。
地下水源包括主井和副井，井下换热器放置在主井中；在主井中设置水泵，水泵通过管路连接副井，并能将主井的水注入副井中。
在压缩机外部包裹复合式隔音罩，复合式隔音罩包括三层结构，由内而外分别是吸音棉层、隔音板层和金属外壳层。
在出风口内安装换热风扇，在出风口和换热风扇之间安装设置水蒸发管和制冷剂蒸发管。
制冷剂循环系统还包括毛细管和单向阀，毛细管和单向阀并联后接入安装在制冷剂换热管和压缩机之间。
制冷剂循环系统还包括制冷剂过滤器，制冷剂过滤器安装在毛细管和压缩机之间。
还包括加湿系统，加湿系统包括加湿储水格栅组、加水管、排水管、水泵和水箱，水泵放置在水箱中，水泵连接加水管，加水管联通加湿储水格栅组的上部，加湿储水格栅组的下部连接排水管，排水管接回水箱。
加湿储水格栅组包括三条以上的弧形储水格栅，各条储水格栅平行放置在同一竖直水平面上，首尾通过导流管联通；在每条储水格栅内放置一个以上的雾化器。
还包括远程控制系统，远程控制系统包括信号发送器、信号接收器、信号转换器和主控制器，信号发送器发送信号给信号接收器后，通过信号转换器传递给主控制器，主控制器联通水循环系统、制冷剂循环系统和加湿系统。
本发明的有益效果是：
1、本装置结合了水空调和制冷剂循环空调两者的优势，用热交换器取代了传统制冷剂循环空调的室外机风冷换热部分，制冷剂在室内散热或吸热后，再通过与地下水进行热交换，达到在传统空调室外机内吸热或散热的目的，周而复始进行循环达到制热或制冷的目的。本装置的使用不易受室外环境温度的影响，通过温度相对恒定的地下水源对制冷剂进行换热，即便在寒冬或酷夏，也不会出现空调调节能力失效的情况。
2、本空调采用双介质循环制冷或制热，使用者可根据需要只开启其中的水循环系统制冷，节能环保。在极冷或极热的气候条件下，也可先通过地下水源循环调温，将居室内温度调节到适宜的温度，然后再开启制冷剂循环系统，进行二次升温或降温，不但调温效率高，且更为节能。
3、本空调不设置室外机，采用一体式结构，不但便于安装控制检修，并且避免空调二次搬移装运时，制冷剂外泄。
4、地下水源包括主井和副井，主井和副井之间存在合理间隔，井下换热器放置在主井中；在主井中设置水泵，水泵通过管路连接副井，并能将主井的水注入副井中，水循环系统为封闭内循环系统，不受外界大气压影响，使得循环所需动力减小，并且内循环水不易被污染，损耗小，较传统水空调更加节能。散热器在主井中散热一定时间后，水泵将主井中的高温水注入副井中，四周温度较低的地下水会重新填充入主井，维持主井恒定的低温，使得井下换热器的换热效率更高。
5、在压缩机外部包裹复合式隔音罩，复合式隔音罩由内而外分为吸音棉层、隔音板层和金属外壳层，复合式隔音罩可有效阻隔压缩机作业产生的噪音，营造安静舒适的室内居住环境。
6、本发明还包括加湿系统，可利用储水格栅内的雾化器利用超声波高频振荡的原理，将水雾化为1—5微米的超微粒子，通过换热风扇，将水雾扩散到空气中，从而达到均匀加湿空气的目的。使得空调做到温湿两控，令居室更加适宜居住，有利于保持身体健康。使用时还可在水箱内滴加芳香精油或中药浓缩液，即可达到医疗保健、预防或治疗疾病的效果。
7、本发明的远程控制系统中，使用者通过随身携带的信号发送器（可为手机），发送信号给信号接收器后，再通过信号转换器传递给主控制器，主控制器连接水循环系统、制冷剂循环系统和加湿系统，从而控制空调的开关、温度升降、加湿等功能，真正实现远程遥控，可预先设置居室温度，外出回家后即可享受舒适的居住环境，设计更加人性化。
8、在毛细管和制冷剂蒸发管之间安装制冷剂过滤器，可滤去制冷剂系统中的杂质，保持制冷剂系统的洁净，令其能够充分液化或汽化，延长设备使用寿命。
9、本发明结构简单，使用灵活方便且高效节能。制作成本低，实用性能良好，适宜在业界推广普及。
附图说明
图1是传统的制冷剂循环空调的工作原理示意图；
图2是传统的水空调的工作原理示意图；
图3是本发明双介质循环系统的工作原理示意图；
图4是本发明加湿系统的结构示意图；
图5是本发明加湿系统的侧视结构示意图；
图6是本发明的结构示意图；
图7是图6的A部结构放大图；
图8是本发明远程控制系统的结构示意图。
图中：A、室内机；B、室外机；
1、毛细管；2、单向阀；3、制冷剂蒸发管；4、内机换热风扇；5、储液罐； 6、压缩机；7、制冷剂冷凝器；8、外机换热风扇；9、四通换向阀；10、管路；11、水蒸发管；12、换热风扇；13、水循环泵；14、地下水源；15、制冷剂过滤器；16、回水管； 17、主井；18、进水管； 19、出水管；20、水换热管；21、热交换器；22、制冷剂换热管；23、制冷剂循环管路；24、副井；25、储水格栅；26、雾化器；27、导流管；28、排水管；29、水箱；30、水泵；31、加水管；32、加湿储水格栅组；33、井下换热器；34、水泵；35、机体；36、出风口；37、进风口；38、复合式隔音罩；39、吸音棉层；40、隔音板层；41、金属外壳层；42、信号发送器；43、信号接收器；44、信号转换器；45、主控制器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
如图3和6所示，本发明所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，机体35内有两套独立的循环系统：水循环系统、制冷剂循环系统。空调内还设置有一组热交换器21，热交换器21内设置有水换热管20和制冷剂换热管22，这两组管路相互盘绕或层叠在一起，但相互独立并不连通。
图3和6中的水循环系统线路为粗实线标示的部分。在水循环系统的进水管18上安装水循环泵13，进水管18的一端连接水蒸发管11，水蒸发管11连接回水管16，回水管16连接热交换器21中的水换热管20的入口端，水换热管20的出口端连接出水管19的一端，出水管19的另一端连接散热器33，散热器33连接进水管18的另一端。散热器33位于地下水源14的主井17中，并且在动水位以下。在主井17中设置水泵34，水泵34通过管路连接副井24，并能将主井17的水注入副井24中。水循环系统为封闭内循环系统。
图3和4中的制冷剂循环系统线路为双点画线标示的部分。制冷剂循环系统中设置有四通换向阀9，四通换向阀9的四通接口通过制冷剂循环管路23分别连接制冷剂蒸发管3、储液罐5、压缩机6和制冷剂换热管22的一端；制冷剂换热管22的另一端连接制冷剂蒸发管3；储液罐5连接压缩机6。毛细管1和单向阀2并联后接入安装在制冷剂换热管22和制冷剂蒸发管3之间。制冷剂过滤器15安装在毛细管1和制冷剂蒸发管3之间。
如图6所示，在压缩机6的外部包裹复合式隔音罩38，如图7所示，复合式隔音罩38由内而外包括吸音棉层39、隔音板层40和金属外壳层41，复合式隔音罩38能有效阻隔压缩机6作业产生的噪音。在机体35的上部开设进风口37和出风口36，在出风口36内安装换热风扇12，在出风口25和换热风扇12之间设置水蒸发管11和制冷剂蒸发管3。
本发明在使用时，可单独开启水循环系统进行制冷作业，其工作原理与传统水空调无异，也可根据需要同时开启两组系统，进行高效制热或制冷作业。在此，以两个系统同时开启进行制冷作业为例，简述其工作原理和过程：
空调在进行制冷作业时，水循环系统中的水循环泵13令井下换热器33中的冷水通过进水管18进入水蒸发管11，换热风扇12带动气流穿过水蒸发管11，将冷气吹入居室内达到制冷效果，然后循环水再从回水管16流入水井下换热器的水换热管20，继而流回井下换热器33与主井17的井水进行热交换，实现排热降温，完成水循环系统的作业。
与此同时，制冷剂循环系统中的压缩机6排出高温高压气态制冷剂，通过制冷剂循环管路23送入制冷剂换热管22中，制冷剂在制冷剂换热管22中流通的同时，与热交换器21的水换热管20进行热交换，即利用循环水带走室内空气交换所产生的热量，在主井17中散失掉。制冷剂完成散热后变成高压液态，通过毛细管1节流减压，使制冷剂变成低压液态，流入制冷剂蒸发管3中，通过换热风扇12，吸收居室空气中的热量，最后返回到压缩机6中，周而复始达到制冷的目的。
在这一过程中，至关重要的一步就是热交换器21的换热步骤。由于酷夏季节主井17中的地下水温度远低于室外三十至四十摄氏度的环境温度，因此制冷剂在热交换器21中散热降温，要远胜于在传统空调室外机中的降温效果，因此取得的制冷效果，也远远超过传统空调。
双系统同时进行制热作业时的原理和过程与制冷时相似，不同的是制冷剂在四通换向阀9作用下，流向与制冷时相反。制冷剂在低压气态状态下，被压缩机6压缩成高温高压气态，送入制冷剂蒸发管3中，通过换热风扇12在居室中进行散热，散热后变成液态，再由经毛细管1节流减压，回到制冷剂换热管22中，制冷剂在制冷剂换热管22中流通的同时，与热交换器21的水换热管20进行热交换，带走室内排出的冷量，然后利用主井中的井下换热器33将冷量排到地下井水中。最后制冷剂返回到压缩机6中，周而复始达到制热的目的。由于寒冬季节地下水的温度远高于室外零下十几摄氏度、甚至零下几十摄氏度的环境温度，因此制冷剂在热交换器21中吸热效果更好，要远胜于在传统空调室外机中的增温效果，因此制热能力也远胜传统空调。
本发明在使用时，为了达到更好的效果，可定期开启联通主井17和副井24之间的水泵34，将主井17内热交换升温后的井水注入副井24中，四周温度较低的地下水会重新填充入主井17中，维持主井17恒定的温度，使得散热器33的热交换效率更高。
实施例二
如图4和5所示，本实施例在实施例一的基础上添加了一套加湿系统，加湿系统的加湿储水格栅组32内设四条弧形的储水格栅25。各条储水格栅25平行放置在同一竖直水平面上，首尾通过导流管27联通；在每条储水格栅25内放置三个雾化器26。加湿系统的水泵30放置在水箱29中，水泵30连接加水管31，加水管31联通加湿储水格栅组32的上部，加湿储水格栅组32的下部连接排水管28，排水管28接回水箱29。
使用时，水泵30将水箱29内的液体注入第一条储水格栅25中，通过控制流速和导流管27的安装位置，注满一条储水格栅即再流入下方的格栅，呈“S”型流向，直至每条格栅的水面均漫过雾化器26后，雾化器26开始工作，利用超声波高频振荡的原理，将水雾化为超微粒子，通过换热风扇12，将水雾扩散到空气中，从而达到均匀加湿空气的目的。
与此同时，还可在水箱29内加入不同的香氛精油或中药浓缩液，能起到理疗保健的效果。
此处所述的雾化器已是市场成熟产品，能够方便的采买到，在此不再赘述其结构和原理。
实施例三
如图8所示，本实施例在实施例二的基础上添加了一套远程控制系统，远程控制系统的信号发送器42（可为手机），发送信号给安装在机体35内信号接收器43后，通过信号转换器44传递给主控制器45，主控制器45联通水循环系统、制冷剂循环系统和加湿系统，从而控制空调的开关、温度升降、加湿等功能，真正实现远程遥控，可预先设置居室温度，外出回家后即可享受舒适的居住环境，人性化的设计更加方便使用。
需要指出的是，上述实施方式仅是本发明优选的实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在符合本发明工作原理的前提下，任何等同或相似的替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双介质循环冷暖加湿空调，包括机体，机体上开设进风口和出风口，其特征在于在机体内安装换热风扇、水循环系统、制冷剂循环系统和热交换器；热交换器包括水换热管和制冷剂换热管，所述的两组管路相互盘绕或层叠在一起，但互不连通；水循环系统连通热交换器的水换热管，制冷剂循环系统连通热交换器的制冷剂换热管。
2.根据权利要求1所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于水循环系统包括水循环泵、进水管、水蒸发管、回水管和出水管，进水管的一端安装水循环泵并插入地下水源中，进水管的另一端连接水蒸发管，水蒸发管连接回水管，回水管连接热交换器中水换热管的入口端，水换热管的出口端连接出水管的一端，出水管的另一端接回地下水源并联通进水管；进水管和出水管之间连接井下换热器，井下换热器位于地下水源的动水位以下；
制冷剂循环系统包括制冷剂循环管路、四通换向阀、制冷剂蒸发管、储液罐和压缩机，所述的四通换向阀的四通接口通过制冷剂循环管路分别连接制冷剂蒸发管、储液罐、压缩机和热交换器中制冷剂换热管的一端；制冷剂换热管的另一端连接制冷剂蒸发管；储液罐连接压缩机。
3.根据权利要求2所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于地下水源包括主井和副井，井下换热器放置在主井中；在主井中设置水泵，水泵通过管路连接副井，并能将主井的水注入副井中。
4.根据权利要求3所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于在压缩机外部包裹复合式隔音罩，复合式隔音罩包括三层结构，由内而外分别是吸音棉层、隔音板层和金属外壳层。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于在出风口内安装换热风扇，在出风口和换热风扇之间安装设置水蒸发管和制冷剂蒸发管。
6.根据权利要求5所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于制冷剂循环系统还包括毛细管和单向阀，毛细管和单向阀并联后接入安装在制冷剂换热管和压缩机之间。
7.根据权利要求6所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于制冷剂循环系统还包括制冷剂过滤器，制冷剂过滤器安装在毛细管和压缩机之间。
8.根据权利要求7所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于还包括加湿系统，加湿系统包括加湿储水格栅组、加水管、排水管、水泵和水箱，水泵放置在水箱中，水泵连接加水管，加水管联通加湿储水格栅组的上部，加湿储水格栅组的下部连接排水管，排水管接回水箱。
9.根据权利要求8所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于加湿储水格栅组包括三条以上的弧形储水格栅，各条储水格栅平行放置在同一竖直水平面上，首尾通过导流管联通；在每条储水格栅内放置一个以上的雾化器。
10.根据权利要求9所述的一种双介质循环冷暖加湿空调，其特征在于还包括远程控制系统，远程控制系统包括信号发送器、信号接收器、信号转换器和主控制器，信号发送器发送信号给信号接收器后，通过信号转换器传递给主控制器，主控制器联通水循环系统、制冷剂循环系统和加湿系统。
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Denomination of invention: A dual medium circulating cooling and heating humidification air conditioner

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Granted publication date: 20130710

Pledgee: Bank of China Limited Zibo Zhoucun sub branch

Pledgor: SHANDONG YICUN AIR CONDITIONING Co.,Ltd.

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