CN102914082A

CN102914082A - 夏季用空调与太阳能热水器一体化装置

Info

Publication number: CN102914082A
Application number: CN2012103875186A
Authority: CN
Inventors: 王海东; 师瑞峰; 王江平
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN102914082B

Abstract

夏季用空调与太阳能热水器一体化装置属于空调余热利用技术和太阳能热利用技术领域。空调冷凝汽的制冷剂出口通过毛细管和细制冷剂管道与空调室内蒸发器的制冷剂入口连接，空调室内蒸发器的制冷剂出口通过粗制冷剂管道和压缩泵与空调冷凝器的制冷剂入口连接；空调冷凝器的冷却水出口与储水箱的入水口连接，储水箱的出水口与空调冷凝器的冷却水入口连接；集热器与储水箱连接；集热器的一根出水管与温差发电模块连接，温差发电模块的输出端依次与变压器、空调运行电源连接。该装置提高了制冷空调的制冷效率，降低了制冷空调的运行功耗；有效利用了制冷空调排出的废热，减少了对环境的影响，又节约了能源；提高了太阳能热水器的使用价值，减少了空调对非可再生能源的消耗。

Description

夏季用空调与太阳能热水器一体化装置

技术领域

本发明属于空调余热利用技术和太阳能热利用技术领域，特别涉及一种夏季用空调与太阳能热水器一体化装置。

背景技术

空调和太阳能热水器都是目前家庭中普遍使用的设备，将两个设备结合使用，可以更方便、更节省能源。

目前市场上的同类一体化装置基本分为以下几类：

（1）太阳能空调一体机：通过太阳能光伏发电或太阳能热利用的方式来为空调提供能源供给，减少空调对非可再生能源的消耗，可以利用太阳能热水器收集太阳能，为空调的运行提供能源供应，属于太阳能热利用领域。

（2）空调热水器：这类装置为空调与热水器一体化装置，即利用空调排出的废热来为热水器进行一定的加热，减少热水器对能源（电能或天然气等）的消耗，属于空调废热利用领域。

（3）水冷式空调：利用流动冷水源作为制冷空调的冷却源，可提高空调的制冷效率，降低空调运行功耗。

同类装置的缺陷：

（1）对空调效率改进或废热利用的方式单一，使得改造成本远大于实际收益，不具有经济性和产业推广性；

（2）太阳能空调一体机只能实现太阳能热水器对空调的单向能源供给，这种供给受到天气等因素的影响较大，实用性有很大的局限性；

（3）空调热水器虽然从一定程度上实现了对空调废热的利用，但是空调本身的功耗并未得到降低；

（4）水冷式空调虽然提高了空调的制冷效率，但是对冷水的需求量比较大，且使用后的水属于低品味热水，既不能作为日常洗澡等使用，也不能继续作为冷却水来冷却空调，对水资源浪费较严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效利用制冷空调余热、功耗小的夏季用空调与太阳能热水器一体化装置。

本发明采用的技术方案为：

该装置由空调废热利用部分、太阳能热水器部分和温差发电部分组成；

所述空调废热利用部分的结构为：空调冷凝汽的制冷剂出口通过毛细管、液体截止阀和细制冷剂管道与空调室内蒸发器的制冷剂入口连接，空调室内蒸发器的制冷剂出口通过粗制冷剂管道、气体截止阀和压缩泵与空调冷凝器的制冷剂入口连接；

所述太阳能热水器部分的结构为：空调冷凝器的冷却水出口与储水箱的入水口连接，储水箱的出水口与空调冷凝器的冷却水入口连接；集热器与储水箱连接；

所述温差发电部分的结构为：集热器的一根出水管与温差发电模块连接，温差发电模块的输出端依次与变压器、空调运行电源连接。

所述储水箱和空调冷凝器之间设置液体截止阀。

所述空调冷凝汽为水冷式冷凝器。

本发明的有益效果为：

（1）在夏季，空调和太阳能热水器都是家里面最常用的设备，本装置将这两个常用设备有机结合了起来，实现了空调和太阳能热水器的双向一体化互补，为日常生活带来便利的同时也减少了能源的消耗。

（2）夏季的空调排出的废热得不到有效的利用，这不仅仅是能源的浪费，同时排到户外的热源也会形成一种污染。水冷式冷凝器有效地将空调排出的废热收集了起来，即节约了能源，又减少了对环境的破坏。

（3）太阳能热水器存在的主要问题是加热时段受日照影响较大，对于连续多云或阴雨的天气，太阳能热水器将无法保证为家庭提供连续的热水供应。本装置设计的太阳能热水器的储水箱体积略大于普通热水器的储水箱，更好地保证了家庭日常用水的供应；将空调冷凝器排出的热水作为储水箱的水源，可以保证储水箱中的水始终高于常温，避免了多云或阴雨天气常规太阳能热水器无法提供热水的情况，同时也提高了热水器加热的效率。

（4）在太阳光照充足的阶段（例如每天正午前后），储水箱中的水很容易升高到沸水温度，但是这时候的水却无法及时得到利用，即浪费了这时段充足的光照，同时也使得冷凝器中的水无法及时排到储水箱中，影响空调的运行效率。引入温差发电模块后，可以充分利用正午前后充足的光照发电，为空调的运行提供一定的能源供应，减少空调对电能的消耗；同时，可以避免高温沸水长时间停留在储水箱中，使得冷凝器中的水可以及时排到储水箱中，保证了空调的正常运行。

附图说明

图1为本发明所述装置的结构示意图。

图中标号：

1-空调冷凝器；2-毛细管；3-液体截止阀；4-细制冷剂管道；5-空调室内蒸发器；6-空调排出的冷空气；7-室内进入空调的热空气；8-粗制冷剂管道；9-气体截止阀；10-压缩泵；11-储水箱；12-集热器；13-液体截止阀；14-温差发电模块；15-变压器；16-空调运行电源。

具体实施方式

本发明提供了一种夏季用空调与太阳能热水器一体化装置，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

所述装置的结构如图1所示，由空调废热利用部分、太阳能热水器部分和温差发电部分组成。

空调废热利用部分的结构为：空调冷凝汽1的制冷剂出口通过毛细管2、液体截止阀3和细制冷剂管道4与空调室内蒸发器5的制冷剂入口连接，空调室内蒸发器5的制冷剂出口通过粗制冷剂管道8、气体截止阀9和压缩泵10与空调冷凝器1的制冷剂入口连接。

空调冷凝器1为水冷式冷凝器，流入空调冷凝器1中的制冷剂为高温、高压的制冷剂，流出空调冷凝器1的制冷剂为低温、高压的制冷剂，然后流入毛细管2；毛细管2流出的制冷剂要经过细制冷剂管道4流入空调室内蒸发器5，细制冷剂管道4上设有液体截止阀3，用于控制制冷剂流量；进入空调室内蒸发器5的制冷剂为低温、低压的湿蒸汽，空调室内蒸发器5的作用是使室内的空气与空调内的制冷剂发生热交换，室内进入空调的热空气7在经过空调室内蒸发器5后会变为空调排出的冷空气6，同时制冷剂也会变为高温、低压的气态；高温、低压的气态制冷剂要经过粗制冷剂管道8流入压缩泵10，粗制冷剂管道8上这有气体截止阀9，用于控制制冷剂的流量；之后高温、低压的制冷剂气体会经过压缩泵10而变为高温、高压的制冷剂气体，送入空调冷凝器1。如此循环往复。

太阳能热水器部分的结构为：空调冷凝器1的冷却水出口与储水箱11的入水口连接，储水箱11的出水口与空调冷凝器1的冷却水入口连接；集热器12与储水箱11连接。储水箱11和空调冷凝器1之间设有液体截止阀13，用于控制水的流向和管道的开闭。

对空调的废热利用主要工作原理如下：空调冷凝器1中水的初态为冷水，随着空调不断对室内制冷，室内的热量变经过制冷剂的循环不断排入空调冷凝器1中的水中，当空调冷凝器1中的水温上升到一定程度时，会影响空调的制冷效率，这时的水排入到储水箱11，同时对空调冷凝器1进行冷水的补给。排入到储水箱11中的水相对于常温水的温度要高一些，这些水有两个去向：（1）供家庭洗手、洗澡等日常使用，相当于利用空调的废热实现了对部分家用温水的加热，节约了加热水所需要的能源；（2）由集热器12继续加热成开水，由于进入集热器12的水温相对于常温水的温度要高，所以太阳能热水器的加热效率会有所提升，提升程度取决于进入集热器12水的温度。

温差发电部分的结构为：集热器12的一根出水管与温差发电模块14连接，温差发电模块14的输出端依次与变压器15、空调运行电源16连接。

温差发电技术可以将高温热源和低温热源之间的温差转换为电能，温差发电模块14的高温热源采用集热器12排出的高温热水，低温热源采用普通常温水，发出的低压直流电要经过变压器15转化为高压交流电，供空调运行电源16使用，这样可以节约一定量的空调运行所消耗的电能，节约的电量取决于发电量。

本装置的最佳使用状态主要包括以下几种情况：

（1）空调单机运行，太阳能热水器不工作，温差发电模块不工作。

对于夏季连续多云或阴雨的天气，或者晴天的无日照时段，太阳能热水器无法正常工作，因而无法得到太阳能热水器的沸水，此时温差发电模块也无法工作。但是，空调作为夏季必备电器仍然处于运行状态，此时空调的废热仍能通过冷凝器有效收集起来，并不断将热水存储在储水箱供家庭日常使用，可以有效利用空调废热，避免废热对环境的破坏；同时也节约了家庭加热水所消耗的能源。

（2）空调正常运行，太阳能热水器工作，温差发电模块不工作。

对于夏季晴天，当有日照但日照强度不足以使热水器的水加热到沸水时，空调正常运行，太阳能热水器也处于工作状态，但是此时的加热效率太低，因此温差发电模块的高温热源无法到达发电的要求，温差发电模块无法工作。在这种情况下，空调的废热得到了有效收集和利用，同时收集了一定的太阳能热源，为储水箱中的水加热到沸水奠定了基础。

（3）空调正常运行，太阳能热水器工作，温差发电模块工作。

对于夏季晴天光照充足的时段（主要指正午前后），空调的运行功耗最大，太阳能热水器处于最佳工作状态，可以将储水箱中的水加热至沸水状态，温差发电模块可以正常工作。这种工作状态时本装置最理想的工作状态——一体化工作状态，实现了空调废热利用、太阳能热利用、空调功耗降低等优点。

Claims

1.夏季用空调与太阳能热水器一体化装置，其特征在于，由空调废热利用部分、太阳能热水器部分和温差发电部分组成；

所述空调废热利用部分的结构为：空调冷凝汽（1）的制冷剂出口通过毛细管（2）、液体截止阀（3）和细制冷剂管道（4）与空调室内蒸发器（5）的制冷剂入口连接，空调室内蒸发器（5）的制冷剂出口通过粗制冷剂管道（8）、气体截止阀（9）和压缩泵（10）与空调冷凝器（1）的制冷剂入口连接；

所述太阳能热水器部分的结构为：空调冷凝器（1）的冷却水出口与储水箱（11）的入水口连接，储水箱（11）的出水口与空调冷凝器（1）的冷却水入口连接；集热器（12）与储水箱（11）连接；

所述温差发电部分的结构为：集热器（12）的一根出水管与温差发电模块（14）连接，温差发电模块（14）的输出端依次与变压器（15）、空调运行电源（16）连接。

2.根据权利要求1所述的夏季用空调与太阳能热水器一体化装置，其特征在于，所述储水箱（11）和空调冷凝器（1）之间设置液体截止阀（13）。

3.根据权利要求1所述的夏季用空调与太阳能热水器一体化装置，其特征在于，所述空调冷凝汽（1）为水冷式冷凝器。