CN103912942B - 一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，包括设置在气流冷却箱内部的三通换向阀、冷热交换器、冷却大气囊和冷却小气囊；三通换向阀的一侧正路端与进气扇管道连接，进气扇管道与进气扇连接，三通换向阀的另一侧正路端与冷却过度管的一端连接，冷却过度管的另一端串接冷热交换器与冷却大气囊一端连接，在冷却大气囊内设置有第一相变制冷器，冷却大气囊的另一端与排气扇管道连接，排气扇管道与排气扇连接；三通换向阀的旁路端与冷却小气囊一端连接，所述冷却小气囊内设置有第二相变制冷器，冷却小气囊的另一端与换气扇管道连接，换气扇管道与换气扇连接。既可以实现自主换气，又克服了普通空调耗电大和造成环境污染的缺点。

Description

一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统

技术领域

本发明属于一种空调系统技术领域，尤其涉及一种可自动换气的相变制冷空调系统。

背景技术

科学家说认识新能源和正确地运用能源，就意味着认识通往未来的路。目前资源与能源问题日益严重，在保证舒适、健康要求的同时，如何有效且合理地分配，利用资源，减少常规能源消耗成为人们不得不面对的问题。近年来国内市场经济飞速发展，企业、行业的内部结构在不断变化，市场竞争激烈，受市场供求关系的影响，中国空调行业发展迅速，新型智能化空调占领市场，其容量巨大。而现有空调虽在外观上千变万化，但仍然改变不了“化学制冷、制热”的本质属性，加之现有空调耗电量大，生产制造成本高，在安装和实用过程中也存在一些问题，比如说外机在使用过程中会向环境转移大量的热量。不符合节能减排、环保的要求。现有家用供暖设备和现有普通空调存在生产成本高，使用时耗电量大，环境污染的缺点。

综上所述：现有家用制冷设备和现有普通空调存在生产成本高，使用时耗电量大和环境污染等缺点。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，既可以实现自主换气，又克服了普通空调耗电大和造成环境污染的缺点。

技术方案：为实现上述目的，本发明的的技术方案如下：

一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，包括气流循环系统，所述气流循环系统包括设置在气流冷却箱内部的三通换向阀、冷热交换器、冷却大气囊、冷却小气囊、第一相变制冷器和第二相变制冷器；所述三通换向阀的一侧正路端穿过气流冷却箱的左侧壁与进气扇管道连接，所述进气扇管道与进气扇连接，所述三通换向阀的另一侧正路端与冷热交换器一端连接，所述冷热交换器的另一端与所述冷却大气囊一端连接，在所述冷却大气囊内设置有第一相变制冷器，所述冷却大气囊的另一端穿过气流冷却箱的右侧壁与排气扇管道连接，所述排气扇管道与排气扇连接；所述三通换向阀的旁路端与冷却小气囊一端连接，所述冷却小气囊内设置有第二相变制冷器，所述冷却小气囊的另一端穿过气流冷却箱的外壁与换气扇管道连接，所述换气扇管道与换气扇连接；所述气流冷却箱内装有冷却水，所述冷热交换器浸没在冷却水中，使得它与冷却水之间有着较大的接触面积。

本发明空调系统的气流冷却箱内部设有两条空气循环通道，可以使空调系统在制冷的同时完成室内空气的换气过程，并且本发明空调系统的制冷过程是通过冷却水和相变制冷器完成的，具备节能减排和环保的优点。

更进一步的，在所述气流冷却箱的外侧设置有定时器，所述定时器的信号输出端与所述三通换向阀的信号输入端连接。所述定时器按设定的一段时间控制三向换向阀两端的正路端长开着，完成室内空气的制冷过程；所述定时器按设定的一段时间过后，控制三通换向阀两端正路端中的进气端关闭，打开三向换向阀的旁路端，完成室内空气和室外空气的换气过程。

更进一步的，在所述气流冷却箱的外侧设置有智能开关和室内温度测定仪，所述室内温度测定仪的信号输出端与智能开关的信号输入端连接，所述智能开关的信号输出端分别与进气扇和排气扇的信号输入端连接。室内温度测定仪测得到室内的温度，根据测量得到的温度高低将信号传输到智能开关，智能开关控制进气扇和排气扇的风扇转速。

更进一步的，在所述气流冷却箱的外侧设有蜂鸣器和温控开关，在所述冷却大气囊外壁上设有温度传感器，所述温控开关的信号输出端与温度传感器的信号输入端连接，所述温度传感器的信号输出端与蜂鸣器的信号输入端连接。当温度传感器测得的温度高于温控开关设定的某一温度值时，蜂鸣器发出声音，提示更换第一相变制冷器和第二相变制冷器。

更进一步的，所述气流冷却箱的内部顶壁上设有微型风扇，可以控制和延缓冷却水温上升。

更进一步的，所述第一相变制冷器的内部沿轴线方向水平分布若干两端通透的小管，且所述小管外壁与第一相变制冷器的两侧壁的连接处为密封无泄漏连接。

更进一步的，所述气流冷却箱上部外侧壁设有进水管，所述进水管连有自动给水电子阀；在气流冷却箱的底板外侧壁上设有排水管用三通，所述排水管用三通的旁路端与溢水管的一端连接，溢水管的另一端安装在气流冷却箱上侧外壁上。可以定期给冷却水箱中的冷却水进行更换或添加，同时溢水管的设计，考虑到在给冷却水箱给水的时候，给水达到最大感水容量时，可以自动排出多余的水。

更进一步的，所述气流冷却箱上侧内壁上安装有水位控制仪，所述水位控制仪的信号输出端与自动给水电子阀的信号输入端连接。当冷却水箱内的冷却水低于水位控制仪时，进水管通过自动给水电子阀往冷却水箱内通水，当冷却水箱内的冷却水高于水位控制仪时，自动给水电子阀停止往冷却水箱内通水。

有益效果：

1、本发明具备成本制冷效果好，结构简单，耗电量小和无污染等优点，并且设计的制冷循环和换气循环这两条空气循环路径，在保证系统的制冷功能外，还具备室内换气的功能。

2、本发明通过相变制冷器耦合气流循环系统形成的气流冷却系统，在系统运行过程中，利用相变制冷器中的蓄冷材料冰晶块释放冷量，及微型风扇的配合实现气流冷却箱的低温，从而保证了气流循环制冷的要求。相变制冷系统其优点是造价低，也无需要消耗额外的能源，使用方便，经济环保。

3、与现有普通空调相比，现有普通空调一般是两台机组配合工作，制冷使用时耗电量大。本发明在设计过程中只要一个柜体，其进气扇管道功率35W，排气扇管道功率45w,微型风扇功率25W，总用电量是105w，可以节约用电百分之五十以上，属于节能环保系列空调。

附图说明

附图1为本发明的主视图。

附图2为本发明的侧视图。

附图3为本发明的内部结构示意图。

附图4为本发明第一相变制冷器的局部放大主视图。

附图5为本发明第一相变制冷器的局部放大侧视图。

附图6为本发明第二相变制冷器的局部放大主视图。

附图7为本发明第二相变制冷器的局部放大侧视图。

附图8为本发明的室内布局构造图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1、2和3所示，一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，包括气流循环系统，所述气流循环系统包括设置在气流冷却箱1内部的三通换向阀11、冷热交换器29、冷却大气囊17、冷却小气囊18、第一相变制冷器21、第二相变制冷器22、电磁进水阀26和水位控制仪30。

所述三通换向阀11的一侧正路端穿过气流冷却箱1的左侧壁与进气扇管道13连接，所述进气扇管道13与进气扇12连接，所述进气扇12设置在室内；所述三通换向阀11的另一侧正路端连接冷却过度管14的一端，所述冷却过度管14的另一端与冷热交换器29的一端连接，所述冷热交换器29的另一端与所述冷却大气囊17一端连接，在所述冷却大气囊17内设置有第一相变制冷器21，所述冷却大气囊17的另一端穿过气流冷却箱1的右侧壁与排气扇管道19连接，所述排气扇管道19与排气扇20连接，所述排气扇20设置在室内。

如附图3、4和5所示，所述冷却大气囊17由支架8固定在气流冷却箱1内，所述第一相变制冷器21水平横向置于冷却大气囊17中；所述第一相变制冷器21为圆管筒体结构，在所述第一相变制冷器21的内部沿轴线方向水平分布若干两端通透的小管，且所述小管外壁与第一相变制冷器21的两侧壁的连接处为密封无泄漏连接。所述第一相变制冷器21内盛有冷却水，在使用前，先将第一相变制冷器21放置冷冻柜中（第一相变制冷器21只占用冷冻柜的很微小的空间），待内部冷却水冷冻为冰晶后，打开大气囊盖板23，将第一相变制冷器21放置于冷却大气囊17中使用。此时的第一相变制冷器21内部小管外壁四周为冰晶。当空气通过小管时，可以增加空气与冰晶的接触面积，有效地增加了空气的制冷效果。所述第一相变制冷器21放在冷却大气囊17内,其中所述冷却大气囊17的内壁与第一相变制冷器21的外壁狭长空隙处，也作为气流冷热交换的空间。

所述三通换向阀11的旁路端与冷却小气囊18一端连接，所述冷却小气囊18内设置有第二相变制冷器22，所述冷却小气囊18的另一端穿过气流冷却箱1的外壁与换气扇管道15连接，所述换气扇管道15与换气扇16连接，所述换气扇16设置在室外。

同理，如附图3、6和7所示，所述第二相变制冷器22纵向直立置于冷却小气囊18内，且所述第二相变制冷器22的结构设计、使用方法和工作原理均与第一相变制冷器21相似。

在所述气流冷却箱1的外侧设置有定时器5，所述定时器5的信号输出端与所述三向换向阀11的信号输入端连接。所述定时器5按设定的一段时间控制三通换向阀11两端的正路端长开着，完成室内空气的制冷过程；所述定时器5按设定的一段时间过后，控制三通换向阀11两端正路端中其中的进气端关闭，同时打开三通换向阀的旁路端，进气扇12关闭，换气扇16开启，完成室内空气和室外空气的换气过程。

在所述气流冷却箱1的外侧设置有智能开关2和室内温度测定仪9，所述室内温度测定仪9的信号输出端与智能开关2的信号输入端连接，所述智能开关2的信号输出端分别与进气扇12和排气扇20的信号输入端连接。室内温度测定仪9测得到室内的温度，根据测量得到的温度高低将信号传输到智能开关2，智能开关2控制进气扇和排气扇的风扇转速，来调节室内制冷效果的速率。

在所述气流冷却箱1的外侧设有蜂鸣器6和温控开关7，在所述冷却大气囊17外壁上设有温度传感器3，所述温控开关7的信号输出端与温度传感器3的信号输入端连接，所述温度传感器3的信号输出端与蜂鸣器6的信号输入端连接。当温度传感器3测得的温度高于温控开关7设定的某一温度值时，蜂鸣器6发出声音，提示更换第一相变制冷器21和第二相变制冷器22，避免了气流无制冷地循环从而节约能源。

所述气流冷却箱1上部外侧壁设有进水管27，在气流冷却箱1的底板外侧壁上设有排水管用三通33，所述排水管用三通33通过排水阀28与气流冷却箱1连接；所述排水管用三通33的旁路端与溢水管31的一端连接，溢水管31的另一端安装在气流冷却箱1上侧外壁上。这样就可以定期给冷却水箱1中的冷却水进行更换或添加，同时溢水管的设计，考虑到在给冷却水箱1给水的时候，给水达到最大感水容量时，可以自动排出多余的水。根据自然条件可选用地窖水作为冷却水，所述冷热交换器29浸没在冷却水中，使得它与冷却水之间有着较大的接触面积。

所述气流冷却箱1上侧内壁上安装有水位控制仪30，所述水位控制仪30的信号输出端与自动给水电子阀26的信号输入端连接。当冷却水箱1内的冷却水低于水位控制仪30时，进水管27通过自动给水电子阀26往冷却水箱1内通水，当冷却水箱1内的冷却水高于水位控制仪30时，自动给水电子阀26停止往冷却水箱1内通水。

本系统中的所有冷却气囊和相变制冷器均用不锈钢薄板制作；所述气流冷却箱1的内桶体材料均为玻璃钢制作，可以防止气流冷却箱1长期与冷却水接触而生锈；所述内桶体的外壁覆盖有高效保温材料，防止与外界有冷热交换；所述外露管道、入墙管道和循环管道均为PVC管，其中外露管道、入墙管道外层覆盖有高效保温材料。

气流冷却箱1的前面上端开有保温门24，通过保温门24可以打开气流冷却箱1，便于放置第一相变制冷器21和第二相变制冷器22。

如附图3和8所示，本系统工作前，从冷冻柜中取出第一相变制冷器21和第二相变制冷器22，分别通过大气囊17和冷却小气囊18上的大气囊盖板23和小气囊盖板25将第一相变制冷器21和第二相变制冷器22放置到冷却大气囊17和冷却小气囊18中。本系统工作时，定时器5控制三通换向阀11的两侧正路端处于打开状态，旁路端处于关闭状态；进气扇12从室内抽取空气通过进气扇管道13通入到三通换向阀11的一侧正路端，由另一侧正路端将空气通入至冷热交换器29，从冷热交换器29出来的空气再通入冷却大气囊17内，使得空气经过第一相变制冷器21内部的小管充分制冷以后，通入排气扇管道19，由排气扇20排至室内，实现制冷效果。按照定时器5设定的一段时间后（本发明中设定的一段时间为50分钟），定时器5控制三通换向阀11的两侧正路端中的进气端处于关闭状态，与此同时，旁路端处于打开状态。换气扇16从室外抽取空气通过换气扇管道15通入到冷却小气囊18内，使室外热空气经过第二相变制冷器22内部的小管充分预冷后，通入到三通换向阀11的旁路端，再由正路端中的出气端经过冷却过度管14通入冷热交换器29，从冷热交换器29内出来的空气再通入冷却大气囊17内，使空气经过第一相变制冷器21内部的小管充分制冷以后，通入排气扇管道19，由排气扇20排至室内，实现换气和制冷效果。然后循序上述工作过程，实现自动换气和制冷。

实验表明第一相变制冷器21和第二相变制冷器22从冷冻柜取出时的温度为-14度，在气流冷却箱1内任其自然变化，每2小时上升1度，如果与气流有热交换，每小时温度上升1度，如果系统24小时连续工作，那么第一相变制冷器21和第二相变制冷器22会因长时间冷热交换而失去释放冷量的能力，为了有效控制气流冷却箱内的温度，气流冷却箱1的内部顶壁上设有微型风扇10，大大了控制和延缓冷却水温上升，同时可以进一步保证空气在通入第一相变制冷器21之前，可以在冷热交换器29内预冷处理。所述气流冷却箱1的制冷系统在正常使用时分别配备两只第一相变制冷器21和第二相变制冷器22，每次从冷冻柜中更换一只第一相变制冷器21和第二相变制冷器22。

本发明的冷热交换器29是用于水、气换热，其结构简易，是在冷热交换器29的圆管式筒体上有序按垂直方向和纵向分布若干相通透的小管，这样的设计扩大了空气在冷却水中热交换的表面积，空气通入时，既能充分换热，同时又能延长交换时间，让气流达到缓冲。

本发明的空调系统属于环保系列空调，制冷的风质轻柔，适宜，长时间使用，湿度适中，符合自然循环制冷。如果一个房间平方面积为15平方米，高度为3米，这个房间或客厅的体积为45立方米。华东华南地区的夏天室内温度大约有两个月的时间持续在高温，温度为29—30度；所述气流冷却箱系挂壁式，通过气流冷却箱支架4挂在墙壁上。夏季放置在家用冷冻柜里的第一相变制冷器21和第二相变制冷器22大约在-14度左右，系统正常工作后排气扇20每分钟的排气量是1.5立方米左右，进气扇管道12的风量也是1.5立方米左右，那么在十分钟左右就可以让温度降至26度，十五分钟就可以让温度降至25度，由于通过对热气流的冷却，冷却大气囊17和冷却小气囊18的温度会不断的升高，第一相变制冷器21和第二相变制冷器22也相对减弱相变释放冷量，逐渐失去制冷的作用，一段时间，大约在24小时左右更换第一相变制冷器21和第二相变制冷器22。

本发明系统总用电量是105W，其中进气扇12为35W，排气扇20为45W，微型风扇10为25W，可以节约用电百分之五十以上，对环境不造成任何污染。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：包括气流循环系统，所述气流循环系统包括设置在气流冷却箱(1)内部的三通换向阀(11)、冷热交换器(29)、冷却大气囊(17)、冷却小气囊(18)、第一相变制冷器(21)和第二相变制冷器(22)；

所述三通换向阀(11)的一侧正路端穿过气流冷却箱(1)的左侧壁与进气扇管道(13)连接，所述进气扇管道(13)与进气扇(12)连接，所述三通换向阀(11)的另一侧正路端与冷热交换器(29)一端连接，所述冷热交换器(29)的另一端与所述冷却大气囊(17)一端连接，在所述冷却大气囊(17)内设置有第一相变制冷器(21)，所述冷却大气囊(17)的另一端穿过气流冷却箱(1)的右侧壁与排气扇管道(19)连接，所述排气扇管道(19)与排气扇(20)连接；

所述三通换向阀(11)的旁路端与冷却小气囊(18)一端连接，所述冷却小气囊(18)内设置有第二相变制冷器(22)，所述冷却小气囊(18)的另一端穿过气流冷却箱(1)的外壁与换气扇管道(15)连接，所述换气扇管道(15)与换气扇(16)连接；

所述气流冷却箱(1)内盛有冷却水，所述冷热交换器(29)浸没在冷却水中。

2.根据权利要求1所述一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：在所述气流冷却箱(1)的外侧设置有定时器(5)，所述定时器(5)的信号输出端与所述三通换向阀(11)的信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：在所述气流冷却箱(1)的外侧设置有智能开关(2)和室内温度测定仪(9)，所述室内温度测定仪(9)的信号输出端与智能开关(2)的信号输入端连接，所述智能开关(2)的信号输出端分别进气扇(12)和排气扇(20)的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：在所述气流冷却箱(1)的外侧设有蜂鸣器(6)和温控开关(7)，在所述冷却大气囊(17)外壁上设有温度传感器(3)，所述温控开关(7)的信号输出端与温度传感器(3)的信号输入端连接，所述温度传感器(3)的信号输出端与蜂鸣器(6)的信号输入端连接。

5.根据权利要求2、3或4所述一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：所述气流冷却箱(1)的内部顶壁上设有微型风扇(10)。

6.根据权利要求5所述一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：所述第一相变制冷器(21)的内部沿轴线方向水平分布若干两端通透的小管，且所述小管外壁与第一相变制冷器(21)的两侧壁的连接处为密封无泄漏连接。

7.根据权利要求1所述一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：所述气流冷却箱(1)上部外侧壁设有进水管(27)，所述进水管(27)连有自动给水电子阀(26)；在气流冷却箱(1)的底板外侧壁上设有排水管用三通(33)，所述排水管用三通(33)的旁路端与溢水管(31)的一端连接，溢水管(31)的另一端安装在气流冷却箱上侧外壁上。

8.根据权利要求7所述一种室内自动换气装置耦合相变制冷器的空调系统，其特征在于：所述气流冷却箱(1)上侧内壁上安装有水位控制仪(30)，所述水位控制仪(30)的信号输出端与自动给水电子阀(26)的信号输入端连接。