CN103940020A - 超导储热式太阳能空调及其实现方法 - Google Patents

超导储热式太阳能空调及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超导储热式太阳能空调及其实现方法,所述的超导储热式太阳能空调,包括太阳能集热储热系统和制冷剂循环通路;制冷剂循环通路上压缩机(1)、套管式超导换热器(12)内的蛇形盘管、室外散热器(4)、减压节流毛细管(7)的主管、高压阀(8)、室内散热器(9)、低压阀(10)和气液分离器(11)依次串接形成一个制冷剂循环通路。本发明的超导储热式太阳能空调,结构上通过四通换向阀的切换实现了制热和制冷通路的切换,采用一体式结构,设计巧妙,可充分利用太阳能源,制冷、制热效率高,同时能够提供热水,能实现智能温度控制。

Description

超导储热式太阳能空调及其实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种超导储热式太阳能空调及其实现方法,属于空调及太阳能应用技术领域。
背景技术
[0002] 伴随着经济的发展,社会对能源的需求量越来越大,石化能源短缺和煤炭资源匮乏的的局面越来越严重,造成了电力资源的紧张,遍及全球的火力发电污染物排放、汽车尾气排放及工业污染这三大排放又造成空气质量的急剧恶化,并已严重的威胁着国家能源的安全和国民赖以生存的空气质量。因此,开发利用清洁可再生能源已成为当务之急。
[0003] 太阳能是一种清洁可再生能源,取之不尽,用之不竭。目前,对太阳能的利用虽然取得了很大的进步,但是主要集中在太阳能热水器和光伏发电领域,而在太阳能空调方面的应用现状不尽人意。
[0004] 另一方面,伴随着经济的发展,人们对于空调的需求量越来越大,特别是在炎热夏季和寒冷冬季,而传统空调的使用会带来诸多问题,首先,空调普遍存在耗电量大,制冷制热效果受环境温度影响大等缺陷,当环境温度升高时,空调的散热环境变得恶劣,致使制冷剂的冷凝温度升高冷凝压力升高,压缩机长时间处于高温高压工作状态,不仅耗电量大,压缩机还容易出现高温保护,压缩机使用寿命缩短,制冷效果变差。空调制冷时,从室内排出的大量低品位热能全部释放到环境当中,不仅造成了能源的浪费还会给城市造成热岛效应,加剧了人类的生存环境的恶化。制冷时产生的大量冷凝水没有得到有效利用。当环境温度较低时,制冷剂不能够从空气中吸收足够的热量,从而使得制热能力大大下降,出现制热效果不好,室外机结霜严重的问题,启动电加热又增加了耗电量。
[0005] 太阳能与空调的结合领域存在很多的相关技术,最普遍的技术是将太阳能转换为电能存储在蓄电池中,由蓄电池再为空调供电,这种方式在能源转换过程中损失较大,因此能量转换效率低下,相关的专利有201310476269 —太阳能空调等,另外201210311819 —太阳能空调,只能提供冷水和热水,不是真正意义上的空调。
[0006] 另外,空调都是单一的以室内设定温度为基准控制压缩机的停启。存在的问题是,当人体处于睡眠状态时,往往会造成室内环境温度与人体舒适温度相差甚远。制冷时节,极易引发感冒发烧等空调病,这完全与使用空调达到舒适效果的目的背道而驰。
[0007] 因此,有必要设计一种新型的空调。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种超导储热式太阳能空调及其实现方法,该超导储热式太阳能空调及其实现方法构思巧妙,可充分利用太阳能源,热交换效率高。
[0009] 发明的技术解决方案如下:
[0010] 一种超导储热式太阳能空调,包括太阳能集热储热系统和制冷剂循环通路;所述的太阳能集热储热系统包括太阳能集热器(27)和储热水箱(25);所述的太阳能集热器内的太阳能循环介质吸热盘管(28)与储热水箱内的太阳能循环介质放热盘管(26)连通;储热水箱内还设有超导高沸点介质换热盘管(16);所述的制冷剂循环通路上至少设有压缩机(I)、套管式超导换热器(12)、室外散热器(4)、减压节流毛细管(7)、高压阀(8)、室内散热器(9)、低压阀(10)、气液分离器(11)和压缩机(I);压缩机(I)、套管式超导换热器(12)内的蛇形盘管、室外散热器(4)、减压节流毛细管(7)的主管、高压阀(8)、室内散热器(9)、低压阀(10)和气液分离器(11)依次串接形成一个制冷剂循环通路;在3保温层和12套管式超导换热器的套管之间的空间内充满超导高沸点介质,超导高沸点介质换热盘管(16)的一端接套管式超导换热器(12)的超导高沸点介质出口(14);超导高沸点介质换热盘管(16)的另一端通过第一直流隔膜泵(15)与套管式超导换热器(12)的超导高沸点介质进口(13)相接。
[0011]【注明:高低压阀是通用名称,制冷空调行业通用名词,高低压阀均是普通的阀,在本材料中也可以分别称为第一阀和第二阀】
[0012] 所述的制冷剂循环通路上还设有一个四通换向阀;四通换向阀的4个端口 abed依次分别与压缩机的出口、套管式超导换热器的一端、气液分离器的进口和低压阀的一端连接;
[0013] 所述的制冷剂循环通路上的冷凝器和高压阀之间还依次串接有第一单向阀(5)和第二单向阀出);第一单向阀(5)和第二单向阀(6)允许工质从冷凝器向高压阀方向流动;
[0014] 减压节流毛细管(7)的附毛细管与第二单向阀(6)并联;
[0015] 储热水箱中还设有防结霜换热盘管(24);防结霜换热盘管的一端接第一单向阀
(5)的出口端;防结霜换热盘管的另一端通过第三单向阀(23)接第一单向阀(5)入口端;第三单向阀(23)保障工质只能从高压阀经减压节流毛细管(7)向防结霜换热盘管(24)单向流通并进入室外散热器(4)。
[0016]【注明:根据制冷原理,制冷运行时,室外散热器和室内散热器分别对应冷凝器和蒸发器,在制热运行时,室外散热器和室内散热器分别对应蒸发器和冷凝器】
[0017] 所述的超导储热式太阳能空调还包括冷凝喷淋系统;所述冷凝喷淋系统中,储水器(21)通过第二直流隔膜泵(19)与冷凝水内喷射管(17)和冷凝水外喷射管(18)连通,从而喷出冷却水至冷凝器内外两侧的散热翅片上;冷凝器处还设有散热风扇(32);第二直流隔膜泵(19)的供电由时间继电器(20)控制。【时间继电器(20)为数显通断循环型时间继电器,带有双路控制通断开关,通电工作后,时间继电器间断性的给第二直流隔膜泵供电,通电后直流隔膜泵工作5秒钟,暂停30秒钟,以此模式循环工作,以便聚集足量冷凝水用于喷淋。如果外加水源,则可以节省用水量,减少浪费同时有利于喷洒在散热翅片上的水蒸发冷却。】
[0018]超导储热式太阳能空调还包括控制模块,所述的控制模块包括红外测温及信号发射模块(31)、无线信号接收模块(21)和控制板(29);红外测温及信号发射模块(31)用于检测人体体表温度数据并将检测到的温度数据通过无线方式发送到无线信号接收模块;无线信号接收模块输出信号到控制板;控制板用于控制整个空调系统的启停。
[0019] 一种超导储热式太阳能空调的实现方法,采用前述的超导储热式太阳能空调;
[0020] 制冷模式:[0021] 该模式下,四通换向阀的a 口和b 口相通;c 口和d 口相通;
[0022] 压缩机使得制冷剂气体压缩,并使得制冷剂气体压力和温度升高;压缩后的制冷剂气体四通换向阀进入套管式超导换热器内的蛇形盘管,套管式超导换热器套管内部充注有低沸点的混配超导液,压缩后的制冷剂气体的热量通过蛇形盘管传递给低沸点混配超导液,低沸点混配超导液受热气化,将热量传递到超导换热器的套管,使其温度升高;在保温层和套管式超导换热器的套管之间的空间内充满超导高沸点介质,超导高沸点介质吸收套管的热量后在第一直流隔膜泵的作用下进入储热水箱内的超导高沸点介质换热盘管并与水箱内的水进行热交换,降温后回到超导换热器套管外再次吸收套的热量;【这样源源不断的把制冷产生的废热传递到储热水箱中制造热水的同时也降低了制冷剂的温度,初步降低了压缩后的制冷剂气体的冷凝温度和冷凝压力,减少了耗电量的同时弥补了阴雨天太阳能无法产生足够热水的缺陷;】
[0023] 压缩后的制冷剂气体在套管式超导换热器得到降温后,进入到室外散热器(冷凝器)中,在散热风扇的作用下进一步降温冷凝,冷凝水在第二直流隔膜泵的作用下进入到冷凝水内喷射管和冷凝水外喷射管并喷射到室外散热器(冷凝器)内外两侧的散热翅片上为冷凝器实施降温;【冷凝水大量吸收散热翅片的热量蒸发,使得制冷剂的冷凝压力和冷凝温度进一步降低,同时制冷量大大增加,能效比显著提高,节能效果显著。】制冷剂在室外散热器(冷凝器)中冷凝为液态,液态制冷剂直接经第一单向阀、第二单向阀后进入到减压节流毛细管中减压节流;【减压节流毛细管主要由主毛细管和附毛细管构成,主毛细管和第二单向阀串联,附毛细管和第二单向阀并联,制冷时制冷剂流经第二单向阀和主毛细管而不经过附毛细管,制热时,制冷剂首先流经主毛细管再流经附毛细管,而不经过第二单向阀。】[0024] 而后经高压阀进入到室内散热器(即蒸发器)内气化,吸收室内散热器(即蒸发器)的热量制冷成为降温降压后的制冷剂气体,再经低压阀和四通换向阀进入到气液分离器而后进入到压缩机,进入到下一个制冷循环当中;
[0025] 制热模式:
[0026] 此模式下,四通换向阀的a 口和d 口相通;c 口和b 口相通;
[0027] 压缩机将制冷剂气体进行压缩,使得制冷剂气体温度和压力升高,压缩后的制冷剂气体依次经四通换向阀和低压阀后进入到室内散热器(即冷凝器)中,高温高压的制冷剂气体在室内散热器(即冷凝器)中放热降温冷凝成高压常温的液态制冷剂,经高压阀进入减压节流毛细管减压节流,由于单向阀的单向导通特点,减压后的液态制冷剂无法通过第一单向阀和第二单向阀,而是直接进入防结霜换热盘管(此时相当于第一单向阀和第二单向阀均不工作),低温液态制冷剂在防结霜换热盘管(24)中吸收储热水箱里储存的热量剧烈汽化而后经第三单向阀(23)后进入到室外散热器(即蒸发器)中继续吸收空气当中热量;制热运行时,冷凝水喷淋系统不启动;制冷剂经室外散热器(即蒸发器)后进入到套管式超导换热器中的蛇形盘管中,超导高沸点介质在微型直流隔膜泵的压力下循环至储热水箱内的超导高沸点介质换热盘管吸收热水的热量,升温后的超导高沸点介质在15微型直流隔膜泵的压力下循环至12套管式超导换热器的套管外,套管内的低沸点混配超导液受热气化,将热量传递给超导换热器内的蛇形盘管,此时,蛇形盘管内的制冷剂吸收低沸点混配超导液的热量温度升高,完全变成制冷剂气体,充分吸收了储存在储热水箱里的太阳能;制冷剂经四通换向阀后进入气液分离器,最后进入到压缩机,再开始下一个制热循环。[0028] 通过红外测温及信号发射模块检测人体体表温度数据并将检测到的温度数据通过无线方式发送到设置于室内机上的无线信号接收模块;该温度数据再被送至控制板中,由控制板用于控制整个空调系统的启停,从而实现温度控制。
[0029] 太阳能集热系统和超导换热器共同提供生活所需的热水【热水是指通过换热温度升高且温度高于常温的水】。
[0030] 低沸点的混配超导液为现有成熟技术,以下提供一种优选的配方:低沸点的混配超导液由异戊烷(沸点30°C )、正戊烷(沸点36°C )和环戊烷(沸点49°C )按5: 3: 2质量比例混配而成。
[0031] 超导高沸点介质为现有成熟技术,以下提供一种优选的配方:超导高沸点介质由苯环型导热油和乙二醇按照质量分数1:1的比例配制而成。【沸点在170~200°C,凝点在-80°C以下.】本发明涉及的空调可以是普通的定频空调,也可以是变频空调。
[0032] 制冷模式时,套管式超导换热器内部设置有蛇形盘管,蛇形盘管外壁上设置有翅片,超导高沸点介质在直流隔膜泵的作用下将高温高压制冷剂的热量吸收并传递给储热水箱内的冷水使其成为热水 ;冷凝水喷淋系统将冷凝水喷洒至室外散热器冷凝器的散热翅片上,冷凝水蒸发带走翅片的热量,帮助冷凝器降温,降低制冷剂的冷凝压力和冷凝温度实现f倉泛。
[0033] 制热模式时,利用防结霜系统吸收储存在出热水箱里的太阳能热量,使经过减压节流毛细管减压节流后的液态制冷剂进入防结霜吸热盘管进行吸热气化,防止室外散热器(蒸发器)结霜,同时制冷剂在经过超导换热器的时候再次吸收超导高沸点介质从储热水箱带出的热量再次升温,保证了在低温环境下正常制热的效果。
[0034] 有益效果:
[0035] 本发明的超导储热式太阳能空调及其实现方法,具有以下突出的优点:
[0036] (I)制冷过程中,通过套管式超导换热器与水箱内的超导高沸点介质换热盘管进行热交换,这样源源不断的把制冷产生的废热传递到储热水箱中制造热水同时降低了制冷剂的温度,减少了耗电量,节能环保;也有利于空调的长期稳定运行。
[0037] (2)制热运行时,通过套管式超导换热器与水箱内的超导高沸点介质换热盘管进行热交换,超导高沸点介质通过水箱内超导高沸点介质换热盘管吸收热水的热量,蛇形盘管内的低温制冷剂吸收低沸点混配超导液的热量温度升高,完全变成制冷剂气体,充分吸收了储存在储热水箱里的太阳能。由于制冷剂在储热水箱内吸收大量热量,温度升高,不会产生过冷问题,大大减小了冬季蒸发器结霜的机率,保证了空调系统地正常运行。同时,在套管式超导换热器内再次吸收大量热量,液态制冷剂完全气化,解决了环境温度低的时候制冷剂无法从环境中吸收热量导致制热效果不好的问题。
[0038] 另外,防结霜换热盘管的采用,能有效解决制热过程中空调结霜的问题。
[0039] (3)热水供应:
[0040] 太阳能集热储热系统,由太阳能集热器和储热水箱构成,太阳能集热器内设有太阳能循环介质吸热盘管,储热水箱内设有太阳能循环介质放热盘管。当有阳光照射到太阳能集热器上时,太阳能循环介质在吸热盘管里将太阳能集热器收集的热量自动循环到水箱内的放热盘管,释放热量给冷水,使其温度升高。换热后的介质受重力作用自动循环到太阳能集热器再次吸热,源源不断的把太阳能的热量转移到储热水箱里制造热水,另一方面,制冷过程中,通过套管式超导换热器与水箱内的超导高沸点介质换热盘管进行热交换,利用废热同时解决了阴雨天太阳能无法产生热水的缺陷,即该空调在工作的同时可以基于太阳能和制冷系统的废热同时产生热水,不但利用了废热,还具有诸多附加的功能。
[0041] 智能控制方面,传统空调制冷时,采用根据室内设定温度来控制压缩机的停启,然而空调是为人服务的,是为了让人感到舒适。如果仅以室内设定温度为依据,人在睡眠时会造成空间温度过低,不仅浪费了能源而且会增大空调病的发生儿率。为此,本发明采用传统控制和智能控制相结合的控制模式,当人处于睡眠状态时,依据人体舒适温度37摄氏度为基准,正负0.5摄氏度为控制范围,采用红外线测温技术实时监测人体表面温度变化来控制压缩机停启。同时当人体处于活动时,采用传统空调以房间设置温度为控制依据的控制方式,更科学更健康。
[0042] 综上所述,本发明的超导储热式太阳能空调,结构上通过四通换向阀的切换实现了制热和制冷通路的切换,采用一体式结构,设计巧妙,可充分利用太阳能源,制冷、制热效率高,同时能够提供热水,节能环保,能长期稳定工作,能实现智能温度控制,是一种全新的一体式智能高效的太阳能空调。
附图说明
[0043] 图1为超导储热式太阳能空调结构及原理框图。
[0044] 标号说明:1压缩机、2四通换向阀、3保温层、4室外散热器、5第一单向阀、6第二单向阀、7减压节流毛细管、8高压阀、9室内散热器、10低压阀、11气液分离器、12套管式超导换热器、13超导高沸点介质进口、14超导高沸点介质出口、15第一直流隔膜泵、16超导高沸点介质换热盘管、17冷凝水内喷射管、18冷凝水外喷射管、19第二直流隔膜泵、20时间继电器、21储水器、22冷凝水喷淋系统控制板、23第三单向阀、24防结霜换热盘管、25储热水箱、26太阳能循环介质放热盘管、27太阳能集热器、28太阳能循环介质吸热盘管、29控制板、30无线信号接收模块、31红外测温及信号发射模块、32散热风扇。
具体实施方式
[0045] 以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明:
[0046] 实施例1:
[0047] 如图1,一种超导储热式太阳能空调,包括太阳能集热储热系统和制冷剂循环通路;
[0048] 所述的太阳能集热储热系统包括太阳能集热器27和储热水箱25 ;所述的太阳能集热器内的太阳能循环介质吸热盘管28与储热水箱内的太阳能循环介质放热盘管26连通;储热水箱内还设有超导高沸点介质换热盘管16 ;
[0049] 所述的制冷剂循环通路上设有压缩机1、四通换向阀2、套管式超导换热器12、室外散热器4、第一单向阀5、第二单向阀6、减压节流毛细管7、高压阀8、室内散热器9、低压阀10、气液分离器11、压缩机I;
[0050] 压缩机1、套管式超导换热器12内的蛇形盘管、室外散热器4、第一单向阀5、第二单向阀6、减压节流毛细管7的主管、高压阀8、室内散热器9、低压阀10和气液分离器11依次串接形成一个制冷剂循环通路(制冷流程的通路);[0051] 在保温层和套管式超导换热器的套管之间的空间内充满超导高沸点介质,超导高沸点介质换热盘管16的一端接套管式超导换热器12的超导高沸点介质出口 14 ;超导高沸点介质换热盘管16的另一端通过第一直流隔膜泵15与套管式超导换热器12的超导高沸点介质进口 13相接。
[0052] 四通换向阀的4个端口 abed依次分别与压缩机的出口、套管式超导换热器的一端、气液分离器的进口和低压阀的一端连接;
[0053] 第一单向阀5和第二单向阀6允许工质从冷凝器向高压阀方向流动;
[0054] 减压节流毛细管7的附毛细管与第二单向阀6并联;
[0055] 储热水箱中还设有防结霜换热盘管24 ;防结霜换热盘管的一端接第一单向阀5的出口端;防结霜换热盘管的另一端通过第三单向阀23接第一单向阀5入口端;第三单向阀23保障工质只能从高 压阀经减压节流毛细管7向防结霜换热盘管24单向流通并进入室外散热器4。
[0056]【注明:根据制冷原理,制冷运行时,室内散热器和室外散热器分别对应蒸发器和冷凝器,在制热运行时,室内散热器和室外散热器分别对应冷凝器和蒸发器】
[0057] 所述的超导储热式太阳能空调还包括冷凝喷淋系统;所述冷凝喷淋系统中,储水器21通过第二直流隔膜泵19与冷凝水内喷射管17和冷凝水外喷射管18连通,从而喷出冷却水至冷凝器内外两侧的散热翅片上;冷凝器处还设有散热风扇32 ;第二直流隔膜泵19的供电由时间继电器20控制。【时间继电器20为数显通断循环型时间继电器,带有双路控制通断开关,通电工作后,时间继电器间断性的给第二直流隔膜泵供电,通电后直流隔膜泵工作5秒钟,暂停30秒钟,以此模式循环工作,以便聚集足量冷凝水用于喷淋。如果外加水源,则可以节省用水量,减少浪费同时有利于喷洒在散热翅片上的水蒸发冷却。】
[0058] 所述的超导储热式太阳能空调还包括控制模块,所述的控制模块包括红外测温及信号发射模块31、无线信号接收模块21和控制板29 ;红外测温及信号发射模块31用于检测人体体表温度数据并将检测到的温度数据通过无线方式发送到无线信号接收模块;无线信号接收模块输出信号到控制板;控制板用于控制整个空调系统的启停。
[0059] 太阳能换热原理:太阳能集热储热系统包括太阳能集热器和储热水箱,太阳能集热器内设有太阳能循环介质吸热盘管,储热水箱内设有太阳能循环介质放热盘管。当有阳光照射到太阳能集热器上时,太阳能循环介质在吸热盘管里将太阳能集热器收集的热量自动循环到水箱内的放热盘管,释放热量给冷水,使其温度升高。换热后的介质受重力作用自动循环到太阳能集热器再次吸热,源源不断的把太阳能的热量储存到出热水箱里制造热水。
[0060] 制冷工作原理:该模式下,四通换向阀的a 口和b 口相通;c 口和d 口相通;
[0061] 参见图1中的顺时针工质流通通路(实心箭头方向),制冷运行时,压缩机将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压气体(即使得制冷剂气体压力和温度升高),高温高压气体经过四通换向阀进入套管式超导换热器内的蛇形盘管,套管式超导换热器套管内部充注有低沸点的混配超导液,高温高压制冷剂气体的热量通过蛇形盘管传递给低沸点混配超导液,低沸点混配超导液受热气化,将热量传递到超导换热器的套管,使其温度升高。在保温层和套管式超导换热器的套管之间的空间充满超导高沸点介质,超导高沸点介质吸收套管的热量后在微型隔膜泵的压力下进入储热水箱内的超导高沸点介质换热盘管并与水箱内的冷水进行热交换,降温后回到12超导换热器套管外再次吸收套的热量,【超导换热腔和微型隔膜泵为现有的成熟设备】这样源源不断的把制冷产生的废热传递到储热水箱中制造热水同时降低了制冷剂的温度,初步降低了冷凝温度和冷凝压力,减少了耗电量的同时解决了阴雨天太阳能无法产生热水的缺陷。
[0062] 高温高压制冷剂在超导换热器得到降温后,进入到室外散热器(冷凝器)中,在散热风扇32的作用下进一步降温冷凝,冷凝水喷淋系统启动,低温冷凝水在第二直流隔膜泵19的作用下进入到冷凝水内喷射管17、冷凝水外喷射管18并喷射到冷凝器内外两侧的散热翅片上,冷凝水大量吸收散热翅片的热量蒸发,使得制冷剂的冷凝压力和冷凝温度进一步降低,同时制冷量大大增加,能效比显著提高,节能效果显著。
[0063] 制冷剂在冷凝器中冷凝为液态,由于第三单向阀23的单向导通特点,液态制冷剂不经过防结霜换热盘管而是直接经第一单向阀5、6第二单向阀后进入到7减压节流毛细管中减压节流,而后经高压阀8进入到室内散热器(即蒸发器)内气化吸蒸发器的热量制冷成为低温低压的制冷剂气体经低压阀10和四通换向阀进入到气液分离器11而后进入到压缩机1,进入到下一个制冷循环当中。
[0064] 如图1的逆时针主循环通路(空心箭头方向)所示,制热工作原理:
[0065] 此模式下,四通换向阀的a 口和d 口相通;c 口和b 口相通;
[0066] 制热运行时,压缩机I将低温低压制冷剂气体压缩成高温高压制冷剂气体(即温度和压力升高的气体),经四通换向阀2和低压阀10后进入到室内散热器(即冷凝器)中,高温高压的制冷剂气体在室内散热器(即冷凝器)中放热降温冷凝成高压常温的液态制冷剂,经高压阀8进入减压节流毛细管7减压节流,由于单向阀的单向导通特点,减压后的液态制冷剂无法通过第一单向阀5和第二单向阀6,而是直接进入水箱内防结霜换热盘管24,低温液态制冷剂在水箱内防结霜换热盘管中24吸收储热水箱25里储存的热量剧烈汽化,而后经第三单向阀23后进入到室外散热器(即蒸发器)中继续吸收空气当中热量。
[0067] 制热运行时,冷凝水喷淋系统不启动。制冷剂经室外散热器(即蒸发器)后进入到套管式超导换热器12中的蛇形盘管中,超导高沸点介质在第一微型直流隔膜泵15的压力下循环至储热水箱25内的水箱内超导高沸点介质换热盘管吸收热水的热量,升温后的超导高沸点介质在第一微型直流隔膜泵的压力下循环至套管式超导换热器12的套管外,套管内的低沸点混配超导液受热气化,将热量传递给超导换热器内的蛇形盘管,此时,蛇形盘管内的低温制冷剂吸收低沸点混配超导液的热量温度升高,完全变成低温低压的制冷剂气体,充分利用了储存在储热水箱25里的太阳能。制冷剂经四通换向阀后进入气液分离器11,最后进入到压缩机,再开始下一个制热循环。由于制冷剂在25储热水箱内吸收大量热量,温度升高,不会产生过冷问题,大大减小了冬季蒸发器结霜的机率,保证了空调系统地正常运行。同时,在12套管式超导换热器内再次吸收大量热量,液态制冷剂完全气化,解决了环境温度低的时候制冷剂无法从环境中吸收热量导致制热效果不好的问题。
[0068]控制板29、无线信号接收模块30设置在室内机外壳内,红外测温及信号发射模块31放置在卧室内可以实时检测处于睡眠中的人体表面温度变化的地方,以37摄氏度为控制标准,当红外测温及信号发射模块31检测到人体表面温度低于36.5摄氏度的时,将数据发射到无线信号接收模块30并传递给控制板29,控制压缩机停机使室内温度升高,防止温度过低人体引发空调病。当将检测到人体表面温度高于37.5摄氏度时,无线收发模块将信息传递给为电脑控制板,控制压缩机启动降温。
[0069] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种超导储热式太阳能空调,其特征在于,包括太阳能集热储热系统和制冷剂循环通路; 所述的太阳能集热储热系统包括太阳能集热器(27)和储热水箱(25);所述的太阳能集热器内的太阳能循环介质吸热盘管(28)与储热水箱内的太阳能循环介质放热盘管(26)连通;储热水箱内还设有超导高沸点介质换热盘管(16); 所述的制冷剂循环通路上至少设有压缩机(1)、套管式超导换热器(12)、室外散热器(4)、减压节流毛细管(7)、高压阀(8)、室内散热器(9)、低压阀(10)、气液分离器(11)和压缩机(1);压缩机(1)、套管式超导换热器(12)内的蛇形盘管、室外散热器(4)、减压节流毛细管(7)的主管、高压阀(8)、室内散热器(9)、低压阀(10)和气液分离器(11)依次串接形成一个制冷剂循环通路; 在3保温层和12套管式超导换热器的套管之间的空间内充满超导高沸点介质,超导高沸点介质换热盘管(16)的一端接套管式超导换热器(12)的超导高沸点介质出口(14);超导高沸点介质换热盘管(16)的另一端通过第一直流隔膜泵(15)与套管式超导换热器(12)的超导闻沸点介质进口(13)相接。
2.根据权利要求1所述的超导储热式太阳能空调,其特征在于,所述的制冷剂循环通路上还设有一个四通换向阀;四通换向阀的4个端口 abed依次分别与压缩机的出口、套管式超导换热器的一端、气液分离器的进口和低压阀的一端连接; 所述的制冷剂循环通路上的冷凝器和高压阀之间还依次串接有第一单向阀(5)和第二单向阀出);第一单向阀(5)和第二单向阀(6)允许工质从冷凝器向高压阀方向流动; 减压节流毛细管(7)的附毛细管与第二单向阀(6)并联; 储热水箱中还设有防结霜换热盘管(24);防结霜换热盘管的一端接第一单向阀(5)的出口端;防结霜换热盘管的另一端通过第三单向阀(23)接第一单向阀(5)入口端;第三单向阀(23)保障工质只能从高压阀经减压节流毛细管(7)向防结霜换热盘管(24)单向流通并进入室外散热器(4)。
3.根据权利要求1或2所述的超导储热式太阳能空调,其特征在于,还包括冷凝喷淋系统;所述冷凝喷淋系统中,储水器(21)通过第二直流隔膜泵(19)与冷凝水内喷射管(17)和冷凝水外喷射管(18)连通,从而喷出冷却水至冷凝器内外两侧的散热翅片上;冷凝器处还设有散热风扇(32);第二直流隔膜泵(19)的供电由时间继电器(20)控制。
4.根据权利要求3所述的超导储热式太阳能空调,其特征在于,还包括控制模块,所述的控制模块包括红外测温及信号发射模块(31)、无线信号接收模块(21)和控制板(29);红外测温及信号发射模块(31)用于检测人体体表温度数据并将检测到的温度数据通过无线方式发送到无线信号接收模块;无线信号接收模块输出信号到控制板;控制板用于控制整个空调系统的启停。
5.一种超导储热式太阳能空调的实现方法,其特征在于,采用权利要求2所述的超导储热式太阳能空调; 制冷模式: 该模式下,四通换向阀的a 口和b 口相通;c 口和d 口相通; 压缩机使得制冷剂气体压缩,并使得制冷剂气体压力和温度升高;压缩后的制冷剂气体四通换向阀进入套管式超导换热器内的蛇形盘管,套管式超导换热器套管内部充注有低沸点的混配超导液,压缩后的制冷剂气体的热量通过蛇形盘管传递给低沸点混配超导液,低沸点混配超导液受热气化,将热量传递到超导换热器的套管,使其温度升高;在保温层和套管式超导换热器的套管之间的空间内充满超导高沸点介质,超导高沸点介质吸收套管的热量后在第一直流隔膜泵的作用下进入储热水箱内的超导高沸点介质换热盘管并与水箱内的水进行热交换,降温后回到超导换热器套管外再次吸收套的热量; 压缩后的制冷剂气体在套管式超导换热器得到降温后,进入到室外散热器中,在散热风扇的作用下进一步降温冷凝,冷凝水在第二直流隔膜泵的作用下进入到冷凝水内喷射管和冷凝水外喷射管并喷射到室外散热器内外两侧的散热翅片上为冷凝器实施降温;制冷剂在室外散热器中冷凝为液态,液态制冷剂直接经第一单向阀、第二单向阀后进入到减压节流毛细管中减压节流; 而后经高压阀进入到室内散热器内气化,吸收室内散热器的热量制冷成为降温降压后的制冷剂气体,再经低压阀和四通换向阀进入到气液分离器而后进入到压缩机,进入到下一个制冷循环当中; 制热模式: 此模式下,四通换向阀的a 口和d 口相通;c 口和b 口相通; 压缩机将制冷剂气体进行压缩,使得制冷剂气体温度和压力升高,压缩后的制冷剂气体依次经四通换向阀和低压阀后进入到室内散热器中,高温高压的制冷剂气体在室内散热器中放热降温冷凝成高压常温的液态制冷剂,经高压阀进入减压节流毛细管减压节流,由于单向阀的单向导通特点,减压后的液态制冷剂无法通过第一单向阀和第二单向阀,而是直接进入防结霜换热盘管,低温液态制冷剂在防结霜换热盘管(24)中吸收储热水箱里储存的热量剧烈汽化而后经第三单向阀(23)后进入到室外散热器中继续吸收空气当中热量;制热运行时,冷凝水喷淋系统不启动;制冷剂经室外散热器(即蒸发器)后进入到套管式超导换热器中的蛇形盘管中,超导高沸点介质在微型直流隔膜泵的压力下循环至储热水箱内的超导高沸点介质换热盘管吸收热水的热量,升温后的超导高沸点介质在15微型直流隔膜泵的压力下循环至12套管式超导换热器的套管外,套管内的低沸点混配超导液受热气化,将热量传递给超导换热器内的蛇形盘管,此时,蛇形盘管内的制冷剂吸收低沸点混配超导液的热量温度升高,完全变成制冷剂气体,充分吸收了储存在储热水箱里的太阳能;制冷剂经四通换向阀后进入气液分离器,最后进入到压缩机,再开始下一个制热循环。
6.根据权利要求5所述的超导储热式太阳能空调的实现方法,其特征在于,通过红外测温及信号发射模块检测人体体表温度数据并将检测到的温度数据通过无线方式发送到设置于室内机上的无线信号接收模块;该温度数据再被送至控制板中,由控制板用于控制整个空调系统的启停,从而实现温度控制。
7.根据权利要求5所述的超导储热式太阳能空调的实现方法,其特征在于,太阳能集热系统和超导换热器共同提供生活所需的热水。
8.根据权利要求5所述的超导储热式太阳能空调的实现方法,其特征在于,低沸点的混配超导液由异戊烷、正戊烷和环戊烷按5: 3: 2质量比例混配而成。
9.根据权利要求5-8任一项所述的超导储热式太阳能空调的实现方法,其特征在于,超导高沸点介质由苯环型导热油和乙二醇按照质量分数1:1的比例配制而成。
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