CN104019511A - 一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机，其特征是：温水蓄能水桶设置在箱体内，高温热水桶和制冰蓄冰桶设置在箱体外，并分别与箱体连接，与温水蓄能水桶形成三桶分立结构；压缩机通过第一截止阀、第一进气管接口与带保温层的高温热水桶内的第一冷凝器连接，第一冷凝器的出液口通过第二截止阀、进液管接口与带隔热层的温水蓄能水桶内的第二冷凝器连接，第二冷凝器的出液口与水冷换热箱体内的储液器进口连接，储液器出口通过管道与电磁三通阀连接。该空调机不仅能达到微热排放或无热排放及双倍能效比的绿色环保节能要求，还解决了制冷系统在制热水供暖工况下的高温高压工作问题，提高了空气中的热能，降低能耗。

Description

一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机

技术领域

本发明涉及空调机和空气能热水器，特别是可全天候使用的一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机。

背景技术

随着我国经济水平的快速发展，人们生活水平的提高和受全球气候变暖的影响，空调已渐渐成为人们用于调节室内环境及保障身体健康的必需品，而安全高效、节能环保的空气能热水器也在人们的生活中越来越多地被运用。但是现有的常规冷暖空调和空气能热水器均是作为两种用途不同的产品分开使用的，即：将空调机用于调节室内空气温度和湿度环境，而将空气能热水器用于吸收空气中的低温热量，经压缩机压缩后转化为高温热能，以此来加热水温。由于这种结构的空调机产品在工作时只利用了蒸发器产生的冷量，空气能热水器在工作时又只利用了冷凝器排放的热量，使这两种产品在使用时，其能效比都不高。

为此，本案申请人以中国专利CN102705919A公开了“一种能供热水的小型冷暖中央空调机”，该专利虽然能将现有冷暖空调和空气能热水器两种产品合二为一，制冰供冷和生产热水，且在节能环保、降低能耗方面也有很大的进步，但仍存在以下不足：

（1）主机整体体积偏大，给运输搬运和安装带来很大的不便，而且，整个制冷系统管道的连接和控制阀件过于复杂，很容易因阀件控制不严而带来故障（如设置的第四三通管、第二流向的管道连接和控制阀件等）；

（2）将在冬季制热水供暖使用的冷凝器设置在冷热量储能桶内是不恰当的，原因是它不但占据了桶内制冰储冰的容积，也因为没有解决好制冷系统在冬季制热水时的技术问题，而无法发挥作用；

（3）没有能进一步解决该机在冬季制热水供暖的技术问题，众所周知，空调机供暖和空气能热水器获取热能的途径除电能外，主要是靠制冷系统中的冷媒通过蒸发器来获取外界空气中的低温热能，通过压缩机压缩后转化成高温热能，向房间供暖或者制热水，因此制冷系统在工作时对环境温度（指蒸发温度低于零℃以下，冷凝温度高于35℃以上）依赖过大。而且，该机不能利用热水供暖的另一原因，除了对环境温度（蒸发温度、冷凝温度）依赖过大外，还因为制冷系统采用的是循环式加热生产热水，随着低温水桶内水温的逐渐升高，冷凝器管内的高温高压制冷剂气体也会因环境冷凝温度的恶化，在管内产生热膨胀，升高压力。压缩机如长时间在高温高压工况下工作则会容易损坏，因此，该机在冬季制热水除了能耗高外，也因为压缩机不能长时间在高温高压的工况下工作，而无法用热水长时间的向房间供暖。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机，该空调机不仅能达到微热排放或无热排放及双倍能效比的绿色环保节能要求，还解决了制冷系统在制热水供暖工况下的高温高压工作问题，提高了空气中的热能，降低能耗。

实现本发明目的的技术方案是：

一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机，包括箱体、压缩机、带隔热层的温水蓄能水桶、带保温层的高温热水桶和带保温层的制冰蓄冰桶，与现有技术不同的是：带隔热层的温水蓄能水桶设置在箱体内，带保温层的高温热水桶和带保温层的制冰蓄冰桶设置在箱体外，并分别与箱体连接，与带隔热层的温水蓄能水桶形成三桶分立结构；

带隔热层的温水蓄能水桶下层设置有压缩机、气液分离器、第一截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第一单向阀、第二单向阀、电磁三通阀、第二热力膨胀阀、第三三通管、第一水泵及内设有第三蒸发器、循环水散热器、风机和光电加热器的风冷换热箱体、内设有换热器和储液器的水冷换热箱体；

压缩机通过第一截止阀、第一进气管接口与带保温层的高温热水桶内的第一冷凝器连接，第一冷凝器的出液口通过第二截止阀、进液管接口与带隔热层的温水蓄能水桶内的第二冷凝器连接，第二冷凝器的出液口与水冷换热箱体内的储液器进口连接，储液器出口通过管道与电磁三通阀连接，该电磁三通阀分为两个流向，其中：

第一流向经第三截止阀、第一热力膨胀阀、第二进气管接口与制冰蓄冰桶内的第一三通管、第一蒸发器和第二蒸发器的进口连接；第一蒸发器和第二蒸发器的出口经第二三通管、出气管接口与第四截止阀、第一单向阀、第三三通管及水冷换热箱体内的换热器进口连接，换热器的出口经气液分离器与压缩机连接；

第二流向与第二热力膨胀阀及风冷换热箱体内的第三蒸发器进口连接，第三蒸发器的出口与第二单向阀、第三三通管及水冷换热箱体内的换热器进口连接，换热器出口经气液分离器与压缩机连接。

所述带隔热层的温水蓄能水桶内设置有第二冷凝器、进水管及温水出口管、与循环水换热器及水泵连接的回水管、出水管，桶侧壁上设置有进液管接口和第二截止阀；温水出口管与带保温层的高温热水桶内的温水进水管连接，进水管分别与控制供暖空调末端回水管的电磁阀、控制自来水进水管的电磁阀连接。

所述带保温层的高温热水桶内设置有第一冷凝器、第一进气管接口、第一出液管接口、温水进水管和高温出水管；高温出水管与第二水泵的进水口连接，第二水泵的出水口分别与控制供暖空调末端的电磁阀和控制沐浴器用水的电磁阀连接。

所述带保温层的制冰蓄冰桶内设置有第一蒸发器、第二蒸发器、第二进气管接口、第一三通管、第二三通管、出气管接口、冰壶和设置在桶壁的防冻液出口管及防冻液回水管；防冻液出口管与第三水泵的进水口连接，第三水泵的出水口与空调末端的进口连接；空调末端的出口与防冻液回水管连接。

本发明的优点是：本发明空调机通过在现有空调机的基础上增设：

（1）用于制热水和供暖的高温热水桶和用于供冷气的制冰蓄冰桶，以及电磁三通阀、单向阀等控制阀件，将空调与空气能热水器两者合二为一，在使用时通过电磁三通阀切换和单向阀的作用，改变制冷系统内高温高压气体的流向，达到完成制冷和制热水的目的；在制冰时，还能将制冰时产生的热量，吸收进高温热水桶中制出热水，使其实现微热排放或无热排放及双倍能效比的绿色环保节能的目的；解决了制冷系统在工作时对环境温度依赖过大的因素，能将温水蓄能水桶内的有害热能释放出来，转换成空气热能，经蒸发器吸收后返回压缩机制热供暖，变害为利；

（2）温水储能水桶，利用制冷剂气体剩余热量，将桶内自来水进行预先低温加热，并储存在桶内，在高温热水桶内制热水时，向高温热水桶内输送被预先加热的温水，使之能快速制取热水，降低能耗；而且在冬季制热水供暖时，通过风冷换热箱体中设置的风机、循环水散热器及水泵，将温水储能桶内的热能转换至蒸发器，提高空气中的热能，降低能耗，避免了因冷凝温度恶化，制冷剂气体在冷凝管内产生热膨胀，而使压缩机在高温高压工况下工作的不利因素。在冬季制热水供暖时，让压缩机能长时间稳定地处于高温中压的工况下工作，解决了现有空调机在冬季无法用热水长时间向房间供暖的问题；还能使广大北方地区的用户在冬季用热水作为水暖空调使用，不但解决了广大北方地区用户全年使用冷暖空调的问题，也能为北方地区用户摆脱在冬季完全依赖燃煤、燃气锅炉供暖的问题。

附图说明

图1为本发明一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机的连接结构示意图。

图中：1.压缩机  2.第一截止阀  3.第一进气管接口  4.高温热水桶  5.第一冷凝器  6.第一出液管接口  7.第二截止阀  8.进液管接口  9.温水蓄能水桶  10.第二冷凝器  11.第二出液管接口  12.水冷换热箱体  13.储液器  14.电磁三通阀  15.第三截止阀  16.第一热力膨胀阀  17.制冰蓄冰桶  18.第二进气管接口  19.第一三通管  20.第一蒸发器  21.第二蒸发器  22.第二三通管 23.出气管接口  24.第四截止阀  25.第一单向阀  26.第三三通管  27.换热器  28.气液分离器 29.第二热力膨胀阀  30.风冷换热箱体  31.第三蒸发器  32.风机  33.第二单向阀  34.循环水散热器  35.光电加热器  36.第一水泵  37.温水蓄能水桶的第一出水管  38.温水蓄能水桶的回水管  39.温水蓄能水桶的第二出水管  40.进/回水管  41.热空调末端回水控制电磁阀  42.自来水进水控制电磁阀  43.温水进水管  44.高温出水管  45.第二水泵  46.沐浴水控制电磁阀  47.暖空调末端进水控制电磁阀  48.防冻液出口管  49.第三水泵  50.防冻液回水管  51.第三水泵出水口  52.冰壶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

参照图1，本发明一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机，是将带保温层的高温热水桶和带保温层的制冰蓄冰桶从箱体内分离出来，与带隔热层的温水蓄能水桶形成三桶分立；

带隔热层的温水蓄能水桶下层设有压缩机1、气液分离器28、第一截止阀2、第三截止阀15、第四截止阀24、第一单向阀25、第二单向阀33、电磁三通阀14、第二热力膨胀阀29、第三三通管26、第一水泵36和风冷换热箱体30及水冷换热箱体12；其中：

在温水蓄能水桶9内设置有第二冷凝器10、进/回水管40及第二出口管39、第一出水管37和回水管38，第一出水管37以管道与循环水换热器34连接，循环水换热器34出口通过管道与第一水泵36进口连接，第一水泵36出口以管道与回水管38连接；第二出口管39与带保温层的高温热水桶4内的温水进水管43连接，进/回水管40通过管道经三通管分别与控制供暖空调末端回水管的电磁阀41、控制自来水进水管的电磁阀42连接；该水桶9的侧壁上设置有进液管接口8和第二截止阀7；

在高温热水桶4内设置有第一冷凝器5、第一进气管接口3、第一出液管接口6、温水进水管43和高温出水管44；高温出水管44用管道与第二水泵45的进水口连接，第二水泵45的出水口通过管道分别与控制供暖空调末端的电磁阀47和控制沐浴器用水的电磁阀46连接；

在制冰蓄冰桶17内设置有第一蒸发器20、第二蒸发器21、第二进气管接口18、第一三通管19、第二三通管22、出气管接口23、冰壶52和设置在桶壁的防冻液出口管48及防冻液回水管50；防冻液出口管50以管道与第三水泵49的进水口连接，第三水泵49的出水口51以管道与冷空调末端的进口连接；冷空调末端的出口以管道与防冻液回水管50连接；

在风冷换热箱体30内设置有第三蒸发器31、循环水散热器34、风机32和光电加热器35；

在水冷换热箱体12内设置有换热器27和储液器13；

压缩机1通过第一截止阀2、第一进气管接口3与高温热水桶4内的第一冷凝器5用铜管连接，第一冷凝器5的第一出液管接口6通过第二截止阀7、进液管接口8与温水蓄能水桶9内的第二冷凝器10用铜管连接，第二冷凝器10的第二出液管接口11与水冷换热箱体12内的储液器13进口用铜管连接，储液器13出口通过管道与电磁三通阀14用铜管连接，该电磁三通阀14一进二出的分为两个流向：

第一流向经第三截止阀15、第一热力膨胀阀16、第二进气管接口18与制冰蓄冰桶17内的第一三通管19、第一蒸发器20和第二蒸发器21的进口用铜管连接；第一蒸发器20和第二蒸发器21的出口经第二三通管22、出气管接口23与第四截止阀24、第一单向阀25、第三三通管26及水冷换热箱体12内的换热器27进口用铜管连接，换热器27的出口用铜管与气液分离器28和压缩机1连接；

第二流向用铜管与第二热力膨胀阀29及风冷换热箱体30内的第三蒸发器31进口连接，第三蒸发器31的出口与第二单向阀33、第三三通管26及水冷换热箱体12内的换热器27进口用铜管连接，换热器27出口用铜管与气液分离器28和压缩机1连接。

本发明能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机的工作原理是：压缩机1输入电能后，向制冷系统内的制冷剂作功，产生的高温高压气体经第一截止阀2、第一进气管接口3进入高温热水桶4内的第一冷凝器5冷却，桶内的水被加热，将大部分热量释放在桶内水中的高压液气体，经第一出液管接口6、第二截止阀7和进液管接口8进入温水储能水桶9内的第二冷凝器10，将剩余热量释放在桶内水中，被二次冷却形成的制冷剂液体，经第二出液管接口11进入到水冷换热箱体12内的储液器13中，再次冷却成制冷剂完全液体后，经储液器13出口进入电磁三通阀14，电磁三通阀14有两个流向：

第一流向是供夏季制冷蓄冰供冷和制热水使用：制冷剂液体经电磁三通阀14进入第三截止阀15、第一热力膨胀阀16减压，被减压后形成的制冷剂低温低压气体经制冰蓄冰桶17的第二进气管接口18、第一三通管19进入第一蒸发器20、第二蒸发器21蒸发换热，形成过热气体，吸入桶内热量的过热气体经第二三通管22、出气管接口23、第四截止阀24、第一单向阀25、第三三通管26进入水冷换热箱体12内的换热器27再次换热后，经气液分离器28返回压缩机1进行循环制冷制热，所产生的热量留存在高温水桶和温水储能桶内，产生的冷量将制冰蓄冰桶17内的冰壶52中的水制成冰，将冰储存在桶内供冷；

第二流向是供春、秋季制热水和在冬季制热水并供暖使用：制冷剂液体经电磁三通阀14进入第二热力膨胀阀29减压，被减压后形成的制冷剂低温低压气体进入风冷换热箱体30内的第三蒸发器31，在输入电能后的风机32的作用下蒸发换热，吸取空气中的热能。在第三蒸发器31蒸发换热的制冷剂过热气体，经第二单向阀33、第三三通管26进入水冷换热箱体12内的换热器再次换热后，经气液分离器28返回压缩机1循环制热水，所产生的冷量被风机32排出室外，热量留存在高温热水桶4和温水储能水桶9内。

冬季制热水时，除按上述第二流向循环制热水外，在气温很低时，需开启设置在风冷换热箱体30后部进风口的光电加热器35，加热进入箱体进风口的空气，防止蒸发器工作时结霜。

在冬季按上述第二流向长时间循环制热水供暖时，为防止温水储能桶9内的水温升高，影响进入第二冷凝器10的制冷剂气体的冷凝，而产生热膨胀高压的状况和防止压缩机1因出现的热膨胀高压而处于高温高压工作的工况，需开启与温水储能水桶9、第一出水管37、循环水散热器34、回水管38连接的第一水泵36，接入电能后的第一水泵36将温水储能水桶9内的热水，通过循环水散热器34及输入电能后的风机32的作用下，在风冷换热箱体30内转换成空气中的热能，提高热效率，降低能耗，消除了制冷剂高温气体因受冷凝管外温度影响而产生的热膨胀高压因素，解决了压缩机1高温高压工作的工况，使压缩机1能在高温中压下长时间工作。

本发明空调机在供四季供热水沐浴的方法是：输入电能后的第二水泵45通过连接在高温热水桶4的高温出水管44和沐浴水控制电磁阀46向沐浴器末端提供热水沐浴，此时，暖空调末端进水控制电磁阀47和暖空调末端回水控制电磁阀41关闭，沐浴水控制电磁阀46和自来水控制电磁阀42同时开启补充水量。

冬季向室内供暖时：输入电能后的第二水泵45通过连接在高温热水桶4的高温出水管44和空调末端进水控制电磁阀47向空调末端提供热水供暖，此时，沐浴水控制电磁阀46和自来水控制电磁阀42关闭，空调末端进水控制电磁阀47和空调末端回水控制电磁阀41同时开启，循环补充桶内水量。

夏季供冷时：输入电能的第三水泵49通过设置在制冰蓄冰桶17的防冻液出口管48，将桶内防冻液（冷媒载体）泵至空调末端换热放冷，在空调末端换热放冷后的防冻液经管道及设置在制冰蓄冰桶17的防冻液回水管50返回桶内，循环地将桶内冷量输送至空调末端向室内供冷。

Claims (4)

1.一种能供热水的蓄冰式冷暖中央空调机，包括箱体、压缩机、带隔热层的温水蓄能水桶、带保温层的高温热水桶和带保温层的制冰蓄冰桶，其特征是：带隔热层的温水蓄能水桶设置在箱体内，带保温层的高温热水桶和带保温层的制冰蓄冰桶设置在箱体外，并分别与箱体连接，与带隔热层的温水蓄能水桶形成三桶分立结构；

带隔热层的温水蓄能水桶下层设置有压缩机、气液分离器、第一截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第一单向阀、第二单向阀、电磁三通阀、第二热力膨胀阀、第三三通管、第一水泵及内设有第三蒸发器、循环水散热器、风机和光电加热器的风冷换热箱体、内设有换热器和储液器的水冷换热箱体；

压缩机通过第一截止阀、第一进气管接口与带保温层的高温热水桶内的第一冷凝器连接，第一冷凝器的出液口通过第二截止阀、进液管接口与带隔热层的温水蓄能水桶内的第二冷凝器连接，第二冷凝器的出液口与水冷换热箱体内的储液器进口连接，储液器出口通过管道与电磁三通阀连接，该电磁三通阀分为两个流向，其中：

第一流向经第三截止阀、第一热力膨胀阀、第二进气管接口与制冰蓄冰桶内的第一三通管、第一蒸发器和第二蒸发器的进口连接；第一蒸发器和第二蒸发器的出口经第二三通管、出气管接口与第四截止阀、第一单向阀、第三三通管及水冷换热箱体内的换热器进口连接，换热器的出口经气液分离器与压缩机连接；

第二流向与第二热力膨胀阀及风冷换热箱体内的第三蒸发器进口连接，第三蒸发器的出口与第二单向阀、第三三通管及水冷换热箱体内的换热器进口连接，换热器出口经气液分离器与压缩机连接。

2.根据权利要求1所述的空调机，其特征是：所述带隔热层的温水蓄能水桶内设置有第二冷凝器、进水管及温水出口管、与循环水换热器及水泵连接的回水管、出水管，桶侧壁上设置有进液管接口和第二截止阀；温水出口管与带保温层的高温热水桶内的温水进水管连接，进水管分别与控制供暖空调末端回水管的电磁阀、控制自来水进水管的电磁阀连接。

3.根据权利要求1所述的空调机，其特征是：所述带保温层的高温热水桶内设置有第一冷凝器、第一进气管接口、第一出液管接口、温水进水管和高温出水管；高温出水管与第二水泵的进水口连接，第二水泵的出水口分别与控制供暖空调末端的电磁阀和控制沐浴器用水的电磁阀连接。

4.根据权利要求1所述的空调机，其特征是：所述带保温层的制冰蓄冰桶内设置有第一蒸发器、第二蒸发器、第二进气管接口、第一三通管、第二三通管、出气管接口、冰壶和设置在桶壁的防冻液出口管及防冻液回水管；防冻液出口管与第三水泵的进水口连接，第三水泵的出水口与空调末端的进口连接；空调末端的出口与防冻液回水管连接。