CN110260555A - 一种冷热双效制冷空调及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种冷热双效制冷空调及工作方法，包括制冷方法、制热方法、制热除霜方法，本发明由压缩机、四通阀、使用侧换热器、热力膨胀阀、壳管式冷凝器，翅片换热器构成；各部件之间通过管道连接。户外换热器为翅片散热器。本发明设置有壳管式的冷凝器，在本发明的制冷过程当中，高温的冷媒进入壳管式冷凝器，而不直接进入到翅片换热器，因此本发明不会在户外翅片换热器的铜管或翅片上产生水垢；并且利用壳管换热器较高的传热系数达到节能降耗的目的；若当壳管的冷凝器产生水垢，可以利用现有成熟的壳管式冷凝器的成熟清洗方法进行清洗，清洗成本低、效率高。本发明兼具水冷式冷水机组的高能效及风冷式热泵的制热功能。

Description

一种冷热双效制冷空调及工作方法

技术领域

本发明涉及到一种空调机，以及该空调机的制冷方式。

背景技术

空调即空气调节器，用于给室内区域提供处理空气温度变化，对该房间内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。

现有的空调一般为冷暖两用空调，空调一般使用的冷媒是氟利昂。氟利昂的特性是：由气态变为液态时，释放大量的热量。而由液态转变为气态时，会吸收大量的热量。压缩机将气态的冷媒压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送到冷凝器(室外机)散热后成为常温高压的液态制冷剂，所以室外机吹出来的是热风。

然后到节流装置，进入蒸发器，由于制冷剂从节流装置到达蒸发器后空间突然增大，压力减小，液态的制冷剂就会汽化，变成气态低温的制冷剂，从而吸收大量的热量，蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的就是冷风。

制热的时候采用四通阀使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。

现有的户外散热器通常为翅片散热器，在工作的时候，冷媒进入到户外散热器，进行热交换，比如放热或者是吸热。在冷媒散热过程中，目前采用有冷媒在翅片换热器中与空气进行换热；冷媒在翅片换热器中与喷淋水进行换热。冷媒与空气进行热交换因为传热系数较低导致制冷系统冷凝温度高，能效较低。而将冷媒与喷淋水在翅片换热器进行散热，存在着如下的弊端：因为在制冷的过程当中，进入到户外散热器内的冷媒为高温状态(约40度左右)，冷媒通过在户外换热器内的铜管内进行循环，将热量传递到铜管或者是铜管上设置的散热片上，然后通过向铜管或者是散热片上洒冷却水进行冷却。因此在散热片或者是铜管上会产生水垢，当水垢积压到一定的厚度的时候，就会严重的影响散热效果，于是需要对水垢进行清洗，目前对水垢进行清洗的方法，最常用的为酸洗，但是在酸洗过程当中会严重的腐蚀铜管或散热片，降低散热器的使用寿命；同时，由于清洗散热片或者是铜管的工作非常的麻烦，也增加清洗工作量。

因此有必要改进现有的空调制冷或制热结构设置方式。对换热循环方案进行进一步的优化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种便于户外散热器维护，减少户外散热器维护损耗，以此增加户外散热器使用寿命的一种冷暖双效空调。

本发明提供的一种冷热双效制冷空调，包括空调制冷系统部分，空调制冷系统部分由压缩机、四通阀、使用侧换热器、节流装置，翅片换热器、壳管式冷凝器、冷媒管路阀门构成。各部件之间通过管道连接。

四通阀上设置有四通阀D端、四通阀E端、四通阀C端、四通阀S端。

压缩机上设置有压缩机D端与压缩机S端。压缩机D端连接到四通阀D端，压缩机 S端连接到四通阀S端。

使用侧换热器上设置有内一端、内二端。节流装置上设置有膨胀一端、膨胀二端。

户外换热器上设置有入水端、出水端、外一端、外二端。

本发明还设置有冷凝器，冷凝器上内设置有冷媒管与循环水管，冷媒管与循环水管在冷凝器内热交换。

冷媒管的两端有冷凝一端、冷凝二端。循环水管的两端为冷却一端、冷却二端。

内一端与四通阀C端连接，内二端与膨胀一端连接。

膨胀二端、冷凝二端、外一端作三叉连接。冷凝一端、外二端、四通阀E端作三叉连接。

冷却一端与入水端连接，冷却二端与出水端连接。

如上所述的一种冷热双效制冷空调，具体为，压缩机D端通过油分设备再连接到四通阀D端。压缩机S端通过气液分离器设备再连接到四通阀S端。

冷媒从压缩机S端进入，经压缩后从压缩机D端流出。外一端、外二端、冷凝一端、冷凝二端处均设置有电磁阀门。所述的出水端与冷却二端之间设置有水泵。压缩机D端与四通阀S端之间设置有气液分离器。

如上所述的一种冷热双效制冷空调，具体为，所述的压缩机、节流装置、四通阀，以及与压缩机、四通阀连接的各管道、各连接端口内均流动的是冷媒介质，包括氟利昂、碳氢、R410A。

如上所述的一种冷热双效制冷空调，具体为，所述冷却一端、冷却二端、入水端、出水端均流动的是冷却水。所述的户外换热器为翅片散热器。冷凝器为壳管式换热器。使用侧换热器为壳管式换热器。使用侧换热器同设置第二循环水管，第二循环水管连接到空调室内机。

如上所述的一种冷热双效制冷空调，具体为，所述的翅片换热器由顶部的入水端、布水器、中部的换热片组、以及换热片组下方的接水盘构成，接水盘为下端设置有出水端，换热片设置在左右两侧，换热片之间设置风扇。冷媒管穿过换热片组，冷媒管两端分别为外一端、外二端。

如上所述的一种冷热双效制冷空调，具体为，所述的户外换热器为V形翅片散热器。

本发明的一种冷热双效制冷空调其制冷方法为：

压缩机将低温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至冷凝器进行放热变为高压低温液体，后经节流装置变为低温低压液体，进入用户侧换热器吸收热量后变为低温低压气体，再进入压缩机完成制冷循环。

其中，冷媒流至冷凝器进行放热的过程为：

(1)、高温高压液体冷媒从冷凝一端进入冷凝器，冷媒与冷却水冷凝器内换热，换热后的冷媒为高压低温液体，并从冷凝二端流至膨胀二端。

(2)、冷却水换热后为高温的冷却水，高温的冷却水从冷却二端流出至入水端，并喷洒在换热片上后，经风冷变为常温，并被收集，再次从冷却一端流入冷凝器内时行换热。

本发明的一种冷热双效制冷空调，其制热方法为：

压缩机将常温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至使用侧换热器放热，变为高压常温液体，从膨胀二端进入热力膨胀阀后变为低压低温液体，并从膨胀一端流出，进入户外换热器吸热并蒸发，变为常温低压气体，经四通阀回到压缩机D端。

本发明的一种冷热双效制冷空调的制热方法，具体为，进入户外换热器吸热的过程中，开启风扇。

本发明的一种冷热双效制冷空调，其制热除霜方法为：

压缩机将常温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至户外换热器进行放热，变为常温高压液体，对户外换热器完成除霜，后经热力膨胀阀后变为低温低压液体，进入使用侧换热器吸收热量后变为低温低压气体，再进入压缩机。

本发明的有益效果：

本发明设置有壳管式的冷凝器，在本发明的制冷过程当中，高温的冷媒进入壳管式冷凝器，而不直接进入到户外散热器，然后将热量交换到冷却水上，再将冷却水通过布水器洒落在户外散热器的散热片外表上进行散热，因此本发明不会在户外散热器的铜管或散热片上产生水垢，免去了户外散热器的水垢清洗工作，减少工作量，增加户外散热器的使用寿命。而由于高温冷媒进入到壳管冷凝器内，如果是壳管的冷凝器产生水垢，对于壳管式冷凝器的清洗是非常方便的，有很多壳管式冷凝器的成熟清洗方法，清洗成本低、效率高。

本发明采用翅片换热器进行户外发热，翅片散热器在空调制冷却过程中，能够对冷却水进行冷却；并且冷媒管也穿过翅片散热器，在空调制热过程当中通过翅片散热器进行吸热。

本发明在制冷过程中，翅片散热器发挥水冷却、风冷却双效冷却，加倍对压缩后的高温高压冷媒进行换热，使冷媒经过冷凝器后温度更低，增加了制冷效果。

附图说明：

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的冷凝器与翅片散热器连接关系图。

其中：换热片组1；压缩机2；气液分离器3；冷凝器4；热力膨胀器5；使用侧换热器6；四通阀7；第二电磁阀门8；第一电磁阀门9；第三电磁阀门10；第四电磁阀门11；风扇12；布水器13；接水盘14；水泵15。

具体实施方式

翅片换热器由顶部的入水端、布水器13、中部的换热片组1、以及换热片下方的接水盘14构成。

翅片散热器为V形上散热器，散热片组分别设置在两侧，两侧的散热片底部向中部倾斜，倾斜角度为30度到45度，优选30度。冷媒管从散热片中曲折穿过，穿入端为外二端，穿出端为外一端。翅片散热器的顶部为布水器13，入水端与布水器连接，入水端的冷却水进入到布水器内，布水器由两个淋水盘构成，在左侧的散热片组上设置一个淋水盘，在右侧的散热片组上设置一个淋水盘，淋水盘的底部密布有布水孔，冷却水从布水孔滴入到散热片组的散热片上，在冷却水流过散热片时，冷却水降温放热，并且风扇 12转动，通过空气流动进一步增强降温效果。

降温后的冷却水流入到接水盘上，在接水盘上进行汇集，接水盘14下端设置有出水端，出水端的另一头连接到水泵15，开动水泵15，接水盘上的冷却水泵入到冷凝器6内。

在进入到压缩机2之前，冷媒经气液分离器3后，变为低温低压的气体，然后从压缩机S端进入压缩机，开始进行压缩，在压缩过程中，转换为高温高压的液体，并从压缩机D端流出到四通阀D端。

四通阀7上设置有四通阀D端、四通阀C端、四通阀S端、四通阀E端。

使用侧换热器6上设置有内一端、内二端。

热力膨胀阀上设置有膨胀一端、膨胀二端。

冷凝器上设置有冷凝一端、冷凝二端、冷却一端、冷却二端。

户外换热器(也就是翅片换热器)上设置有入水端、出水端、外一端、外二端。

压缩机D端与四通阀D端连接，压缩机S端与四通阀S端连接；内一端与四通阀C 端连接，内二端与膨胀一端连接；气液分离器设置在压缩机S端与四通阀S端之间。

膨胀二端、冷凝二端、外一端作三叉连接；此处三叉连接的结构是这样的：冷凝二端连接到了膨胀二端，冷凝二端又同时连接到外一端，当然，冷凝二端也连接到了外一端。

冷凝一端、外二端、四通阀E端作三叉连接，此处三叉连接的结构是这样的：外二端连接到四通阀E端；四通阀E端又连接到冷凝一端。当然，冷凝一端也连接到了外二端。

冷却一端与入水端连接，冷却二端与出水端连接。

外一端处设置有第一电磁阀门9，用于控制冷媒向翅片换热器内流入管道的通断。当关断第一电磁阀门9的时候，从冷凝二端出来的冷媒只能向热力膨胀阀流动，而无法进入外一端。

外二端外二端处设置有第二电磁阀门8，用于控制冷媒向翅片换热器内流入管道的通断。当关断第二电磁阀门的时候，从四通阀出来的冷媒，只能向冷凝一端流动，而无法进入外二端。

冷凝一端处设置有第三电磁阀门10，用于控制冷媒向冷凝器内流入管道的通断；当关断第三电磁阀门的时候，从翅片散热器外二端出来的冷媒只能向四通阀流动，而无法进入冷凝一端。

冷凝二端处设置有第四电磁阀门11，用于控制冷媒向冷凝器内流入管道的通断；当关断第四电磁阀门的时候，从膨胀二端出来的冷媒只能流向翅片换热气，而无法进入冷凝二端。

在压缩机2、热力膨胀器5、四通阀7，以及与压缩机、热力膨胀器、四通阀连接的各管道、各连接端口内均流动的是冷媒介质，包括氟利昂、碳氢、R410A。而冷却一端、冷却二端、入水端、出水端均流动的是冷却水。

使用侧换热器同设置第二循环水管，第二循环水管连接到空调室内机，使用侧换热器上的冷媒管与第二循环水管进行热量交换，第二循环水管连接到室内的内机的散热片。

本发明的各部件均设置在户外，仅第二循环水管连接到室内的内机散热片。

在夏季，本发明主要用于制冷，以降低室内的空气温度。本发明的制冷方法为：

1、压缩机将低温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至冷凝器4进行放热变为高压低温液体。

2、高压低温液体经热力膨胀阀变为低温低压液体，进入用户侧换热器6吸收热量后变为低温低压气体，再进入压缩机完成制冷循环。

其中，冷媒流至冷凝器进行放热的过程为：

(1)、高温高压液体冷媒从冷凝一端进入冷凝器，冷媒与冷却水冷凝器内换热，换热后的冷媒为高压低温液体，并从冷凝二端流至膨胀二端。

(2)、冷却水换热后为高温的冷却水，高温的冷却水从冷却二端流出至入水端，并喷洒在换热片上后，经风冷变为常温，并被收集，再次从冷却一端流入冷凝器内时行换热。

在冬季，本发明主要用于制热，以提升室内的空气温度。本发明制热方法为：

1、压缩机将常温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至使用侧换热器放热，变为高压常温液体。

2、高压常温液体从膨胀二端进入热力膨胀阀后变为低压低温液体，并从膨胀一端流出，进入户外换热器，此时开动风扇，向翅片换热器上导入室外温度的自然风，自然风的热量被翅片散热器吸热，并加热冷媒，使变为冷媒变为常温低压气体。

3、常温低压气体经四通阀回到压缩机D端，再次被压缩为高温高压液体。

本发明的制热除霜方法为：

压缩机将常温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至户外换热器进行放热，变为常温高压液体，对户外换热器完成除霜，后经热力膨胀阀后变为低温低压液体，进入使用侧换热器吸收热量后变为低温低压气体，再进入压缩机。

实施例一：

在夏季，本发明主要用于制冷，以降低室内的空气温度。本发明的制冷方法为：

制冷时，第一电磁阀、第一电磁阀关闭，第三电磁阀与第四电磁阀打开，压缩机内产生的高温高压液体经四通阀，从四通阀E端流出，从冷凝二端进入冷凝器进行放热，后经热力膨胀阀变为低温低压液体，进入用户侧换热器吸收热量后变为低温低压气体，进入气液分离器，再进入压缩机吸气端完成制冷循环。

冷却水进入冷凝器吸收热量后经管路、布水器分散进入翅片换热器，风扇带动空气流动，冷却水在翅片换热器中放热后进入接水盘，经水泵后再次进入冷凝器完成冷却循环。

实施例二：

在冬季，本发明制热方法为：

制热时，第三电磁阀、第四电磁阀关闭，第一电磁阀与第二电磁阀打开，压缩机产生的高温高压液体经四通阀后，从四通阀C端流出，从内一端进入用户侧换热器，放出热量后变为高压常温液体，进入从膨胀一端进入热力膨胀阀，变为低温低压液体，进入翅片换热器，经风扇驱动空气流动，低温低压液体在翅片换热器中吸收热量蒸发后，变为低温低压气体经四通阀回到气液分离器，再回到压缩机S端，完成制热冷媒循环。

实施例三：

制热除霜时、第一电磁阀、第二电磁阀打开，第三电磁阀与第四电磁阀关闭，压缩机内产生的高压高温液体，从压缩机D端进入四通阀，再从四通阀E端出来，从外二端进入翅片换热器进行放热，完成除霜，再从膨胀二端进入热力膨胀阀，变为低温低压液体，进入用户侧换热器吸收热量后变为低温低压气体，低温低压气体再从内一端出来后，进入四通一端，再从四通三端出来，进入气液分离器，再进入压缩机，完成除霜冷媒循环。

冷凝器清除水垢的方法主要有以下三种：机械除垢法、化学酸洗除垢法、电子磁水除垢法。

机械除垢是用软轴洗管器(俗称通炮机)对制冷却管的冷凝器进行除垢的，适用立式壳管式冷凝器。软轴洗管器联接的伞型齿轮状刮刀在冷凝器的立管内由上而下地进行旋转滚刮除垢，并借助循环冷却水来冷却刮刀与管壁磨擦产生的热量，同时将清除下来的水垢、铁锈等污物冲洗入水池。

化学酸洗除垢方法适用于立式和卧式壳管式冷凝器(钢管)。用配制好的弱酸性除垢剂对冷凝器进行清洗，使水垢脱落。

电子磁水除垢方法适用于各种冷凝器，而且在不影响制冷系统正常运转的情况下进行除垢和预防结垢。而且这种方法既能有效地防止新水垢的产生，而且还能清除原有的水垢。将流经冷凝器的冷却水中的钙、镁和其它盐类在常温下以正负离子状态溶解于水中，当冷却水以一定的的速度流经磁水器的横向磁场时，溶解的钙、镁等离子获得感应电能，使其电荷状态发生变化，离子间的静电引力受到干扰和破坏，使晶体的结构疏松，成为松散的泥渣随冷却水的流动而排出。

以上三种清洗除垢方式，电子磁水器的除垢方法简便易行、劳动强度低、不易损伤冷凝器中的管壁，而且可随时进行。

本专利所申请冷热双效空调，其核心在于制冷冷凝使用壳管换热器、制热蒸发使用室外翅片换热器。其管路阀门的布置皆为实现这核心思想，任何采用该核心的空调系统不论采用何种冷媒流向控制阀门皆属于本专利保护范畴内。

上述为本发明示例行说明，不代表本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冷热双效制冷空调，包括空调制冷系统部分，空调制冷系统部分由压缩机、四通阀、使用侧换热器、节流装置，翅片换热器、壳管式冷凝器、冷媒管路阀门构成；各部件之间通过管道连接；

四通阀上设置有四通阀D端、四通阀E端、四通阀C端、四通阀S端；

压缩机上设置有压缩机D端与压缩机S端；

压缩机D端连接到四通阀D端，压缩机S端连接到四通阀S端；

使用侧换热器上设置有内一端、内二端；

节流装置上设置有膨胀一端、膨胀二端；

户外换热器上设置有入水端、出水端、外一端、外二端；

其特征在于，还设置有冷凝器，

冷凝器上内设置有冷媒管与循环水管，冷媒管与循环水管在冷凝器内热交换；

冷媒管的两端有冷凝一端、冷凝二端；循环水管的两端为冷却一端、冷却二端；

内一端与四通阀C端连接，内二端与膨胀一端连接；

膨胀二端、冷凝二端、外一端作三叉连接；

冷凝一端、外二端、四通阀E端作三叉连接；

冷却一端与入水端连接，冷却二端与出水端连接。

2.如权利要求1所述的一种冷热双效制冷空调，其特征在于，压缩机D端通过油分设备再连接到四通阀D端；压缩机S端通过气液分离器设备再连接到四通阀S端；

冷媒从压缩机S端进入，经压缩后从压缩机D端流出；外一端、外二端、冷凝一端、冷凝二端处均设置有电磁阀门；所述的出水端与冷却二端之间设置有水泵；压缩机D端与四通阀S端之间设置有气液分离器。

3.如权利要求1所述的一种冷热双效制冷空调，其特征在于，所述的压缩机、节流装置、四通阀，以及与压缩机、四通阀连接的各管道、各连接端口内均流动的是冷媒介质，包括氟利昂、碳氢、R410A。

4.如权利要求1所述的一种冷热双效制冷空调，其特征在于，所述冷却一端、冷却二端、入水端、出水端均流动的是冷却水；所述的户外换热器为翅片散热器；冷凝器为壳管式换热器；使用侧换热器为壳管式换热器；使用侧换热器同设置第二循环水管，第二循环水管连接到空调室内机。

5.如权利要求1所述的一种冷热双效制冷空调，其特征在于，所述的翅片换热器由顶部的入水端、布水器、中部的换热片组、以及换热片组下方的接水盘构成，接水盘为下端设置有出水端，换热片设置在左右两侧，换热片之间设置风扇；冷媒管穿过换热片组，冷媒管两端分别为外一端、外二端。

6.如权利要求5所述的一种冷热双效制冷空调，其特征在于，所述的户外换热器为V形翅片散热器。

7.如权利要求1-5的一种冷热双效制冷空调，其制冷方法为：

压缩机将低温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至冷凝器进行放热变为高压低温液体，后经节流装置变为低温低压液体，进入用户侧换热器吸收热量后变为低温低压气体，再进入压缩机完成制冷循环；

其中，冷媒流至冷凝器进行放热的过程为：

(1)、高温高压液体冷媒从冷凝一端进入冷凝器，冷媒与冷却水冷凝器内换热，换热后的冷媒为高压低温液体，并从冷凝二端流至膨胀二端；

(2)、冷却水换热后为高温的冷却水，高温的冷却水从冷却二端流出至入水端，并喷洒在换热片上后，经风冷变为常温，并被收集，再次从冷却一端流入冷凝器内时行换热。

8.如权利要求1-5的一种冷热双效制冷空调，其制热方法为：

压缩机将常温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至使用侧换热器放热，变为高压常温液体，从膨胀二端进入热力膨胀阀后变为低压低温液体，并从膨胀一端流出，进入户外换热器吸热并蒸发，变为常温低压气体，经四通阀回到压缩机D端。

9.如权利要求8所述的一种冷热双效制冷空调的制热方法，其特征在于，进入户外换热器吸热的过程中，开启风扇。

10.如权利要求1-5的一种冷热双效制冷空调，其制热除霜方法为：

压缩机将常温低压的气体状的冷媒压缩为高温高压液体，经四通阀后，冷媒流至户外换热器进行放热，变为常温高压液体，对户外换热器完成除霜，后经热力膨胀阀后变为低温低压液体，进入使用侧换热器吸收热量后变为低温低压气体，再进入压缩机。