CN1259533C - 热水驱动吸附式室内空调 - Google Patents

Abstract

一种热水驱动吸附式室内空调，用于制冷装置技术类领域。本发明阀门组件，左右制冷部件、热管蒸发器从上至下的布置，左右制冷部件腔之间通过回质阀相连并水平布置，阀门组件布置于阀门组件腔壁和隔热材料组成下部敞开的一个腔体内，腔内还有空气冷却器以及冷却水和热水的进出口，隔热材料紧贴阀门组件腔的腔体，并尽量将空气冷却器贴近隔热材料，左右制冷部件下面连接由风机，导风罩，排水管，引风板和热管蒸发器组成的室内空气冷却器，左右制冷部件布置在空气冷却器中热管蒸发器的上部，并与热管工作腔壁留有间隙，形成真空夹层，热管工作腔内充有热管工质。本发明所需电功耗较小，能有效利用低品位热能，无环境污染，是一种绿色节能型空调机组。

Description

热水驱动吸附式室内空调

技术领域

本发明涉及的是一种吸附式室内空调，具体是一种热水驱动吸附式室内空调。用于制冷装置技术类领域。

背景技术

固体吸附式制冷可采用余热驱动，不仅对电力供应的紧张可起到减缓作用，而且能有效利用大量的低品味热能。吸附式制冷机械的应用领域主要集中在低温余热、太阳能利用、发动机余热利用等，其中90℃以下的低温余热利用是吸附式制冷机械竞争力较强的领域。

现有技术的吸附式制冷样机主要集中在单床系统、双床系统和三床系统。单床系统结构简单运行可靠性高，但是不能连续制冷；三床系统能够很好地利用热源并能连续制冷，但结构复杂，运行可靠性较低；而双床系统既能实现连续制冷，结构又不太复杂，但其真空侧往往需要加装四个真空阀，才能实现吸附过程、解吸过程及回质过程的交替进行。目前较多的采用两床交替地被加热和被冷却过程以实现解吸和吸附。在这种系统中，如果利用甲醇或水作为制冷剂，为了使实际循环更接近于理想循环，需要在制冷剂回路使用四个真空挡板阀以控制吸附床内的压力，确保吸附床内压力上升到冷凝压力(解吸工况)或下降到蒸发压力(吸附工况)才将吸附床与冷凝器或蒸发器相连。在运行过程中，除了要频繁切换阀门之外，还会造成制冷剂流动的压力损失，致使解吸或吸附速度降低，不利于实际循环。如果采用氨作为制冷剂，制冷剂回路中需要加装四个止回阀(两床系统)以实现氨气的自动切换，但仍然无法避免系统的制冷能力的损失，而且止回阀的制造难度大，无法检修和更换，启闭可靠性要求高。

经文献检索发现，专利号为：99115216.6，名称为：双发生器吸附制冷系统.该发明设有双发生器，虽然这种吸附制冷系统能实现连续制冷且制冷温度稳定，但由于各个发生器是通过截止阀和冷凝器/蒸发器相连通，这种依靠截止阀来实现冷量的输出，可靠性是不理想的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出一种热水驱动吸附式室内空调，使其采用两吸附床形式实现连续输出冷量，驱动热源的温度在65～90℃之间，输出16℃的冷风；利用重力热管的单向传热特性，实现冷量输出的自动切换，提高了系统的可靠性。本发明壁挂式的小型空调机组，直接向室内输送冷风，这个空调机组是由三个真空腔构成，由阀门组件来控制。

本发明是以下技术方案实现的，包括：冷却水出口管，冷却水进口管，阀门组件腔壁，隔热材料，空气冷却器，回质阀，阀门组件，热水出口管，热水进口管，阀门组件腔，右制冷部件，热管工作腔，排风口，风机，导风罩，排水管，引风板，热管工质，进风口，热管蒸发器，热管工作腔壁，左制冷部件。

阀门组件，左制冷部件和右制冷部件、热管蒸发器从上至下的布置，其中左制冷部件和右制冷部件腔之间通过回质阀相连并水平布置。阀门组件布置于阀门组件腔壁和隔热材料组成下部敞开的一个腔体内，腔内还有空气冷却器以及冷却水和热水的进出口，隔热材料紧贴阀门组件腔的腔体，并尽量将空气冷却器贴近隔热材料。左制冷部件、右制冷部件下面连接的是由风机，导风罩，排水管，引风板和热管蒸发器组成的室内空气冷却器。左制冷部件和右制冷部件需布置在空气冷却器中热管蒸发器的上部，彼此互不接触，并与热管工作腔壁也保持一点距离的间隙，以便形成真空夹层。热管工作腔内充有甲醇，乙醇或者水作为热管工质。

左制冷部件、右制冷部件结构完全相同，包括：冷凝器，引水管，硅胶，冷剂水，回质管，集水盘，吸附床，蒸发器和制冷部件腔壁，其中蒸发器和制冷部件腔壁形成一个封闭的真空腔体，其内从上至下布置有：冷凝器，集水盘，吸附床和蒸发器，并且充有冷剂水。引水管上部与集水盘焊接，下部一直延伸至蒸发器。硅胶紧密地填充在吸附床内。

吸附床是一种间壁式热交换器，一侧流动的是热水或冷却水，另一侧是静止不动的固体吸附剂，其作用是冷热水的加热和冷却实现硅胶的解吸和吸附过程。冷凝器是一种结构尺寸相同的一种间壁式热交换器，一侧流动的是冷却水，另一侧冷剂水的冷凝。蒸发器是一种间壁式蒸发冷凝器，一侧冷剂水蒸发，另一侧热管工质冷凝。热管蒸发器是一种间壁式热交换器，一侧室内空气被除湿和冷却，另一侧热管工质蒸发。阀门组件由管道和电气控阀门组成，用于对进出左制冷部件和右制冷部件的冷热水实现自动切换。左制冷部件，右制冷部件和热管工作腔壁彼此之间的真空夹层起到隔热作用，防止热量散失到室内。同样，阀门组件腔内隔热材料的作用也是起到阀门组件与室内空气之间的隔热功能，阀门及其管道自然散发的热量主要是通过空气冷却器被冷却水带走，以防止室内冷量的损失。

本发明使用时，有以下几种工作形式：

(1)右制冷部件输出冷量。当热水通过阀门组件切换到左制冷部件时，左制冷部件的吸附床内硅胶升温，腔内的水蒸汽压力上升，当压力超过其冷凝器温度对应的饱和蒸汽压时，冷凝器开始冷凝工作；此时，左制冷部件的蒸发器不工作，其温度上升至冷凝温度，该温度将高于热管工作腔内的蒸发器温度，因而实现了左制冷部件的蒸发器与热管蒸发器之间的热隔离。也就是说，尽管左制冷部件蒸发器的温度高于热管蒸发器，但由于其位于热管蒸发器的上部，热量不能传给热管蒸发器，这里利用了重力热管的单向传热特性。同时，冷却水进入右制冷部件的吸附床，该吸附床开始降温，其内硅胶吸附，腔内的水蒸汽压力随之下降，当压力低于右制冷部件蒸发器温度对应的饱和蒸汽压时，该蒸发器的蒸发面开始蒸发制冷，其温度迅速降至热管蒸发器温度以下，热管蒸发器蒸发出来的热管工质蒸汽在右制冷部件蒸发器的传热表面上凝结，从而输出制冷量，室内空气不断被除湿和冷却。

(2)从左至右的回质过程。当左右制冷部件内的解吸和吸附过程临近结束时，回质阀打开，左制冷部件内的制冷剂蒸汽就会在较大的压差作用下迅速流到右制冷部件内，左制冷部件的蒸发器温度降低，右制冷部件的蒸发器温度上升，左制冷部件、右制冷部件内的压力迅速趋于平衡。同时，左制冷部件内解吸出的水蒸汽通过回质阀流入右制冷部件内被硅胶吸附，从而实现二次解吸和吸附过程。由于左制冷部件、右制冷部件的蒸发器温度高于热管蒸发器温度，它们在此过程中均起到热隔离作用。

(3)从左至右的回热过程。当左制冷部件、右制冷部件的压力接近平衡时，关闭回质阀，打开阀门组件中的相应阀门进行左制冷部件、右制冷部件吸附床之间的回热，回热过程是左制冷部件吸附床内驻留的热水流入右制冷部件吸附床，把其中的冷水排出，以提高热能利用效率。

(4)左制冷部件输出冷量。当热水通过阀门组件切换到右制冷部件时，右制冷部件的吸附床内硅胶升温，腔内的水蒸汽压力上升，当压力超过其冷凝器温度对应的饱和蒸汽压时，冷凝器开始冷凝工作；此时，右制冷部件的蒸发器不工作，其温度上升至冷凝温度，该温度将高于热管工作腔内的蒸发器温度，因而实现了右制冷部件的蒸发器与热管蒸发器之间的热隔离。也就是说，尽管右制冷部件蒸发器的温度高于热管蒸发器，但由于其位于热管蒸发器的上部，热量不能传给热管蒸发器，这里利用了重力热管的单向传热特性。同时，冷却水进入左制冷部件的吸附床，该吸附床开始降温，其内硅胶吸附，腔内的水蒸汽压力随之下降，当压力低于左制冷部件蒸发器温度对应的饱和蒸汽压时，该蒸发器的蒸发面开始蒸发制冷，其温度迅速降至热管蒸发器温度以下，热管蒸发器蒸发出来的热管工质蒸汽在左制冷部件蒸发器的传热表面上凝结，从而输出制冷量，室内空气不断被除湿和冷却。

(5)从右至左的回质过程。当左右制冷部件内的解吸和吸附过程临近结束时，回质阀打开，右制冷部件内的制冷剂蒸汽就会在较大的压差作用下迅速流到左制冷部件内，右制冷部件的蒸发器温度降低，左制冷部件的蒸发器温度上升，左制冷部件、右制冷部件内的压力迅速趋于平衡。同时，右制冷部件内解吸出的水蒸汽通过回质阀流入左制冷部件内被硅胶吸附，从而实现二次解吸和吸附过程。由于左制冷部件、右制冷部件的蒸发器温度高于热管蒸发器温度，它们在此过程中均起到热隔离作用。

(6)从右至左的回热过程。当左制冷部件、右制冷部件的压力接近平衡时，关闭回质阀，打开阀门组件中的相应阀门进行左制冷部件、右制冷部件吸附床之间的回热，回热过程是右制冷部件吸附床内驻留的热水流入左制冷部件吸附床，把其中的冷水排出，以提高热能利用效率。

(7)回到过程(1)，依次运行。

本发明空调采用85℃左右的热水作为驱动热源，32℃左右的冷却水作为冷源，直接对室内空气进行除湿和降温。该空调直接置于室内，只需接入热水和冷却水就能向室内连续不断地输出冷量。该发明采用硅胶—水作为吸附工质对的闭式循环系统，两床连续输出冷量，所需电功耗较小(仅用于控制系统和驱动室内风机)，能有效的利用低品位热能，无环境污染，是一种绿色节能型空调机组。该空调结构简单，仅有一只真空阀，硅胶的解吸和吸附过程依靠冷热水的切换阀门组的动作完成，冷量输出过程依靠重力热管的启动和停止自动完成。

附图说明

图1本发明结构示意图

图2本发明制冷部件结构示意图

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明包括：冷却水出口管1，冷却水进口管2，阀门组件腔壁3，隔热材料4，空气冷却器5，回质阀6，阀门组件7，热水出口管8，热水进口管9，阀门组件腔10，右制冷部件11，热管工作腔12，排风口13，风机14，导风罩15，排水管16，引风板17，热管工质18，进风口19，热管蒸发器20，热管工作腔壁21，左制冷部件22。

各部件的连接方式为：阀门组件7，左制冷部件、右制冷部件22、11和热管蒸发器20，从上至下的顺序布置，其中左制冷部件22和右制冷部件11腔之间通过回质阀6相连并水平布置。阀门组件腔壁3和隔热材料4组成下部敞开的一个腔体，其内布置有阀门组件7，空气冷却器5以及冷却水和热水的进出口，隔热材料4紧贴阀门组件腔10的腔体，并且空气冷却器5尽量贴近隔热材料4，冷却水进出口2，1和热水进出口9，8通过阀门组件7分别与左制冷部件、右制冷部件22，11连接。左制冷部件、右制冷部件22，11连接由风机14，导风罩15，排水管16，引风板17和热管蒸发器20组成的室内空气冷却器室。左制冷部件、右制冷部件22、11布置在封闭的热管工作腔12内，该腔由热管工作腔壁21和热管蒸发器20组成，即左制冷部件22和右制冷部件11布置在热管蒸发器20的上部。左制冷部件、右制冷部件22、11之间有间隙，并与热管工作腔壁21也保持间隙，以形成真空夹层。热管工作腔12内充有热管工质18。排风口13布置在左右热管蒸发器20的中间。

左制冷部件、右制冷部件22、11结构相同，由冷凝器23，引水管24，硅胶25，冷剂水26，回质管27，集水盘28，吸附床29，蒸发器30和制冷部件腔壁31组成基本结构，其中蒸发器30和制冷部件腔壁31形成一个封闭的真空腔体，其内从上至下布置有：冷凝器23，集水盘28，吸附床29和蒸发器30，并且充有冷剂水26；引水管24上部与集水盘28焊接，下部一直延伸至蒸发器30，硅胶25紧密地填充在吸附床29内，回质管27与制冷部件腔壁31密封焊接。

热管工质18为甲醇，乙醇或者水。吸附床29是一种间壁式热交换器，一侧流动的是热水或冷却水，另一侧是静止的硅胶25。冷凝器23是结构尺寸相同的一种间壁式热交换器，一侧流动的是冷却水，另一侧冷剂水26的冷凝。蒸发器30是一种间壁式蒸发冷凝器，一侧冷剂水26蒸发，另一侧热管工质18冷凝。热管蒸发器20是一种间壁式热交换器，一侧室内空气被除湿和冷却，另一侧热管工质18蒸发。阀门组件7由管道和电气控阀门组成，阀门组件腔10内有隔热材料4。

Claims (6)

1、一种热水驱动吸附式室内空调，包括：冷却水出口管(1)，冷却水进口管(2)，阀门组件腔壁(3)，隔热材料(4)，空气冷却器(5)，回质阀(6)，阀门组件(7)，热水出口管(8)，热水进口管(9)，阀门组件腔(10)，右制冷部件(11)，热管工作腔(12)，排风口(13)，风机(14)，导风罩(15)，排水管(16)，引风板(17)，热管工质(18)，进风口(19)，热管工作腔壁(21)，左制冷部件(22)，其特征在于，还包括：热管蒸发器(20)，连接关系为：阀门组件(7)、左制冷部件(22)、右制冷部件(11)和热管蒸发器(20)从上至下布置，其中左制冷部件(22)和右制冷部件(11)腔水平布置并通过回质阀(6)彼此相通，阀门组件腔壁(3)和隔热材料(4)组成下部敞开的一个腔体，其内布置有阀门组件(7)，空气冷却器(5)以及冷却水出口管(1)、冷却水进口管(2)、热水出口管(8)、热水进口管(9)，隔热材料(4)紧贴阀门组件腔(10)的腔体，并且空气冷却器(5)尽量贴近隔热材料(4)，冷却水出口管(1)、冷却水进口管(2)和热水出口管(8)、热水进口管(9)通过阀门组件(7)分别与左制冷部件(22)、右制冷部件(11)连接，左制冷部件(22)、右制冷部件(11)连接由风机(14)、导风罩(15)、排水管(16)、引风板(17)和热管蒸发器(20)组成的室内空气冷却器室，左制冷部件(22)、右制冷部件(11)布置在封闭的热管工作腔(12)内，该腔由热管工作腔壁(21)和热管蒸发器(20)组成，即左制冷部件(22)和右制冷部件(11)布置在热管蒸发器(20)的上部，左右制冷部件两者之间有间隙，并与热管工作腔壁(21)也保持间隙，形成真空夹层，热管工作腔(12)内充有热管工质(18)，排风口(13)布置在左右热管蒸发器(20)的中间。

2、根据权利要求1所述的热水驱动吸附式室内空调，其特征是，左制冷部件(22)、右制冷部件(11)结构相同，包括冷凝器(23)、引水管(24)、硅胶(25)、冷剂水(26)、回质管(27)、集水盘(28)、吸附床(29)、蒸发器(30)和制冷部件腔壁(31)，蒸发器(30)和制冷部件腔壁(31)形成一个封闭的真空腔体，其内从上至下布置有：冷凝器(23)，集水盘(28)，吸附床(29)和蒸发器(30)，并且充有冷剂水(26)，引水管(24)上部与集水盘(28)焊接，下部一直延伸至蒸发器(30)，硅胶(25)紧密地填充在吸附床(29)内，回质管(27)与制冷部件腔壁(31)密封焊接。

3、根据权利要求2所述的热水驱动吸附式室内空调，其特征是，吸附床(29)是一种间壁式热交换器，一侧流动的是热水或冷却水，另一侧是静止的硅胶(25)，冷凝器(23)是结构尺寸相同的一种间壁式热交换器，一侧是冷却水，另一侧是冷剂水(26)。

4、根据权利要求2所述的热水驱动吸附式室内空调，其特征是，蒸发器(30)是一种间壁式蒸发冷凝器，一侧是冷剂水(26)，另一侧是热管工质(18)。

5、根据权利要求1所述的热水驱动吸附式室内空调，其特征是，热管蒸发器(20)是一种间壁式热交换器，一侧是室内空气，另一侧是热管工质(18)。

6、根据权利要求1或4或5所述的热水驱动吸附式室内空调，其特征是，热管工质(18)为甲醇，乙醇或者水。

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