CN1278089C - 节能空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节能空调器,该节能空调由四个具有不同氢气平衡压力的第一至第四贮氢合金反应器(RA、RB、RC、RD)、太阳能热水器(18)、空调风机盘管(15)、地下换热器(GS)、太阳能换热循环水泵(17)、空调盘管换热循环水泵(16)及地热换热循环水泵(22)构成,第一和第二贮氢合金反应器(RA、RB)之间设有第一氢气互流管(24),第三和第四贮氢合金反应器(RC、RD)之间设有第二氢气互流管(26),通过节能空调器中设置的循环转换阀组的控制,本发明利用贮氢合金具有吸氢放热和吸热放氢特性,实现空调制冷的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调器,尤其涉及一种把太阳能技术、地热能技术、贮氢技术和空调技术结合起来,提供一种能够同时实现制冷空调和生活热水的空调器,其属于空调技术和太阳能利用技术领域。
技术背景
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,夏季制冷的空调器在城市得到了普及,空调器的使用大大地改善了人们的生活,但一旦离开了电源,空调器就不能够正常工作,特别在夏季用电高峰期电网不能提供足够的电力,实行拉闸限电的情况下,空调器无法正常工作。目前,出现的太阳能制冷系统由于解吸过程的滞后性,在白天不能提供制冷,限制了这些技术的应用。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种把太阳能技术、地热能技术、贮氢技术和空调技术结合起来提供一种能够在白天同时实现制冷空调和生活用热水的节能空调器。
为实现上述目的,本发明的技术方案在于采用了一种节能空调器,该节能空调由四个具有不同氢气平衡压力的第一至第四贮氢合金反应器RA、RB、RC、RD、太阳能热水器18、空调风机盘管15、地下换热器GS、太阳能换热循环水泵17、空调盘管换热循环水泵16及地热换热循环水泵22构成,四个具有不同氢气平衡压力的第一至第四贮氢合金反应器RA、RB、RC、RD中的第一和第二贮氢合金反应器RA、RB之间设有第一氢气互流管24、第三和第四贮氢合金反应器RC、RD之间设有第二氢气互流管26,节能空调器中设置有一组四个连接口的阀组VA用于将第一和第三贮氢合金反应器RA、RC与太阳能热水器18一端连接管、地下换热器GS回水管之间连接,节能空调器中设置有另一组有四个连接口的阀组VC用于将第二和第四贮氢合金反应器RB、RD与空调风机盘管15一端连接管、地下换热器GS出水管之间连接,节能空调器中设置有第三组有六个连接口的阀组VB用于在第一至第四贮氢合金反应器RA、RB、RC、RD及空调风机盘管15另一端连接管、太阳能热水器18另一端连接管之间连接,通过节能空调器中设置的上述循环转换阀组的控制,节能空调器在以下两种连接结构下周而复始地切换工作:(一)太阳能热水器18,第一贮氢合金反应器RA,太阳能换热循环水泵17依次连接构成换热循环;空调风机盘管15,第四贮氢合金反应器RD,空调盘管换热循环水泵16依次连接构成换热循环;地下换热器GS,第二和第三贮氢合金反应器RB、RC及地热换热循环水泵22依次连接构成换热循环;(二)太阳能热水器18,第三贮氢合金反应器RC,太阳能换热循环水泵17依次连接构成换热循环;空调风机盘管15,第四贮氢合金反应器RD,空调盘管换热循环水泵16依次连接构成换热循环;地下换热器GS,第四和第一贮氢合金反应器RD、RA及地热换热循环水泵22依次连接构成换热循环。
贮氢合金反应器的贮氢合金具有不同的氢气平衡压力,分别与太阳能热水器18切换连接的第一和第三贮氢合金反应器RA、RC的氢气平衡压力小于分别与空调风机盘管15切换连接的第二和第四贮氢合金反应器RB、RD的氢气平衡压力。
第一和第二氢气互流管24、26上分别串装有第一和第二电磁阀25、27。
所述的地下换热器GS的地上入水主管路上串装有热水贮水箱19,热水贮水箱19上安装有热水阀23。
本发明利用贮氢合金具有吸氢放热和吸热放氢特性,实现空调制冷的目的,采用由具有不同氢气平衡压力的贮氢合金对组成四个两两相同的贮氢合金反应器,在反应器内部埋设传热管,水等传热介质可以与贮氢合金进行热交换;采用携带地热能的地下水,利用大地作为蓄热体,常年能够提供温度恒定在15℃左右的水,提供较大的传热温差,能够加速与贮氢合金之间的热交换,提高传热速度和系统的效率,并且能够提供生活用热水;用太阳能加热的90℃左右的热水为贮氢合金反应器的驱动热源。本发明把太阳能技术、地热能技术、贮氢技术和空调技术结合起来,提供一种能够同时实现制冷空调和生活热水的空调器。本发明除了水泵和电磁阀需要消耗少量电能外,没有压缩机等高耗电部件,利用太阳能为驱动热源实现制冷空调的目的。
附图说明
图1为发明的连接关系示意图;
图2为地下换热器GS的结构示意图;
图3为地下换热器GS的另一种结构示意图;
图4为阀组VA和VC的示意图;
图5为阀组VB的示意图;
图6为阀组VB的另一种示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2、图4、图5所示,本发明的节能空调器,由四个具有不同氢气平衡压力的第一至第四贮氢合金反应器RA、RB、RC、RD、太阳能热水器18、空调风机盘管15、地下换热器GS、太阳能换热循环水泵17、空调盘管换热循环水泵16及地热换热循环水泵22构成,四个具有不同氢气平衡压力的第一至第四贮氢合金反应器RA、RB、RC、RD中第一贮氢合金反应器RA、第二贮氢合金反应器RB之间设有第一氢气互流管24、第三贮氢合金反应器RC、第四贮氢合金反应器RD之间设有第二氢气互流管26,节能空调器中设置有一组四个连接口的阀组VA用于将第一贮氢合金反应器RA、第三贮氢合金反应器RC与太阳能热水器18一端连接管、地下换热器GS回水管之间连接,节能空调器中设置有另一组有四个连接口的阀组VC用于将第二贮氢合金反应器RB、第四贮氢合金反应器RD与空调风机盘管15一端连接管、地下换热器GS出水管之间连接,节能空调器中设置有第三组有六个连接口的阀组VB用于在第一至第四贮氢合金反应器RA、RB、RC、RD及空调风机盘管15另一端连接管、太阳能热水器18另一端连接管之间连接,通过节能空调器中设置的上述循环转换阀组的控制,节能空调器在以下两种连接结构下周而复始地切换工作:
(一)太阳能热水器18,第一贮氢合金反应器RA,太阳能换热循环水泵17依次连接构成换热循环;空调风机盘管15,第四贮氢合金反应器RD,空调盘管换热循环水泵16依次连接构成换热循环;地下换热器GS,第二贮氢合金反应器RB、第三贮氢合金反应器RC及地热换热循环水泵22依次连接构成换热循环;
(二)太阳能热水器18,第三贮氢合金反应器RC,太阳能换热循环水泵17依次连接构成换热循环;空调风机盘管15,第四贮氢合金反应器RD,空调盘管换热循环水泵16依次连接构成换热循环;地下换热器GS,第四贮氢合金反应器RD、第一贮氢合金反应器RA及地热换热循环水泵22依次连接构成换热循环。贮氢合金反应器的贮氢合金具有不同的氢气平衡压力,分别与太阳能热水器18切换连接的第一贮氢合金反应器RA、第三贮氢合金反应器RC的氢气平衡压力小于分别与空调风机盘管15切换连接的贮氢合金反应器RB、RD的氢气平衡压力。第一氢气互流管24、第二氢气互流管26上分别串装有第一电磁阀25、第二电磁阀27。地下换热器GS的地上入水主管路上串装有热水贮水箱19,热水贮水箱19上安装有热水阀23。
太阳能热水器18提供的热水通过第一连接管1进入到阀组VA,通过阀组VA可以确定热水往低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC内流动,经过第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC的水从第五连接管5或第六连接管6进入阀组VB,并从阀组VB的一个出口9进入到水泵17,并通过水泵17输送到太阳能热水器18,完成该回路的水循环;在该回路内,太阳能热水器18提供的热水作为驱动低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC内的氢气流向高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD的动力,在该循环内,太阳能热水器18提供热水的热量被低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC中发生的吸热放氢所吸收,一方面水温降低,另一方面氢气从低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC中释放出来,并通过第一氢气连接管24或第二氢气连接管26进入到高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD中。
从冷冻水泵16输送出的冷水进入到风机盘管15,实现空调功能,温度升高后的水通过第十四连接管14进入到阀组VC,通过阀组VC可以确定水流通过第十一连接管11或第十二连接管12向高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD流动,然后通过第七连接管7或第八连接管8进入到阀组VB,并从阀组VB的一个出口10回到冷冻水泵16。在该循环内,从风机盘管15出来的水的热量被高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD中发生的吸热放氢所吸收,水得到冷却降温。同时,氢气从高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD中释放出来,并通过第一氢气连接管24或第二氢气连接管26进入到低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC中。
水泵22从出水管21抽出的经过地下换热器GS换热的携带地热能的15℃的水通过第十三连接管13进入阀组VC,通过阀组VC可以确定该流路的水经过第十一连接管11或第十二连接管12进入高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD,并通过第七连接管7或第八连接管8进入阀组VB,通过阀组VB可以确定该流路的水经过第五连接管5或第六连接管6进入低氢气平衡压第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC,然后从第三连接管3或第四连接管4进入阀组VA,并从第二连接管2流出阀组VA进入到水箱19中,水箱19中的温水一部分从阀23取出提供生活热水,其余部分从回水管20返回地下换热器GS以进行热交换;在该循环内,携带地热能的水吸收高氢气平衡压第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD,以及低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC中吸氢放热反应释放的热量,一方面冷却反应器,另一方面水温升高。同时,氢气从高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD中释放出来,并通过第一氢气连接管24或第二氢气连接管26进入到低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC中。其中,地下换热器GS采用直接抽取地下水的回灌井技术。用回灌井技术时,地下换热器GS包括一口回水井GS1和一口出水井GS2,回水井GS1与回水管20连接,出水井GS2与出水管21连接,两口井通过大地GS3进行热质交换。阀组VA和阀组VC有四个与外界的连接口,分别与连接管1(13)、3(11)、2(14)、4(12)连接,在阀组内部有四个电磁阀VA1(VC1),通过控制这4个电磁阀的开关可以控制第一连接管1(13)与第三连接管3(11)或第四连接管4(12)连通,以及第二连接管2(14)与第三连接管3(11)或第四连接管4(12)连通,从而控制水的流向。阀组VB有六个与外界的连接口,分别与第五至第十连接管5、6、7、8、9、10连接,在阀组内部有六个电磁阀VB1,通过控制这六个电磁阀的开关可以控制第五连接管5与第八连接管8或第九连接管9连通,第六连接管6与第七连接管7或第九连接管9连通,第七连接管7与第六连接管6或第十连接管10连通,第八连接管8与第五连接管5或第十连接管10连通,从而控制水的流向。
综上所述,通过太阳能提供的热水进入低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC中,驱动这两个反应器发生吸热放氢反应,并把氢气从低氢气平衡压力的第一贮氢合金反应器RA或第三贮氢合金反应器RC输送到高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD中;通过高氢气平衡压力的第二贮氢合金反应器RB或第四贮氢合金反应器RD反复进行放氢吸热反应,提供冷量给室内风机盘管的水工作介质,并在室内风机盘管作用下实现空调功能;同时,通过第一反应器RA和第二反应器RB循环发生吸氢放热反应,加热冷却水,提供生活用热水。本发明不需要高耗电的空调压缩机,仅由水泵和电磁阀需要消耗部分电力,从而起到节能的作用;由于没有转动部件,系统运行可靠。
实施例2
如图3、图6所示,该实施例与实施例1的区别在于:地下换热器GS采用地下埋管技术,地下埋管换热的埋管技术可以采用水平埋管和竖直埋管两种形式,地下换热器GS包括与回水管20和出水管21连接的埋管换热器GS4,通过埋管换热器GS4实现回水管20的回水与大地GS3进行热交换,达到降温和利用地热能的目的。
阀组VB有六个与外界的连接口,分别与第五至第十连接管5、6、7、8、9、10连接。在阀组内部有两个电磁阀VB2和两个三通电磁阀VB3,通过控制这四个电磁阀的开关可以控制第五连接管5与第八连接管8或第九连接管9连通,第六连接管6与第七连接管7或第九连接管9连通,第七连接管7与第六连接管6或第十连接管10连通,第八连接管8与第五连接管5或第十连接管10连通,从而控制水的流向。
Claims (4)
1、一种节能空调器,其特征在于:该节能空调由四个具有不同氢气平衡压力的第一至第四贮氢合金反应器(RA、RB、RC、RD)、太阳能热水器(18)、空调风机盘管(15)、地下换热器(GS)、太阳能换热循环水泵(17)、空调盘管换热循环水泵(16)及地热换热循环水泵(22)构成,四个具有不同氢气平衡压力的第一至第四贮氢合金反应器(RA、RB、RC、RD)中的第一和第二贮氢合金反应器(RA、RB)之间设有第一氢气互流管(24)、第三和第四贮氢合金反应器(RC、RD)之间设有第二氢气互流管(26),节能空调器中设置有一组四个连接口的阀组(VA)用于将第一和第三贮氢合金反应器(RA、RC)与太阳能热水器(18)一端连接管、地下换热器(GS)回水管之间连接,节能空调器中设置有另一组有四个连接口的阀组(VC)用于将第二和第四贮氢合金反应器(RB、RD)与空调风机盘管(15)一端连接管、地下换热器(GS)出水管之间连接,节能空调器中设置有第三组有六个连接口的阀组(VB)用于在第一至第四贮氢合金反应器(RA、RB、RC、RD)及空调风机盘管(15)另一端连接管、太阳能热水器(18)另一端连接管之间连接,通过节能空调器中设置的上述循环转换阀组的控制,节能空调器在以下两种连接结构下周而复始地切换工作:
(一)太阳能热水器(18),第一贮氢合金反应器(RA),太阳能换热循环水泵(17)依次连接构成换热循环;空调风机盘管(15),第四贮氢合金反应器(RD),空调盘管换热循环水泵(16)依次连接构成换热循环;地下换热器(GS),第二和第三贮氢合金反应器(RB、RC)及地热换热循环水泵(22)依次连接构成换热循环;
(二)太阳能热水器(18),第三贮氢合金反应器(RC),太阳能换热循环水泵(17)依次连接构成换热循环;空调风机盘管(15),第四贮氢合金反应器(RD),空调盘管换热循环水泵(16)依次连接构成换热循环;地下换热器(GS),第四和第一贮氢合金反应器(RD、RA)及地热换热循环水泵(22)依次连接构成换热循环。
2、根据权利要求1所述的节能空调器,其特征在于:贮氢合金反应器的贮氢合金具有不同的氢气平衡压力,分别与太阳能热水器(18)切换连接的第一和第三贮氢合金反应器(RA、RC)的氢气平衡压力小于分别与空调风机盘管(15)切换连接的第二和第四贮氢合金反应器(RB、RD)的氢气平衡压力。
3、根据权利要求1或2所述的节能空调器,其特征在于:第一和第二氢气互流管(24、26)上分别串装有第一和第二电磁阀(25、27)。
4、根据权利要求3所述的节能空调器,其特征在于:所述的地下换热器(GS)的地上入水主管路上串装有热水贮水箱(19),热水贮水箱(19)上安装有热水阀(23)。
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