CN1281127A - 家庭型多功能能量循环交换系统 - Google Patents

Abstract

家庭型多功能能量循环交换系统,由室内空调器、压缩动力装置、太阳能集热器、贮水箱、浴用暖风机等构成,贮水箱内有螺旋换热器和电加热与温控装置,外有热水淋浴配件,具有高性能价格比、超级节能省电、结构紧凑、相对易安装、操作方便等特点。本发明具有调节室内空气温度、太阳能收集与利用、热水淋浴、淋浴驱寒保温、家庭热水供应中心等多种实用功能,可根据天气与气候的变化,科学地统筹安排家庭日常主要用能的供应与使用。

Description

家庭型多功能能量循环交换系统

本发明属冷暖型分体空调器、浴用取暖装置、太阳能热水器、贮水式电热水器等有机结合体。

随着时代的进步与经济的发展所带来的人们生活水平的提高，空调器、热水器、浴用取暖装置等主要耗能家电开始大量进入成套房屋住户而成为人们享受生活的必备品和家庭现代化的标志性之一。但各成一体、互不关联、缺乏统筹的上述大耗能家用电器的使用，其如下表现显然难如人意：(1)综合购置费用高；(2)设备有效利用率低；(3)耗电量大，同时使用家庭线路负荷更难承受；(4)操作分散、零乱，不便于集中控制；(5)分体空调室外机因采用风冷式换热而效率不高，且制冷热量被白白浪费；(6)多采用浴光灯或风机加电发热管方式的浴用取暖器电能有效利用率低，且不易得到合理安装与安全使用；(7)贮水式电热水器因容量固定、单一而不能因人而异供应热水量；(8)太阳能热水器与分体空调均不易安装，且太阳能热水器占地大，分体空调室外机安装作业有一定危险性；(9)太阳能热水器、分体空调等的安装不利于保养、维修、工作性能稳定以及房屋外表美观，且分体空调的室外机热排风和噪音有可能污染邻地环境。作为大件商品的上述家用电器在综合成本、操作、安装、保养、能源利用、安全等多方面存在的上述缺点与局限，一方面明显与人们希望其巨资所消费的大件商品既耐用、好用又常用、廉价用的大众消费动机相扭曲，另一方面也充分说明提高生活质量、促进家庭现代化的上述大件商品的配备与使用，并不是方案的最佳选择。

本发明的目的旨在提供一套既完全具备冷暖型分体空调器、浴用暖风机、贮水式电热水器、太阳能热水器等所有功能，又具有高性能价格比、超级节能省电、高设备利用率与工作效率、集中控制、易安装、易保养、易维修、性能稳定等特点的家庭型多功能能量循环交换系统，为努力提高人们生活水平、科学实现家庭现代化提供成熟可行的技术保障与支持。

本发明的目的实现方式为：家庭型多功能能量循环交换系统，主要由压缩动力装置1、外裹保温层的贮水箱2、电加热与温控装置3、螺旋换热器4、辅助元器件盒5、浴用暖风机6、热水淋浴配件7、太阳能集热器8、室内空调器9、遥控器10以及连结管线等部分构成，各部分主要功能与分工如下：

压缩动力装置1：整个系统制冷剂强制循环的动力以及部分热能的提供者。

贮水箱2：其内所贮冷水既是家庭生活用水，又是室内空调器9制冷的循环冷却水，还是太阳能集热器8所聚热能的接受、蓄存者；其内所贮热水既是淋浴及家庭热水供应中心，又是浴用暖风机6与室内空调器9供暖时的热能提供者；其外保温层可保证所贮水接受、蓄存的热量不轻易散失而节能省电。

电加热与温控装置3：必要时可向贮水箱2内的贮水补充适当热量。

螺旋换热器4：保障贮水箱2内的贮水与系统内的制冷剂之间高效交换热量。

辅助元器件盒5：集中了本系统大部分用于调节、转换、控制等的元器件，维修极为方便。

浴用暖风机6：寒冷时使用，其吹出的暖风可保证此时的淋浴不受寒冷影响而照常进行。

热水淋浴配件7：可保证方便调节淋浴水温和水箱2内贮水的循环。

太阳能集热器8：保证将太阳能收集起并转化成热能。

室内空调器9：接受遥控器10发出的操作指令，吸收或释放都分热量，调节室内空气温度。

遥控器10：集中发送所有操作指令。

连结管：保证组成制冷剂封闭循环系统。

下面参照附图详述本发明。

附图1：本发明结构组成与安装正面示意图。

附图2：本发明工作原理图。

附图3：太阳能集热器俯视简图。

附图4：贮水箱内部结构组成正面示意图。

附图5：压缩动力装置结构组成正面示意图。

参照附图1，被垂直立式安装固定在墙壁上的贮水箱2，其顶面安装固定有压缩动力装置1，其侧面安装固定有辅助元器件盒5与浴用暖风机6，上述四部分之间有连接管相连通，其内部安有电加热与温控装置3和螺旋换热器4，其下面和旁边安装有热水淋浴配件7；太阳能集热器8立式安装固定于室外墙壁面或阳台围栏外侧面上；室内空调器9壁挂于室内墙壁上；外裹保温层的连接管11分别将室内空调器9和太阳能集热器8同辅助元器件盒5之间相连接；遥控器10可自由移动。

参照附图2，本发明主要部件结构组成为：

室内空调器9：主要结构组成包括有换热器25、贯流风扇26、红外线接受装置24等。

浴用暖风机6：主要结构组成包括有换热器27、贯流风扇28等。

辅助元器件盒5：其内主要元器件包括有21、23、12、42等截止阀、33、17、36等单向阀、13、22、35等电磁换向三通阀、15、16等毛细管、14、18等过滤器、汽液分离器34、电磁换向四通阀19等，各元器件间有连接管连接。

热水淋浴配件6：主要组成包括有三接头管39和41、分配调节阀75、硬连接管38、止逆泄压阀40、软连接管76以及花洒77等，止逆泄压阀40与硬连接管38各一端以及三接头管39其中两端对应连接固定在贮水箱2下面的四开孔上；三接头管39与硬连接管38各自剩下的一端以及三接头管41的其中一端均同分配调节阀75相连接；三接头管41剩下的两端分别与止逆泄压阀40剩下的一端以及自来水管接口相固定连接；软连接管76的两端分别与分配调节阀75、花洒77相连接。

参照附图2、3，太阳能集热器8主要结构组成包括有若干数量的玻璃真空管32、分配器29、进口连接管43、出口连接管44、反光板45等，每根玻璃真空管32内均注满水，水中均有相对较粗的换热管30和相对较细的输送管31各一根。垂直放置、适当数量的玻璃真空管32成圆弧形排列，与此圆弧形相对应，反光板45也成圆弧形状，并放置在玻璃真空管32所排列成的圆弧的内侧；均直插入玻璃真空管32内部盛水水底的换热管30和输送管31，其水底下端均相互连接一起，而所有数量的输送管31的上端均与真空管32出口上方的分配器29相连接，所有数量的换热管30的上端均连接在一端封闭、另一端与集热器8制冷剂出口相连接的出口连接管44上，进口连接管43的两端分别同分配器29、集热器8的制冷剂进口相连接。

参照附图2、3，太阳能集热器8工作原理及其内制冷剂循环途径为：在玻璃真空管32和反光板45的共同作用下，太阳光先将真空玻璃管32内的贮水加热，温度较高的贮水又使换热管30内的温度升高，从集热器8进口经进口连接管43流入的温度较低的液态制冷剂先到达分配器29中，再在其自身重力作用下沿较细的输送管31而快速落入换热管30的下部，并迅速吸收温度较高的换热器30内的热量而汽化成蒸气上升，在上升过程中又不断从换热管30周围的贮水中吸收热量，随着吸收热量的增加，气态制冷剂上升的速度也越来越快，在出真空玻璃管32出口时已形成一定的蒸气压力，并经出口连接管44汇总、集中后，在集热器8的出口形成更大的向外蒸气压力，在此压力作用下，气态制冷剂经过保温连接管11、截止阀42(一般情况下常开)、

电磁三通换向阀20、单向阀33(因汽液分离器34、压缩动力装置1等阻力较大而制冷蒸气不会经过它们)、电磁三通换向阀35、单向阀36(如只加热贮水箱2内的部分贮水则不经过)等过程而进入螺旋换热器4内，贮水箱2的贮水从温度较高的气态制冷剂中吸收热量后而温度升高，释放出热量的制冷剂则从气态冷凝成液态，在重力作用下，液态制冷剂迅速向下滑落，出贮水箱2后在贮存器37中汇聚、贮存，而后又经电磁三通换向阀13、截止阀12(通常情况下常开)、保温连接管11、进口连接管43等过程后回落到分配器29内而完成一次循环。如此反复，太阳能集热器8所接受的太阳能就被不断移向贮水箱2内而使其内贮水温度升高。

需要说明的是上述情形必须在贮水箱2位置比集热器8位置适当高的条件下才能实现。

如太阳光较弱或没有，不能形成促使制冷剂循环的足够气压，这时可启动压缩动力装置1对制冷剂实行强制循环。这时单向阀33在压缩动力装置1出口较高气压力作用下被关闭，从集热器8抽吸来的较低气压的制冷剂蒸气再不会经单向阀33直接到达电磁换向三通阀35，而是经汽液分离器34后被抽吸进压缩动力装置1内，再经电磁换向四通阀19后到达到电磁换向三通阀35，继而又可以开始新的热循环。这样只要对压缩动力装置1输入较少量的电功率仍可保证贮水箱2内有适当温度的热水、由此同样可达到热水、节能、省电等目的。

参照附图2，室内空调器9制冷工作原理及其制冷剂循环路径为：在电力驱动下的压缩动力装置1工作后即在其进气口产生抽吸力，换热器25内的低温、低压制冷剂蒸气在经过截止阀21(一般情况下常开)、电磁换向三通阀22、电磁换向四通阀19、汽液分离器34等过程后而被抽吸进压缩动力装置1内，并被压缩成高温、高压气体，然后又经电磁四通换向阀19、电磁三通换向阀35而被压入贮水箱2内的螺旋换热器4内(如使用换热器4全部，则经过单向阀36，如只部分使用换热器4，则不通过单向阀36)，并与贮水箱2内的贮水热交换，释放大量热量后的制冷剂冷凝成液体，再继续经过贮存器37、电磁三通换向阀13、过滤器14、毛细管15、过滤器18、截止阀23(一般情况下常开)等过程后又回到换热器25内，在此过程中本已成液态的制冷剂又进一步经过过滤器14、18的过滤、减压，以及毛细管15的节流、降压、降温后，回到换热器25内已成为低温、低压状态，在贯流风扇26的作用下，制冷剂在换热器25内开始吸收室内空气的热量，并又蒸发成低压蒸气而进入下一轮次的循环。这样不断将室内热量移向贮水箱2内的贮水中，从而达到降温、热水的目的。

参照附图2，室内空调器9采暖工作原理及其中制冷剂循环路径为：通过电磁四通换向阀19来改变制冷剂流向，整个循环路径基本同制冷时相同，只不过流向相反和改通过单向阀17为通过毛细管16，这样制冷先进入室内侧换热器25冷凝放热，然后再进入螺旋换热器4内从贮水箱2内的贮水中吸热，从而达到供热、采暖目的。制取的热量除有压缩动力装置1输入功率外，还可通过电加热与温控装置3加热贮水箱2内的贮水而补充热量。

浴用暖风机6的制冷(通常不使用)与采暖原理以及其中制冷剂循环路径均同室内空调器相同，通过电磁三通换向阀22，可以与室内空调器9轮换启用。

参照附图4，贮水箱2包括有内胆46及覆盖其外表面的保温层61等，内胆46的内部容积又被其中间直立的隔离板64分隔成49、58等左右两贮水部分，且49、58两部分的顶面壁间分别开有孔65、62；底面壁间分别开有孔52和53以及54和55；侧面下部壁间分别开有孔51、56；内部分别安有导流管50、57，导流管50、57的一端均分别伸至49、58两贮水部分的上部，另一端分别与开孔52、54相固定连接。

参照附图2和4，螺旋换热器4由分别处于水箱49、58两部分内且并联安装排列的螺旋管66、63两部分以及贮存器37等构成，螺旋管66、63的各自上端分别与孔65、62相连接，并继而经65、62两孔引出贮水箱2外直接与其它元器件相连接；各自下端分别与孔51、56相固定连接，并继而经51、56等两孔引出贮水箱2外后均同贮存器37相连接，再由贮存器37上部引出而同其它元器件相连接。

参照附图4，电加热与温控装置3由分别处于水箱49、58两部分内的发热管48与探温棒47、发热管59与探温棒60等两独立部分构成，发热管48与探温棒47以及发热管59与探温棒60均分别伸入螺旋管66、63的内部，且分别固定在水箱49、58两部分的顶面上。

参照附图5，压缩动力装置1主要包括有动力压缩机72及其底座69、减振弹簧68、支承座70、固定支脚71、花洒联伸杆73、花洒喷角调节装置74等，动力压缩机72固定在底座69上，减振弹簧68的上下两端分别与底座69、支承座70相固定，花洒联伸杆73的一端固定在支承座70上，另一端连接有花洒喷角调节装置74，支承座70的下面固定有固定支脚71。

本发明的操作与使用方法是：在不使用室内空调器9和浴用暖风机6的情况下，贮水箱2内的49、58两部分贮水均可用来接受太阳能集热器8的热能，整个系统可作太阳能热水器使用；如无太阳光或光线不足，可使用电加热与温控装置3来给贮水箱2内的贮水通电补充热量，整个系统可作贮水式电热水器使用；如需启动室内空调器9使用，整个系统则不能接受太阳能，这时可根据室内空调器9制冷、制热量的程度，选择贮水箱2内49、58两部分贮水中的一部或全部用于冷却或供热，如空调与淋浴不能错开而需同时进行，过时可将49、58两部分贮水一部分用于吸收或提供热量，而另一部分则用来加热淋浴；如淋浴时需要使用浴用暖风机6驱寒保暖，这时可将49、58两部分贮水同时变成一定温度的热水，再将其中一部分用来热水淋浴，另一部分用来向浴用暖风机6提供热能。

从上不难得知，本系统所具有的空调功能与现有分体式空调相比，在安装上既工作量大大减少，又消除了不安全因素，还无妨房屋外表美观；在结构上趋于简单、合理；在工作性能上稳定性更好、热交换效率更高；在能源利用上，不但原被白白浪费的热能得以充分回收利用，而且大大减轻或消除了噪音、热排风等污染。

本系统所具有的太阳能利用功能与现有的热管式太阳能热水器相比，不但占地面积大大减少以及安装趋于简单、灵活而使之普及推广得以可能，而且还可通过压缩机的强制循环或电加热补充，彻底消除了其阴雨天不能使用的致命缺陷。

本系统所具有的电热水器功能与现有固定容积式电热水器相比，淋浴用水量因有三种容量可供变换、选择而更显科学、合理。

本系统所具有的淋浴保暖功能与现有浴光灯照明或暖风机相比，电能利用更有效，安装位置更合理，电气安全有保障，保暖效果更佳。

从上也不难发现，本系统与上述家用电器单独购置与使用相比，不但综合成本大大降低，而且在操作上更便于控制和遥控，更具科学性和先进性。

Claims (10)

1、家庭型多功能能量循环交换系统，包括压缩动力装置(1)、室内空调器(9)、遥控器(10)等，其特征在于压缩动力装置(1)安装固定在贮水箱(2)的顶部上面；被垂直立式安装固定于室内墙壁上的贮水箱(2)，其侧面安装固定有辅助元器件盒(5)与浴用暖风机(6)，其内部安有电加热与温控装置(3)和螺旋换热器(4)，其下面和旁边安装有热水淋浴配件(7)；压缩动力装置(1)、螺旋换热器(4)、浴用暖风机(6)、辅助元器件盒(5)等之间有连结管相连接；被立式安装固定于室外墙壁面或阳台围栏外侧面上的太阳能集热器(8)，以及壁挂于室内墙壁上的室内空调器(9)，均通过带保温层的连接管(11)分别与辅助元器件盒(5)相连接。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于浴用暖风机(6)主要结构组成包括有换热器(27)、贯流风扇(28)等。

3、根据权利要求1所速的系统，其特征在于辅助元器件盒(5)内主要元器件包括有(21)、(23)、(12)、(42)等截止阀、(33)、(17)、(36)等单向阀(13)、(22)、(35)等电磁三通换向阀、(15)、(16)等毛细管、(14)、(18)等过滤器、汽液分离器(34)、电磁四通换向阀(19)等，上述元器件间有连接管相连接。

4、根据权利要求1所速的系统，其特征在于贮水箱(2)包括有内胆(46)及覆盖其外表的保温层(61)等，内胆(46)的内部容积被其中间直立的隔离板(64)分隔成(49)、(58)等左右两贮水部分；(49)、(58)两部分的顶面壁间分别开有孔(65)、(62)，底面壁间分别开有孔(51)、(56)，内部分别安有导流管(50)、(57)；导流管(50)、(57)的上端均伸至(49)、(58)两贮水部分的上部，下端则分别与开孔(52)、(54)相固定连接。

5、根据权利要求1所述的系统，其特征在于螺旋换热器(4)由分别处于水箱(49)、(58)两部分内且并联安装排列的螺旋管(66)、(63)以及贮存器(37)等三部分组成，螺旋管(66)、(63)的各自上端分别与孔(65)、(62)相固定连接，并继而经(65)、(62)两孔引出贮水箱(2)外直接同其它元器件连接；各自下端分别与孔(51)、(56)相固定连接，并继而由(51)、(56)等两孔引出贮水箱(2)外均同贮存器(37)相连接，再由贮存器(37)上部引出而同其它元器件相连接。

6、根据权利要求1所速的系统，其特征在于电加热与温控装置(3)由分别处于水箱(49)、(58)两部分内的发热管(48)与探温棒(47)、发热管(59)与探温棒(60)等两独立部分构成，发热管(48)与探温棒(47)、以及发热管(59)与探温棒(60)均分别固定在水箱(49)、(58)两部分的顶面上，且分别伸入螺旋管(66)、(63)等内部。

7、根据权利要求1所速的系统，其特征在于热水淋浴配件(6)主要组成包括三接头管(39)和(41)、硬连接管(38)、分配调节阀(75)、止逆泄压阀(40)、软连接管(76)以及花洒(77)等、止逆泄压阀(40)与硬连接管(38)各一端以及三接头管(39)的其中两端等四端与贮水箱(2)下面对应四开孔相固定连通；三接头管(39)与硬连接管(38)各自剩下的一端以及二接头管(41)的其中一端均同分配调节阀(75)相固定连接；三接头管(41)剩下的两端分别同止逆泄压阀(40)剩下的一端以及一自来水管接口相固定连接；软连接管(76)的两端分别与分配调节阀(75)、花洒(77)相连接。

8、根据权利要求1所述的系统，其特征在于压缩动力装置(1)主要包括有动力压缩机(72)及其底座(69)、减振弹簧(68)、支承座(70)、固定支脚(71)、花洒联伸杆(73)、花洒喷角调节装置(74)等，动力压缩机(72)固定在底座(69)上；减振弹簧(68)的上下两端分别与底座(69)、支承座(70)相固定；花洒联伸杆(73)的一端固定在支承座(70)上，另一端连接有花洒喷角调节装置(74)；支承座(70)的下面固定有固定支脚(71)。

9、根据权利要求1所述的系统，其特征在于太阳能集热器(8)主要结构组成包括有若干数量的玻璃真空管(32)、分配器(29)、进口连接管(43)、出口连接管(44)、反光板(45)等，每根玻璃真空管(32)垂直放置且内均注满水，水中均有进插入管内水底的相对较粗的换热管(30)和相对较细的输送管(31)各一根，换热器(30)和输送管(31)的水底下端相互连接一处；所有数量的换热管(30)的上端均连接在一端封闭、另一端与集热器(8)制冷剂出口相连接的出口连接管(44)上；所有数量的输送管(31)的上端均与真空管(32)出口上方的分配器(29)相连接；进口连接管(43)的两端分别与分配器(29)、集热器(8)的制冷剂出口相连接。

10、根据权利要求9所述的系统，其特征在于所有数量的玻璃真空管(32)垂直放置，并相互成圆弧形排列，与此圆弧形相对应，反光板(45)也成圆弧形，并安置在玻璃真空管(32)排列圆弧的内侧。

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