CN1492195A - 蓄冷家用空调器 - Google Patents

Abstract

一种蓄冷家用空调器，属于暖通空调制冷领域。本发明包括：压缩机、冷凝器、冷凝器风机、储液罐、膨胀阀、蓄冷蒸发器、蒸发器风机，压缩机的高压气体压出口通过铜管与冷凝器的入口相连接，冷凝器的出口管与储液罐的入口相接，储液罐的制冷剂流出管与膨胀阀连接，之后膨胀阀再与蓄冷蒸发器的入口管相接，蓄冷蒸发器的出口管路与压缩机的低压气体吸入口连接。本发明综合了常规空调制冷和蓄冷介质蓄冷的特点，利用用电低谷时廉价的电能制取冷量，将其储存在蓄冷介质中，在需要时使用，不仅为空调用户节省了电费，同时起到了缓解了城市供电峰谷差异大的问题。

Description

蓄冷家用空调器

技术领域

本发明涉及一种利用相变工质进行蓄冷的空调器，特别是一种蓄冷家用空调器，属于暖通空调制冷领域。

背景技术

随着人民生活水平的提高，空调在商用、住宅等领域的普及率越来越高，但是目前绝大多数的家用空调器都利用电能驱动压缩机做功进行制冷，这样就导致了：(1)在炎热夏季的夜晚，数量众多家用空调的使用，使城市夜晚的用电需求激增，甚至会远大于城市电网的实际电力供应，造成城市电网的超载运行，在危险的情况下迫使供电局不得不拉闸限电。(2)由于一天之中城市供电不可避免地存在着供电高峰和低谷的现象，为了使电网更平稳地运行，削峰填谷，供电局通常采用峰谷分时收费的手段以鼓励谷段用电，这样高峰时空调的运行会使用户支付更多的费用。

为了缓解因空调用电而导致的峰谷用电量差距大对电网的冲击，以及减少因高峰段使用空调所增加的费用，在技术上许多研究者都建议采用冰蓄冷或共晶盐蓄冷的家用空调，经文献检索发现，清华大学周晓棠等人在《制冷学报》2001年第3期撰文“家用空调中冰蓄冷的应用及实验研究”，对使用冰蓄冷的家用空调进行了实验研究。方贵银和徐锡斌在《制冷》2003年3月第22卷1期的论文“小型蓄冷空调系统研究”中提出了使用共晶盐蓄冷的家用空调系统。然而冰蓄冷模式是利用水的相变凝固潜热来蓄存冷量的，其相变潜热大(334kJ/kg)，但其相变凝固点较低(0℃)，且蓄冰时存在较大的过冷度(4～6℃)。为了蓄存冷量，空调机组必须运行在较低的工作温度范围(-10～-8℃)，这样就势必造成了空调机组的效率下降，空调机组在蓄冰工况的效率一般只有空调工况的70％。共晶盐蓄冷虽然不存在冰蓄冷的问题，但是无论采用冰蓄冷还是采用共晶盐蓄冷，蓄冷介质都被储存在专门的容器中，需要载冷剂和相应的管道和阀门等控制元件来完成释冷过程，这样大大增加了家用空调设备的体积和价格。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种利用相变工质进行蓄冷的家用空调器，该空调器具有独特的紧凑式蓄冷蒸发换热器，能够在用电低谷时将空调器制取的冷量储存在换热器内的相变蓄冷介质中，在用电高峰时将储存的冷量释放，减少了用户的高峰段电费支出，同时也缓解了电网的峰谷差异。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：压缩机、冷凝器、冷凝器风机、储液罐、膨胀阀、蓄冷蒸发器、蒸发器风机，压缩机压出端通过铜管与冷凝器的入口相连，冷凝器的出口管段与储液罐的入口相接，储液罐的出口管段与膨胀阀连接之后，再与蓄冷蒸发器的入口相接，蓄冷蒸发器的出口管路与压缩机的吸入端连接，这样串联构成蓄冷家用空调器。

而且，本发明设计了独特的蓄冷蒸发器，该蓄冷蒸发器包括：蒸发器上绝热板、蒸发器下绝热板、蓄冷箱、蓄冷盘管、蓄冷介质、换热翅片、翅片侧挡板、蒸发器出口管、蒸发器入口管、分流管、合流管，蓄冷盘管，即蛇形制冷剂细铜管，安装在蓄冷箱内，蓄冷箱的侧壁上开两个圆孔，分别让蓄冷盘管的流入管和流出管伸出蓄冷箱外。在蓄冷器和蓄冷盘管之间的空隙中充填蓄冷介质，蓄冷箱为铝制扁平中空匣体，本身焊接密封，将蓄冷盘管和蓄冷介质封装在其内部，这样，蓄冷箱、蓄冷盘管和蓄冷介质就组成了蓄冷换热器的蓄冷单元。在两个相邻的蓄冷箱之间钎焊用于换热的波纹状交错排列的铝制翅片，在换热翅片的左右夹以绝热材料制成的侧挡板，这样换热翅片、翅片侧挡板以及相邻两个蓄冷箱的外壁就构成了空气的流通通道，组成了蓄冷蒸发器的换热单元。在蓄冷换热器的外部，为减少冷量的散失，分别贴有上下绝热板，整个蒸发器的外壁进行保温处理。蓄冷蒸发器入口管与分流管连接，分流管与各蓄冷盘管的流入管连接，将制冷剂平均分配给各蓄冷盘管；蓄冷盘管的流出管与合流管相连接，然后再接蓄冷蒸发器的出口管，将各个蓄冷盘管中流回的制冷剂集中流出蓄冷蒸发器。

蓄冷蒸发器采用模块化的结构，它可以根据蓄冷空调所需冷量的要求，组装多个蓄冷单元和换热单元模块，以满足不同的要求。各单元之间的制冷剂铜管连接方式可以采用并联连接，也可以采用串联连接。这两种连接方式的不同就在于串联时，各个蓄冷单元的蓄冷盘管是首尾相连，不再有分流管和合流管部件，其他结构不发生任何变化。

室外冷凝器的空气侧包括冷凝器风机，室内蓄冷蒸发器的空气侧包括蒸发器风机。为了满足不同室内环境下的蓄冷物质的放热速度，蒸发器风机采用三级或多级调速，可根据室内设定的温度值来调节风机转速，进而控制空调器的出风速度和蓄冷介质储存冷量的释放速度。蓄冷介质采用低共熔、共晶混合物。

本发明的工作包括蓄冷和空气调节两种方式：(1)蓄冷方式。在用电低谷段，开启空调，压缩机启动，吸入蓄冷蒸发器中蓄冷盘管流来的制冷剂蒸气，将其压缩，高压高温的制冷剂蒸气进入冷凝器，通过冷凝器的盘管和翅片将热量传递给空气，冷凝器风机的强制通风更加速这一换热过程，制冷剂本身则被冷却变成液气两相混合物进入储液罐，在储液罐中进一步冷却之后，高压高温的制冷剂液体通过膨胀阀节流，压力下降温度降低，之后进入蓄冷蒸发换热器。经过分流管的流量分配，制冷剂均匀流入各蓄冷箱的蓄冷盘管中，此时制冷剂在蓄冷箱的盘管中进一步节流同时吸收蓄冷箱中封装的蓄冷介质的热量，将蓄冷介质冷却，使其发生相变，将获得的冷量储存起来，而制冷剂在流出蓄冷蒸发器之后本身则被加热蒸发，变成低温低压的气体，被压缩机吸入进行下一次制冷蓄冷循环。这样的过程循环进行就将制得的冷量源源不断地储存在蓄冷箱内的蓄冷介质中，一直到蓄冷介质的冷量储存饱和为止。(2)空气调节方式。在用电高峰，此时一般也是空调的使用高峰，空调器的压缩机不再启动，此时只需要开启蓄冷蒸发器的风机，室内空气强制流过换热单元的空气通道，与蓄冷箱的外壁，波纹状的换热翅片发生对流换热，空气被蓄冷介质冷却，相当于携带着蓄冷介质中的冷量重新又流回室内，这样室内的空气不断地流过换热单元，则蓄冷介质中的冷量逐渐被空气带出，室内温度下降，而蓄冷介质本身则温度升高，变成蓄冷之前的存在状态，准备下一次的蓄冷。通过这样的过程，对室内的温度进行调节。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明具有如下功能和效果：(1)在用电低谷利用廉价的电力进行制冷，将制取的冷量储存在蓄冷介质中，在用电高峰使用极少的电能驱动风机对室内空气环境进行调节，在为用户节省空调用电费用的同时又满足了人们的舒适要求。(2)在用电低谷时使用电能制冷蓄冷，缓解了城市供电峰谷差异大的问题，避免了在高温天气不得不拉闸限电的情况。有利于供电部门进行负荷的峰值调整，保证了发电、供电设备的高效率运行。(3)蓄冷单元和换热单元以模块形式结合在一起，无需专门的蓄冷介质储存容器以及释冷过程所需要的载冷剂和管道阀门，简化了蓄冷系统，使蓄冷空调的结构更为紧凑，降低了蓄冷空调器本身的价格，节省了安装空间。本发明综合了常规空调制冷和蓄冷介质蓄冷的特点，利用用电低谷时廉价的电能制取冷量，将其储存在蓄冷介质中，在需要时使用，不仅为空调用户节省了电费，同时起到了缓解了城市供电峰谷差异大的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明中并联型式蓄冷蒸发器的结构示意图

图3为本发明中串联型式蓄冷蒸发器的结构示意图

具体实施方式

如图1和图2、图3所示，本发明包括：压缩机1、冷凝器2、冷凝器风机3、储液罐4、膨胀阀5、蓄冷蒸发器6、蒸发器风机7，其连接方式为：压缩机1的高压气体压出口通过铜管与冷凝器2的入口相连接，冷凝器2的出口管与储液罐4的入口相接，储液罐4的制冷剂流出管与膨胀阀5连接，之后膨胀阀5再与蓄冷蒸发器6的入口管相接，蓄冷蒸发器6的出口管路与压缩机1的低压气体吸入口连接。

蓄冷蒸发器6包括：蒸发器上绝热板8、蓄冷盘管9、蓄冷介质10、翅片侧挡板11、换热器翅片12、蓄冷箱13、蒸发器下绝热板14、蒸发器入口管15、蒸发器出口管16、分流管17、合流管18，蓄冷盘管9安装在蓄冷箱13内，蓄冷箱13的侧壁上开两个圆孔，分别让蓄冷盘管9的流入管和流出管伸出蓄冷箱13外。在蓄冷箱13和蓄冷盘管9之间的空隙中充填蓄冷介质10，蓄冷箱13是由铝制成的扁平中空匣体，本身焊接密封，将蓄冷盘管9和蓄冷介质10封装在其内部，这样，蓄冷箱13、蓄冷盘管9和蓄冷介质10组成了蓄冷蒸发器6的蓄冷单元，波纹状交错排列的换热器翅片12钎焊在两个相邻的蓄冷箱13的外壁，翅片侧挡板11在换热器翅片12的作用将换热器翅片12夹住，这样换热器翅片12、翅片侧挡板11以及相邻两个蓄冷箱13的外壁就构成了空气的流通通道，组成了蓄冷蒸发器6的换热单元。在蓄冷蒸发器6的外部，分别贴有保温的上绝热板8和下绝热板14，蓄冷蒸发器6的入口管15与分流管17连接，分流管17与各蓄冷盘管的流入管连接，蓄冷盘管9的流出管与合流管18相连接，然后再接蓄冷蒸发器6的出口管16。

通过不同蓄冷单元和换热单元的组装，可形成不同蓄冷容量的蓄冷蒸发器6，蓄冷单元和换热单元的组装，既可以采用并联的连接形式，也可以采用串联的连接形式，同并联连接形式的蓄冷换热器不同，串联连接的蓄冷换热器中各个蓄冷单元的蓄冷盘管9是首尾相连接的，没有分流管17和合流管18这两个部件。

冷凝器2的空气侧包括冷凝器风机3，蓄冷蒸发器6的空气侧包括蒸发器风机7。

Claims (4)

1、一种蓄冷家用空调器，包括：压缩机(1)、冷凝器(2)、冷凝器风机(3)、储液罐(4)、膨胀阀(5)、蓄冷蒸发器(6)、蒸发器风机(7)，其特征在于，压缩机(1)的高压气体压出口通过铜管与冷凝器(2)的入口相连接，冷凝器(2)的出口管与储液罐(4)的入口相接，储液罐(4)的制冷剂流出管与膨胀阀(5)连接，之后膨胀阀(5)再与蓄冷蒸发器(6)的入口管相接，蓄冷蒸发器(6)的出口管路与压缩机(1)的低压气体吸入口连接。

2、根据权利要求1所述的蓄冷家用空调器，其特征是，蓄冷蒸发器(6)包括：蒸发器上绝热板(8)、蓄冷盘管(9)、蓄冷介质(10)、翅片侧挡板(11)、换热器翅片(12)、蓄冷箱(13)、蒸发器下绝热板(14)、蒸发器入口管(15)、蒸发器出口管(16)、分流管(17)、合流管(18)，蓄冷盘管(9)设置在蓄冷箱(13)内，在蓄冷箱(13)和蓄冷盘管(9)之间的空隙中充填蓄冷介质(10)，蓄冷箱(13)本身焊接密封，将蓄冷盘管(9)和蓄冷介质(10)封装在其内部，蓄冷箱(13)、蓄冷盘管(9)和蓄冷介质(10)组成了蓄冷蒸发器(6)的蓄冷单元，换热器翅片(12)钎焊在两个相邻的蓄冷箱(13)的外壁，翅片侧挡板(11)将换热器翅片(12)夹住，换热器翅片(12)、翅片侧挡板(11)以及相邻两个蓄冷箱(13)的外壁就构成了空气的流通通道，组成了蓄冷蒸发器(6)的换热单元，在蓄冷蒸发器(6)的外部，分别贴有保温的上绝热板(8)和下绝热板(14)，蓄冷蒸发器(6)的入口管(15)与分流管(17)连接，分流管(17)与各蓄冷盘管的流入管连接，蓄冷盘管(9)的流出管与合流管(18)相连接，然后再接蓄冷蒸发器(6)的出口管(16)。

3、根据权利要求2所述的蓄冷家用空调器，其特征是，蓄冷蒸发器(6)中多个蓄冷单元和换热单元的组装采用并联连接，或者采用串联连接，串联连接的蓄冷换热器(6)中各个蓄冷单元的蓄冷盘管(9)首尾相连接，蓄冷介质采用低共熔、共晶混合物。

4、根据权利要求2所述的蓄冷家用空调器，其特征是，蓄冷箱(13)的侧壁上开两个圆孔，蓄冷盘管(9)的流入管和流出管通过圆孔伸出蓄冷箱(13)外。

Images