CN1696589A - 具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,包括室内机组,水冷换热器,蓄热材料换热器,以及运行保护系统。该空调机能够在夏季制冷并且提供热水,在冬季制热并且提供热水,在其他的季节同样可以作为热泵式热水器使用,并且它的安装不会破坏建筑物的外貌。由于该空调机运行时本身并没有新风的交换,所以可以有效控制空气源疾病的传播。

Description

具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机
技术领域
本发明涉及一种节能环保冷暖空调机,尤其是一种具有热水功能的冷暖空调器。
背景技术
现有的冷暖空调器只有在夏冬两季有用,而一般情况下,在春季和秋季则处于闲置状态,这种设备对于用户来说是利用率不高,而对于厂家和生产商来说,很容易使大笔的资金积压,是设备和资金的一种浪费。
目前,普遍使用的空调都是通过室外机组由风机将室内的冷热负荷吹扫而进行加热或者冷却的,在夏天制冷的时候向室外排放的热量约为空调器压缩机耗电量的三倍,是一种热量的白白浪费。而且在一些风冷式空调器安装比较密集的生活区和公共场所,以及周边区域的空气气温将会明显的升高,这是由于大量的空调设备向外界排放出来的热量所造成的,城市中的热岛效应因此而产生。
生活中普遍使用的热水器有电热水器和管道热水器。前者,对电能的浪费严重,并且容易造成漏电、触电等的事故;而后者,除了水温不容易控制,容易造成烫伤之外,还存在着诸多不安全的隐患,比如由于安装不妥而引起的煤气中毒事件频频发生。
现有的家用电热水器耗电量大,电能品质的利用率低,电热转化比不到1,且一年四季都会用到,三口之家以日用热水量150升从20℃加热到50℃来计算,日耗电约5.2度,年耗电约1800度。
另外,现今市场上出现的家用水冷式(室外机组用水冷却)空调系统,也需要花费额外的资金来建立一个冷却水(冷却塔)系统,将冷却工质从室内吸收的热量通过冷却塔排放到周围环境中去,这种做法并不能从根本上解决热能的浪费问题。
中国发明专利申请号92110270.4,公开日1994.3.23公开了一种制冷热泵热水机,它是一种把风冷冷凝器改成水冷冷凝器,而不再风冷制冷功能。另一类是在压缩机排气口和风冷冷凝器入口之间增加水冷冷凝器。前一种方案适合做热泵热水器,但是因为夏天用冷气量很大,水冷冷凝器需消耗的水量也很大,仅靠生活用水量是很难平衡的,而且在缺水地区不适合推广。但是后一种往往不能全年使用,不能一年四季发挥空调的热水作用。
而中国专利申请号02116049.X,公开日2002.12.18,公开了一种四季节能冷暖空调热水三用机。它虽然可以四季使用,但是仍然保留了室外机组,运行时室外机组发出的噪音很大,又由于是热量的集中排放,还是很容易造成热岛效应的。同时,室外机组的存在不仅直观上破坏了建筑外观的美观程度,而且长期的室外机组运行后在墙面上留下水渍等污渍同样会影响建筑的外观美观程度。
发明内容
本发明是为了克服现有冷暖空调热水三用机存在的缺陷,提供一种高效、可靠、环保、节能的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调,它不仅能够在夏季制冷并且提供热水,在冬季制热并且提供热水,而且在其他的季节同样可以作为热泵式热水器使用,并且它的安装不会破坏建筑物的外貌。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,包括由室内机风冷换热器,室内机风扇,风向导流器,室内温度传感器和热泵组成的室内机组,水冷换热器,以及运行保护系统,还可包括加储热水箱或电辅助加热系统。
热泵的进、出口分别和四通阀相连接,四通阀的另两个接口中,一个通过管道、阀门分别与水冷换热器、蓄热材料换热器相连接,另一端通过管道、阀门分别与室内机风冷换热器、水冷换热器相连接,蓄热材料换热器另一端通过阀门与节流阀相连、经阀门与水冷换热器的出口相连;室内机风冷换热器的另一端通过管道、阀门与节流阀相连,经阀门与缓冲罐相连;缓冲罐另两个接口分别经阀门与水冷换热器的出口、节流阀相连。
水冷换热散热器内部均布盘管,而盘管外是一个用于储存水的空腔。
蓄热材料换热器的外形呈薄壁形,其大平面与室内墙面紧密贴合安装,其中室内墙的另一面直接与外界大气接触。
蓄热材料换热器的外表面与房间墙壁直接贴合面上设有热的良导体层,其余与室内环境接触的各面上均设有热的不良导体层。
蓄热材料换热器表面平整,还可以通过其绘有装饰的平面采用吊挂的方式紧贴安装在建筑墙体的外表面上。
蓄热材料换热器内安装有并列的换热管,并列管路的两端汇合在蓄热材料换热器二端接口处,蓄热材料换热器内部换热管外填装固-固相变或者是固-液相变的蓄热材料。
运行保护系统中设有安装在水冷换热器中,根据水冷换热器中的水温,自动调节阀门闭合的温度感应器。其中所用阀门是流量调节阀。
本发明与现有空调室外风机的热量集中排放不同,这种热量的缓慢释放可以持续相当长的时间,是一种缓释过程,不会造成热量在短期的集中释放,能够有效缓解热岛效应。
本发明与利用管道直接排放到大地里面不同的是它不受到建筑物占地面积的限制,而是向空中要换热面积。
另外,这种热量的排放方式的动力是墙壁两面的温差,不需要外加的动力来强行散热。在这方面也节省了电能的消耗。(若使将蓄热材料换热器安装在室外,则其运行动力就是蓄热材料换热器内蓄热材料和室外空气之间的温差。)同时由于没有风机强迫换热,彻底避免换热系统噪音的产生。
本发明不仅能够在夏季制冷并且提供热水,在冬季制热并且提供热水,而且在其他的季节同样可以作为热泵式热水器使用,比电热水器夏季节能100%,其他季节节能70%左右。在可靠运行的前提下能够达到良好的节能和环保效果,解决了空调器在超过半年的时间内处于闲置状态,和电热水器耗电大的难题。
本发明还有一个显著优点就是:每一个机组是闭合的,都是独立的,所以不会由于空气的交换而传播或扩散通过空气传播的病菌,能够有效控制这一类空气源传播的疾病,比如SARS的扩散。
附图说明
图1是本发明连接关系原理图;图2是本发明进行供暖循环和热泵热水原理图;图3是本发明进行制冷循环时循环原理图;图4是本发明中蓄热材料换热器的一种安装方式主视简图;图5是图4的左剖面图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示,具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,包括室内机组I,水冷换热器B,节流阀J,以及运行保护系统,根据具体情况的需要,还可以附加储热水箱或电辅助加热系统。
室内机组I(见图1中虚线框部分),主要由现有空调机室内机和热泵T以及四通阀C组成。现有空调机室内机组主要包括室内机风冷换热器V,室内机风扇,风向导流器,室内温度传感器。
热泵T直接和四通阀C相连接,四通阀C的另两个接口,其一通过阀门F9,F10与水冷换热器B、蓄热材料换热器X相连接,另一端通过管道、阀门F2,F1分别与室内机风冷换热器V、水冷换热器B相连接;蓄热材料换热器X另一端通过阀门F8与节流阀J相连、经阀门F7与水冷换热器B的出口相连;室内机风冷换热器V又通过管道、阀门F5与节流阀J相连,经阀门F3与缓冲罐G相连;缓冲罐G另两个接口分别经阀门F4,F6与水冷换热器B的出口、节流阀J相连。
蓄热材料换热器X的外形呈薄壁形,其大平面与室内墙面W紧密贴合安装,其中室内墙W的另一面直接与外界大气接触。
蓄热材料换热器X的外表面与房间墙壁直接贴合面上设有热的良导体层,其余与室内环境接触的各面上均设有热的不良导体层;如图1,4,5所示,蓄热材料换热器内安装有并列的换热管P,并列管路P的两端汇合在蓄热材料换热器X二端接口处,蓄热材料换热器X内部换热管P外填装固-固相变或者是固-液相变的蓄热材料。
水冷器B为了达到良好的换热效果采用盘管设计。水冷换热器B包括内部安装的盘管,温度设定系统,电控阀门。该水冷换热器X可以储存一定量的冷水,安装位置可以考虑放在浴室中,安装方式可以采用壁挂式。其中,高温高压的制冷剂流经盘管,来加热水冷换热器B中的冷水,达到冷却制冷剂的目的。冷水经过加热达到设定温度后就提供给用户日常使用。
以上蓄热材料热交换器X和水冷换热器B在整个回路中采用并联连接。在制冷循环过程当中,高温高压制冷剂首先进入水冷换热器B,在水冷换热器B中的冷水全部被加热到设定温度并且还没有被使用时,水冷换热器B和热泵之间的电子阀门关闭,制冷剂进入蓄热材料换热器X,将热量传递给蓄热换热器X中的蓄热材料,同时达到冷却本身的目的。
蓄热换热器X中蓄热材料保存的热量通过直接与外界接触的墙缓慢的向外界释放热量。
运行保护系统除了各种现有空调系统的控件和电子阀门等,还包括缓冲罐G。缓冲罐G的作用是将从水冷换热器B和室内机风冷换热器出来的两股不同热力状况的制冷剂均匀混合,从而保证让制冷剂以同样的热力特性进入节流阀J。
如图2所示,本发明的具有热水功能的四季节能冷暖空调机,在同时加热水和供暖的时候,四通阀C自动定位,从热泵T出来的高温高压的制冷剂,一路通过阀门F1进入水冷换热器B被冷却,而此时水冷换热器中的水被加热提供用户使用,然后制冷剂通过阀门F4后进入到缓冲罐G;另一路通过阀门F2进入室内换热器V来实现对室内空气的温度调节,然后通过阀门F3进入到缓冲罐G中,这两路制冷剂在缓冲罐G中混合均匀后通过阀门F6进入节流阀J,流经阀门F8后在蓄热材料换热器X中吸收热量,最后通过阀门F9和四通阀C回到热泵T中重新开始循环。
运行系统还具有以下特点,当水冷换热器B中的水温达到用户的设定温度后,阀门F1自动关闭,制冷剂不再进入水冷换热器B,而是全部走供热循环,进入到室内换热器V。
在春秋季节不需要调节室内温度而需要热水使用的时候,该机组能够作为热泵式热水器来实现单独提供热水的功能。制冷剂的循环回路是:热泵T→四通阀C→阀门F1→阀门F4→缓冲罐G→阀门F6→节流阀J→阀门F8→蓄热材料换热器X→阀门F9→四通阀C→热泵T如图3所示,本发明的制冷循环路线是:通过四通阀C自动定位作用,从热泵T出来的制冷剂可以走两路循环,一路是进入水冷换热器B,一路是进入到蓄热材料换热器X。循环开始时,制冷剂首先通过阀门F10进入水冷换热器B中冷却,然后通过阀门F7进入到节流阀J,然后通过阀门F5进入到室内换热器V,实现调节室内气温,最后通过阀门F2和四通阀C回到热泵T,重新开始循环。当水冷换热器B中的水被加热到用户设定温度后,运行控制系统关闭阀门F10,制冷剂通过阀门F7进入蓄热材料换热器X,蓄热换热器X中的蓄热材料吸收制冷剂的热量,来冷却制冷剂。而蓄热换热器X吸收的这部分热量,通过墙壁缓慢散发到外界环境中。当水冷却换热器B中的水温偏离用户设定的温度较远的时候,运行控制系统重新开启阀门F10,同时关闭阀门F7,制冷剂由水冷换热器B来实现冷却。

Claims (8)

1.一种具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,包括由室内机风冷换热器(V),室内机风扇,风向导流器,室内温度传感器,四通阀(C)和热泵(T)组成的室内机组(I)、水冷换热器(B)、以及运行保护系统,其特征在于,热泵(T)的进、出口分别和四通阀(C)相连接,四通阀(C)的另两个接口中,一个通过管道、阀门(F10,F9)分别与水冷换热器(B)、蓄热材料换热器(X)相连接,另一端通过管道、阀门(F2,F1)分别与室内机风冷换热器(V)、水冷换热器(B)相连接,蓄热材料换热器(X)另一端通过阀门(F8)与节流阀(J)相连、经阀门(F7)与水冷换热器(B)的出口相连;室内机风冷换热器(V)的另一端通过管道、阀门(F5)与节流阀(J)相连,经阀门(F3)与缓冲罐(G)相连;缓冲罐(G)另两个接口分别经阀门(F4,F6)与水冷换热器(B)、节流阀(J)相连。
2.根据权利要求1所述的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,其特征在于,还可包括加储热水箱或电辅助加热系统。
3.根据权利要求1所述的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,其特征在于,所述水冷换热散热器(B)内部均布盘管,而盘管外设有一个用于储存水的空腔。
4.根据权利要求1所述的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,其特征在于,所述蓄热材料换热器(X)的外形呈薄壁形,其大平面与室内墙面(W)紧密贴合安装,其中室内墙(W)的另一面直接与外界大气接触;其中,蓄热材料换热器(X)的外表面与房间墙壁直接贴合面上设有热的良导体层,其余与室内环境接触的各面上均设有热的不良导体层。
5.根据权利要求1所述的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,其特征在于,所述蓄热材料换热器(X)表面平整,还可以通过其绘有装饰的平面采用吊挂的方式紧贴安装在建筑墙体的外表面上。
6.根据权利要求1或4所述的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,其特征在于,所述蓄热材料换热器(X)内安装有并列的换热管(P),并列管路(P)的两端分别汇合在蓄热材料换热器(X)的二端进出口处,蓄热材料换热器(X)内部换热管(P)外填装固-固相变或者固-液相变的蓄热材料(X1)。
7.根据权利要求1所述的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,其特征在于,所述运行保护系统中设有安装在水冷换热器(B)中,根据水冷换热器(B)中的水温,自定调节阀门(F1,F10)闭合的温度感应器。
8.根据权利要求1所述的具有热水功能的四季节能环保冷暖空调机,其特征在于,所述阀门(F1,F10)是流量调节阀。
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