CN1696590A - 四季节能环保冷暖空调三用机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四季节能冷暖空调三用机，热泵的进出口分别和四通阀连接，四通阀的另外两路管道中，一路与水冷换热器、石蜡基相变换热装置相连接；另一路管道阀门分别与室内机风冷换热器、水冷换热器相连接；散热装置内部设有可变导热管，其冷凝端连接到石蜡基相变换热装置，蒸发端与水冷换热器相连接；石蜡基相变换热装置通过阀门与节流阀J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J相连，经阀门与缓冲罐相连；缓冲罐另二个连接端口分别由安装了阀门的管道与水冷换热器的出口、节流阀相连。它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。

Description

四季节能环保冷暖空调三用机

                      技术领域

本发明涉及一种节能环保冷暖空调机，尤其是一种兼顾环保和建筑外观美观的冷暖空调器和热水器节能技术相结合的节能环保冷暖空调机。

                      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空调和热水器的不足，以及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、节能的四季节能环保冷暖空调的三用机，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。

本发明的技术方案是这样实现的：一种四季节能冷暖空调三用机，包括由室内机风冷换热器，室内机风扇，风向导流器，室内温度传感器四通阀和热泵组成的室内机组，水冷换热器，热管散热装置，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。

热泵的进出口和四通阀的两端相连接；而四通阀另两个端口中一端通过管道、阀门分别与水冷换热器、石蜡基相变换热装置相连接，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，热管散热装置的冷凝端连接到石蜡基相变换热装置，蒸发端与水冷换热器相连接；石蜡基相变换热装置另一端通过阀门与节流阀J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接口通过管道、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B的出口、节流阀相连。

水冷换热散热器内部均布盘管，而盘管外设有一个用于储存水的空腔。热管散热装置由充气式可变导热管构成。

石蜡基相变换热装置另一部分直接连接到室外，并采用嵌入式安装方式安装在建筑的外墙中，墙体内设有隔热板，隔热板上安装有水冷换热器，石蜡基相变换热装置外表面设有换热翅片，热管散热装置置于石蜡基相变换热装置与水冷换热器之间。石蜡基相变换热装置内部设有石蜡基相变换热材料，并安装有换热管束。

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是本发明进行供热循环时循环路线示意图；

图3是本发明进行制冷循环时循环路线示意图；

图4是本发明中水冷换热器B、热管散热装置R、石蜡基相变换热装置S的一种布置及工作原理图。

                      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，四季节能环保冷暖空调三用机，包括室内机组I，水冷换热器B，热管散热装置R，石蜡基相变换热装置S，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的进出口分别和四通阀C的两个接口连接，热泵T是通过四通阀C连接到整个管路当中。四通阀C的其他两端，一端通过管道、阀门F9，F10分别与水冷换热器B、石蜡基相变换热装置S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，热管散热装置R的冷凝端连接到石蜡基相变换热装置S，蒸发端与水冷换热器B相连接；石蜡基相变换热装置S中均布有换热管道分支，这些分支的总路分别通过阀门F8与节流阀J相连，和经阀门F7与水冷换热器B的出口相连；室内机风冷换热器V的另一接口通过管道、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另二个接口分别经阀门F₄，F₆与水冷换热器B的出口、节流阀J相连。

水冷换热器B采用盘管设计，平且能够储存一定量的水。一般可以安装在浴室或者是厨房。按照三口之家计算，其容量可以是150L。另外，根据实际使用情况的需要，该水冷换热器B可以和附加储热水箱用管路连接，当水冷换热器中的水均被加热到预定温度的时候，其内的热水可以通过以上管路被输送到附加的储热水箱A中保存，用户在需要使用热水的时候先使用附加储热水箱中的热水。

空调机室内机仍然采用现有的安装方式。在本发明中，热泵T将被安装在室内适当的位置，比如厨房。附加储热水箱A可以考虑采用扁平的箱体设计，安装在厨房和浴室的夹层中。

热管散热装置R采用充气式可变导热管。在水冷换热器B中的水温达到设定温度的时候，为了能够使水冷式换热器B中的水在达到水温要求以后还是能够起到冷却制冷剂的作用。这个时候，水冷换热器B就相当于是一个传热装置，通过水冷换热器B，回路当中制冷剂的热量被热管带走，实现对制冷剂的冷却作用。热管散热装置R由于采用的是充气式可变导热管，选择适当的热管工作液体，就可以实现的对水冷换热器中的水温的控制，使水温达到一定温度以后不再上升。热管散热装置R中的每一根热管都是独立的单元，所以，如果有一根热管发生损坏，则只需替换这一有问题的热管，而不需替换整个热管散热装置R。

热管散热装置R，蒸发端安装在水冷换热器B中，其冷凝端连接到石蜡基相变换热装置S。在进行供暖循环的时候，制冷剂流经石蜡基相变换热装置S内的换热管束，该石蜡基相变换热装置S在这个时候能够承担起进行制冷剂和户外空气间的换热任务。

热管散热装置的冷凝端连接到石蜡基相变换热装置S，从热管传导过来的热量首先在石蜡基相变换热装置S中储存，然后石蜡基相变辅助换热装置S全天向外界缓释热量。这样可以避免热量的集中排放而产生热岛效应。

该石蜡基相变辅助换热装置S另一部分直接连接到室外，能够吸收热管中的热量并且向户外大气释放。由于采用石蜡基的相变材料，其本身可以储存一定量的热量，所以对环境的热量释放是一种缓慢的过程。与现有的室外风冷机组相比，该换热装置是一种无外加能源的散热装置，无噪音污染，具有节能环保的特点。

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，本发明作供热循环的时候，从热泵T出来的高温高压的制冷剂，通过四通阀C的作用进入供热循环管路，一路通过阀门F1进入水冷换热器B，来加热储存在其中的冷水，同时达到自身冷却的目的，然后经过阀门F4进入缓冲罐G；另一路通过阀门F2进入室内换热器V加热室内的空气，之后通过阀门F3进入缓冲罐G。两股流体在缓冲罐内G内混合均匀后，通过阀门F6进入节流阀J。之后，冷却了的制冷剂通过阀门F8进入石蜡基相变换热装置S完成换热过程，然后通过阀门F9和四通阀C进入热泵T重新开始循环。

运行控制系统有在水冷换热器B中有温度感应装置，当水冷换热器B中的水达到热管内制冷液体沸点时，阀门F1在电控系统的作用下自动关闭，整个系统中的制冷剂只走供热这一路，也就是只起到调节室温的作用。当水冷换热器B中的水自然冷却到一定温度，比如40℃后，感温装置通过电控系统调节阀门F1自动开启，制冷剂再次进入水冷换热器B来加热其中的水。

在春秋季节不需要调节室内空气温度的情况时，该三用机可以单独作为热泵式热水器使用，其制冷剂走过的路线为：热泵T→四通阀C→阀门F1→水冷换热器B→阀门F4→缓冲罐G→阀门F6→节流阀J→阀门F8→石蜡基相变换热装置S→阀门F9→四通阀C→热泵T

作为热水器使用的时候，当水冷换热器B中的水温达到用户设定的温度时，整个系统在运行电路的作用之下停止运行。

如图3所示，本发明的制冷循环路线是：热泵T→四通阀C→阀门F10→水冷换热器B→阀门F7→节流阀J→阀门F5→室内换热器V→阀门F2→四通阀C→热泵T。

水冷换热器B中的水内加热到额定温度后，热管散热装置R散热效率增加，将水冷换热器B中多余的热量传递到石蜡基相变换热装置S中，当制冷剂传递给水的热量和热管带走的热量相等的时候，水冷换热器B中的水温就不再上升。石蜡基相变换热装置S内表面(与室内接触的一面)是良好的绝热材料，外表面(与外界大气接触的一面)为良好的传热材料，外表面还可以布置换热翅片来加强换热效果。石蜡基相变换热装置S本身能够储存一定量的热能，然后通过其外表面，将热量缓慢地释放到室外大气中。

如图4所示，本发明的石蜡基相变辅助换热装置S另一部分直接连接到室外，并采用嵌入式安装方式安装在建筑的外墙W中，墙体W内设有隔热板D，隔热板D上安装有水冷换热器B，石蜡基相变换热装置S外表面设有换热翅片S2，其内表面设有石蜡基换热材料S1，热管散热装置R置于石蜡基相变换热装置S与水冷换热器B之间。

Claims (6)

1.一种四季节能冷暖空调三用机，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)，热管散热装置(R)，以及运行保护系统，其特征在于：所述热泵(C)的进出口和四通阀(C)的两端相连接；而四通阀(C)另两个端口中一端通过管道、阀门(F9，F10)分别与水冷换热器(B)、石蜡基相变换热装置(S)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，热管散热装置(R)的冷凝端连接到石蜡基相变换热装置(S)，蒸发端与水冷换热器(B)相连接；石蜡基相变换热装置(S)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)的另一接口通过管道、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。

2.根据权利要求1所述的四季节能冷暖空调三用机，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所述的四季节能冷暖空调三用机，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所述的四季节能冷暖空调三用机，其特征在于，所述热管散热装置(R)由充气式可变导热管构成。

5.根据权利要求1所述的四季节能冷暖空调三用机，其特征在于，所述石蜡基相变换热装置(S)另一部分直接连接到室外，并采用嵌入式安装方式安装在建筑的外墙(W)中，墙体(W)内设有隔热板(D)，隔热板(D)上安装有水冷换热器(B)，石蜡基相变换热装置(S)外表面设有换热翅片(S2)，热管散热装置(R)置于石蜡基相变换热装置(S)与水冷换热器(B)之间。

6.根据权利要求1或5所述的四季节能冷暖空调三用机，其特征在于，所述石蜡基相变换热装置(S)内部设有石蜡基相变换热材料(S1)，并安装有换热管束。

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