CN1884933A - 户式热电冷暖空调系统 - Google Patents

Abstract

一种户式热电冷暖空调系统，由一个或多个电子热泵组、风机盘管或地热盘管、室外吸热器、冷却塔及低位水箱、水泵、电控阀、以及连接管道组成。电子热泵组中间为高效低耗热电组件即半导体致冷芯片，两边是平板式导能水箱，分别串联和并联，通过管道与风机盘管或地热盘管、电控阀、冷却塔或室外吸热器、低位水箱、水泵构成循环回路。本发明高效、节能、经济、适用、无污染、保护环境，是一种技术性能优良的纯绿色环保产品。

Description

户式热电冷暖空调系统

技术领域：

本发明涉及一种致冷致热装置，具体涉及一种户式热电冷暖空调系统。

背景技术：

目前，致冷与空调技术在工业、商业、民用及日常生活中得到了十分广泛的应用，已成为现代社会不可缺少的重要技术。在致冷与空调技术中，蒸气压缩式致冷方式应用最为普遍，如家用空调器，其致冷系统均以氟利昂为致冷剂，致冷设备包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀及其它辅助设备等。但这种致冷方式的空调产品存在着以下一些不容忽视的问题：

首先是满足不了环境保护的需要：保护好地球，保护好环境是全人类的共同目标，也是中国产品的发展方向。以氟利昂为致冷剂、压缩机致冷的空调产品，对人类生存环境的破坏和影响，主要有二个方面：一是对大气臭氧层的破坏。氟利昂在臭氧层中分解，其氯离子抢夺臭氧的电子，使臭氧变成氧，这种破坏将危害人类健康，危及植物及海洋生物生长繁殖，产生附加温室效应，并加速聚合物老化，已经引起了全人类的关注。各国政府签署的《蒙特利尔议定书》规定，发达国家于1996年1月1日前停止了以氟利昂R₁₂为代表的氯氟烃的生产，2020年限制低氟产品的消费；中国政府承诺，2002年前停止氯氟烃产品的生产，2005年停止使用氯氟烃产品，2010年限制低氟产品的生产，2030年停止低氟产品的应用……。可见，我国目前绝大多数使用低氟(R₂₂)的空调产品，其寿命仅有10余年，而且随着中国经济的快速发展，禁止的时间还会提前，如我国已从2000年7月1日停止R₁₂致冷剂的生产，比原来规定提前了两年。二是噪声污染，由于压缩机等转动部件的存在，不可避免地存在噪声污染，特别是当前我国城市人口人均住房面积不大，住房条件不太完善的情况下，这种污染就更直接、更突出，直接影响人们的生活质量。

其次是满足不了简化工艺，降低成本的需要：氟利昂空调产品结构复杂，制造工艺要求高，成本昂贵。传统的以压缩机为中心的空调产品，至少包括压缩机、冷凝器、蒸发器、吸热盘管、膨胀阀(毛细管)及辅助设备。压缩机，冷凝器、蒸发器，吸热盘管及膨胀阀等本身材质要求高，制造工艺也相当复杂，相应地检测手段也要求非常严密，这些都决定了生产压缩机空调投资大，生产成本较高。同时控制技术极为复杂，特别是家用空调系统，难以做到精确控制，影响了空调产品整体性能的进一步提升。

为解决氟利昂空调产品存在的以上问题，许多有识之士及厂家各自组织技术攻关，但由于种种因素的制约，迄今为止尚未找到一种技术和经济上均合理的代用品，或者效率太低能耗高，或者成本太高。如溴化锂中央空调机组使用油、气、煤等作燃料，产生的废气对大气造成污染，如在香港、新加坡等环境保护要求高的城市已不使用该类产品；二是投资大，其投资是使用单体低氟空调产品投资的二倍左右，三是运行成本高，溴化锂的致冷系数仅1.3左右，不足低氟R₂₂致冷剂的一半，即其运行成本也在低氟空调的二倍以上，可见溴化锂空调系统并非理想产品。

由以上分析可知，在未来的二三十年内，以氟利昂为致冷剂，压缩机致冷的传统空调产品，必将退出空调致冷的历史舞台。因此，大力开展致冷及相关技术的研究，开发生产经济、适用的绿色产品，对传统空调产品进行技术升级，成为现代社会和家庭的普遍渴求，也是我国产业发展方向和社会发展的必然要求。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，而提供一种体积小、重量轻、节能、高效、安全、经济、适用、成本低、控制精确、方便、无噪声、无污染、保护环境和人类健康、极大提升整机品质和技术性能的纯绿色的环保产品--户式热电冷暖空调系统。

本发明采用的技术方案是：这种户式热电冷暖空调系统由一个或多个电子热泵组、风机盘管或地热盘管或风机盘管与地热盘管、室外吸热器、冷却塔及低位水箱、水泵、电控阀、以及连接管道组成；电子热泵组中间为高效低耗热电组件即半导体致冷芯片，两边是紧贴高效低耗热电组件的平板式导能水箱，多个电子热泵组的两边平板式导能水箱分别互相联接；其中，一边互相联接的平板式导能水箱的输出端由管道连接至风机盘管或地热盘管的输入端，风机盘管或地热盘管的输出端由管道连接至低位水箱，低位水箱又由管道，水泵连接至上述互相联接的平板式导能水箱的输入端，构成循环回路；另一边互相联接的平板式导能水箱的输出端由管道连接电控阀，经电控阀选通后，或者由水管连接至冷却塔喷淋器，喷淋后的水再流至低位水箱，或者由水管连接至室外吸热器，室外吸热器再连接至低位水箱，或者由水管直接连至低位水箱，而低位水箱又由水管、水泵连接至上述另一边互相联接的平板式导能水箱的输入端，构成循环回路。

上述技术方案中，多个电子热泵组的一边平板式导能水箱两端互相联接为串联，另一边平板式导能水箱两端互相联接为并联。

上述技术方案中，平板式导能水箱输出端与风机盘管或地热盘管输入端之间，还可串接辅助加热器。

本发明的户式热电冷暖空调系统应用了一种结构简单、技术先进的高效低耗热电组件，即半导体致冷芯片，这种高效低耗热电组件由郴州海川电器产品有限公司出品，为RDJ系列半导体致冷芯片。半导体致冷芯片具有四大优点：

1.无机械转动，无噪声污染，致冷迅速；

2.体积小，重量轻，致冷量可从几毫瓦级至几千瓦级变化，安装使用方便；

3.致冷致热方向、致冷致热量、温度等控制方便；

4.无任何环境污染，是一种纯绿色产品。

本发明的户式热电冷暖空调系统不仅具有半导体致冷芯片所具有的一切优点，而且克服了以往半导体致冷芯片致冷效率低、生产成本高的缺点。本发明的户式热电冷暖空调系统以郴州海川电器产品有限公司RDJ系列高效低耗热电组件为致冷致热的核心，其性能和价格是其它空调系统所无法比拟的。

本发明的优点效果：

本发明的户式热电冷暖空调系统是在热电致冷、电子数控、新材料等新技术高度发展的条件下而产生的最新户式热电冷暖空调系统。户式热电冷暖空调系统改变了传统空调单台分离形式，将热电致冷产生的冷以经济、安全、适用等特点，优化设计成能量循环的集合体，其性能特点如下：

经济而高效：户式热电冷暖空调系统是运用高效低耗热电组件的空调实体，它完全摒弃了传统压缩机致冷的机械、化学致冷方式，将高效低耗热电组件有机地联接为一体，发挥出最佳致冷效率。在同等致冷容量下，电子致冷的原材料成本只有传统致冷的60％；而在同等电耗条件下，电子致冷的发热效率高出传统致冷二倍以上。

户式热电冷暖空调系统分别设有多台居室空调末端，每台空调末端装置都有进、出两根导热水管，系统中所有的导热水管都与热交换器联通一体，进行能量自动调节。如在夏季工作时，热交换器中产生过量的热水，用户一方面可利用热水箱的热水洗涤物品；另一方面用低温自来水降低中心系统温度，从而大幅度提高机组致冷效率。户式热电冷暖空调系统还可具有隐形特点，空调都可以安装在墙体内，一套100平方米的居室可节省建筑用砖约一立方米。

性能卓越，适用美观：

1.户式热电冷暖空调系统无压缩机、无致冷剂，最大的机械部件是15-35W的风机，居室内夜间几乎难以听到响声。高效低耗热电组件直接由电能转化成热能，无任何化学气体产生，因此、户式热电冷暖空调系统堪称零污染的纯绿色环保产品。

2.智能化控制是户式热电冷暖空调系统赋予人们高品质生活享受的一个重要标志。系统中，不论是系统内部，还是用户操作使用上都实行智能模拟控制，内部设有最佳工况下电流、电压控制，高效率前提下水温控制；操作使用上，居室的空调调节系统集中在一个遥控器上，通过信号的一次性传输，可自动调节机组的停、开和温度变化。

3.户式热电冷暖空调系统不再有大体积空调，根据用户的需要它可以任意安装在场地或墙体的某一处，既不占空间，又实用美观。系统中的空调外观只有一个小风口，主体安置在墙体内，不再象传统空调那样采用立式、壁挂式空调占用住房空间，也无致冷液保温输送铜管，而采用的仅仅是二根直径为1厘米的塑料水管，极大地降低了成本，节约了资源。

附图说明：

图1为本发明结构示意图

具体实施方式：

参见图1，这种户式热电冷暖空调系统由一个或多个电子热泵组1、风机盘管2或地热盘管3或风机盘管2与地热盘管3、室外吸热器4、冷却塔5及低位水箱6、水泵7、8、电控阀F1、F2、F3、F4、F5……FN、以及连接管道组成；电子热泵组1中间为高效低耗热电组件9即半导体致冷芯片，两边是紧贴高效低耗热电组件的平板式导能水箱10、11，多个电子热泵组1的两边平板式导能水箱10、11分别互相联接；其中，一边互相联接的平板式导能水箱10的输出端由管道连接至风机盘管2或地热盘管3的输入端，风机盘管2或地热盘管3的输出端由管道连接至低位水箱6。低位水箱6又由管道、水泵7连接至上述互相联接的平板式导能水箱10的输入端，构成循环回路；另一边互相联接的平板式导能水箱11的输出端由管道连接电控阀F2、F3，经电控阀F2、F3选通后，或者由水管连接至冷却塔5喷淋器，喷淋后的水再流至低位水箱6，或者由水管连接至室外吸热器4，室外吸热器4再连接至低位水箱6，或者由水管直接连至低位水箱6，低位水箱6又由水管、水泵8连接至上述另一边互相联接的平板式导能水箱11的输入端，构成循环回路。上述多个电子热泵组的一边平板式导能水箱两端互相联接的方式为串联，另一边平板式导能水箱两端互相联接的方式为并联。平板式导能水箱输出端与风机盘管或地热盘管输入端之间的管道中，还可串接辅助加热器12。

工作过程及原理：

一.致冷模式，以下热端循环水称冷却水，冷端循环水称冷媒水。

1.开户电钮，选择致冷模式，微机检测各功能器件，如电动阀、传感器等，进行模式调整，启动水泵7、水泵8，再次检测水流指示器正常，电子热泵组上电运行。

2.冷媒水循环流程：因受水泵7的作用，冷媒水由低位水箱6经过滤器G1、水泵7、电子热泵组1的平板式导能水箱10冷端，经电辅加热器至所选风机盘管2做功，制冷模式时地热盘管处于关闭状态，致热流程时选择按钮才可启用，再经水管返回冷却塔的低位水箱6，至此循环完成。

3.冷却水循环流程：同理受水泵8的作用，冷却水由冷却塔经过滤器G2、水泵8、水流指示器S2、并联各电子热泵组的平板式导能水箱11热端，经电控三通阀F2、F3、冷却塔5至喷淋器喷淋散热、最后流到低位水箱6，至此冷却水循环完成。

二.致热模式，以下热端循环水称暖媒水，冷端循环水称冷冻水。

1.系统启动致热模式：开启电钮，选择致热或自动模式，微机检测各功能器件，如电动阀、传感器等，进行模式调整，电源极性调整，启动水泵7、水泵8，再次检测水流指示器正常，电子热泵组上电运行。

2.暖媒水循环流程：

因受水泵7的作用，暖媒水由低位水箱6经过滤器G1、水泵7、电子热泵组1的平板式导能水箱10经电辅加热器12至所选风机盘管2做功，再经水管到低位水箱6，至此暖媒水不断循环，以至程序结束。

整个致热流程中，微机自动检测系统效能情况，自动启动电辅加热器补偿，并在显示板上显示其状态。

3.冷冻水循环流程：

当微机检测室外气温≥7℃时，因受水泵8的作用，冷冻水由低位水箱6经过滤器G2、水泵8、水流指示器S2、并联各电子热泵组冷端的平板式导能水箱11，经电控三通阀F2、F3、水管至室外吸热器4吸热、最后又由水管回流至低位水箱6，至此冷冻水不断循环以至程序结束。

当微机检测室外气温＜7℃时，因受水泵8的作用，冷冻水由低位水箱6经过滤器G2、水泵8、水流指示器S2、并联各电子热泵组冷端的平板式导能水箱11，经电控三通阀F2、最后至低位水箱6，同时，根据需要启动辅助加热器工作，以此冷冻水不断循环，以至程序结束。

本发明的主要功能部件如下：

1)电子热泵组：电子热泵组是由高效低耗热电组件和平板式导能水箱组成的，配合水媒介管路组成各应用功能块，如地热盘管、风机盘管等；它是本系统的核心部分。高效低耗热电组件采用郴州海川电器产品有限公司的RDJ系列产品。

2)室外吸热器：室外吸热器是由金属盘管翅片和风机组成的，它是在致热工况时应用。室外吸热器可采用现有北京212吉普车水箱。

3)冷却塔：冷却塔是由喷淋装置、低位水箱和风扇组成，它与室内电子热泵组配合，以实现致冷时的能量转换，即对外散热。冷却塔可采用湘潭喜来水冷公司生产制造的喜来牌冷却塔。

4)地热盘管：地热盘管是在致热工况下供室内取暖方式之一的换能装置。

5)风机盘管；风机盘管是由金属盘管翅片和风机组成，它连接在电子热泵组的连管上，是实现室内致冷致暖的换能装置。

6)电源及控制系统；电源及控制系统是本系统能够稳定可靠的保障，它联接一系列的传感器和一系列电动控制设施。

Claims (3)

1.一种户式热电冷暖空调系统，其特征在于由一个或多个电子热泵组、风机盘管或地热盘管或风机盘管与地热盘管、室外吸热器、冷却塔及低位水箱、水泵、电控阀、以及连接管道组成；电子热泵组中间为高效低耗热电组件即半导体致冷芯片，两边是紧贴高效低耗热电组件的平板式导能水箱，多个电子热泵组的两边平板式导能水箱分别互相联接；其中，一边互相联接的平板式导能水箱的输出端由管道连接至风机盘管或地热盘管的输入端，风机盘管或地热盘管的输出端由管道连接至低位水箱，低位水箱又由管道，水泵连接至上述互相联接的平板式导能水箱的输入端，构成循环回路；另一边互相联接的平板式导能水箱的输出端由管道连接电控阀，经电控阀选通后，或者由水管连接至冷却塔喷淋器，喷淋后的水再流至低位水箱，或者由水管连接至室外吸热器，室外吸热器再连接至低位水箱，或者由水管直接连至低位水箱，而低位水箱又由水管、水泵连接至上述另一边互相联接的平板式导能水箱的输入端，构成循环回路。

2.根据权利要求1所述的户式热电冷暖空调系统，其特征在于多个电子热泵组的一边平板式导能水箱两端互相联接方式为串联，另一边平板式导能水箱两端互相联接方式为并联。

3.根据权利要求1所述的户式热电冷暖空调系统，其特征在于平板式导能水箱输出端与风机盘管或地热盘管输入端之间，串接辅助加热器。

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