CN201302241Y

CN201302241Y - 环保节能型户式中央空调系统

Info

Publication number: CN201302241Y
Application number: CNU2008201434826U
Authority: CN
Inventors: 宁静红; 彭苗; 李慧宇
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2018-11-25

Abstract

本实用新型公开了一种环保节能型户式中央空调系统，旨在提供一种采用CO₂为循环工质的跨临界制冷循环，结构简单，操作方便，保护环境，节约能源的集制冷、供热和供应热水为一体的户式中央空调系统。包括压缩机、消音器、油分离器、三通阀、止回阀、热回收换热器、流量调节阀、储水箱、分水器、电加热器、变频泵、四通阀、热交换器、逆止阀、回热器、干燥过滤器、膨胀阀、换热器、气液分离器和多个截止阀，整个中央空调系统为采用CO₂为循环工质的跨临界制冷循环。该系统结构简单，操作方便，环保节能，方便控制，安全可靠。

Description

环保节能型户式中央空调系统

技术领域

本实用新型涉及一种户式中央空调系统，更具体的说，是涉及一种集制冷、供热和供应热水为一体的户式中央空调系统。

背景技术

随着人民生活水平的提高，家用空调和热水供应已成为现代人居环境中不可缺少的一部分。目前，国内通常是分别选用两套系统，一是家用空调机组或户式中央空调系统，二是热水器(电热水器、燃气热水器等)作为独立热源的热水供应系统。空调系统运行时高温高压气体冷却或冷凝降温过程放出的热量要白白排入大气，既导致了能源的浪费，又造成了室外环境的热污染。同时，使用热水器时又要消耗一定量的高品能(电、燃气等)来制备低品位的生活热水。这种用能的方式不符合可持续发展的要求。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种采用CO₂为循环工质的跨临界制冷循环，结构简单，操作方便，保护环境，节约能源的集制冷、供热和供应热水为一体的户式中央空调系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种环保节能型户式中央空调系统，其特征是，包括压缩机、消音器、油分离器、三通阀、止回阀、热回收换热器、流量调节阀、储水箱、分水器、电加热器、变频泵、四通阀、热交换器、逆止阀、回热器、干燥过滤器、膨胀阀、换热器、气液分离器和多个截止阀；

压缩机的出口与消音器的入口连接，消音器的出口与油分离器的入口连接，油分离器的气体出口与三通阀的入口连接，三通阀的第一出口与四通阀的第一接口连接，四通阀的第二接口通过截门与热交换器的第一接口连接，四通阀的第四接口一路通过第三截止阀与换热器的管侧出口连接，另一路通过第一截止阀与换热器的管侧入口连接，四通阀的第三接口与气液分离器的入口连接，热交换器的第二接口与逆止阀的第一接口连接，逆止阀的第二接口与膨胀阀的出口连接，逆止阀的第三接口一路通过第二截止阀和第一截止阀与换热器的管侧入口连接，另一路通过第四截止阀与换热器的管侧出口连接，逆止阀的第四接口与回热器的管侧入口连接，回热器的管侧出口与干燥过滤器的入口连接，干燥过滤器的出口与膨胀阀的入口连接，膨胀阀的感温包放置在气液分离器的入口管路上；气液分离器的气体出口与回热器的壳侧入口连接，气液分离器的液体出口与压缩机的回油入口连接，气液分离器分离出的液体与油的混合物回到压缩机；回热器的壳侧出口与压缩机的入口连接；三通阀的第二出口与热回收换热器的管侧入口连接，热回收换热器的管侧出口与止回阀的入口连接，止回阀的出口与四通阀的第一接口连接；变频泵的出口与热回收换热器的壳侧入口连接，热回收换热器的壳侧出口通过流量调节阀一路通过截门与储水箱的热水进口连接，另一路通过截门与分水器的入口连接，储水箱的热水出水口通过截门与分水器的入口连接，储水箱的冷水出口与变频泵的入口连接；油分离器的出油口与压缩机的回油口连接；换热器的壳侧入口和壳侧出口分别与房间内的换热系统连接；分水器与房间内的热水供应系统连接；整个中央空调系统为采用CO₂为循环工质的跨临界制冷循环。

在储水箱内设置有电加热器、温度传感器，所述电加热器、温度传感器、变频泵和流量调节阀分别与热水供应控制器连接。

在热交换器的第一接口和第二接口之间设置有外连通管，所述外连通管上设置有截门。

本实用新型具有下述技术效果：

本实用新型环保节能型户式中央空调系统中的制冷系统是采用绿色自然工质CO₂为循环工质的跨临界制冷循环，利用CO₂在气体冷却过程中较大的温度变化来加热生活热水，提供一种集制冷、供热和供热水为一体的多功能的环保、节能型家用中央空调系统，避免了能源的浪费，大大降低成本，满足环保的要求。CO₂是一种对环境无害的自然界天然存在的物质(ODP＝0，GWP＝1)，具有优良的经济性，良好的安全性和化学稳定性，无毒、不燃，适应各种润滑油及常用机械零部件材料，高温下不会分解产生有害气体；具有与制冷循环和设备相适应的热物理性质；CO₂的蒸发潜热较大，单位容积制冷量高。CO₂跨临界循环的高温气体在冷却过程中所具有的较大的温度滑移与冷却介质的温升过程相匹配，使其具有其它常规工质的亚临界循环等温冷凝过程无法比拟的优势。

本实用新型的环保节能型户式中央空调系统，结构简单，操作方便，环保节能，方便控制，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型环保节能型户式中央空调系统的示意图。

图2为本实用新型逆止阀的放大图。

图3为本实用新型四通阀的放大图。

图4为本实用新型三通阀的放大图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。

图1至图4为本实用新型的环保节能型户式中央空调系统的示意图，包括压缩机1、消音器2、油分离器3、三通阀4、止回阀5、热回收换热器6、流量调节阀7、储水箱8、分水器9、电加热器10、变频泵11、四通阀12、热交换器13、逆止阀14、回热器15、干燥过滤器16、膨胀阀17、换热器18、气液分离器19和多个截止阀。

压缩机1的出口与消音器2的入口连接，消音器2的出口与油分离器3的入口连接，油分离器3的气体出口与三通阀4的入口24连接，三通阀4的第一出口25与四通阀12的第一接口27连接，四通阀12的第二接口28通过截门与热交换器13的第一接口连接，四通阀12的第四接口30一路通过第三截止阀22与换热器18的管侧出口连接，另一路通过第一截止阀20与换热器18的管侧入口连接，四通阀12的第三接口29与气液分离器19的入口连接，热交换器13的第二接口与逆止阀14的第一接口31连接，逆止阀14的第二接口32与膨胀阀17的出口连接，逆止阀14的第三接口33一路通过第二截止阀21和第一截止阀20与换热器18的管侧入口连接，另一路通过第四截止阀23与换热器18的管侧出口连接，逆止阀14的第四接口34与回热器15的管侧入口连接，回热器15的管侧出口与干燥过滤器16的入口连接，干燥过滤器16的出口与膨胀阀17的入口连接，膨胀阀的感温包放置在气液分离器的入口管路上。气液分离器19的气体出口与回热器15的壳侧入口连接，气液分离器19的液体出口与压缩机1的回油入口连接，气液分离器分离出的液体与油的混合物回到压缩机1。回热器15的壳侧出口与压缩机1的入口连接。三通阀4的第二出口26与热回收换热器6的管侧入口连接，热回收换热器6的管侧出口与止回阀5的入口连接，止回阀5的出口与四通阀12的第一接口27连接。变频泵11的出口与热回收换热器6的壳侧入口连接，热回收换热器6的壳侧出口通过流量调节阀7一路通过截门38与储水箱8的热水进口连接，另一路通过截门39与分水器9的入口连接，储水箱8的热水出水口通过截门40与分水器9的入口连接，储水箱8的冷水出口与变频泵11的入口连接。油分离器3的出油口与压缩机1的回油口连接。换热器18的壳侧入口和壳侧出口分别与房间内的换热系统连接。分水器9与房间内的热水供应系统连接。整个中央空调系统为跨临界制冷循环，采用CO₂为循环工质。

在热交换器13的第一接口和第二接口之间设置有外连通管35，外连通管35上设置有截门36。如果热水的需求量大，外连通管上的截门36打开，热交换器13与四通阀12之间的截门37关闭，热回收换热器6足以带走全部的气体冷却热，CO₂工质不流经热交换器13。

为了能够单独制热水，在储水箱内设置有电加热器、温度传感器，所述电加热器、温度传感器、变频泵和流量调节阀分别与热水供应控制器连接。

利用本实用新型的环保节能型户式中央空调系统，可以根据不同季节的需要为现代人居环境提供制冷、供热和供应热水。本实用新型的环保节能型户式中央空调系统可以提供单独制冷、热泵、单独制热水、制冷兼制热水和热泵兼制热水的5种运行模式，以满足不同季节的人居环境的需要。

在夏季单独制冷的运行模式下，四通阀的第一接口27和第二接口28连通，第三接口29和第四接口30连通，第四截止阀23关闭，第一截止阀20、第二截止阀21和第三截止阀22打开，三通阀14的第二出口26关闭，由压缩机1、消音器2、油分离器3、三通阀4、四通阀12、热交换器13、逆止阀14、回热器15、干燥过滤器16、膨胀阀17、换热器18、气液分离器19组成单独制冷循环。CO₂气体在压缩机1中压力升高，经消音器2、油分离器3、三通阀4和四通阀12进入热交换器13，与外界环境进行热交换，冷却降温后经逆止阀14的第一接口31、第四接口34进入回热器15，在回热器15中与气液分离出的低温低压CO₂气体进行热交换，进一步冷却降温后，经干燥过滤器16进入膨胀阀17，节流降压成低温低压的CO₂液体，经过逆止阀14的第二接口32、第三接口33、第二截止阀21和第一截止阀20进入换热器18，在换热器18中与水进行热交换，吸收水的热量，将水冷却降温后，经截止阀22、四通阀12进入气液分离器19，气液分离出的气体进入回热器15，在回热器15中吸收高压CO₂气体的热量后回到压缩机1，构成了单独制冷的运行模式。换热器18中制取的冷水送到需要制冷的房间，为夏季的人居空间提供冷源。

在冬季单独供热的运行模式下，四通阀12的第一接口27与第四接口30连通，第二接口28与第三接口29连通，第二截止阀21、第三截止阀22关闭，第一截止阀20、第四截止阀23打开，三通阀14的第二出口26关闭，由压缩机1、消音器2、油分离器3、三通阀4、四通阀12、热交换器13、逆止阀14、回热器15、干燥过滤器16、膨胀阀17、换热器18、气液分离器19组成热泵循环。CO₂气体在压缩机1中压力升高，经消音器2、油分离器3、三通阀4、四通阀12、截止阀20进入换热器18，对水进行加热，放出热量降温后，经过逆止阀14的第三接口33、第四接口34进入回热器15，在回热器15中与气液分离后的低温低压CO₂气体进行热交换，进一步冷却降温后，经干燥过滤器16进入膨胀阀17，节流降压成低温低压的CO₂液体，经过逆止阀14的第二接口32、第一接口31进入热交换器13，与外界环境进行热交换，吸收环境的热量后，经四通阀12进入气液分离器19，气液分离出的气体进入回热器15，在回热器15中吸收高压CO₂气体的热量后回到压缩机1，构成了单独制热的运行模式。换热器18中制取的热水送到需要供暖的房间，为冬季的人居空间提供热源。

在夏季制冷的同时提供生活热水的运行模式下，四通阀的第一接口27和第二接口28连通，第三接口29和第四接口30连通。第四截止阀23关闭，第一截止阀20、第二截止阀21和第三截止阀22打开。三通阀14的第二出口26打开，流量调节阀7与储水箱8之间的截门关闭，储水箱8与分水器9之间的截门关闭，由压缩机1、消音器2、油分离器3、三通阀4、止回阀5、热回收换热器6、四通阀12、热交换器13、逆止阀14、回热器15、干燥过滤器16、膨胀阀17、换热器18、气液分离器19组成制冷兼制热水循环。CO₂气体在压缩机1中压力升高，经消音器2、油分离器3、三通阀4的第二出口26进入热回收换热器6，在热回收换热器6中与水进行热交换，放出热量。CO₂气体得到冷却降温后，经止回阀5、四通阀12进入热交换器13，与外界环境进行热交换，冷却降温后经逆止阀14的第一接口31、第四接口34进入回热器15，在回热器15中与气液分离后的低温低压CO₂气体进行热交换，进一步冷却降温后，经干燥过滤器16进入膨胀阀17，节流降压成低温低压的CO₂液体，经过逆止阀14的第二接口32、第三接口33、第二截止阀21和第一截止阀20进入换热器18，在换热器18中与水进行热交换，吸收水的热量，将水冷却降温后，经第三截止阀22、四通阀12进入气液分离器19，气液分离出的气体进入回热器15，在回热器15中吸收高压CO₂气体的热量后回到压缩机1。变频泵11将冷水送入热回收换热器6中，吸收热量变成热水，当出水温度能够满足使用需要时，热水经流量调节阀7、分水器9分配到需要热水的场所，构成了制冷兼制热水的运行模式。换热器18中制取的冷水送到需要制冷的房间，为夏季的人居空间提供冷源。同时，分水器9为人们生活提供热水。如果热回收换热器6的出水温度过高需要与凉水混合，则打开流量调节阀7与储水箱8之间的截门和储水箱8与分水器9之间的截门，关闭流量调节阀7与分水器之间的截门，热水进入储水箱中与冷水混合，再经分水器进入房间内的供水系统。

在冬季制热的同时提供生活热水的运行模式下，四通阀12的第一接口27与第四接口30连通，第二接口28与第三接口29连通，第二截止阀21、第三截止阀22关闭，第一截止阀20、第四截止阀23打开，三通阀14的第二出口26打开，流量调节阀7与储水箱8之间的截门关闭，储水箱8与分水器9之间的截门关闭，由压缩机1、消音器2、油分离器3、三通阀4、止回阀5、热回收换热器6、四通阀12、热交换器13、逆止阀14、回热器15、干燥过滤器16、膨胀阀17、换热器18、气液分离器19组成热泵兼制热水循环。CO₂气体在压缩机1中压力升高，经消音器2、油分离器3、三通阀4的第二出口26进入热回收换热器6，在热回收换热器6中与水进行热交换，放出热量，CO₂气体得到冷却降温后经止回阀5、四通阀12、第一截止阀20进入换热器18，对水进行加热，放出热量降温后，经过第四截止阀23、逆止阀14的第三接口33、第四接口34进入回热器15，在回热器15中与气液分离后的低温低压CO₂气体进行热交换，进一步冷却降温后，经干燥过滤器16进入膨胀阀17，节流降压成低温低压的CO₂液体，经过逆止阀14的第二接口32、第一接口31进入热交换器13，与外界环境进行热交换，吸收环境的热量后，经四通阀12进入气液分离器19，气液分离出的气体进入回热器15，在回热器15中吸收高压CO₂气体的热量后回到压缩机1。变频泵11将冷水送入热回收换热器6中，吸收热量变成热水，当出水温度能够满足使用需要时，热水经流量调节阀7、分水器9分配到需要热水的场所，构成了制热兼制热水的运行模式。换热器18中制取的热水送到需要制冷的房间，为冬季的人居空间提供热源。同时，分水器9为人们生活提供热水。如果热回收换热器6的出水温度过高需要与凉水混合，则打开流量调节阀7与储水箱8之间的截门和储水箱8与分水器9之间的截门，关闭流量调节阀7与分水器之间的截门，热水进入储水箱中与冷水混合，再经分水器进入房间内的供水系统。

在春秋季只需提供生活热水的运行模式下，打开电加热器10，对储水箱8中的水进行加热，加热后的热水在变频泵11的压送下，经过热回收换热器6、流量调节阀7、分水器9分配到需要热水的场所。通过热水供应控制器的控制，人们可根据不同的需要进行调节所需的温度，温度传感器感应储水箱8内热水的温度，自动地控制电加热器10的接通和断开，控制加热的时间，控制流量调节阀7的开度大小，根据需水量的要求调节水的流量，同时调节变频泵11的频率，节约水泵的电能消耗。此种运行模式，不需运行中央空调系统，可以大大节约电能。

冬季可以提供18～26℃的温暖空间，夏季可以提供20～28℃的凉爽空间，同时充分利用空调系统高温气体冷却的热量来提供室内生活热水的用能需要。如果热水的需求量大，热回收换热器足以带走全部的气体冷却热，则CO₂工质不流经热交换器；如果热水的用量很小，为了保证高温气体的冷却和系统的经济运转，同时使用热回收换热器和热交换器，来承担所有的冷却负荷，从而保证设备能够在原有空调制冷功能的前提下，提供热水供应功能，将高温气体冷却过程排放至大气的热量充分回收利用，既达到节能的目的，又减少对环境的热污染。

尽管参照实施例对所公开的涉及一种环保节能型户式中央空调系统进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本实用新型的范围之内。

Claims

1、一种环保节能型户式中央空调系统，其特征是，包括压缩机、消音器、油分离器、三通阀、止回阀、热回收换热器、流量调节阀、储水箱、分水器、电加热器、变频泵、四通阀、热交换器、逆止阀、回热器、干燥过滤器、膨胀阀、换热器、气液分离器和多个截止阀；

2、根据权利要求1所述的环保节能型户式中央空调系统，其特征在于，在储水箱内设置有电加热器、温度传感器，所述电加热器、温度传感器、变频泵和流量调节阀分别与热水供应控制器连接。

3、根据权利要求1所述的环保节能型户式中央空调系统，其特征在于，在热交换器的第一接口和第二接口之间设置有外连通管，所述外连通管上设置有截门。