CN2762014Y

CN2762014Y - 一种节能的空调热水器

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Publication number: CN2762014Y
Application number: CN 200520002821
Authority: CN
Inventors: 黄上立
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-08
Filing date: 2005-01-08
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2015-01-08

Abstract

一种节能的空调热水器，是在传统的冷暖空调器的基础上增加了保温的水箱换热器，及与之配套的毛细管和过滤器，通过在系统循环回路中增加的两只3通换向电磁阀控制冷媒的流向，实现“制冷”、“冷热联供”、“取暖”、和“热水”四项功能，使热水系统年均节能80％以上，而且一机多用，比分别购置空调和电热水器更便宜，代表了空调和热水器一体化节能的发展方向。

Description

一种节能的空调热水器

技术领域

本实用新型属空调和热水器节能领域，更具体地说，是涉及热泵技术在空调器和热水器中的联合应用，即家用空调的冷热联供技术。

技术背景

在大型商用空调领域，早已采用了冷热联供技术达到了显著的节能效果。但由于实现冷热联供的控制系统较复杂，成本较高，冷热联供技术一直未能在家用空调领域推广。已有一些个人或机构在家用空调冷热联供或一机多用方面进行了一些研究。例如：专利号为02270601.1的“一种多用空调器”能够实现制冷、制热和热水的三种功能，其缺点是需要两个热水交换器和一个储热水箱，成本较高也不便于安装。专利号为02238136.8的“家用空调、热水复合机”，能够实现制冷、制热和热水三项功能，但制冷的同时不能热水，无法实现冷热联供效果。专利号为03266196.7的“一种冷热联供热水机组”，能够实现冷热联供，但其室内制冷却要依靠风道，一般家居不便安装，与家用空调的兼容性较差。

实用新型目的

本实用新型的目的就是要实现一种具有制冷、制热、热水三种功能，又能冷热联供的节能空调——热水器，并且在技术上与家用空调能很好地兼容。

实用新型的技术方案

本实用新型是通过以下方案实现的：

“一种节能的空调热水器”其热泵循环系统包括：压缩机、室外换热器、室内换热器、水箱换热器、2位4通和2位3通换向电磁阀、毛细管、单向阀、过滤器、贮液器以及相应的连接管路。由装于室内机中的电控器控制循环系统的运行。

其中室外机换热器通过毛细管和单向阀、过滤器与室内机换热器串连起来，再经四通换向阀与压缩机连接成循环回路，这部分的系统结构和连接方式与典型的冷暖空调器基本相同，只是在压缩机的出口和四通换向阀入口之间串接了一个2位3通阀。当该2位3通阀将压缩机出口与4通阀入口连通时，这部分系统就完全按照典型的冷暖空调模式工作：

1、“制冷”模式：四通换向阀处于右位，冷媒循环的路径为压缩机出口——2位3通阀——四通换向阀——室外机换热器——单向阀——毛细管——室内机换热器——4通阀——压缩机入口。此时，室外机换热器作为冷凝器，将热量排到室外空气中，室内机换热器作为蒸发器，吸收室内空气中的热量制冷。

2、“取暖”模式：4通阀处于左位，冷媒循环的方向与“制冷”模式相反，室内换热器成为冷凝器，制热；室外换热器成为蒸发器，吸收室外空气中的热量。

为了实现“热水”和“冷热联供”的功能，在上述系统的基上增加了水箱换热器和第二个2位3通阀以及两只毛细管和过滤器，其连接方式如下：第一个2位3通阀的另一出口连接到水箱换热器的入口，水箱换热器的出口连接到第二个2位3通阀的入口，该3通阀的第一出口通过过滤器、毛细管连接到室外换热器；第二出口通过另外的过滤器、毛细管连接到室内换热器。当第一个2位3通阀将压缩机的出口与水箱换热器连通时，系统就处于“冷热联供”或“热水”模式。

3、“冷热联供”模式：第二个三通阀将水箱换热器出口经过滤器、毛细管与室内机换热器连通，二位4通阀处于右位，冷媒循环路径为：压缩机出口——(第一个)2位3通阀——水箱换热器——(第二个)2位3通阀——过滤器——毛细管——室内机换热器——4通阀——压缩机入口。此时水箱换热器为冷凝器，将热量传给水箱中的水；室内机换热器成为蒸发器，吸收室内空气中的热量，制冷。

4、“热水”模式：第二个三通阀将水箱出口经过滤器、毛细管与室外机换热器连通，二位4通阀处于左位，冷媒循环路径为压缩机出口——(第一个)2位3通阀——水箱换热器——(第二个)2位3通阀——过滤器——毛细管——室外机换热器——四通换向阀——压缩机入口。此时水箱换热器成为冷凝器，将热量传给水箱中的水，室外机换热器成为蒸发器，吸收空气中的热量。

在夏季所述节能空调热水器一般采用模式3，即“冷热联供”模式，当水箱中达到预定温度后，由空调控制器切换电磁阀，自动转换为模式1，即“制冷”模式。水箱中设有温度传感器，传感器用导线连接到电控器，可将温度信号传给空调电控器。

本实用新型具有以下显著的优点和有益的效果：

1、在夏季空调热水器工作于“冷热联供”模式下，热水器节能100％，春、秋、冬季工作于“热水”模式下(相当于热泵热水器)平均节能70％，作为热水器，年平均节能80％以上；在“冷热联供”模式下，室外换热器风机不工作，也有一定节能作用。

2、一机多用，比分别购置空调器和电热水器更省钱，而且使用费(电费)大为降低。

3、便于安装、维护：本实用新型的室外机、室内机、保温水箱的安装相当于“一拖二”的分体空调，保温水箱既可安装于浴室内也可安装于室外。

4、本实用新型的冷媒循环回路清晰，工作稳定，可靠性高。

附图说明：

图1：本实用新型热泵循环原理图：

图2：三个热交换器之间热量传送方向示意图；

图3：改制的2位4通换向阀；

图4：改制的2位4通换向阀在系统中的连接示意图。

具体实施例

以下结合附图对本实用新型的具体实施方案进行详细说明：

如图1所示：由压缩机(1)，贮液器(2)，2位4通换向阀(3)，室外换热器(6)，室内换热器(7)，毛细管(11)、(12)、单向阀(10)，过滤器(9)、(17)组成典型的冷暖空调器基本回路。上述部件的连接顺序如图1所示：压缩机(1)的出口连接到2位3通电磁阀(4)的入口(i)，(4)的出口(f)连接到4通换向阀(3)的高压入口(a)，(3)的出口(b)连接到室外换热器(6)的左端；(6)的右端连接到毛细管(11)和过滤器(9)，(9)再通过单向阀(10)连接到毛细管(11)的另一端，并同时连接到毛细管(12)，(12)的另一端通过过滤器(17)连接到室内换热器(7)的右端，(7)的左端连接到四通换向阀(3)的(d)口，(3)的低压出口(c)通过贮液器(2)连接到压缩机(1)的入口。其中2位3通阀(4)是冷暖空调基本回路中没有的，是为了切换水箱换热器而增加的。

为了实现“热水”和“冷热联供”功能，在上述系统的基础上增加了水箱换热器(5)，2位3通阀(8)，过滤器(15)、(16)，毛细管(13)、(14)。上述部件的连接顺序如图1所示：水箱换热器(5)的入口连接到2位3通阀(4)的出口(e)，(5)的出口连接到2位3通阀(8)的入口(j)，(8)的出口(g)连接过滤器(15)，(15)的另一端连接到毛细管(13)，(13)的另一端连接于室外换热器(6)的右端；2位3通阀(8)的出口(h)连接到过滤器(16)，(16)的另一端连接到毛细管(14)，(14)的另一端连接到室内换热器(7)的右端。

当2位3通阀(4)的(i)与(f)连通时，压缩机(1)的输出连通到4通换向阀的(3)的高压输入端(a)，系统按照典型的冷暖空调模式工作：

1、制冷模式：2位3通阀(4)的(i)与(f)连通，4通换向阀(3)的(a)、(b)连通，(c)、(d)连通，冷媒循环的路径为压缩机(1)出口——三通阀(4)——换向阀(3)的(a)端——(b)端——室外换热器(6)——过滤器(9)——单向阀(10)——毛细管(12)——过滤器(17)——室内换热器(7)——换向阀(3)的(d)端——(c)端——贮液器(2)——压缩机(1)入口。

注：此模式中，2位3通阀(8)的(j)、(h)连通，(j)、(g)断开，使高压冷媒无法通过(8)进入水箱换热器(5)。

“制冷”模式中，室外机换热器(6)成为冷凝器，向室外散热，室内换热器(7)成为蒸发器，吸收室内空气的热量制冷。

2、“取暖”模式：2位3通阀(4)的(i)与(f)连通，4通换向阀(3)的(a)、(d)连通，(b)、(c)连通，冷媒循环的路径为压缩机(1)出口——3通阀(4)——4通换向阀(3)的(a)端——(d)端——室内换热器(7)——过滤器(17)——毛细管(12)——毛细管(11)——室外换热器(6)——4通换向阀(3)的(b)端——(c)端——贮液器(2)——压缩机(1)的入口。

注：此模式中，2位3通阀(8)的(j)、(g)连通，(j)、(h)断开，使高压冷媒无法通过(8)进入水箱换热器(5)。

“取暖”模式中，室内换热器(7)为冷凝器，向室内空气散热，室外换热器(6)为蒸发器，从室外吸取热量。

3、“冷热联供”模式：2位3通阀(4)的(i)与(e)连通，2位3通阀(8)的(j)、(h)连通，四通换向阀(3)的(a)、(b)连通，(d)、(c)连通，冷媒循环的路径为压缩机(1)的出口——2位3通阀(4)——水箱换热器(5)——2位3通阀(8)——过滤器(16)——毛细管(14)——室内换热器(7)——四通换向阀(3)的(d)端——(c)端——贮液器(2)——压缩机(1)的入口。

“冷热联供”模式中，水箱换热器(5)为冷凝器(热量传给水)，室内换热器(7)为蒸发器，吸收室内热量制冷。

4、“热水”模式：2位3通阀(4)的(i)与(e)连通，2位3通阀(8)的(j)、(g)连通，四通换向阀(3)的(a)、(d)连通，(b)、(c)连通，冷媒循环的路径为压缩机(1)的出口——2位3通阀(4)——水箱换热器(5)——2位3通阀(8)——过滤器(15)——毛细管(13)——室外换热器(6)——四通换向阀(3)的(b)端——(c)端——贮液器(2)——压缩机(1)的入口。

热水模式中水箱换热器(5)为冷凝器(加热水)，室外换热器(6)为蒸发器，从室外空气中吸收热量。

以上4种工作模式分别对应着三个换热器中每两个之间不同的热量传送方向，如图2所示，箭头表示不同工作模式下热量的传送方向。

在夏天室内制冷时，一般优先工作于“冷热联供”模式，当水箱达到一定温度时(可设定在38℃-45℃范围内)，安装于水箱内的温度传感器将信号传给电控器，使系统自动转换到“制冷”模式。

值得注意的是，4通换向阀(3)是间接动作电磁阀，参见附图3：主阀(21)的滑阀需要由先导阀引入的高压气推动，但是当3通阀(4)处于(i)、(e)连通状态时，4通阀(3)的(a)口没有高压输入，即先导阀无法引入高压气推动主阀的滑阀移动，也就无法实现正常的换向。解决的办法有两个：一是4通阀(3)换向之前，先将3通阀(4)置于(i)、(f)连通状态，使4通阀(3)的(a)口得到高压气，再执行4通阀(3)的换向动作，然后恢复3通阀(4)的原有状态。第二个解决法可参照附图3，取消4通换向阀的(a)口至先导阀(20)的连接毛细管(24)，将先导阀由毛细管(25)直接引出至开口(k)，再由外部细铜管将开口(k)连接到压缩机的输出口(如图4所示)。附图3中(21)为四通换向阀的主阀，(22)为电磁阀线圈，(23)为先导阀的阀芯，(25)为增加的(先导阀)进气管，(k)为管口，(26)为主阀阀芯。先导阀(20)直接连至压缩机的出口后，不管3通阀(4)处于什么状态，4通换向阀(3)都可以正常换向。图4与图1基本相同，只是增加了先导阀的入口(k)至压缩机(1)的出口的连通管。

本实用新型所用水箱换热器由立式保温水箱和水箱内安装的螺旋形铜管所构成，冷媒从上部进入螺旋管，从下部流出。水箱下部安装有进水口，上部装有出水口，冷水从下部顶入，热水从上部顶出。螺旋形铜管可用内螺纹管制成，以提高热交换效率。也可采用其他高效的水换热器。

Claims

1、“一种节能的空调热水器”是由室外换热器、室内换热器、水箱换热器、压缩机、电磁阀、毛细管、过滤器、连接管道以及电控器所组成，其特征是：在现有冷暖空调循环回路的基础上增加了水箱换热器及相应的毛细管和过滤器，并通过增加的两只2位3通换向阀控制冷媒的循环路径，分别实现“制冷”、“取暖”、“冷热联供”和“热水”4种功能，回路的具体连接方式如下：压缩机(1)的出口连接到2位3通电磁阀(4)的入口(i)，(4)的出口(f)连接到4通换向阀(3)的高压入口(a)，(3)的出口(b)连接到室外换热器(6)的左端；(6)的右端连接到毛细管(11)和过滤器(9)，(9)再通过单向阀(10)连接到毛细管(11)的另一端，并同时连接到毛细管(12)，(12)的另一端通过过滤器(17)连接到室内换热器(7)的右端，(7)的左端连接到四通换向阀(3)的(d)口，(3)的低压出口(c)通过贮液器(2)连接到压缩机(1)的入口，这部分的连接方式与传统冷暖空调基本相同，只是在压缩机与四通换向阀的连接通路上串接了3通阀(4)；(4)的出口(e)连接到水箱换热器(5)的入口，(5)的出口连接到3通阀(8)的入口(j)，(8)的出口(g)通过过滤器(15)连接到毛细管(13)，(13)的另一端连接到室外换热器(6)的右端；(8)的出口(h)通过过滤器(16)连接到毛细管(14)，(14)的另一端连接到室内换热器(7)的右端。

2、根据权利要求1所述的“一种节能的空调热水器”，其特征在于：“制冷”模式下，3通阀(4)的(i)、(f)连通，4通阀(3)的(a)、(b)连通，(c)、(d)连通，3通阀(8)的(j)、(h)连通，冷媒流经室外换热器(6)和室内换热器(7)，(6)为冷凝器，(7)为蒸发器。

3、根据权利要求1所述的“一种节能的空调热水器”，其特征在于：“取暖”模式下，3通阀(4)的(i)、(f)连通，4通阀(3)的(a)、(d)连通，(b)、(c)连通，3通阀(8)的(j)、(h)连通，冷媒流经室内换热器(7)和室外换热器(6)，(7)为冷凝器，(6)为蒸发器。

4、根据权利要求1所述的“一种节能的空调热水器”，其特征在于：“冷热联供”模式下，3通阀(8)的(j)、(h)连通，3通阀(4)的(i)、(e)连通，4通阀(3)的(a)、(b)连通，(c)、(d)连通，冷媒流经水箱换热器(5)和室内换热器(7)，(5)为冷凝器，(7)为蒸发器。

5、根据权利要求1所述的“一种节能的空调热水器”，其特征在于：“热水”模式下，3通阀(8)的(j)、(g)连通，3通阀(4)的(i)、(e)连通，4通阀(3)的(a)、(d)连通，(b)、(c)连通，冷媒流经水箱换热器(5)和室外换热器(6)，(5)为冷凝器，(6)为蒸发器。

6、根据权利要求1所述的“一种节能的空调热水器”，其特征在于：水箱换热器中设有温度传感器；传感器用导线连接到电控器；在夏季系统优先工作于“冷热联供”模式，当水箱内水温达到38□-45□时，控制器通过电磁阀将系统从“冷热联供”模式自动切换到“制冷”模式。

7、根据权利要求1所述的“一种节能的空调热水器”，其特征在于：

在切换4通换向阀(3)之前，可先将3通阀(4)置于(i)、(f)连通状态，4通阀(3)完成切换后再将3通阀(4)置于原状态。

8、根据权利要求1所述的“一种节能的空调热水器”，其特征在于：

可将4通阀(3)的先导阀(20)至高压输入口(a)的连接毛细管(24)取消，将先导阀(20)通过毛细管(25)的端口(k)连接到压缩机(1)的输出口。