CN2807150Y - 自动切换的空调热水机组 - Google Patents

Abstract

一种自动切换的空调热水机组，包括冷凝器、压缩机、换向阀、毛细管、蒸发器、热水罐，其特点是：换向阀采用电控三通阀，压缩机出口接到电控三通阀，电控三通阀一路接水冷套管式冷凝器，另一路接回气转换阀和风冷冷凝器，水冷套管式冷凝器出口内管接毛细管后再通过制冷剂蒸气阀接室内蒸发器，室内蒸发器的出口经过制冷剂回气阀回到压缩机入口和回气转换阀，在毛细管出口和制冷剂蒸气阀之间设有另一根毛细管与制冷剂单向阀并联再连到风冷冷凝器，水冷套管式冷凝器的套管间入口有冷水入口，出口接贮热水罐。这种空调热水机组传热效率高、体积小、结构简单，可用于空气源热泵型，也可用于风冷和水冷可互相转换的空调热水机组的制造或改造，还可用于中央空调废热回收及其它热量传递的场合。

Description

自动切换的空调热水机组

技术领域

本实用新型涉及一种制冷装置，特别是一种分体空调与供热水合用热泵的空调热水机组。

背景技术

目前，除了大宾馆、大商场等采用大型中央空调外，其它小规模用户均采用分体式家用空调。这样，一室一机影响了楼房的美观，也增大了噪声，还易形成“热岛”效应，造成热污染。也有一些小规模用户采用冷冻水式中央空调，这种系统结构复杂，控制点多，造价昂贵，能耗也较大。

经检索到的资料了解到，目前研究空调器的热能利用有一些文献报道和专利，有的提出房间空调与供热水合用热泵的结构，有的设计冷凝器由逆流套管式冷凝器和空气冷却式冷凝器通过管道串联而成；如1、中国专利【申请号】93224025.9公开了一种制冷空调与热水供给两用的装置，其特征为，冷凝器为螺旋套管式结构，套放在压缩机周围，压缩机和冷凝器一起被封装于保温隔声机箱内，冷却水与制冷剂逆流换热，流经冷凝器或再直接冷却压缩机后流出，注入贮热水槽，供作热水。2、中国专利【申请号】90226434.6公开的一种溴化锂吸收式热泵运转的可使用多种燃料的家用空调热水器，采用特效的集蒸发吸收冷凝于一体的三套管式冷热分离器，内管外壁与中层管内壁之间通水提取吸附热和凝结热而制得生活用热水，外壳管外壁取得冷风用于空调，与使用多种燃烧炉及多效三级虹吸提升发生器相配合达到小型窗式化，不需其他附加装置，具有节能效果显著。3、中国专利【申请号】94237059.7公开的一种能同时提供冷气和热水的空调器，其特征在于冷凝器由逆流套管式冷凝器和空气冷却式冷凝器通过管道串联而成。逆流套管式冷凝器固定在空气冷却式冷凝器的端板上。本实用新型用水冷却时充分利用了热能，而且可提供热水，还不需要冷凝风机，因而节约了电能。4、中国专利【申请号】00133287.2，公开了一种带有热水器的空调器，其水热交换器(3)与室外空气热交换器(6)呈串联状态且两者之间设有电磁阀(4)和节流装置(5)；在换向阀(2)与室外热交换器(6)、单向阀(7)之间设有电磁阀(10)；储水箱(11)在室内部位并设有辅助加热器(13)，夏季制冷利用废热产生热水，严冬制热能快速除霜和辅助加热。不用空调时利用热泵高COP优点，获得经济生活用水，同等制冷条件下节电20％，同等水量节电大于50％。5、中国专利【申请号】94216979.4公开的一种可供热水的分体式空调器，由冷风机组、热水机组组成，其特征是采用直通型套管换热器，压缩机置于水中，水冷代替风冷，热水储存在机内的储水箱中，其热水温度可达50℃，两机组均可放在室内，噪音低，效率高，使用方便，适用于家庭、宾馆、餐馆、理发厅等使用，既可降低室温，又可供应热水。6、中国专利【申请号】01115012.2公开了一种热水空调器，其包括：由压缩机，四通阀，冷凝换热器和毛细管组成的室外机。在室外机的四通阀与冷凝换热器之间的管路中串接有板式换热器，该换热器的另一换热相路接通在热水器的进、出水管口上。所述的板式换热器，其串接的管路上还并联接入设有截止阀的旁通支路。该空调器充分利用原空调器的非工作热能，提高了空调器的机组能效比，实现了节约能源，减少污染，方便生活的效果。7、中国专利【申请号】03139184.2公开了一种空调热水器装置，包括空调机和加热水罐，利用空调机的压缩机、冷却器、干燥过滤器、主机换热器、贮液器、汽液分离器和膨胀阀通过管道与两个四通换向阀和六个单向阀构成组合主机，与室内换热器和加热水罐连接成制冷、制热及热水器循环系统。本发明集空调器和热水器的功能于一体，一机多用，安全、节能、环保，可冬季供暖，夏季供冷，全年提供热水，即可制成中、大型机，也可制成家用小型机，可广泛应用工矿、企业、商场及家庭中。8、中国科技期刊【题名】蓄冷和热水器复合空调器的实验研究【刊名】暖通空调.2004，34(2)【文摘】提出了一种蓄冷和热水器复合空调器装置。蓄冰槽可以与分体空调器直接连接，利用低谷电蓄冷，供冷时利用蓄冷槽提高机组运行的过冷度，改善机组的运行效果。放冷结束后，蓄冰槽可转换成水冷冷凝器，回收冷凝热量，提供生活热水。通过对普通空调器改造的样机进行实验研究，复合机组夏季各项功能均成功实现，同原来空调器相比，复合机组制冷量平均增加28.2％，性能系数平均增加21.5％。

从检索到的资料可以看到，目前研究空调器的热能利用有一些文献报道和专利，有的提出房间空调与供热水合用热泵的结构，有的设计冷凝器由逆流套管式冷凝器和空气冷却式冷凝器通过管道串联而成；但还存在一些问题，如有的安装了转换阀门，需要人工开关，不能进行自动切换，有的结构较复杂，有的传热效率不高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种既适用于家用小型空调装置，也适用于中小型风冷集中空调系统的空调与供热水合用热泵的空调热水机组，它可以克服现有技术的不能进行自动切换、结构较复杂、传热效率不高的缺点。

本实用新型是这样实现的，自动切换的空调热水机组包括冷凝器、压缩机、换向阀、毛细管、蒸发器、热水罐，其特点是：换向阀采用电控三通阀，压缩机出口接到电控三通阀，电控三通阀一路接水冷套管式冷凝器，另一路接回气转换阀和风冷冷凝器，水冷套管式冷凝器内管出口接毛细管后再通过制冷剂蒸气阀接室内蒸发器，室内蒸发器的出口经过制冷剂回气阀回到压缩机入口和回气转换阀，在毛细管出口和制冷剂蒸气阀之间设有另一根毛细管与制冷剂单向阀并联再连接风冷冷凝器，水冷套管式冷凝器的套管间入口有冷水入口，出口接贮热水罐。

以上所述的水冷套管式冷凝器由外管21、外螺纹肋22、内管23、管接头26构成，外管21的接头用胶套管24包裹，胶套管24用管扣25固定。内管3可以是一根或多根，内管3上的外螺纹肋2可以是铜管制成，也可用线材、管材、弹簧状物等构成，形状为螺旋状多圈套管或盘形套管，它既有利于传热，也起到保证内外管间流动空间的支架作用，制作时用专用弯管机将套管弯成横截面为长圆形(或圆形、带圆角的矩形等)的多圈套管或盘形套管。冷却水走内外管间，制冷剂蒸汽走内管管内。

本实用新型的优点是：

1.本空调热水机组是由风冷空调系统和一种新型水冷套管式冷凝器并联安装，用电控三通阀实现风冷和水冷的互相转换。夏天，以用空调为主，采用水冷方式，可免费获得热水，同时，比风冷更省电，当热水制备足量后，机组自动切换为风冷；冬天，以制热水为主，可用热泵型热水机组生产50-60℃热水，热效率高，用电量仅为普通电加热的四分之一。它适用于家用小型空调装置，也适用于中小型风冷集中空调系统的改造。

2.冷却水走内外管间，制冷剂蒸汽走内管管内。冷凝器热阻主要受对流传热的冷却水侧热阻控制，而冷却水走内外管间的螺旋狭窄通道，流速大，喘流激烈，冷却水侧的对流传热系数大幅度增高；另一方面，制冷剂蒸汽通过多个弯曲且横截面为圆形--椭圆形交替变化的内管管内，流速大，喘流激烈，冷凝液膜稀薄，冷凝传热系数增高；这样构成了新型套管式冷凝器的高效性。外管可以采用铝塑管或铝管、铜管、钢管、塑料管等，内管采用铜管或铝管、钢管等，加工成形容易，材料费用也低，这是新型套管式冷凝器的低价性。这种新型水冷套管式冷凝器，传热效率高、体积小、结构简单、造价低，可独立安装，也可套在压缩机外，以缩小其安装空间，它特别适用于各类热源热泵型热水机组，可用于空气源热泵型热水机组，也可用于风冷和水冷可互相转换的空调热水机组的制造或改造，还可用于中央空调废热回收及其它热量传递的场合。

附图说明

图1是本实用新型的自动切换的空调热水机组的结构图；

图2是自动切换的空调热水机组中的水冷套管式冷凝器实施结构图。

具体实施方式

如图1所示，自动切换的空调热水机组由风冷冷凝器1、压缩机9、电控三通阀2、水冷套管式冷凝器3、制冷剂回气阀5、制冷剂蒸气阀6、毛细管4、制冷剂单向阀8、室内蒸发器7、回气转换阀10、贮热水罐11组成，水冷套管式冷凝器3与风冷冷凝器1并联，用电控三通阀3实现它们的转换。设备的连接方式是：压缩机9出口接到电控三通阀，电控三通阀一路接水冷套管式冷凝器3，另一路接回气转换阀10和风冷冷凝器1，水冷套管式冷凝器3内管出口接毛细管4后再通过制冷剂蒸气阀6接室内蒸发器7，室内蒸发器7的出口经过制冷剂回气阀5回到压缩机9入口和回气阀转换阀10，在毛细管4出口和制冷剂蒸气阀6之间设有另一根毛细管与制冷剂单向阀8并联，再连接风冷冷凝器1，水冷套管式冷凝器3的套管间入口有冷水入口，出口接贮热水罐11。夏天，以用空调为主，将水冷套管式冷凝器3与风冷冷凝器1并联，用电控三通阀2实现它们的转换。制热水时，风冷冷凝器1停止工作，由水冷套管式冷凝器3工作，制冷剂经压缩机9压缩，通过水冷套管式冷凝器3被冷凝成液体，再经毛细管4节流，经由制冷剂蒸汽阀6、室内蒸发器7蒸发生成蒸汽，再经制冷剂回气阀5回到压缩机9入口，组成制冷循环。另一方面，冷却水被加热到50-60℃，直接送到热水罐11储存备用，若热水罐已满，则空调热水机组自动停止工作。若需要继续使用空调，热水罐满后，水冷套管式冷凝器3自动停止工作，由风冷冷凝器1接替工作.，制冷剂经压缩机9压缩，通过风冷冷凝器1被冷凝成液体，再经另一根毛细管节流，经由制冷剂蒸汽阀6、室内蒸发器7蒸发生成蒸汽，再经制冷剂回气阀5回到压缩机9入口，组成制冷循环，继续保证空调器正常的运行。冬天，以制热水为主，将制冷剂蒸气阀6关闭，同时开启回气阀转换阀10，此时，以新型水冷套管式冷凝器3与风冷冷凝器1组成热泵型热水机组。其流程是：制冷剂经压缩机9压缩，经由电控三通阀2流过新型水冷套管式冷凝器3而被冷凝成液体，再经毛细管4、制冷剂单向阀8和风冷冷凝器1(此时成蒸发器)被蒸发成制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽通过回气转换阀10进入压缩机9进口，形成热泵式的热力循环。当冷却水被加热到50-60℃，直接送到热水罐11储存备用，热水罐满后，空调热水机组自动停止工作。

水冷套管式冷凝器3如图2所示，水冷套管式冷凝器由外管21、外螺纹肋22、内管23、管接头26构成，外管21的接头用胶套管24包裹，胶套管24用管扣25固定。内管23可以是一根或多根，内管23上的外螺纹肋22可以是铜管制成，也可用线材、管材、弹簧状物等构成，它既有利于传热，也起到保证内外管间流动空间的支架作用，然后用专用弯管机将套管弯成横截面为长圆形(或圆形、带圆角的矩形等)的螺旋状多圈套管或盘形套管。冷却水走内外管间，蒸汽走内管管内。冷凝器热阻主要受对流传热的冷却水側热阻控制，而冷却水走内外管间的螺旋狭窄通道，流速大，喘流激烈，冷却水側的对流传热系数大幅度增高；另一方面，制冷剂蒸汽通过多个弯曲且横截面为圆形-椭圆形交替变化的内管管内，流速大，喘流激烈，冷凝液膜稀薄，冷凝传热系数增高；这样构成了新型套管式冷凝器的高效性。外管21采用铝塑管(或铝管、铜管、钢管、塑料管等)，内管23采用铜管(或铝管、钢管等)，加工成形容易，材料费用也低，这是本套管式冷凝器的低价性。这种新型水冷套管式冷凝器，传热效率高、体积小、结构简单、造价低，可独立安装，也可套在压缩机外，以缩小其安装空间，它特别适用于各类热源热泵型热水机组，可用于空气源热泵型热水机组，也可用于风冷和水冷可互相转换的空调热水机组的制造或改造，还可用于中央空调废热回收及其它热量传递的场合。

应用实施例

将1.5匹的家用分体式空调按图1改造，机组运行平稳，风冷和水冷互换可靠，出热水温度50-60℃，制热效率高。本实施例采用的水冷套管式冷凝器，是用一根在外加螺旋肋(肋采用圆截面线材构成)的铜管作内管，用铝塑管作外管，将内管穿于外管中，两端用专用接头连接，然后用专用弯管机将套管弯成横截面为圆形的螺旋状多圈套管。

Claims (2)

1、一种自动切换的空调热水机组，包括冷凝器、压缩机、换向阀、毛细管、蒸发器、热水罐，其特征在于：换向阀采用电控三通阀(2)，压缩机(9)出口接到电控三通阀，电控三通阀一路接水冷套管式冷凝器(3)，另一路接回气转换阀(10)和风冷冷凝器(1)，水冷套管式冷凝器(3)出口内管接毛细管(4)后再通过制冷剂蒸气阀(6)接室内蒸发器(7)，室内蒸发器(7)的出口经过制冷剂回气阀(5)回到压缩机(9)入口和回气转换阀(10)，在毛细管(4)出口和制冷剂蒸气阀(6)之间设有另一根毛细管与制冷剂单向阀(8)并联再连到风冷冷凝器(1)，水冷套管式冷凝器(3)的套管间入口有冷水入口，出口接贮热水罐(11)。

2、根据权利要求1所述的自动切换的空调热水机组，其特征在于：水冷套管式冷凝器(3)由外管(21)、外螺纹肋(22)、内管(23)、管接头(26)构成，外管(21)的接头用胶套管(24)包裹，胶套管(24)用管扣(25)固定，内管(23)为一根或多根，内管(23)上的外螺纹肋(22)用铜管制成，或者用线材、管材、弹簧状物做成，形状为螺旋状多圈套管或盘形套管。

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