專利名稱：具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，尤其是一種具有熱水功能的冷暖空調(diào)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的冷暖空調(diào)器只有在夏冬兩季有用，而一般情況下，在春季和秋季則處于閑置狀態(tài)，這種設(shè)備對于用戶來說是利用率不高，而對于廠家和生產(chǎn)商來說，很容易使大筆的資金積壓，是設(shè)備和資金的一種浪費。
目前，普遍使用的空調(diào)都是通過室外機組由風(fēng)機將室內(nèi)的冷熱負荷吹掃而進行加熱或者冷卻的，在夏天制冷的時候向室外排放的熱量約為空調(diào)器壓縮機耗電量的三倍，是一種熱量的白白浪費。而且在一些風(fēng)冷式空調(diào)器安裝比較密集的生活區(qū)和公共場所，以及周邊區(qū)域的空氣氣溫將會明顯的升高，這是由于大量的空調(diào)設(shè)備向外界排放出來的熱量所造成的，城市中的熱島效應(yīng)因此而產(chǎn)生。
生活中普遍使用的熱水器有電熱水器和管道熱水器。前者，對電能的浪費嚴重，并且容易造成漏電、觸電等的事故；而后者，除了水溫不容易控制，容易造成燙傷之外，還存在著諸多不安全的隱患，比如由于安裝不妥而引起的煤氣中毒事件頻頻發(fā)生。
現(xiàn)有的家用電熱水器耗電量大，電能品質(zhì)的利用率低，電熱轉(zhuǎn)化比不到1，且一年四季都會用到，三口之家以日用熱水量150升從20℃加熱到50℃來計算，日耗電約5.2度，年耗電約1800度。
另外，現(xiàn)今市場上出現(xiàn)的家用水冷式(室外機組用水冷卻)空調(diào)系統(tǒng)，也需要花費額外的資金來建立一個冷卻水(冷卻塔)系統(tǒng)，將冷卻工質(zhì)從室內(nèi)吸收的熱量通過冷卻塔排放到周圍環(huán)境中去，這種做法并不能從根本上解決熱能的浪費問題。
中國發(fā)明專利申請?zhí)?2110270.4，
公開日1994.3.23公開了一種制冷熱泵熱水機，它是一種把風(fēng)冷冷凝器改成水冷冷凝器，而不再風(fēng)冷制冷功能。另一類是在壓縮機排氣口和風(fēng)冷冷凝器入口之間增加水冷冷凝器。前一種方案適合做熱泵熱水器，但是因為夏天用冷氣量很大，水冷冷凝器需消耗的水量也很大，僅靠生活用水量是很難平衡的，而且在缺水地區(qū)不適合推廣。但是后一種往往不能全年使用，不能一年四季發(fā)揮空調(diào)的熱水作用。
而中國專利申請?zhí)?2116049.X，
公開日2002.12.18，公開了一種四季節(jié)能冷暖空調(diào)熱水三用機。它雖然可以四季使用，但是仍然保留了室外機組，運行時室外機組發(fā)出的噪音很大，又由于是熱量的集中排放，還是很容易造成熱島效應(yīng)的。同時，室外機組的存在不僅直觀上破壞了建筑外觀的美觀程度，而且長期的室外機組運行后在墻面上留下水漬等污漬同樣會影響建筑的外觀美觀程度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是為了克服現(xiàn)有冷暖空調(diào)熱水三用機存在的缺陷，提供一種高效、可靠、環(huán)保、節(jié)能的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)，它不僅能夠在夏季制冷并且提供熱水，在冬季制熱并且提供熱水，而且在其他的季節(jié)同樣可以作為熱泵式熱水器使用，并且它的安裝不會破壞建筑物的外貌。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，包括由室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器，室內(nèi)機風(fēng)扇，風(fēng)向?qū)Я髌?，室?nèi)溫度傳感器和熱泵組成的室內(nèi)機組，水冷換熱器，以及運行保護系統(tǒng)，還可包括加儲熱水箱或電輔助加熱系統(tǒng)。
熱泵的進、出口分別和四通閥相連接，四通閥的另兩個接口中，一個通過管道、閥門分別與水冷換熱器、蓄熱材料換熱器相連接，另一端通過管道、閥門分別與室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器、水冷換熱器相連接，蓄熱材料換熱器另一端通過閥門與節(jié)流閥相連、經(jīng)閥門與水冷換熱器的出口相連；室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器的另一端通過管道、閥門與節(jié)流閥相連，經(jīng)閥門與緩沖罐相連；緩沖罐另兩個接口分別經(jīng)閥門與水冷換熱器的出口、節(jié)流閥相連。
水冷換熱散熱器內(nèi)部均布盤管，而盤管外是一個用于儲存水的空腔。
蓄熱材料換熱器的外形呈薄壁形，其大平面與室內(nèi)墻面緊密貼合安裝，其中室內(nèi)墻的另一面直接與外界大氣接觸。
蓄熱材料換熱器的外表面與房間墻壁直接貼合面上設(shè)有熱的良導(dǎo)體層，其余與室內(nèi)環(huán)境接觸的各面上均設(shè)有熱的不良導(dǎo)體層。
蓄熱材料換熱器表面平整，還可以通過其繪有裝飾的平面采用吊掛的方式緊貼安裝在建筑墻體的外表面上。
蓄熱材料換熱器內(nèi)安裝有并列的換熱管，并列管路的兩端匯合在蓄熱材料換熱器二端接口處，蓄熱材料換熱器內(nèi)部換熱管外填裝固-固相變或者是固-液相變的蓄熱材料。
運行保護系統(tǒng)中設(shè)有安裝在水冷換熱器中，根據(jù)水冷換熱器中的水溫，自動調(diào)節(jié)閥門閉合的溫度感應(yīng)器。其中所用閥門是流量調(diào)節(jié)閥。
本實用新型與現(xiàn)有空調(diào)室外風(fēng)機的熱量集中排放不同，這種熱量的緩慢釋放可以持續(xù)相當長的時間，是一種緩釋過程，不會造成熱量在短期的集中釋放，能夠有效緩解熱島效應(yīng)。
本實用新型與利用管道直接排放到大地里面不同的是它不受到建筑物占地面積的限制，而是向空中要換熱面積。
另外，這種熱量的排放方式的動力是墻壁兩面的溫差，不需要外加的動力來強行散熱。在這方面也節(jié)省了電能的消耗。(若使將蓄熱材料換熱器安裝在室外，則其運行動力就是蓄熱材料換熱器內(nèi)蓄熱材料和室外空氣之間的溫差。)同時由于沒有風(fēng)機強迫換熱，徹底避免換熱系統(tǒng)噪音的產(chǎn)生。
本實用新型不僅能夠在夏季制冷并且提供熱水，在冬季制熱并且提供熱水，而且在其他的季節(jié)同樣可以作為熱泵式熱水器使用，比電熱水器夏季節(jié)能100％，其他季節(jié)節(jié)能70％左右。在可靠運行的前提下能夠達到良好的節(jié)能和環(huán)保效果，解決了空調(diào)器在超過半年的時間內(nèi)處于閑置狀態(tài)，和電熱水器耗電大的難題。
本實用新型還有一個顯著優(yōu)點就是每一個機組是閉合的，都是獨立的，所以不會由于空氣的交換而傳播或擴散通過空氣傳播的病菌，能夠有效控制這一類空氣源傳播的疾病，比如SARS的擴散。


圖1是本實用新型連接關(guān)系原理圖；圖2是本實用新型進行供暖循環(huán)和熱泵熱水原理圖；圖3是本實用新型進行制冷循環(huán)時循環(huán)原理圖；圖4是本實用新型中蓄熱材料換熱器的一種安裝方式主視簡圖；圖5是圖4的左剖面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。
如圖1所示，具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，包括室內(nèi)機組I，水冷換熱器B，節(jié)流閥J，以及運行保護系統(tǒng)，根據(jù)具體情況的需要，還可以附加儲熱水箱或電輔助加熱系統(tǒng)。
室內(nèi)機組I(見圖1中虛線框部分)，主要由現(xiàn)有空調(diào)機室內(nèi)機和熱泵T以及四通閥C組成?，F(xiàn)有空調(diào)機室內(nèi)機組主要包括室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器V，室內(nèi)機風(fēng)扇，風(fēng)向?qū)Я髌?，室?nèi)溫度傳感器。
熱泵T直接和四通閥C相連接，四通閥C的另兩個接口，其一通過閥門F9，F(xiàn)10與水冷換熱器B、蓄熱材料換熱器X相連接，另一端通過管道、閥門F2，F(xiàn)1分別與室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器V、水冷換熱器B相連接；蓄熱材料換熱器X另一端通過閥門F8與節(jié)流閥J相連、經(jīng)閥門F7與水冷換熱器B的出口相連；室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器V又通過管道、閥門F5與節(jié)流閥J相連，經(jīng)閥門F3與緩沖罐G相連；緩沖罐G另兩個接口分別經(jīng)閥門F4，F(xiàn)6與水冷換熱器B的出口、節(jié)流閥J相連。
蓄熱材料換熱器X的外形呈薄壁形，其大平面與室內(nèi)墻面W緊密貼合安裝，其中室內(nèi)墻W的另一面直接與外界大氣接觸。
蓄熱材料換熱器X的外表面與房間墻壁直接貼合面上設(shè)有熱的良導(dǎo)體層，其余與室內(nèi)環(huán)境接觸的各面上均設(shè)有熱的不良導(dǎo)體層；如圖1，4，5所示，蓄熱材料換熱器內(nèi)安裝有并列的換熱管P，并列管路P的兩端匯合在蓄熱材料換熱器X二端接口處，蓄熱材料換熱器X內(nèi)部換熱管P外填裝固-固相變或者是固-液相變的蓄熱材料。
水冷器B為了達到良好的換熱效果采用盤管設(shè)計。水冷換熱器B包括內(nèi)部安裝的盤管，溫度設(shè)定系統(tǒng)，電控閥門。該水冷換熱器X可以儲存一定量的冷水，安裝位置可以考慮放在浴室中，安裝方式可以采用壁掛式。其中，高溫高壓的制冷劑流經(jīng)盤管，來加熱水冷換熱器B中的冷水，達到冷卻制冷劑的目的。冷水經(jīng)過加熱達到設(shè)定溫度后就提供給用戶日常使用。
以上蓄熱材料熱交換器X和水冷換熱器B在整個回路中采用并聯(lián)連接。在制冷循環(huán)過程當中，高溫高壓制冷劑首先進入水冷換熱器B，在水冷換熱器B中的冷水全部被加熱到設(shè)定溫度并且還沒有被使用時，水冷換熱器B和熱泵之間的電子閥門關(guān)閉，制冷劑進入蓄熱材料換熱器X，將熱量傳遞給蓄熱換熱器X中的蓄熱材料，同時達到冷卻本身的目的。
蓄熱換熱器X中蓄熱材料保存的熱量通過直接與外界接觸的墻緩慢的向外界釋放熱量。
運行保護系統(tǒng)除了各種現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的控件和電子閥門等，還包括緩沖罐G。緩沖罐G的作用是將從水冷換熱器B和室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器出來的兩股不同熱力狀況的制冷劑均勻混合，從而保證讓制冷劑以同樣的熱力特性進入節(jié)流閥J。
如圖2所示，本實用新型的具有熱水功能的四季節(jié)能冷暖空調(diào)機，在同時加熱水和供暖的時候，四通閥C自動定位，從熱泵T出來的高溫高壓的制冷劑，一路通過閥門F1進入水冷換熱器B被冷卻，而此時水冷換熱器中的水被加熱提供用戶使用，然后制冷劑通過閥門F4后進入到緩沖罐G；另一路通過閥門F2進入室內(nèi)換熱器V來實現(xiàn)對室內(nèi)空氣的溫度調(diào)節(jié)，然后通過閥門F3進入到緩沖罐G中，這兩路制冷劑在緩沖罐G中混合均勻后通過閥門F6進入節(jié)流閥J，流經(jīng)閥門F8后在蓄熱材料換熱器X中吸收熱量，最后通過閥門F9和四通閥C回到熱泵T中重新開始循環(huán)。
運行系統(tǒng)還具有以下特點，當水冷換熱器B中的水溫達到用戶的設(shè)定溫度后，閥門F1自動關(guān)閉，制冷劑不再進入水冷換熱器B，而是全部走供熱循環(huán)，進入到室內(nèi)換熱器V。
在春秋季節(jié)不需要調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度而需要熱水使用的時候，該機組能夠作為熱泵式熱水器來實現(xiàn)單獨提供熱水的功能。制冷劑的循環(huán)回路是熱泵T→四通閥C→閥門F1→閥門F4→緩沖罐G→閥門F6→節(jié)流閥J→閥門F8→蓄熱材料換熱器X→閥門F9→四通閥C→熱泵T如圖3所示，本實用新型的制冷循環(huán)路線是通過四通閥C自動定位作用，從熱泵T出來的制冷劑可以走兩路循環(huán)，一路是進入水冷換熱器B，一路是進入到蓄熱材料換熱器X。循環(huán)開始時，制冷劑首先通過閥門F10進入水冷換熱器B中冷卻，然后通過閥門F7進入到節(jié)流閥J，然后通過閥門F5進入到室內(nèi)換熱器V，實現(xiàn)調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫，最后通過閥門F2和四通閥C回到熱泵T，重新開始循環(huán)。當水冷換熱器B中的水被加熱到用戶設(shè)定溫度后，運行控制系統(tǒng)關(guān)閉閥門F10，制冷劑通過閥門F7進入蓄熱材料換熱器X，蓄熱換熱器X中的蓄熱材料吸收制冷劑的熱量，來冷卻制冷劑。而蓄熱換熱器X吸收的這部分熱量，通過墻壁緩慢散發(fā)到外界環(huán)境中。當水冷卻換熱器B中的水溫偏離用戶設(shè)定的溫度較遠的時候，運行控制系統(tǒng)重新開啟閥門F10，同時關(guān)閉閥門F7，制冷劑由水冷換熱器B來實現(xiàn)冷卻。
權(quán)利要求1.一種具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，包括由室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器(V)，室內(nèi)機風(fēng)扇，風(fēng)向?qū)Я髌?，室?nèi)溫度傳感器，四通閥(C)和熱泵(T)組成的室內(nèi)機組(I)、水冷換熱器(B)、以及運行保護系統(tǒng)，其特征在于，熱泵(T)的進、出口分別和四通閥(C)相連接，四通閥(C)的另兩個接口中，一個通過管道、閥門(F10，F(xiàn)9)分別與水冷換熱器(B)、蓄熱材料換熱器(X)相連接，另一端通過管道、閥門(F2，F(xiàn)1)分別與室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器(V)、水冷換熱器(B)相連接，蓄熱材料換熱器(X)另一端通過閥門(F8)與節(jié)流閥(J)相連、經(jīng)閥門(F7)與水冷換熱器(B)的出口相連；室內(nèi)機風(fēng)冷換熱器(V)的另一端通過管道、閥門(F5)與節(jié)流閥(J)相連，經(jīng)閥門(F3)與緩沖罐(G)相連；緩沖罐(G)另兩個接口分別經(jīng)閥門(F4，F(xiàn)6)與水冷換熱器(B)、節(jié)流閥(J)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，其特征在于，還可包括加儲熱水箱或電輔助加熱系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，其特征在于，所述水冷換熱散熱器(B)內(nèi)部均布盤管，而盤管外設(shè)有一個用于儲存水的空腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，其特征在于，所述蓄熱材料換熱器(X)的外形呈薄壁形，其大平面與室內(nèi)墻面(W)緊密貼合安裝，其中室內(nèi)墻(W)的另一面直接與外界大氣接觸；其中，蓄熱材料換熱器(X)的外表面與房間墻壁直接貼合面上設(shè)有熱的良導(dǎo)體層，其余與室內(nèi)環(huán)境接觸的各面上均設(shè)有熱的不良導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，其特征在于，所述蓄熱材料換熱器(X)表面平整，還可以通過其繪有裝飾的平面采用吊掛的方式緊貼安裝在建筑墻體的外表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，其特征在于，所述蓄熱材料換熱器(X)內(nèi)安裝有并列的換熱管(P)，并列管路(P)的兩端分別匯合在蓄熱材料換熱器(X)的二端進出口處，蓄熱材料換熱器(X)內(nèi)部換熱管(P)外填裝固-固相變或者固-液相變的蓄熱材料(X1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，其特征在于，所述運行保護系統(tǒng)中設(shè)有安裝在水冷換熱器(B)中，根據(jù)水冷換熱器(B)中的水溫，自定調(diào)節(jié)閥門(F1，F(xiàn)10)閉合的溫度感應(yīng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，其特征在于，所述閥門(F1，F(xiàn)10)是流量調(diào)節(jié)閥。
專利摘要本實用新型公開了一種具有熱水功能的四季節(jié)能環(huán)保冷暖空調(diào)機，包括室內(nèi)機組，水冷換熱器，蓄熱材料換熱器，以及運行保護系統(tǒng)。該空調(diào)機能夠在夏季制冷并且提供熱水，在冬季制熱并且提供熱水，在其他的季節(jié)同樣可以作為熱泵式熱水器使用，并且它的安裝不會破壞建筑物的外貌。由于該空調(diào)機運行時本身并沒有新風(fēng)的交換，所以可以有效控制空氣源疾病的傳播。
文檔編號F24H4/02GK2809484SQ200520043128
公開日2006年8月23日 申請日期2005年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月4日
發(fā)明者張斌, 周文鑄 申請人:上海理工大學(xué)