專利名稱：儲能空調(diào)熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及空調(diào)熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種儲能空調(diào)熱水器。
背景技術(shù)：
在中國，隨著經(jīng)濟水平的飛速發(fā)展和人民生活水平的改善，缺能變得越來越嚴重。 從早上到午夜期間，自從更多的工業(yè)用電、商業(yè)用電和住宅區(qū)活動出現(xiàn)，這樣的現(xiàn)象變得更厲害。電力需求的變化導(dǎo)致高峰期對比低峰期需要更高的電價。據(jù)權(quán)威資料顯示，在世界任何地方，每天用電均存在“高峰”、“平峰”和“低峰”段，它們之間的用電比例在4 2 1以上，每個國家為了保證“高峰”段的用電量需求，投入了大量的人力和物力，我國也是如此。 我國是一個能源供應(yīng)十分緊張的國家，目前，在許多地區(qū)實行分時計費的電價政策，每天不同的時間段的電價不同。一種改變電力從高峰期到低峰期的使用期方法的儲能系統(tǒng)發(fā)展， 將會有助于解決電力提供和需求的失衡問題，從而提供巨大經(jīng)濟效益。對于一個城市家庭，日常生活中需要家庭清潔、熱水，而通常它們是通過消耗電能、太陽能或天燃氣簡單獲取，然而能量利用率是非常低。市場上熱水器按其所使用能源方式可以分為燃氣熱水器、電熱水器、太陽能熱水器和空調(diào)熱水器四大種類。然而雖然電輔助熱水器方便安裝和操作，但是轉(zhuǎn)換化石燃料潛能成為電能，再轉(zhuǎn)換成熱能的總效率很低；太陽能熱水器效率相對高一點，但是初投資高，而且更多受天氣的影響；天然氣固然是方便， 但是耗能高，存在煤氣中毒的隱患?？照{(diào)熱水器相比前三大類主流熱水器而言，具有節(jié)約能源、節(jié)能省電、運行費用低廉、使用區(qū)域廣泛、供水量大、安全可靠等優(yōu)點，但是常規(guī)壓縮式空調(diào)熱水器需要儲水容器，體積尺寸大，輸入功率大，制造成本高，而且水箱里面的銅管因為氣蝕而逐漸受到破壞，壽命比較短。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有良好經(jīng)濟和社會效益的、充分發(fā)揮相變儲能技術(shù)優(yōu)勢的、節(jié)省儲能空間的儲能空調(diào)熱水器，該儲能空調(diào)熱水器既可以當做普通空調(diào)制冷使用，又可以制造熱水，且可以實現(xiàn)錯鋒用電。本實用新型采用的技術(shù)方案是一種儲能空調(diào)熱水器，包括制冷系統(tǒng)和控制器，所述制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器構(gòu)成，還包括儲熱裝置，所述儲熱裝置內(nèi)設(shè)有儲熱換熱器、水管和儲能劑，所述儲熱換熱器連接在壓縮機與冷凝器之間。上述的儲能空調(diào)熱水器，所述儲熱裝置的外殼是保溫箱體。上述的儲能空調(diào)熱水器，在壓縮機與儲熱裝置之間的管路上設(shè)有單向閥。上述的儲能空調(diào)熱水器，所述儲能劑是石蠟。上述的儲能空調(diào)熱水器，在進入所述儲熱裝置的水管的進水管上設(shè)有冷水閥，在離開所述儲熱裝置的水管的出水管上設(shè)有混水閥，所述混水閥還與所述進水管連接。上述的儲能空調(diào)熱水器，所述儲熱換熱器上設(shè)有集氣管和集液管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點[0012]1、本實用新型利用高效的相變材料代替儲水箱進行蓄熱，將先進的相變儲能技術(shù)與空調(diào)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮相變儲能技術(shù)和空調(diào)供熱技術(shù)各自的優(yōu)勢，可以省略儲水箱或者減小儲水箱體積，并能充分利用低谷電，具有良好的性能和經(jīng)濟效益。是一款占用體積小、高效節(jié)能、便于大范圍推廣使用的空調(diào)熱水器。本實用新型對于促進居民生活能源的合理利用以及整個社會的節(jié)能與環(huán)保有著重要的意義。2、儲熱裝置相當于第一冷凝器。壓縮機出來的制冷劑的熱量被儲熱裝置中的相變材料吸收，從儲熱裝置中出來的制冷劑繼續(xù)流到室外機的換熱器中進一步冷凝，經(jīng)過兩次冷凝，系統(tǒng)排出的熱量相對較多，因而制冷效果會比普通一次冷凝的分體式空調(diào)更好。3、本實用新型在壓縮機與儲熱裝置的管路上設(shè)置的單向閥，當空調(diào)停止工作后， 可以防止儲熱換熱器中的制冷劑因為溫度升高而蒸發(fā)遷移到壓縮機中冷凝，避免了壓縮機再次啟動時液擊現(xiàn)象的發(fā)生。4、本實用新型的相變儲熱為整體式設(shè)計，無需占用室內(nèi)面積，可以掛墻或擱置于陽臺，安裝極為簡便。5、系統(tǒng)承受水壓能力可達35個大氣壓，遠超過自來水最高壓力。6、機組供熱快速，可實現(xiàn)半即開即熱使用，升溫快捷，等待時間短，持續(xù)供熱能力強。

圖1是本實用新型的儲能空調(diào)熱水器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型儲能空調(diào)熱水器的儲熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1、圖2，本實用新型的儲能空調(diào)熱水器包括制冷系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)采用分體式空調(diào)器結(jié)構(gòu)，由室內(nèi)機與室外機以及儲熱換熱器25組成，增加儲熱裝置3，將冷凝熱部分釋放在儲熱裝置上。熱水系統(tǒng)由儲熱裝置內(nèi)的水管M及進出水閥門控制構(gòu)成。 儲熱裝置3采用相變儲熱技術(shù)，利用儲能劑蓄積的熱量在用電高峰期向熱水系統(tǒng)供熱，可以實現(xiàn)儲能空調(diào)熱水器在用電高峰時不開機。在實行分時計費電價政策的地區(qū)使用該產(chǎn)品可以減少用戶電費，為用戶帶來實惠。本實用新型的儲能空調(diào)熱水器的室內(nèi)機安裝在需使用空調(diào)器的房間內(nèi)，室外機和儲熱裝置安裝在房間外。儲能空調(diào)熱水器的制冷系統(tǒng)由R22制冷劑循環(huán)回路構(gòu)成，見圖1， 制冷系統(tǒng)工作時，從壓縮機1出來高溫高壓R22制冷劑，經(jīng)過單向閥2流動到儲熱裝置3，在儲熱裝置3內(nèi)完成第一次的熱交換，然后進入室外機的冷凝器6中進一步冷凝，形成的相對低溫的液態(tài)制冷劑經(jīng)節(jié)流裝置7節(jié)流后變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過連接管進入到室內(nèi)機，在室內(nèi)機的蒸發(fā)器8中蒸發(fā)吸熱，達到制冷的目的，換熱后的氣態(tài)制冷劑重新回到壓縮機1中，形成一個制冷劑循環(huán)回路。熱水系統(tǒng)的水管設(shè)在儲熱裝置3內(nèi)并與裝置外的進出水管連接，進出水管上設(shè)有混水閥4和冷水閥5，在需要熱水時，只要打開冷水閥5和混水閥4，就可以產(chǎn)生熱水，用戶可以通過調(diào)節(jié)混水閥4來把熱水調(diào)到適當?shù)臏囟取１緦嵱眯滦陀蓧嚎s機1、單向閥2、儲熱裝置3、室外機上的冷凝器6、節(jié)流裝置7、室內(nèi)機上的蒸發(fā)器8 首尾相連構(gòu)成R22制冷劑循環(huán)回路。由儲熱裝置3內(nèi)的水管、冷水閥5、混水閥4以及進出水管路組成了冷熱水回路。圖2示出本實用新型儲能空調(diào)熱水器的儲熱裝置3的結(jié)構(gòu)組成。其外殼是保溫箱體26，儲熱裝置3由兩路管程(儲熱換熱器25和水管M)，三種換熱介質(zhì)(制冷劑、儲能劑、 水)組成。為了增強換熱性能，儲熱換熱器25和水管M均采用換熱效果良好的銅管制成， 兩者均采取外徑為Φ7，內(nèi)徑約Φ6. 5mm的內(nèi)螺紋銅管。儲熱裝置3內(nèi)的制冷劑銅管和水銅管交叉分布，穿插在開窗式翅片23中，翅片間隙中填充滿了儲能劑213，儲能劑是具有相變潛熱的相變材料。如圖2所示，22表示儲熱換熱器的集氣管，211表示儲熱換熱器的集液管， 制冷劑經(jīng)進口管21進入，在集氣管22中分流后，進入到儲熱裝置的儲熱換熱器25中，儲熱換熱器25采用層流式結(jié)構(gòu)，每一層結(jié)構(gòu)上由多組迂回的U形管連接，多層U形管連接在集氣管22和集液管211上(圖中未示出)。相變材料吸收制冷劑熱量后變成熔融狀態(tài)，而制冷劑則得到第一次的冷凝，經(jīng)過冷凝后形成的中溫高壓的氣液態(tài)制冷劑匯集到集液管211， 經(jīng)過儲熱裝置回氣管212進入室外機的冷凝器6中，完成制冷劑的第二次冷凝。熱水系統(tǒng)的進出水方向在制冷系統(tǒng)的另一側(cè)，儲熱裝置內(nèi)的水管也是采用層流式結(jié)構(gòu)，每一層結(jié)構(gòu)上由多組迂回的U形管連接，多層U形管連接在進口集水管210和出口集水管27上，出口集水管27與出水管觀連接，進口集水管210與進水管四連接。在出水管觀上設(shè)混水閥 4，在進水管四上設(shè)有冷水閥5，混水閥4為三通閥，其中一個閥口連接進水，使冷熱水混合調(diào)節(jié)水溫。見圖1，流經(jīng)儲熱裝置的制冷劑熱量被儲熱裝置中的相變材料(儲能劑213)吸收，當相變材料吸收了足夠熱量后，變成液態(tài)(熔點約為70°C)；冷水從進水管四進入儲熱裝置3，與高溫液態(tài)相變材料進行換熱，冷水可以加熱到約45°C度左右，然后輸送到用戶需要的場所，若空調(diào)與制取熱水不同時工作，那么相變材料釋放熱量后變成固態(tài)。儲能劑213采用具有一定相變潛熱的材料，如石蠟。以石蠟為例，由于液態(tài)的石蠟密度比固態(tài)石蠟小(以C33為例，固態(tài)912kg/M3 ；液態(tài)769kg/M3)，因而在保溫箱體內(nèi)加注儲能劑時，直接把熔融狀態(tài)的石蠟注進儲熱裝置的箱體中即可。當石蠟?zāi)虝r，由于密度增加，體積會變小。由于相變材料的溶解熱大(例如石蠟，約250kJ/kg)，利用相變蓄熱可以有效減少蓄熱容積，通過二次換熱方式實現(xiàn)了不承壓水箱承壓供水，降低了水箱的制造成本， 同時解決了銅管在水中結(jié)垢腐蝕的問題。本新型適合于家庭使用，普通3人家庭一般一天的生活熱水在60升左右，人體最舒適的熱水溫度為42°C 45°C。該新型空調(diào)熱水器把冷水從15°C加熱到45°C，再根據(jù)用戶需要混合冷水得到適當?shù)臒崴褂?。根?jù)以上假設(shè)，可以設(shè)計出儲熱裝置的容積。水吸收的熱量為Ql = CX (T2-T1) XM = 4. 2X (45-15) X60 = 7560KJ。而一般情況下利用液氣相變進行蓄熱難以實施，所以有實際應(yīng)用價值的是固液相變蓄熱。若物質(zhì)的溶解熱為入， 則質(zhì)量為M的物質(zhì)在相變時吸收或者放出的熱能為Q2 = λ ΧΜ，忽略能量耗損，理論上Ql =Q2，假設(shè)一種石蠟λ = 250KJ/Kg，密度P = 780kg/M3，因此石蠟的質(zhì)量M = Q2/λ = 7560/250 = 30. 2Kgo假設(shè)換熱器占去儲熱裝置20%的容積，那么儲熱裝置最大的容積為V =5M/4P = 5X30. 2/4X780 = 48L。該儲能空調(diào)熱水器在運行時候，儲熱裝置可以實現(xiàn)存熱、蓄熱、放熱三過程，產(chǎn)生的熱水更加恒定，而且相對于以水作為儲熱的熱水器而言，本實用新型的儲熱裝置體積較小，但儲能效果比一般的水儲能優(yōu)勝。儲熱裝置的安裝非常方便， 可放于陽臺或者掛在外墻上，但是考慮到銅管價格貴，因此盡量安裝在靠近外機的地方，而儲熱裝置水管管程只要在儲熱換熱器內(nèi)部分采用換熱性能好的內(nèi)螺紋銅管外，其他部分均可以采用PVC管，這樣既可以達到目的，又節(jié)約了成本。
權(quán)利要求1.儲能空調(diào)熱水器，包括制冷系統(tǒng)和控制器，所述制冷系統(tǒng)由壓縮機(1)、冷凝器(6)、 節(jié)流裝置(7)、蒸發(fā)器(8)構(gòu)成，其特征在于還包括儲熱裝置(3)，所述儲熱裝置(3)內(nèi)設(shè)有儲熱換熱器(25)、水管04)和儲能劑013)，所述儲熱換熱器0 連接在壓縮機(1)與冷凝器(6)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能空調(diào)熱水器，其特征在于所述儲熱裝置(3)的外殼是保溫箱體06)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能空調(diào)熱水器，其特征在于在壓縮機(1)與儲熱裝置(3) 之間的管路上設(shè)有單向閥0)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能空調(diào)熱水器，其特征在于所述儲能劑(213)是石蠟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能空調(diào)熱水器，其特征在于在進入所述儲熱裝置的水管 (24)的進水管上設(shè)有冷水閥(5)，在離開所述儲熱裝置的水管04)的出水管上設(shè)有混水閥 G)，所述混水閥(4)還與所述進水管連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能空調(diào)熱水器，其特征在于所述儲熱換熱器0 上設(shè)有集氣管0 和集液管011)。
專利摘要本實用新型公開一種儲能空調(diào)熱水器，包括制冷系統(tǒng)和控制器，所述制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器構(gòu)成，還包括儲熱裝置，所述儲熱裝置內(nèi)設(shè)有儲熱換熱器、水管和儲能劑，所述儲熱換熱器連接在壓縮機與冷凝器之間。本實用新型利用高效的相變材料代替儲水箱進行蓄熱，將先進的相變儲能技術(shù)與空調(diào)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮相變儲能技術(shù)和空調(diào)供熱技術(shù)各自的優(yōu)勢，可以省略儲水箱或者減小儲水箱體積，并能充分利用低谷電，具有良好的性能和經(jīng)濟效益。是一款占用體積小、高效節(jié)能、便于大范圍推廣使用的空調(diào)熱水器。
文檔編號F24F5/00GK201973957SQ20112009837
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者冼志健 申請人:Tcl空調(diào)器(中山)有限公司