專利名稱：冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調的制作方法
技術領域：
本發明涉及空調和熱水器，特別是一種冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調。
背景技術：
:隨著我國經濟水平的快速發展，人們生活水平的提高和受全球氣候變暖的影響，空調已越來越成為人們調節室內環境及保障身體健康的必需品。但是目前在使用的常規冷暖空調和空氣能熱水器現有技術中，還存在幾大難點沒有解決。其一是:冷暖空調機與空氣能熱水器作為兩種用途不同的產品是分開使用的，空調機用于調節室內空氣溫度和濕度，空氣能熱水器則用于生產可使用的熱水。兩種產品在使用時，它們的能效比都不高，其主要原因是空調機在工作時只利用了蒸發器產生的冷量，空氣能熱水器在工作時又只利用了冷凝器排放的熱量。如果能同時利用制冷系統中冷凝器排放的熱量和蒸發器排放的冷量，那么就能獲得雙倍的能效比，但是，冷量的需求和熱量的需求在全年是不匹配的,夏季冷量需求大而熱量需求少,春秋季情況相反,而冬季則只需要熱量。其二是:現有空調不僅耗電大，在夏季使用時，其冷負荷高峰時間與城市用電高峰時間相吻合，不僅加劇了峰谷電力不平衡，也使得峰期供電不足的矛盾更加突出，而且在制冷時產生的熱排放，在很大程度上給區域空氣質量帶來了嚴重的影響。其三:冷暖空調機和空氣能熱水器都是采用將主機在室外安裝的方法，我們都知道，空調機供暖和空氣能熱水器獲取熱能的途徑除電能外，主要是通過設置在室外的蒸發器來獲取外界空氣中的熱能。如果在冬季使用時，安裝在室外的主機受寒冷氣候的影響電耗要高，甚至會出現不能正常工作的現象。
發明內容:為解決現有技術的不足，本發明提供了一種冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其目的在于通過設置二種制冷工況以及設置制冷態和制熱態兩大模式，解決冷負荷和熱負荷在全年需求匹配的問題。能夠實現上述目的冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其與現有技術不同之處在于包括由壓縮機、制熱水系統、制冰系統和控制系統構成并設于室內的主機以及室內空調送風系統，并在所述主機的工作區域設置更換室內空氣的新風換熱器。所述制熱水系統包括熱水桶，所述熱水桶中設置冷凝器；所述制冰系統包括制冰蓄冰儲能桶，所述制冰蓄冰儲能桶中設置浸泡在防凍液中的蒸發器和若干冰瓶；所述空調送風系統包括制冷用熱交換器、制熱用熱交換器、空調風機和空調送風管，所述制冷用熱交換器通過泵管循環制冰蓄冰儲能桶中的冷防凍液，所述制熱用熱交換器通過泵管循環熱水桶中的熱水；所述控制系統包括壓縮機、制熱水系統和制冰系統之間相互連接的管路，所述管路中設置各種液壓元件控制系統內制冷劑的流向，分別實現制熱水制冰模式、制熱水模式和備用應急制冰模式。所述制熱水制冰模式的管程:壓縮機一冷凝器一制冰蓄冰儲能桶內蒸發器一一氣液分離器一壓縮機；所述制熱水模式的管程:壓縮機一冷凝器一制冰蓄冰儲能桶外蒸發器一氣液分離器一壓縮機；所述備用應急制冰模式的管程:壓縮機一制冰蓄冰儲能桶外蒸發器一制冰蓄冰儲能桶內蒸發器一氣液分離器一壓縮機。對應于制冰蓄冰儲能桶外蒸發器設置由風機和排風管構成的室外排風系統。所述熱水桶為相互連通的高溫水桶和低溫水桶，所述高溫水桶內的第一冷凝器和低溫水桶內的第二冷凝器相互連通。 所述新風換熱器包括風管、空氣過濾網和電加熱器，所述電加熱器設于風管內，所述空氣過濾網設于風管的室外管口處。所述液壓元件包括電磁三通閥、截止閥、干燥過濾器、單向閥、熱力膨脹閥、三通管、毛細管等。本發明的優點:1、本發明冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調的主機結構簡單緊湊，所設置的多形式并聯回路在使用時可通過電磁閥切換和單向閥的作用，改變制冷系統內制冷劑的流向，達到完成制冰蓄冷和制熱水的功能。2、本發明可用優化設計冰瓶的形狀來獲得在桶內的最大蓄冰量，達到主機的結構緊湊。用改變冰瓶的結構確定是用外融冰方式還是用內、外融冰的方式來控制融冰、釋冷的速率，并結合使用空調送風系統來達到較長時間的融冰供冷目的。3、本發明設置的低溫(熱能儲存)水桶，利用制冷劑氣體剩余熱量，將桶內自來水進行預先低溫加熱，并儲存在桶內；在高溫水桶內制熱水時，向高溫水桶內輸送被預先加熱的溫水，使之能快速制取熱水，并降低能耗。4、本發明把冰蓄冷和熱泵這兩項相對獨立的技術結合在一起應用后，使得本機既具有在夏季利用白天放冷、晚上制冰、蓄冰及無溫室氣體排放和平衡峰谷電力的功效，又具有在春、秋、冬三季制熱水和制熱供暖的功效，使得本機一年四季都能使用。
:圖1為本發明一種實施方式的結構示意圖。圖號標識:1、壓縮機；2、高溫水桶；3、低溫水桶；4、第一冷凝器；5、第二冷凝器；
6、制冰蓄冰儲能桶；7、冰瓶；8、制冷用熱交換器；9、制熱用熱交換器；10、空調風機；11、氣液分離器；12、第三蒸發器；13、風機；14、排風管；15、風管；16、空氣過濾網；17、電加熱器；18、主機箱體；19、熱水出口 ；20、淋浴器；21、進水總管；22、第一蒸發器；23、第二蒸發器；24、毛細管；25、第一三通管；26、防凍液進口 ；27、防凍液出口 ；28、第一電磁三通閥；29、第二電磁三通閥；30、第一單向閥；31、第一干燥過濾器；32、第二單向閥；33、第二干燥過濾器；34、第三單向閥；35、熱力膨脹閥；36、第一電磁閥；37、第三三通管；38、第四單向閥；39、第五三通管；40、第四三通管；41、第二電磁閥；42、第二三通管；43、熱交換器箱體；44、空調送風管；45、自來水管。
具體實施方式
:下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的闡述，但不是對本發明的具體限定。
本發明冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調包括一臺主機、一臺新風換熱器、一套空調送風系統，所述主機安裝于室內或封閉的陽臺內，所述空調送風系統安裝于室內，所述新風換熱器的風管15的進風管口設于室外，室外管口處設有空氣過濾網16，風管15內設置電加熱器17，如圖1所示。所述主機于主機箱體18內集成了壓縮機1、制熱水系統、制冰系統和控制系統，所述主機箱體18分為上、下兩層，上層設置制熱水系統和制冰系統，下層設置壓縮機I和控制系統，所述控制系統包括壓縮機1、制熱水系統和制冰系統之間相互連接的管路，所述管路中設置各種液壓元件控制系統內制冷劑的流向，分別實現制熱水制冰模式、制熱水模式和備用應急制冰模式，主機箱體18的下層還設置由風機13和排風管14構成的排風系統，如圖1所示。所述主機箱體18的上層為帶隔熱層的保溫體，該保溫體分隔成三個桶體，分別為高溫水桶2、低溫水桶3、和制冰蓄冰儲能桶6，所述高溫水桶2上設有熱水出口 19 (有支管連通淋浴器20)，高溫水桶2內設有第一冷凝器4 ;所述低溫水桶3內設置第二冷凝器5，低溫水桶3上設有進水總管21 (有支管連通自來水管45)，低溫水桶3與高溫水桶2于底部相通；所述制冰蓄冰儲能桶6內設置有防凍液、冰瓶7、第一蒸發器22和第二蒸發器23，所述第一蒸發器22和第二蒸發器23分別通過兩條毛細管24接入、通過第一三通管25接出，制冰蓄冰儲能桶6上開設防凍液進口 26及防凍液出口 27，如圖1所示。所述制熱水制冰模式的管程(配置有相關液壓元件)為:壓縮機I—第一電磁三通閥28—第一冷凝器4—第二冷凝器5—第二電磁三通閥29—第一單向閥30——第一干燥過濾器31—毛細管24—第一、第二制冷蒸發器22、23——第一三通管25——第二單向閥32—氣液分離器11—壓縮機1，如圖1所示。所述制熱水模式的管程(配置有相關液壓元件)為:壓縮機I一一第一電磁三通閥28—第一冷凝器4—第二冷凝器5—第二電磁三通閥29 (另一支路)一第二干燥過濾器33—第三單向閥34—熱力膨脹閥35—第三蒸發器12——第一電磁閥36——第三三通管37接入制熱水制冰模式管程(第二單向閥32之后的管路)，如圖1所示。所述備用應急制冰模式的管程(配置有相關液壓元件)為:壓縮機I—第一電磁三通閥28 (另一支路)一第四單向閥38—第五三通管39接入制熱水模式管程(第三蒸發器12與熱力膨脹閥35之間)一第四三通管40接出制熱水模式管程一第二電磁閥41一一第二三通管42接入制熱水制冰模式管程(第一單向閥30與第一干燥過濾器31之間的管路)，如圖1所示。所述空調送風系統設于主機箱體18的上層旁，由熱交換器箱體43、制冷用熱交換器8 (排管式)、制熱用熱交換器9 (排管式)、空調風機10和空調送風管44構成，所述空調風機10、制冷用熱交換器8和制熱用熱交換器9設置于熱交換器箱體43內，所述空調送風管44安裝于熱交換器箱體43上，其位置對應于空調風機10 ;制冷用熱交換器8通過泵管連通制冰蓄冰儲能桶6上開設的防凍液進口 26和防凍液出口 27，制熱用熱交換器9通過泵管(進水管和回水管)連通高溫水桶2的熱水出口 19和低溫水桶3的進水總管21，如圖1所示。本發明的工作原理:在夏季制冰、儲冰和產生熱水的方法即制熱水制冰模式:
壓縮機I輸入電能后，向系統內的制冷劑作功，產生的高壓高溫氣體進入第一電磁三通閥28，第一電磁三通閥28設置有兩個流向，第一流向為常規制冰、制熱水流向，第二流向為備用應急制冰流向。在常規制熱水制冰流向下(此時備用流向關閉)，高壓高溫氣體經第一電磁三通閥28進入高溫水桶2內的第一冷凝器4冷卻，高溫水桶2內的水被加熱，釋放大部分熱量的高壓氣體再經連接銅管進入低溫水桶3內的第二冷凝器5，將剩余熱量釋放在低溫水桶3內水中，被二次冷卻后形成的高壓低溫制冷劑液體進入第二電磁三通閥29。第二電磁三通閥29分設制冰和制熱兩個模式的流向:在制冰模式下(此時制熱模式流向及第一電磁閥36、第二電磁閥41關閉)，第二電磁三通閥29的高壓低溫液體經第一單向閥30、第二三通管42進入第一干燥過濾器31、兩根毛細管24進行減壓，被減壓后的低溫低壓制冷劑液體分別經毛細管24進入制冰蓄冰儲存桶6內的第一蒸發器22和第二蒸發器23內蒸發換熱，制冷劑氣體吸入制冰蓄冰儲存桶6內的熱量后經第一三通管25、第二單向閥32、第三三通管37及氣液分離器11返回壓縮機I進行循環制冰制熱水。上述運行過程產生的熱量留存在高溫水桶2和低溫水桶3內，產生的冰儲存在制冰蓄冰桶6內。單獨制熱水及在冬季提供熱水供暖的原理即制熱水模式:在制熱模式下(此時制冰模式流向及第二電磁閥41關閉)，第二電磁三通閥29的高壓低溫液體經第二干燥過濾器33、第三單向閥34進入熱力膨脹閥35進行減壓，被減壓后的低溫低壓液體經第五三通管39進入第三蒸發器12蒸發換熱，蒸發換熱后的制冷劑氣體經第四三通管40、第一電磁閥36、第三三通管37及氣液分離器11返回壓縮機I進行循環制熱，將產生的熱量留存在高溫水桶2和低溫水桶3內制成可供暖和沐浴的熱水，換熱后的冷氣通過主機箱體18下層的排風系統排向室外。設置備用流向即備用應急制冷模式的作用是:當長時間融冰釋冷時，高溫水桶2和低溫水桶3內的水溫過高，不能冷卻高溫制冷劑氣體溫度時，高溫高壓制冷劑氣體經第一電磁三通閥28的另一流向(此時常規制熱水制冰流向及第一電磁閥36關閉)和第四單向閥38、第五三通管39進入第三蒸發器12換熱，(此時第三蒸發器12作為冷凝器使用)進入第三蒸發器12內的高溫高壓氣體被輸入電能的風機13冷卻后，再經第四三通管40、第二電磁閥41 (第一電磁閥36關閉)及第二三通管42進入第一干燥過濾器31、兩根毛細管24進行減壓，被減壓后的低溫低壓制冷劑液體，經毛細管24進入制冰蓄冰儲能桶6內的第一蒸發器22和第二蒸發器23內蒸發換熱，吸入桶內熱量的制冷劑氣體經第一三通管25、第二單向閥32、第三三通管37及氣液分離器11返回壓縮機I進行循環制冰。上述運行過程產生的熱量被主機箱體18下層的排風系統排向室外,產生的冷量留存在制冰蓄冰儲存桶6內制冰。當制冰蓄冰儲存桶6內浸泡在防凍液中的若干個冰瓶7里的水全部結成冰及桶內溫度降至設定溫度時，設置的溫度控制器自動切斷壓縮機I工作電流，當桶內溫度升至設定的溫度值時，設置的溫度控制器自動接通電源，壓縮機I恢復工作。向室內釋放儲藏的冷量或者熱量由空調送風系統完成:夏季向空調末端送冷風時，制冷用熱交換器8的泵管工作，將制冰蓄冰儲能桶6內載有冷量的防凍液泵至制冷用熱交換器8內換熱，換熱后的冷氣被空調風機10通過空調送風管44送出至室內。被換熱后的防凍液返回制冰蓄冰儲能桶6內與冰瓶7中的冰進行二次換熱后，循環載出制冰蓄冰儲能桶6內的冷量供送風系統向室內送出冷氣。冬季向空調末端送熱風時，制熱用熱交換器9的泵管工作，將高溫水桶2內載有熱量的熱水泵至制熱用熱交換器9內換熱，換熱后的熱氣被空調風機10通過空調送風管44送出至室內。被換熱后的低溫水返回低溫水桶3，返回的低溫水與低溫水桶3和高溫水桶2內水進行二次換熱后，循環載出高溫水桶2內的熱量供送風系統送出熱氣。使用熱水的方法是:打開自來水管45開關(此時第一截止閥47關閉)及淋浴器46閥門后，自來水進入低溫水桶3，利用自來水的壓力，將低溫水桶3內的低溫水及壓力通過與高溫水桶2的連通口進入高溫水桶2，受壓力的熱水從高溫水桶2設置的熱水出口 19經淋浴器20流出。
權利要求
1.冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其特征在于:包括由壓縮機(I)、制熱水系統、制冰系統和控制系統構成并設于室內的主機以及室內空調送風系統，并在所述主機的工作區域設置更換室內空氣的新風換熱器，所述制熱水系統包括熱水桶，所述熱水桶中設置冷凝器；所述制冰系統包括制冰蓄冰儲能桶(6)，所述制冰蓄冰儲能桶(6)中設置浸泡在防凍液中的蒸發器和若干冰瓶(7);所述空調送風系統包括制冷用熱交換器(8)、制熱用熱交換器(9)、空調風機(10)和空調送風管(44)，所述制冷用熱交換器(8)通過泵管循環制冰蓄冰儲能桶(6)中的冷防凍液，所述制熱用熱交換器(9)通過泵管循環熱水桶中的熱水；所述控制系統包括壓縮機(I)、制熱水系統和制冰系統之間相互連接的管路，所述管路中設置各種液壓元件控制系統內制冷劑的流向，分別實現制熱水制冰模式、制熱水模式和備用應急制冰模式。
2.根據權利要求1所述的冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其特征在于所述制熱水制冰模式的管程:壓縮機(I)—冷凝器一制冰蓄冰儲能桶(6)內蒸發器一氣液分離器(11)—壓縮機(I);所述制熱水模式的管程:壓縮機(I)—冷凝器一制冰蓄冰儲能桶(6)外蒸發器一氣液分離器(11)—壓縮機(I);所述備用應急制冰模式的管程:壓縮機(I)—制冰蓄冰儲能桶(6)外蒸發器一制冰蓄冰儲能桶(6)內蒸發器一氣液分離器(11)—壓縮機(I)。
3.根據權利要求2所述的冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其特征在于:對應于制冰蓄冰儲能桶(6)外蒸發器設置由風機(13)和排風管(14)構成的室外排風系統。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其特征在于:所述熱水桶為相互連通的高溫水桶(2)和低溫水桶(3)，所述高溫水桶(2)內的第一冷凝器(4)和低溫水桶(3)內的第二冷凝器(5)相互連通。
5.根據權利要求1 3中任意一項所述的冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其特征在于:所述新風換熱器包括風管(15)、空氣過濾網(16)和電加熱器(17)，所述電加熱器(17)設于風管(15)內，所述空氣過濾網(16)設于風管(15)的室外管口處。
6.根據權利要求1 3中任意一項所述的冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，其特征在于:所述液壓元件包括電磁三通閥、截止閥、干燥過濾器、單向閥、熱力膨脹閥、三通管、毛細管。
全文摘要
本發明公開了一種冰蓄冷式制熱水供冷暖氣中央空調，包括由壓縮機、制熱水系統、制冰系統和控制系統構成并設于室內的主機以及室內空調送風系統，并在所述主機的工作區域設置更換室內空氣的新風換熱器，制熱水系統包括熱水桶，桶中設置冷凝器；制冷系統包括制冰蓄冰儲能桶，桶中設置制冰蒸發器和浸泡在防凍液中的若干冰瓶；空調送風系統包括制冷、制熱用熱交換器和空調風機，制冷用熱交換器通過泵管循環制冰蓄冰儲能桶中的冷防凍液，制熱用熱交換器通過泵管循環熱水桶中的熱水；控制系統包括壓縮機、制熱水系統和制冰系統之間相互連接的管路，管路中設置各種閥體元件控制系統內制冷劑的流向，分別實現制熱水制冰模式、制熱水模式和制冰模式。
文檔編號F24F5/00GK103148553SQ201310094648
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者李桂楊 申請人:李桂楊