CN103994600A - 冷热源互补多功能空调热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷热源互补多功能空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(外挂机)三部分组成。其特征是通过冷热源互补器将空调制冷时排出的废热低成本回收，生产出生活热水满足家庭洗浴等需求。冷热源互补多功能空调热水器同时具备单独制冷和单独生产热水的功能。考虑制冷端冷凝盘管产热和制热端冷凝盘管吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器壳程设置风扇散冷或者散热，调控制热压缩回路和制冷压缩回路平稳高效运行。压缩回路运行和冷热源互补器的运行由总控制器调控。

Description

冷热源互补多功能空调热水器

技术领域

本发明涉及一种冷热源互补多功能空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(外挂机)三部分组成。其特征是通过冷热源互补器将空调制冷时排出的废热低成本回收，生产出生活热水满足家庭洗浴等需求。冷热源互补多功能空调热水器同时具备单独制冷和单独生产热水的功能。属于低碳节能技术。

背景技术

随着科技和经济的发展，空调和热泵应用越来越广，技术越来越成熟，但在市场应用当中，也存在出一些问题，比如：

(1)空调往往只考虑制冷过程，冷凝器产生的热量要设置一套散热***排热。

(2)热泵往往只考虑制热过程，副产冷量不易收集利用。

(3)现有的单级制冷或制热设备，如要实现深度制冷或制热，其能效比必然降低。

(4)目前市场上已出现将空调废热回收，直接加热冷水的技术，但其回收效率低，未能实现能量充分利用。

根据上述情况，发明人构思如下一个新的***：

将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路冷凝盘管设置在同一壳程内，将制冷压缩回路副产的热量供给制热压缩回路作为热源，实现冷热源互补，从而达到机组一端制冷，另一端生产热水的目的。

本发明同时具备制冷端和制热端独立运行功能。

2008年，发明人曾经申请一个发明专利——冷热源互补的同步制冷制热机组(专利号200810107842.1)，原理与此相同。在该发明专利实施例1中，所谓“热流体”、“偏热流体”、“冷流体”、“偏冷流体”、“中冷流体”、“深冷流体”等为空气时，同时将管道改为风扇，则变身为本项发明。

据申请人所知，目前还没有这样一种的设备在市场上出现。

发明内容

本发明将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路蒸发盘管设置在同一壳程内构成冷热源互补器。由于制热压缩回路蒸发盘管吸热而制冷压缩回路冷凝盘管放热，所以二者在冷热源互补器内实现冷热源互补，从而达到机组一端制冷，另一端生产热水的目的。

考虑制冷端冷凝盘管产热和制热端冷凝盘管吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器壳程设置风扇散冷或者散热，调控制热压缩回路和制冷压缩回路平稳高效运行。

本发明的技术方案如下：

一种冷热源互补多功能空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(外挂机)三部分组成，其特征是：由一组压缩机、冷凝盘管、膨胀阀、蒸发盘管组成一个压缩回路，以此构成机组制热端；由另一组压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成一个压缩回路以此构成机组制冷端；制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管交错设置，共用一个开放壳程构成冷热源互补器；冷热源互补器上设有风扇，风扇启动开关控制器与总控制器的输出信号线相联。

本发明的特征还在于：制热端压缩回路的冷凝盘管设置在承压冷水加热器内部。

本发明的特征还在于：制冷端压缩回路的蒸发盘管设置在室内排冷机内部。

本发明的特征还在于：总控制器的信号线分别与制冷端压缩回路启动控制器、制热端压缩回路启动控制器以及各风扇启动控制器相联。

本发明的有益效果：

(1)、由于制热端蒸发盘管吸热和制冷端冷凝管放热实现冷热源互补，所以在节能的前提下，达到了深度制冷和同步深度制热。热能和冷能都能得到有效利用。

(2)、压缩机工作温度范围窄，制热端和制冷端效率提高，制冷、制热功耗降低。

(3)、与单纯热泵比，不需要依赖环境热源条件，***简化，投资降低，能效比提高。

(4)、如选择合适的制冷剂(制热剂)，在保证制冷制热功效的前提下能实现压缩机低压力工作，从而降低能耗。

附图说明

图1是冷热源互补多功能单效空调热水器原理流程图

图2是冷热源互补多功能双效空调热水器原理流程图

图中：

1、制热端压缩机                     11、制冷端压缩机

2、承压冷水加热器                   12、室内排冷机

3、制热端冷凝盘管                   13、制冷端冷凝盘管

4、热水出口                         14、热水出口阀

5、凉水入口                         15、凉水入口阀

6、制热剂储罐                       16、制冷剂储罐

7、制热端膨胀阀                     17、制冷端膨胀阀

8、制热端蒸发盘管                   18、制冷端蒸发盘管

9、外挂机风扇                       19、室内排冷机风扇

10、冷热源互补器(外挂机)            21、四通阀

20、总控制器

图中，虚线表示总控制器对所联接设备的控制关系。

具体实施方式

本发明涉及一种冷热源互补的双压缩机组空调热水器，将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路冷凝盘管设置在同一壳程内，构成冷热源互补器(外挂机)，以此将制冷端副产的热量供给制热端作为热源，实现冷热源互补，从而达到利用空调制冷排出的废热低成本生产热水的目的。

考虑制冷端产热和制热端吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器(外挂机)内设置一个或多个风扇。风扇的作用一方面是排冷，保证富余冷量不影响制热端制热循环正常运行；另一方面是排热，保证富余热量不影响制冷端制冷循环正常运行。以此保证整个***的平稳高效运行。

总控制器一方面可以控制整个机组平稳运行，另一方面可以控制制冷端独立运行和制热端独立运行。

根据公知的原理，制热端独自完成“压缩——冷凝——节流——蒸发——压缩”循环，在冷凝器放热加热水；制冷端独自完成“压缩——冷凝——节流——蒸发——压缩”循环，在蒸发器吸热排出冷气。

当不需要生产热水时，制冷端单独运行实现空调功能；当制冷端停运的情况下，制热端可独立运行生产热水。

一般情况下，外挂机安装在室外，室内排冷机安装在室内。

下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式进行说明：

实施例1：冷热源互补多功能单效空调热水器。见图1。

在冷热源互补多功能单效空调热水器中，制热端由一个压缩回路构成，制冷端由一个压缩回路构成。

制热端和制冷端通过总控制器20同步启动或单独启动。

制冷端的工作原理是：

制冷端压缩机11将气态的制冷剂加压并送入制冷端冷凝盘管13。制冷剂在制冷端冷凝盘管13内变成液态并放热。冷凝后的制冷剂经制冷剂储罐16、制冷端膨胀阀17进入制冷端蒸发盘管18，并在制冷端蒸发盘管18内蒸发汽化，汽化的同时要吸收大量的热量，使室内排冷机12降温。冷量通过室内排冷机风扇19排到房间降温。汽化后的制热剂被吸入制冷端压缩机11进行下一个制冷循环。

制热端的工作原理是：

承压冷水加热器2中充满水，凉水入口5处的凉水入口阀15常开。制热端压缩机1将气态的制热剂加压并送入制热端冷凝盘管3。制热剂在制热端冷凝盘管3内变成液态并放出热量，使承压冷水加热器2中的水逐渐加热。冷凝后的制热剂经制热剂储罐6、制热端膨胀阀7进入制热端蒸发盘管8，并在制热端蒸发盘管8内蒸发汽化，汽化时吸热排冷，排出冷量进入冷热源互补器(外挂机)10壳程。汽化后的制热剂被吸入制热端压缩机1进行下一个制热循环。承压冷水加热器2中的水温度达到设定值时制热循环停止运行，此时打开热水出口4处的热水出口阀14，送出生活热水供应家用；承压冷水加热器2中的水温度降到某一设定值时制热循环再次启动运行。

制热循环和制冷循环同时运行的情况下，制冷端冷凝盘管13放出的热量与制热端蒸发盘管8吸收的热量在冷热源互补器(外挂机)10内互相补偿，不能达到热平衡时由外挂机风扇9将富余的热量或冷量排至空气当中，保证冷热源互补器(外挂机)10内温度在正常范围之内。

制热循环停止运行不影响制冷循环的正常运行；制冷循环停止运行也不影响制热循环的正常运行。

制冷端和制热端的压缩回路运行以及风扇的运转全部由总控制器自动控制或选择控制。

实施例2：冷热源互补多功能双效空调热水器。见图2。

图2是冷热源互补多功能双效空调热水器原理流程图，其制冷端与制热端工作原理、温度补偿控制原理与实施例1完全相同，这里就不赘述。所不同的是：冷热源互补多功能双效空调热水器制冷端压缩回路增加了四通阀21，具备逆循环功能，即夏季之后原来的制冷端工况变化，功能变为室内制热，外挂机排冷。这种情况下不能实现冷热源互补，但不影响原始工况下设备正常功能应用。双效空调室内制热可以独立运行；热水生产也可以独立运行。

Claims (4)

1.一种冷热源互补多功能空调热水器，由室内排冷机、承压冷水加热器和冷热源互补器(外挂机)三部分组成，其特征是：由一组压缩机、冷凝盘管、膨胀阀、蒸发盘管组成一个压缩回路，以此构成机组制热端；由另一组压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成一个压缩回路以此构成机组制冷端；制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管交错设置，共用一个开放壳程构成冷热源互补器；冷热源互补器上设有风扇，风扇启动开关控制器与总控制器的输出信号线相联。

2.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水器，其特征是：制热端压缩回路的冷凝盘管设置在承压冷水加热器内部。

3.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水器，其特征是：制冷端压缩回路的蒸发盘管设置在室内排冷机内部。

4.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水器，其特征是：总控制器的信号线分别与制冷端压缩回路启动控制器、制热端压缩回路启动控制器和风扇启动开关控制器相联。