專利名稱：水冷式空調系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空調裝置，尤其是以水作為熱交換介質的空調系統(tǒng)，屬于制冷技術領域。
背景技術：
目前，各種家用空調大多采用分體式，熱交換方式采用風冷式，即在室外機中設置壓縮機、蒸發(fā)器(冷凝器)和風扇，以避免對室內產(chǎn)生噪音，并由風扇運轉形成風流與蒸發(fā)器(冷凝器)發(fā)生熱交換。但其熱交換溫差較小，熱交換不充分，特別是在極冷的冬天和極熱的夏天時，效率非常低，導致能耗相當大；尤其在冬季，除熱效率低外，因室外機結霜不能發(fā)生熱交換制熱，需對室外機除霜；另外雖然噪聲對室內的影響減小了，但由于受室外安裝條件的限制，室外機的噪聲和熱效應(冬冷夏熱)對周圍環(huán)境和鄰里的影響依然存在，并且需占用室外空間。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有的風冷式空調效率低，能耗大，噪聲和熱效應對環(huán)境影響的不足，本發(fā)明提供一種用水作為傳熱介質的室內一體式水冷式空調系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是水冷式空調系統(tǒng)，包括由冷凝器1、壓縮機5和熱交換單元4構成的空調主機；空調主機為一體式結構；熱交換單元4包括熱交換室4.1，熱交換室4.1中設有熱交換管4.4，壓縮機5置于熱交換室4.1中；壓縮機5依次與四通換向閥4.6、熱交換管4.4、冷凝器1、四通換向閥4.6連接，四通換向閥4.6再與壓縮機5連接；還包括水循環(huán)系統(tǒng)2，水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9與熱交換單元進水口4.10相連，熱交換單元出水口4.11與水循環(huán)系統(tǒng)進水口2.11相連。
熱交換室4.1由隔板4.5分為2-16個分室，分室之間設有通道，采用串聯(lián)的方式連接；熱交換管4.4的主體走向沿著分室及通道的走向排列；熱交換室4.1設有清洗進水口4.7、清洗出水口4.8、熱交換進水閥門4.2、熱交換出水閥門4.3；熱交換進水閥門4.2前端經(jīng)分戶計量表4.9與熱交換單元進水口4.10相連，熱交換出水閥門4.3后端與熱交換單元出水口4.11相連。
制熱(冷)劑由密封壓縮機出口5.2出來后經(jīng)四通換向閥4.6換向后進入置于熱交換室4.1中的熱交換管4.4中，完成熱交換之后經(jīng)冷凝器入口1.1到冷凝器(蒸發(fā)器)1中，對居室制熱(冷)，然后經(jīng)冷凝器出口1.2、到四通換向閥4.6，經(jīng)密封壓縮機入口5.1，回到壓縮機5中，由壓縮機出口5.2到四通換向閥4.6，完成一個制熱(冷)循環(huán)。
熱交換室4.1在經(jīng)過一段時間的運行后，需要除垢清洗，以保證金屬換熱片與水流的充分接觸，使得熱交換充分，以提高空調效率。將熱交換出水閥門4.3和熱交換溫差開關4.2關閉，由清洗進水口4.7處加入除垢劑和自來水，對熱交換室4.1進行浸泡沖洗，清洗水經(jīng)清洗出水口4.8排出，清洗進水口4.7的水平高度高于清洗出水口4.8的水平高度。
熱交換管4.4上加裝散熱片，使熱交換更加充分；熱交換管4.4的走向和長度沿著熱交換室4.1中水流方向和長度布置；熱交換單元出水口4.11的水平高度高于熱交換單元進水口4.10的水平高度，以此保證熱交換室4.1中水的充盈。
由水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9出來的水分送到某單臺空調主機的熱交換單元進水口4.10，經(jīng)分戶計量表4.9、熱交換進水閥門4.2到熱交換室4.1的分室中，經(jīng)通道流經(jīng)另外的分室，然后通過熱交換出水閥門4.3到熱交換單元出水口4.11，再到水循環(huán)系統(tǒng)進水口2.11，回到水循環(huán)系統(tǒng)2中，完成熱交換后又到水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9，形成循環(huán)。
由于用水冷(熱)替代風冷(熱)，密封壓縮機5置于冷卻水中，極大降低了噪音，效果基本達到靜音；且在壓縮機段即開始熱交換，使熱交換更為充分；壓縮機處于常溫，有利于其運行和延長壽命。
本發(fā)明的水冷(熱)式空調系統(tǒng)在使用時，最好用淺層地下水，因為淺層地下水的溫度恒定適中，一般較當?shù)啬昶骄鶜鉁馗?～2℃，非常接近于人體需要的最佳溫度。
本發(fā)明的有益效果是，由于采用水作為傳熱介質，水的比熱大，水的導熱系數(shù)是空氣的導熱系數(shù)的19.83倍，其熱交換迅速、充分，可以大大減少熱交換介質用量和熱交換管的長度。與風冷式空調相比，水溫與制冷劑存在較大的溫差，熱交換的條件更為充裕，且在冬季制熱時不需要除霜，可大大提高熱效率。將壓縮機置于循環(huán)冷卻水中，極大降低了壓縮機的噪音；通過以水冷代替風冷，并取消了室外風機，即消除了噪音。
本發(fā)明將常規(guī)空調的室外機替換為水冷(熱)式熱交換裝置，并置于空調主機內，實現(xiàn)室內空氣調節(jié)裝置與熱交換裝置的一體化。由此大大減少了銅管、散熱片和制熱(冷)劑等材料的消耗，不再占用室外空間，達到了美觀的目的。因淺層地下水通常保持一個恒定且接近于人體需要的舒適溫度，因其溫度恒定，以此作為傳熱介質大大提高了制熱(冷)效率，特別是在極冷冬天和極熱夏天時效果更為明顯；并降低了能耗，一般節(jié)能在1/3～1/2以上。大地作為一個巨大的儲能體，其中的地熱能是一種可再生的循環(huán)能量，對環(huán)境保護的作用顯著。本發(fā)明結構緊湊、外形美觀、體積小巧，靜音環(huán)保，自動化程度高，安裝簡單，使用方便。


圖1是本發(fā)明總體結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施方式一結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施方式二結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施方式一以淺層地下水作為熱交換介質。
如圖2，水冷式空調系統(tǒng)，包括由冷凝器1、壓縮機5和熱交換單元4構成的空調主機；空調主機為一體式結構；熱交換單元4包括熱交換室4.1，熱交換室4.1中設有熱交換管4.4，壓縮機5置于熱交換室4.1中；壓縮機5依次與四通換向閥4.6、熱交換管4.4、冷凝器1、四通換向閥4.6連接，四通換向閥4.6再與壓縮機5連接；還包括地下水循環(huán)系統(tǒng)2和過濾單元3，地下水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9經(jīng)過濾單元3與熱交換單元進水口4.10相連，熱交換單元出水口4.11與地下水循環(huán)系統(tǒng)進水口2.11相連。
地下水循環(huán)系統(tǒng)；包括取水單元2.1和回灌單元2.2；取水單元2.1由取水井2.3、取水泵2.5和封堵塞2.7組成；回灌單元2.2由回灌井2.4、回灌泵2.6、回灌止水塞2.8和回灌篩管2.10組成；取水泵2.5為潛水泵，置于取水井2.3中，取水泵2.5經(jīng)封堵塞2.7與地下水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9相連；回灌泵2.6前端與地下水循環(huán)系統(tǒng)進水口2.11相連，其后端經(jīng)回灌止水塞2.8與回灌篩管2.10相連，回灌篩管2.10置于回灌井2.4中。
過濾單元3由過濾器3.2、過濾器進水閥門3.1和過濾器出水閥門3.3、儲水箱3.4及液位控制開關3.10組成；在過濾器進水閥門3.1以上部分設有濾芯3.9，其上部設有濾芯取出口3.6；在過濾器進水閥門3.1以下部分設有沉渣閥門3.5，其下部設有沉渣排出口3.7；過濾器出水閥門3.3經(jīng)儲水箱進水管3.8與儲水箱3.4相連；儲水箱出水管3.11與熱交換單元進水口4.10相連；過濾器進水閥門3.1前端與地下水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9相連，后端與過濾器3.2相連；儲水箱3.4為夾層結構，其內由閉孔橡膠海綿或聚氨脂泡沫填充，或采用真空；儲水箱3.4底部為斜面，斜面底部與儲水箱沉渣閥門3.12和儲水箱沉渣排出口3.13相連。
在熱交換室4.1的中間水平方向設有隔板4.5，將其分成兩個分室，以充分加強熱交換，并控制水的流向。熱交換室4.1的進出水溫度因與制熱(冷)劑發(fā)生熱交換而導致溫度差，熱交換溫差開關4.2根據(jù)熱交換單元進、出水口4.10、4.11的水流溫差控制水的流量，當溫差大時，增大給水量，溫差小時減小給水量，以尋求最佳的能效比，達到最佳的制熱(冷)效果。
取水井2.3中的地下水由儲水箱3.4的液位控制開關3.10控制，由潛水泵2.5抽取到地下水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9，通過過濾器進水閥門3.1進入過濾器3.2中，經(jīng)濾芯3.9過濾后，到過濾器出水閥門3.3，經(jīng)儲水箱進水管3.8到儲水箱3.4中，由儲水箱3.4經(jīng)儲水箱出水管3.11分送至熱交換單元進水口4.10，再送至分戶計量表4.9至溫差開關4.2，進入熱交換室4.1，與熱交換管4.4完成熱交換后，經(jīng)熱交換出水閥門4.3到熱交換單元出水口4.11，進入地下水循環(huán)系統(tǒng)進水口(回灌管)2.11到回灌泵2.6、回灌篩管2.10到回灌井2.4進入地層，完成地下水的循環(huán)?；毓嗪Y管2.10壁面布滿篩孔，以加速循環(huán)水的滲透。
在儲水箱3.4水位低于預設液位時，控制開關3.10開啟，潛水泵2.5取水，當達到預設液位時控制開關3.10關閉，潛水泵2.5停止取水。
在取水井2.3上設封堵塞2.7，在回灌井2.4上設回灌止水塞2.8以隔斷空氣，避免地下水受到空氣污染，在回灌水量較大或地層滲透速度較小，靠自流回灌不能滿足回灌要求時，開啟回灌泵2.6以加強地下水的回灌。
過濾單元3中沉渣閥門3.5關閉時可開啟沉渣排出口3.7進行清渣，以減小運行過程中地下水的損失和與空氣的接觸，減少地下水中雜物對整個系統(tǒng)的磨損和污染，保證運行回路的封閉，以確保地下水的封閉循環(huán)，保證其環(huán)保性；清渣時不影響地下水的過濾，整個系統(tǒng)可照常運行。
儲水箱3.4清渣時關閉儲水箱沉渣閥門3.12，由儲水箱沉渣排出口3.13清渣，清渣時不影響地下水的過濾，整個系統(tǒng)可照常運行。
如濾芯3.9需要更換清洗，可關閉過濾器進水閥門3.1和過濾器出水閥門3.3，打開濾芯取出口3.6，更換濾芯3.9，當儲水箱儲有足夠的水時，此過程也不影響空調主機的運行。
圖2中只給出了單臺空調主機的結構示意圖，實際實施中為多臺空調主機并用一套地下水循環(huán)系統(tǒng)2。
整個地下水的循環(huán)過程中，在冬季不結冰的地區(qū)，在熱交換出水閥門4.3前的管道均采取保溫措施；在冬季結冰的地區(qū)，所有管道均采取保溫措施。水箱的保溫夾層采用閉孔橡膠海綿或聚氨脂泡沫填充，也可采用真空；各段管道為復壁保溫管，其夾層采用聚氨脂泡沫填充或采用真空，具有良好的保溫性能。
由于熱交換室4.1內的熱交換介質為基本恒溫的淺層地下水，水的比熱大，與金屬接觸傳熱迅速，因此整個熱交換單元4可以做得很小巧；因不用室外機，空調主機為一體式，由此冷凝管、散熱片、制熱(冷)劑的用量將大幅度降低，使得其結構更為緊湊且外形美觀。
設除垢裝置以提高地溫熱交換裝置即熱交換單元4的效率，采用溫差開關控制水流量可提高空調的熱效率，降低能源消耗；以液位控制開關3.10控制潛水泵2.5的開閉，減少電力消耗。
實施方式二
以密閉水作為熱交換介質，通過海水、湖水、池塘水、地窖藏水、游泳池、工業(yè)廢水池或地下地層間接進行熱交換。
如圖3，水冷式空調系統(tǒng)，包括由冷凝器1、壓縮機5和熱交換單元4構成的空調主機；空調主機為一體式結構；熱交換單元4包括熱交換室4.1，熱交換室4.1中設有熱交換管4.4，壓縮機5置于充滿水的熱交換室4.1中；壓縮機5依次與四通換向閥4.6、熱交換管4.4、冷凝器1、四通換向閥4.6連接，四通換向閥4.6再與壓縮機5連接；還包括密閉水循環(huán)系統(tǒng)2，密閉水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9與熱交換單元進水口4.10相連，熱交換單元出水口4.11與密閉水循環(huán)系統(tǒng)進水口2.11相連。
密閉水循環(huán)系統(tǒng)2，包括循環(huán)水泵2.13和密閉水熱交換管2.12，由循環(huán)水泵2.13將密閉水熱交換管2.12中經(jīng)熱交換后的循環(huán)水泵入熱交換單元進水口4.10，經(jīng)熱交換單元4中循環(huán)后，由熱交換單元出水口4.11排出到密閉水循環(huán)系統(tǒng)進水口2.11，再到密閉水熱交換管2.12中，完成熱交換后，又到循環(huán)水泵2.13；完成一次密閉水的循環(huán)。
密閉水熱交換管2.12根據(jù)所處的環(huán)境不同，可置于海水、湖水、池塘水、游泳池、工業(yè)廢水池中或埋在地層中，與之進行熱交換。
圖3中只給出了單機空調主機的結構示意圖，實際實施中為多臺空調主機并用一套密閉水循環(huán)系統(tǒng)2。
密閉水循環(huán)系統(tǒng)出水口2.9與熱交換單元進水口4.10之間管道采取保溫措施，管道為復壁保溫管，其夾層采用聚氨脂泡沫填充，或采用真空，具有良好的保溫性能。
另外，對現(xiàn)有空調的改造可將壓縮機密封改造后置于水中以降噪，因此可以改造為一體機，也可仍保持分體式，可減小室外裝置的體積，消除對室外造成的噪音和熱島效應。
而對于中央空調的改造，可將壓縮機密封改造，再置于熱交換單元內，通過循環(huán)水降噪，取消冷卻塔，減小噪音，消除熱島效應。
上面已結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明范圍內進行的各種改型均沒有超出本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種水冷式空調系統(tǒng)，包括由冷凝器(1)、壓縮機(5)和熱交換單元(4)構成的空調主機，其特征在于，空調主機為一體式結構；熱交換單元(4)包括熱交換室(4.1)，熱交換室(4.1)中設有熱交換管(4.4)，壓縮機(5)置于熱交換室(4.1)中；壓縮機(5)依次與四通換向閥(4.6)、熱交換管(4.4)、冷凝器(1)、四通換向閥(4.6)連接，四通換向閥(4.6)再與壓縮機(5)連接；還包括水循環(huán)系統(tǒng)(2)，水循環(huán)系統(tǒng)出水口(2.9)與熱交換單元進水口(4.10)相連，熱交換單元出水口(4.11)與水循環(huán)系統(tǒng)進水口(2.11)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱交換室(4.1)由隔板(4.5)分為2-16個分室，分室之間設有通道，采用串連的方式連接；熱交換管(4.4)的主體走向沿著分室及通道的走向排列；熱交換室(4.1)設有清洗進水口(4.7)、清洗出水口(4.8)、熱交換進水閥門(4.2)、熱交換出水閥門(4.3)；熱交換進水閥門(4.2)前端經(jīng)分戶計量表(4.9)與熱交換單元進水口(4.10)相連，熱交換出水閥門(4.3)后端與熱交換單元出水口(4.11)相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的清洗進水口(4.7)位于熱交換出水閥門(4.3)前端附近，清洗出水口(4.8)位于熱交換進水閥門(4.2)后端附近，熱交換單元出水口(4.11)的水平高度高于熱交換單元進水口(4.10)的水平高度。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱交換進水閥門(4.2)可用熱交換溫差開關替換。
5.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的水循環(huán)系統(tǒng)(2)為地下水循環(huán)系統(tǒng)；包括取水單元(2.1)和回灌單元(2.2)；取水單元(2.1)由取水井(2.3)、取水泵(2.5)和封堵塞(2.7)組成；回灌單元(2.2)由回灌井(2.4)、回灌泵(2.6)、回灌止水塞(2.8)和回灌篩管(2.10)組成；取水泵(2.5)為潛水泵，置于取水井(2.3)中，取水泵(2.5)經(jīng)封堵塞(2.7)與地下水循環(huán)系統(tǒng)出水口(2.9)相連；回灌泵(2.6)前端與地下水循環(huán)系統(tǒng)進水口(2.11)相連，其后端經(jīng)回灌止水塞(2.8)與回灌篩管(2.10)相連，回灌篩管(2.10)置于回灌井(2.4)中。
6.根據(jù)權利要求5所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的地下水循環(huán)系統(tǒng)出水口(2.9)與熱交換單元進水口(4.10)之間設有過濾單元(3)，過濾單元(3)由過濾器(3.2)、過濾器進水閥門(3.1)和過濾器出水閥門(3.3)、儲水箱(3.4)及液位控制開關(3.10)組成；在過濾器進水閥門(3.1)以上部分設有濾芯(3.9)，其上部設有濾芯取出口(3.6)；在過濾器進水閥門(3.1)以下部分設有沉渣閥門(3.5)，其下部設有沉渣排出口(3.7)；過濾器出水閥門(3.3)經(jīng)儲水箱進水管(3.8)與儲水箱(3.4)相連；儲水箱出水管(3.11)與熱交換單元進水口(4.10)相連；過濾器進水閥門(3.1)前端與地下水循環(huán)系統(tǒng)出水口(2.9)相連，后端與過濾器(3.2)相連；儲水箱(3.4)為夾層結構，其內由閉孔橡膠海綿或聚氨脂泡沫填充，或采用真空；儲水箱(3.4)底部為斜面，下部與儲水箱沉渣閥門(3.12)和儲水箱沉渣排出口(3.13)相連；過濾單元(3)與地下水循環(huán)系統(tǒng)(2)之間的水循環(huán)管道、過濾單元(3)與熱交換單元(4)之間的水循環(huán)管道為夾層結構，其內由聚氨脂泡沫填充，或采用真空。
7.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱交換室(4.1)中充滿水，壓縮機(5)浸于水中。
8.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的水循環(huán)系統(tǒng)(2)為密閉水循環(huán)系統(tǒng)，包括循環(huán)水泵(2.13)和密閉水熱交換管(2.12)，密閉水循環(huán)系統(tǒng)進水口(2.11)前端與熱交換單元出水口(4.11)相連，其后端依次與密閉水熱交換管(2.12)、循環(huán)水泵(2.13)、密閉水循環(huán)系統(tǒng)出水口(2.9)、熱交換單元進水口(4.10)相連。
9.根據(jù)權利要求8所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的密閉水熱交換管(2.12)置于天然地表水、人工水池或地層中。
10.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調系統(tǒng)，其特征在于，所述的空調主機中的熱交換單元(4)和壓縮機(5)與冷凝器(1)也可以分離為兩部分，為分體式結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水冷式空調系統(tǒng)，旨在提供一種以水作為熱交換介質的空調裝置。它包括由冷凝器、壓縮機和水冷式熱交換單元構成的一體式空調主機；采用壓縮機置于水中以消除噪音；還包括水循環(huán)系統(tǒng)及過濾單元；通過淺層地下水、海水、湖水、池塘水、地窖藏水、游泳池、工業(yè)廢水池或地層直接或間接進行熱交換。本發(fā)明效率高、能耗低，結構緊湊、外形美觀、體積小巧，靜音環(huán)保，自動化程度高，安裝簡單，使用方便，適合作為家庭和其他場所的冷暖空調裝置使用。
文檔編號F25B30/00GK101055132SQ20071004916
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權日2007年5月24日
發(fā)明者李束為 申請人:李束為