專利名稱：一種制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫的空調(diào)系統(tǒng)，尤其是由壓縮式制冷機(jī)組成的空調(diào)系統(tǒng)。
在現(xiàn)有的壓縮式制冷機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中，制冷機(jī)在制冷時泵出的大量熱量通過散熱器經(jīng)水或空氣帶走，被帶走的熱量包括壓縮機(jī)的功耗和制冷量的總和，制冷量是被冷卻空間取出釋放到另一環(huán)境的熱量，它一般是被冷卻空間中吸收的太陽熱能。然而，這一太陽熱能沒有加以利用而白白地浪費(fèi)掉。為了處理空調(diào)系統(tǒng)中泵出的這些太陽熱能，通常的做法是修建一個冷卻塔，用排風(fēng)扇和淋水蒸發(fā)冷卻散發(fā)到大氣中，這不僅造成能源的大量浪費(fèi)，還產(chǎn)生噪音，污染環(huán)境。而與此同時，空調(diào)系統(tǒng)的擁有者為了采暖和使用衛(wèi)生熱水的需要，又花費(fèi)大量費(fèi)用配備獨(dú)立的供熱系統(tǒng)，這些顯然是相當(dāng)不合理的。這種現(xiàn)象自從有空調(diào)系統(tǒng)以來，一直被人們所忽視，沒有人考慮到在空調(diào)系統(tǒng)中充分利用太陽熱能。
在現(xiàn)有的吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)中，制冷機(jī)在制冷時需要使用熱量來濃縮吸收介質(zhì)溴化鋰，又不得不燃燒大量的燃料來產(chǎn)生熱量。
一方面是太陽熱能的大量浪費(fèi)，一方面又需要大量熱能供給。
現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種熱泵式空調(diào)機(jī)，它只是在夏季利用其制冷，冬季利用其制熱，但并沒有把制冷中泵出的太陽熱能利用起來，而是將其散發(fā)到空氣中白白地浪費(fèi)掉。
本發(fā)明的目的在于將壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)中泵出的太陽熱能進(jìn)行充分利用，為制冷制熱空調(diào)領(lǐng)域提供一個完整高效能的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一技術(shù)方案是這樣的一種制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)。它由內(nèi)燃機(jī)、壓縮式制冷機(jī)組、吸收式制冷機(jī)主機(jī)、第一散熱器、第二散熱器、熱交換器、節(jié)流閥、室外蒸發(fā)器、室內(nèi)蒸發(fā)器、室外換冷器、室內(nèi)換冷器、水泵和熱水容器等組成。壓縮式制冷機(jī)組的高溫蒸汽出口與兩蒸發(fā)器進(jìn)口之間依次串接有第一散熱器、第二散熱器和節(jié)流閥，壓縮式制冷機(jī)組的低溫進(jìn)口與兩蒸發(fā)器出口聯(lián)接。吸收式制冷機(jī)主機(jī)的冷卻水出口與熱交換器、水泵、熱水容器串接，兩換冷器并聯(lián)后與吸收式制冷機(jī)主機(jī)的冷水管和水泵串接。室外蒸發(fā)器與室內(nèi)蒸發(fā)器的進(jìn)口通過一只三通閥門并聯(lián)接通，當(dāng)室內(nèi)蒸發(fā)器接通時，室外蒸發(fā)器關(guān)閉；當(dāng)室外蒸發(fā)器接通時，室內(nèi)蒸發(fā)器關(guān)閉。吸收式制冷主機(jī)的低溫水管進(jìn)口處通過一只三通閥門并連接通室內(nèi)換冷器和室外換冷器，當(dāng)室內(nèi)換冷器接通時，室外換冷器關(guān)閉；當(dāng)室外換冷器接通時，室內(nèi)換冷器關(guān)閉。熱交換器和熱水容器之間用水管和水泵接通。
壓縮式制冷機(jī)組使用符合環(huán)保要求的致冷劑R142b(以下簡稱R142b)，它在壓縮機(jī)出口處成為高溫壓縮氣，將它的蒸汽管接到溴化鋰吸收式制冷機(jī)主機(jī)的低壓發(fā)生器，成為第一散熱器，這時R142b已冷凝成液態(tài)，串接的管道通過熱交換器成為第二散熱器，然后R142b經(jīng)節(jié)流閥接至室內(nèi)蒸發(fā)器，對室內(nèi)進(jìn)行制冷，最后接回壓縮機(jī)的進(jìn)口處。
內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)冷卻水管也從熱交換器中通過，將余熱交換給水。
在冬季只需要熱不需要冷時，可將室內(nèi)蒸發(fā)器、室內(nèi)換冷器轉(zhuǎn)接成室外蒸發(fā)器、室外換冷器。
本發(fā)明的第二技術(shù)方案是一種制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)，由內(nèi)燃機(jī)、壓縮式制冷機(jī)組、散熱器、熱交換器、節(jié)流閥、室內(nèi)蒸發(fā)器，室外蒸發(fā)器、水泵和熱水容器組成。室外蒸發(fā)器與室內(nèi)蒸發(fā)器的進(jìn)口通過一只三通閥門并聯(lián)接通，當(dāng)室內(nèi)蒸發(fā)器接通時，室外蒸發(fā)器關(guān)閉；當(dāng)室外蒸發(fā)器接通時，室內(nèi)蒸發(fā)器關(guān)閉。熱交換器和熱水容器之間用水管和水泵接通。
壓縮式制冷機(jī)組中，壓縮機(jī)出口處的高溫高壓R142b蒸汽管接通的散熱器通過熱交換器，然后經(jīng)節(jié)流閥接至室內(nèi)蒸發(fā)器，最后接回壓縮機(jī)的進(jìn)口處。
內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)冷卻水管也從熱交換器中通過。
由于在上述兩技術(shù)方案中對壓縮式制冷機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中泵出的太陽熱能進(jìn)行了合理的梯級開發(fā)利用，因此節(jié)約了大量能源，特別是在吸收式制冷機(jī)主機(jī)中，由于利用了壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)泵出的太陽熱能，因此不僅節(jié)省了一只燃燒鍋爐及其附屬裝置，更重要的是此吸收式致冷機(jī)不消耗電能也不消耗燃料，因而大幅度降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都是顯而易見的。
下面結(jié)合附圖
和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖一為第一技術(shù)方案空調(diào)系統(tǒng)原理圖。
圖二為第一技術(shù)方案能源梯級開發(fā)方框圖。
圖三為第二技術(shù)方案空調(diào)系統(tǒng)原理圖。
第一技術(shù)方案如圖一所示，燃料油使內(nèi)燃機(jī)1工作，帶動壓縮機(jī)2，壓縮機(jī)2壓縮R142b的蒸汽使它達(dá)到120℃左右的高溫高壓狀態(tài)，然后，充滿高溫R142b蒸汽的第一散熱器加熱溴化鋰吸收式制冷主機(jī)21的低壓發(fā)生器3，其熱能在這里被用來濃縮低濃度的溴化鋰溶液，使溴化鋰吸收式制冷機(jī)主機(jī)正常工作。R142b溫度下降成為液體，R142b的第二散熱器接到熱交換器4，使熱交換器中的水溫升高，R142b通過節(jié)流閥5、三通閥6減壓后，到室內(nèi)蒸發(fā)器7蒸發(fā)，吸收室內(nèi)空氣中的太陽能熱量，并使室內(nèi)氣溫變低，此時，R142b由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，通過管道又回到壓縮機(jī)的進(jìn)口處，完成了壓縮制冷工作的一個循環(huán)。如此不斷地循環(huán)工作，室內(nèi)氣溫不斷下降，熱交換器中的水不斷升溫，最終達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫，利用太陽熱能的目的。
與此同時，吸收式制冷機(jī)21在制冷過程中由冷媒水管泵回到制冷機(jī)的室內(nèi)或室外太陽熱量，由冷卻水管換出，使冷卻水升溫，這一加熱了的溫水作為熱交換器進(jìn)口端的冷水，實現(xiàn)了冷卻水的梯級升溫。
內(nèi)燃機(jī)在不斷驅(qū)動壓縮機(jī)工作中，產(chǎn)生了熱量，循環(huán)冷卻水管將這熱量傳至熱交換器4中。
熱交換器4的下部聯(lián)接來自吸收式制冷機(jī)、吸了一部份熱量的冷水管，上部出水口通過水管接水泵20，水泵20不停地將熱交換器4內(nèi)的熱水抽至熱水塔11中，熱水塔11接有出水管，向外輸送衛(wèi)生熱水。過多的熱能通過熱交換器4的水面(約95攝氏度)散掉，或者送去游泳池加以最后利用。
在冬季只需要熱不需要冷時，可將室內(nèi)蒸發(fā)器7轉(zhuǎn)接成室外蒸發(fā)器22，室內(nèi)換冷器19轉(zhuǎn)接成室外換冷器23，其目的是在冬季制熱時，發(fā)揮熱泵原理，將室外空氣中的太陽能吸收，轉(zhuǎn)移到制冷機(jī)中，最后轉(zhuǎn)變?yōu)槔鋮s水的熱能，使冷卻水變成熱水，使熱效能大幅度地提高。這樣就可用熱水塔中的熱水輸送至室內(nèi)采暖片內(nèi)，以利用熱能，提高室內(nèi)氣溫。
本發(fā)明能源的利用是梯級開發(fā)的，而且即使是冷卻水加熱到衛(wèi)生熱水的加熱過程也是梯級進(jìn)行的，一步一步加熱，從低溫到高溫。能量從高到低的開發(fā)過程見圖二方框圖。
燃料燃燒的熱能通過內(nèi)燃機(jī)被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，用以驅(qū)動壓縮機(jī)，R142b蒸汽壓縮式制冷機(jī)的制冷過程就是太陽能的泵出過程，泵出的熱能用來濃縮吸收式制冷機(jī)中的溴化鋰溶液，在吸收式制冷機(jī)中又完成一制冷循環(huán)，太陽能在這里發(fā)生了又一輪轉(zhuǎn)移過程，最終的熱能在熱交換器中被轉(zhuǎn)移到冷卻水中成為衛(wèi)生熱水。
整個過程中包含了兩次制冷，而制冷中發(fā)生的太陽能轉(zhuǎn)移都被利用。因此，如果不計過程中的損失，最后加熱衛(wèi)生熱水的能量不僅包含了內(nèi)燃機(jī)燃油能量，還包含了太陽能，是一種能量倍增系統(tǒng)。
本系統(tǒng)的壓縮機(jī)可以由內(nèi)燃機(jī)帶動，也可以由電動機(jī)帶動。
本系統(tǒng)中所指的三通閥門，可以是整體閥門，也可以是多個單只兩通閥門或其它組合閥門，只要能實現(xiàn)其控制功能的，都屬于本專利保護(hù)的范圍。
本系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備輸送管道等溫差大的部件采用保溫隔熱措施，并盡可能地縮短輸送管道的長度，以減少熱能在輸送中的損失。
圖三為第二技術(shù)方案空調(diào)系統(tǒng)原理圖。從圖三可知，壓縮式制冷機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)出口處的R142b蒸汽的散熱管只接至熱交換器4中，該方案使熱能更集中。它的工作原理與第一技術(shù)方案相類似，它適合只使用一套壓縮式機(jī)械制冷機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的場合。
還有一點(diǎn)必須說明的是，本系統(tǒng)使用的致冷劑R142b，是一種不會對大氣臭氧層造成破壞的那種氟利昂，它是被國際認(rèn)可的允許使用的極少數(shù)氟利昂品種之一。
權(quán)利要求
1.一種主要由壓縮式制冷機(jī)組、節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成的空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于它還有二個散熱器，一個熱交換器，一個熱水容器，一個與室內(nèi)蒸發(fā)器通過閥門并聯(lián)的室外蒸發(fā)器，一個吸收式制冷機(jī)主機(jī)和一個與室內(nèi)換冷器通過閥門并聯(lián)的室外換冷器；壓縮式制冷機(jī)組的高溫蒸汽出口與兩蒸發(fā)器進(jìn)口之間依次串聯(lián)有第一散熱器、第二散熱器和節(jié)流閥，壓縮式制冷機(jī)組的低溫進(jìn)口與兩蒸發(fā)器出口聯(lián)接；吸收式制冷機(jī)主機(jī)的冷卻水出口與熱交換器、水泵、熱水容器串接；兩換冷器并聯(lián)后與吸收式制冷機(jī)主機(jī)的冷水管和水泵串接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于第一散熱器在吸收式制冷機(jī)主機(jī)中，第二散熱器在熱交換器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于閥門可以在兩蒸發(fā)器的進(jìn)口處，也可以在兩蒸發(fā)器的出口處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于閥門可以在兩換冷器的進(jìn)口處，也可以在兩換冷器的出口處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于內(nèi)燃機(jī)可以是真正燒燃料的內(nèi)燃機(jī)組，也可以是電動機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥門，其特征在于此閥門可以是整體三通閥門，也可以是任何能實現(xiàn)其功能的多只兩通閥門或組合閥門。
7.一種主要由壓縮式制冷機(jī)組、節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成的空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于它還有一個散熱器，一個熱交換器，一個熱水容器，一個與室內(nèi)蒸發(fā)器通過閥門并聯(lián)的室外蒸發(fā)器；壓縮式制冷機(jī)組的高溫蒸汽出口與散熱器、節(jié)流閥、兩蒸發(fā)器進(jìn)口依次串接，壓縮式制冷機(jī)組的低溫進(jìn)口與兩蒸發(fā)器出口聯(lián)接；熱交換器、水泵、熱水容器之間用管道聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于散熱器在熱交換器中。
全文摘要
一種制冷制熱空調(diào)系統(tǒng),由內(nèi)燃機(jī)、壓縮式制冷機(jī)組、吸收式制冷機(jī)組、室內(nèi)換冷器、室外換冷器、第一散熱器、第二散熱器、熱交換器、室內(nèi)蒸發(fā)器、室外蒸發(fā)器、水泵和熱水容器等組成。本系統(tǒng)對壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)中熱泵泵出的太陽熱能進(jìn)行了合理的利用,所泵出的全部太陽熱能均進(jìn)行了梯級開發(fā)利用。因此節(jié)約了大量能源,本發(fā)明為社會提供了一種低能耗,高效能的制冷制熱空調(diào)系統(tǒng),其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。
文檔編號F25B25/00GK1172240SQ96117778
公開日1998年2月4日 申請日期1996年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月14日
發(fā)明者劉永言 申請人:劉永言