專利名稱：一種水冷式空調、熱水系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制冷供暖技術領域，特別涉及一種以水作為熱交換介質的空調、熱水 系統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國經濟的高速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，同時，人們對其居住、工作 環(huán)境的要求也在不斷地提高，越來越多的人使用空調。根椐有關數(shù)據(jù)，目前，全世界用于空 調系統(tǒng)的能耗已經占了世界總能耗的30%以上，而且這個百分比還在逐漸攀升，使用空調 產品已經成為除了工農業(yè)生產外最大的能耗大戶。在現(xiàn)時全球面臨的能源危機下，世界各 國政府正在積極推行“節(jié)能減排”，中國政府更將“節(jié)能減排”作為重要國策來執(zhí)行，并將其 作為⑶P質量的重要衡量標準和深入貫徹落實“科學發(fā)展觀”的重要考核指標。在現(xiàn)有技術中，大部分空調系統(tǒng)的熱交換方式均是采用風冷式，即在室外機中設 置壓縮機、冷凝器(蒸發(fā)器)和風扇，由軸流式風扇形成風流與冷凝器(蒸發(fā)器)發(fā)生熱交 換。但是，這種熱交換溫差較小，熱交換不充分，而且會受環(huán)境溫度的變化，可嚴重影響空調 系統(tǒng)對能源的合理有效利用，例如在極冷或者極熱的天氣環(huán)境中，這種熱交換效率非常低， 這是因為空氣的比熱容較小，因此，采用具有風冷式裝置的空調系統(tǒng)對資源的合理有效利 用形成了極大的障礙，造成了高耗能的現(xiàn)狀。近年來，所出現(xiàn)的空氣能熱水器在溫熱地區(qū)已經逐漸得到應用，空氣能熱水器又 稱熱泵熱水器或空氣源熱水器，其是采用制冷原理從空氣中吸收熱量來制造熱水的“熱量 搬運”裝置。但是，空氣能熱水器的體積比較龐大，而且極為不適用于環(huán)境溫度低于零下5 攝氏度的高寒地區(qū)，然而，高寒地區(qū)對供熱的需求卻最為迫切。另外，地源熱泵和水源熱泵均可實現(xiàn)供暖、制冷，還可供生活熱水，一機多用，一套 系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)，屬于新型能源利用技術。雖然，地源熱 泵和水源熱泵技術經過幾十年的完善得到了長足發(fā)展，但是，這兩種熱泵系統(tǒng)在使用環(huán)境 方面也有很高的要求。其中，地源熱泵利用淺層地能進行供熱制冷，地源熱泵系統(tǒng)持續(xù)不斷 的向地下巖土層提取熱量，而地下巖土層在得不到及時補充熱量的情況下，系統(tǒng)沒法繼續(xù) 正常運作而會處于癱瘓狀態(tài)。因為來自于太陽的熱量要經過非常漫長的時間才能到達地下 深處，同樣，來自于地核內部的地熱也要經過非常漫長的時間才能到達地表淺層，這恰恰是 對長期使用地源熱泵來說是幾乎不可跨越的障礙；水源熱泵則是因為該系統(tǒng)對可以提供熱 量的水源來源所限，目前只適用于某些特定的環(huán)境場所。地源熱泵和水源熱泵的另一個缺 點是它們初期建設投入成本非常高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能、使用和維護成本低、不受地域限制、可持續(xù)循環(huán) 利用、性能穩(wěn)定的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，可同時替代現(xiàn)有的地源熱泵、水源熱泵和空氣能 熱水器。
本發(fā)明的目的通過以下的技術措施來實現(xiàn)一種水冷式空調、熱水系統(tǒng)，包括室內 換熱器、室外換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機、機體及空調附屬部件，其特征在于所述機體 包括室外機與室內機，所述壓縮機包括空調壓縮機和熱水壓縮機，所述空調壓縮機和熱水 壓縮機均位于所述機體外，所述室內換熱器位于所述室內機中，與室內環(huán)境相通；所述室外 換熱器、冷凝器及蒸發(fā)器均位于所述室外機中，所述室外機分隔成裝有水體的熱交換水箱 與熱水水箱，所述冷凝器位于所述熱水水箱中，所述室外換熱器與蒸發(fā)器均位于所述熱交 換水箱中，所述室內換熱器、室外換熱器、空調壓縮機及空調附屬部件通過管路相連構成一 套循環(huán)管路，所述冷凝器、蒸發(fā)器及熱水壓縮機通過管路相連構成另一套循環(huán)管路。本發(fā)明采用水作為熱交換介質，與現(xiàn)有采用軸流式風扇為工作介質降溫或者升溫 而造成的高耗能缺陷相比，可實現(xiàn)節(jié)能的目的，這是因為水是自然界中比熱容最大的物質， 在制冷時，高溫高壓的工作介質降溫后壓力隨之降低，使得空調壓縮機的做功壓力降低，最 大限度地降低了空調壓縮機的功耗；另外，采用水作為熱交換介質可避免各換熱器件表面 產生污垢以致降低換熱性能，因此本發(fā)明的性能和耐用性大幅度提高，維護成本降低；由于 取消了現(xiàn)有的軸流式風扇，降低了制造成本，同時也降低了能耗。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述的熱水壓縮機采用高溫壓縮機，根據(jù)對熱水溫 度的特殊要求，高溫壓縮機可確保制取的熱水無需二次加熱即可使用。作為本發(fā)明的一種改進，所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)還包括用于與所述熱交換 水箱中的水體進行熱交換的可再生能源換熱裝置。作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的可再生能源換熱裝置包括太陽能換熱器和太 陽能集熱器，所述太陽能換熱器位于所述熱交換水箱中且與其中的水體相接觸，所述太陽 能換熱器通過熱傳導管路與太陽能集熱器連接。太陽能集熱器可將采集到的太陽能輸送到 太陽能換熱器，使該能量與熱交換水箱中的水體發(fā)生熱交換，使得水體吸收該熱量。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的可再生能源換熱裝置還包括地熱源換熱器和位 于地下且裝有水體的密閉地下水箱，所述地熱源換熱器位于所述熱交換水箱中且與其中的 水體相接觸，所述地熱源換熱器與所述地下水箱通過循環(huán)管路連接，其中，所述循環(huán)管路與 所述地下水箱連接端的管口穿過地下水箱上的通孔伸入地下水箱中的水體中。在夏季，由于熱水箱中的熱水用熱有限，使得熱交換箱體中的水體會產生熱盈余 現(xiàn)象，采用換熱器使地下水箱中的儲水以逆向對流換熱方式將盈余的熱量向擁有強大儲熱 能力的地下巖土層和地下水體輸送，保證了本發(fā)明的性能穩(wěn)定性；而且，儲存于地下的熱量 則用于需要時給室內供暖和制取熱水，同時使地下保持熱平衡，確保能源可持續(xù)循環(huán)利用； 采用了可再生能源換熱裝置，減小了使用地域性限制，更為適用于對供暖需求迫切的高寒 地區(qū)。本發(fā)明還可以做以下改進，所述地下水箱的底部設有換熱管，所述換熱管向地層 深處伸出，所述換熱管的下端口封閉，所述換熱管的管體內與所述地下水箱的箱體相通。換 熱管中的水體可與更深處的地下巖土層和地下水體進行熱量交換。作為本發(fā)明的一種實施方式，所述地熱源換熱器與所述太陽能換熱器均為板式換 熱器，所述地熱源換熱器位于所述室外換熱器的上方，而所述太陽能換熱器則位于所述室 外換熱器的下方。
作為本發(fā)明的實施方式，所述熱水水箱位于所述熱交換水箱的上方。
作為本發(fā)明的一種改進，所述熱交換水箱中的水體是純凈水；所述熱水水箱中的 水體是自來水，在所述熱水水箱的箱體上開有冷水入口與熱水出口，所述冷水入口位于箱 體壁的下部，熱水出口位于箱體壁的上部，該兩個箱體壁相對。本發(fā)明采用從純凈水向自來 水的熱量搬運模式制取熱水，由于純凈水與自來水比熱容與導熱性能一致，使得本發(fā)明更 為高效節(jié)能地制取熱水；由于采用純凈水作為熱交換介質，在制冷時，最大限度地降低了空 調壓縮機的能耗，大幅度提高各個換熱部件的性能和耐用程度，降低維護成本。本發(fā)明還可以做以下改進，所述室內機中設有離心風扇，在所述室內機的殼體上 開有進風口與出風口，所述進風口位于殼體的上部，所述出風口位于殼體的下部，所述室內 換熱器靠近所述進風口設置，所述離心風扇靠近出風口設置，在所述進風口與出風口上分 別設有風柵。作為本發(fā)明的一種改進，所述室外機的殼體采用絕緣材料制成，所述殼體上的接 縫部位均密封?？杀苊鉄崃客ㄟ^殼體或者殼體接縫部位散發(fā)，確保了本發(fā)明性能的穩(wěn)定性。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具是有如下顯著的效果(1)本發(fā)明采用水作為熱交換介質，在制冷和供暖時，與現(xiàn)有采用軸流式風扇為 工作介質降溫或者升溫相比，最大限度得降低了空調壓縮機的功耗，實現(xiàn)節(jié)能目的；另外， 可避免各換熱器件表面產生污垢以致降低換熱性能，使得本發(fā)明的性能和耐用性大幅度提 高，維護成本降低。(2)本發(fā)明取消了現(xiàn)有的軸流式風扇，降低了制造成本，同時降低了能耗。(3)本發(fā)明采用地熱源換熱器、地下水箱和換熱管，以地熱源換熱器使地下水箱中 的儲水以逆向對流換熱方式將熱交換水箱中水體盈余的熱量向擁有強大儲熱能力的地下 巖土層和地下水體輸送，保證了本發(fā)明的性能穩(wěn)定性；而且，儲存于地下的熱量則用于需要 時給室內供暖和制取熱水，同時使地下保持熱平衡，確保能源可持續(xù)循環(huán)利用。(4)本發(fā)明采用可再生能源換熱裝置，適用于對供暖需求迫切的高寒地區(qū)，不受地 域限制。(5)本發(fā)明采用從純凈水向自來水的熱量搬運模式制取熱水，由于純凈水與自來 水比熱容與導熱性能一致，使得本發(fā)明更為高效節(jié)能。(6)室外機的殼體采用絕緣材料制成，殼體上的接縫部位均密封，避免了熱量通過 殼體或者殼體接縫散發(fā)出去，確保了本發(fā)明性能的穩(wěn)定性。(7)本發(fā)明可在太陽能、地熱(冷)源、空氣能之間實現(xiàn)高效相互轉換，使得這些能 源以更低的代價進行利用，可同時取代地源熱泵、水源熱泵和空氣能熱水器，節(jié)約能源，減 少碳排放。


下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，是本發(fā)明一種水冷式空調、熱水系統(tǒng)，包括室內換熱器3、室外換熱器 4、冷凝器7、蒸發(fā)器6、壓縮機、機體及空調附屬部件(圖中未示出)，空調附屬部件一般包括四通換向閥、節(jié)流裝置與儲液罐，其中，節(jié)流裝置可采用毛細管或者節(jié)流閥等，機體包括室外機18與室內機23，壓縮機包括空調壓縮機1和熱水壓縮機5，空調壓縮機1和熱水壓縮 機5均位于機體外，熱水壓縮機5采用高溫壓縮機，根據(jù)對熱水溫度的特殊要求，高溫壓縮 機可確保制取的熱水無需二次加熱即可使用；室內換熱器3位于室內機23中，與室內環(huán)境 相通；室外換熱器4、冷凝器7及蒸發(fā)器6均位于室外機18中，室外機18分隔成裝有水體 的熱交換水箱15與熱水水箱14，熱水水箱14位于熱交換水箱15的上方，冷凝器7位于熱 水水箱14中，室外換熱器4與蒸發(fā)器6均位于熱交換水箱15中；儲液罐、空調壓縮機1、四 通換向閥、室外換熱器4、節(jié)流裝置及室內換熱器3通過管路依次相連構成一套循環(huán)管路， 冷凝器7、蒸發(fā)器6及高溫壓縮機5通過管路相連構成另一套循環(huán)管路。
熱交換水箱15中的水體是純凈水17，熱水水箱14中的水體是自來水，在熱水水箱 14的箱體上開有冷水入口 8與熱水出口 9，冷水入口 8位于箱體壁的下部，熱水出口 9位于 箱體壁的上部，該兩個箱體壁相對。水冷式空調、熱水系統(tǒng)還包括用于與熱交換水箱15中的純凈水17進行熱交換的 可再生能源換熱裝置，可再生能源換熱裝置包括太陽能換熱器16和太陽能集熱器21，太陽 能換熱器16位于熱交換水箱15中且與其中的純凈水17相接觸，太陽能換熱器16通過熱 傳導管路13與太陽能集熱器21連接；可再生能源換熱裝置還包括地熱源換熱器24和位于 地下且裝有水體的地下水箱19，地熱源換熱器24位于熱交換水箱15中且與其中的純凈水 17相接觸，地熱源換熱器24與地下水箱19通過循環(huán)管路25連接，循環(huán)管路25為兩條，循 環(huán)管路25與地下水箱19連接端的管口穿過地下水箱19頂面上的通孔伸入地下水箱19中 的水體中。地熱源換熱器24與太陽能換熱器16均為板式換熱器，地熱源換熱器24位于室 外換熱器4的上方，且位于熱交換水箱15的中部，使得純凈水便于吸收地下水箱19中的儲 水所攜帶的地熱(冷)源，而太陽能換熱器16則位于室外換熱器4的下方，且位于熱交換 水箱15的底部，使得純凈水17便于吸收來自太陽能集熱器21的太陽能；地下水箱19的底 部設有換熱管20，換熱管20向地層深處伸出，換熱管20的下端口封閉，換熱管20的管體內 與地下水箱19的箱體相通，地下水箱19與換熱管20整體形成密閉結構。室內機23中設有離心風扇2，在室內機23的殼體上開有進風口 11與出風口 12， 進風口 11位于殼體的上部，出風口 12位于殼體的下部，室內換熱器3靠近進風口 11設置， 離心風扇2靠近出風口 12設置，在進風口 11與出風口 12上分別設有風柵。室外機18的 殼體采用絕緣材料制成，殼體上的接縫部位均密封。本發(fā)明的工作原理如下1、空調系統(tǒng)室內制冷原理空調壓縮機將儲液罐中的工作介質向室外換熱器中進 行壓縮，壓縮升溫的工作介質在室外換熱器中放熱冷凝，冷凝后的工作介質再經過室內換 熱器減壓蒸發(fā)，在室內與離心風扇旋轉而產生的室內熱空氣氣流進行熱交換，室內空氣被 工作介質吸熱而降溫，吸熱后的工作介質變成低壓常溫狀態(tài)再回到空調壓縮機繼續(xù)下一個 循環(huán)，通過不斷地循環(huán)運作來為室內降溫，在此過程中，純凈水吸收了工作介質的冷凝熱； 純凈水攜帶的熱量可向熱水水箱中的自來水轉移，保持純凈水處于低溫狀態(tài)，對空調系統(tǒng) 的制冷效率具有提升作用；2、空調系統(tǒng)室內供暖原理空調壓縮機將儲液罐中的工作介質向室內換熱器中進 行壓縮，壓縮升溫的工作介質在室內換熱器中放熱冷凝，在室內與離心風扇旋轉而產生的室內冷空氣氣流進行熱交換，室內空氣被工作介質加熱而升溫，冷凝后的工作介質經過室 外換熱器減壓蒸發(fā)，變成低壓常溫狀態(tài)再回到空調壓縮機繼續(xù)下一個循環(huán)，通過不斷地循 環(huán)運作來為室內供暖，在此過程中，工作介質蒸發(fā)吸收了純凈水所攜帶的熱量；3、熱水系統(tǒng)制取熱水原理高溫壓縮機將工作介質向冷凝器中進行壓縮，壓縮升 溫的工作介質在冷凝器中放熱冷凝，在熱水水箱與自來水進行熱交換，自來水被工作介質 加熱升溫，冷凝后的工作介質再經過蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)吸熱，變成低壓常溫狀態(tài)回到高溫壓 縮機繼續(xù)下一個循環(huán)，通過不斷循環(huán)運作來制取熱水；
4、可再生能源換熱裝置的工作原理(l)a.室內制冷時，熱交換水箱中的純凈水會發(fā)生熱盈余現(xiàn)象，利用水泵(圖中未 示出)抽取地下水箱中的儲水，因為地下水箱中的儲水已經通過換熱管與地下巖土層和地 下水體進行了熱交換，使得儲水的溫度與地下環(huán)境溫度保持一致，然后再將地下水箱中的 儲水通過管路送入地熱源換熱器中，與熱交換水箱中的純凈水進行熱交換，換熱后儲水再 通過管路回到地下水箱，此時地下水箱儲水所攜帶的熱量通過換熱管與地下巖土層和地下 水體進行熱交換，地下巖土層和地下水體吸收熱量并儲存起來；b.室內供暖時，水泵反方向輸送地下水箱中的儲水進入地熱源換熱器，將地下巖 土層和地下水體儲存的熱量與熱交換水箱中的純凈水進行熱交換，而使純凈水攜帶熱量， 使得空調系統(tǒng)中的工作介質蒸發(fā)可吸收純凈水的熱量；以上運作是在完全密閉的管路中完成，可確保地下水源不受到污染，并且保證地 下水箱中的儲水不會損失。(2)通過太陽能集熱器吸收太陽能，通過熱傳導管路將太陽能輸送到太陽能換熱 器，并與熱交換水箱中的純凈水進行熱交換，通過熱交換過程，使得純凈水攜帶熱量，當在 供暖和制取熱水時，可利用純凈水中所儲存的熱量。本發(fā)明的實施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內容，按照本領域的普通技術知 識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形 式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權利保護范圍之內。
權利要求
一種水冷式空調、熱水系統(tǒng)，包括室內換熱器(3)、室外換熱器(4)、冷凝器(7)、蒸發(fā)器(6)、壓縮機、機體及空調附屬部件，其特征在于所述機體包括室外機(18)與室內機(23)，所述壓縮機包括空調壓縮機(1)和熱水壓縮機(5)，所述空調壓縮機(1)和熱水壓縮機(5)均位于所述機體外，所述室內換熱器(3)位于所述室內機(23)中，與室內環(huán)境相通；所述室外換熱器(4)、冷凝器(7)及蒸發(fā)器(6)均位于所述室外機(18)中，所述室外機(18)分隔成裝有水體的熱交換水箱(15)與熱水水箱(14)，所述冷凝器(7)位于所述熱水水箱(14)中，所述室外換熱器(4)與蒸發(fā)器(6)均位于所述熱交換水箱(15)中，所述室內換熱器(3)、室外換熱器(4)、空調壓縮機(1)及空調附屬部件通過管路相連構成一套循環(huán)管路，所述冷凝器(7)、蒸發(fā)器(6)及熱水壓縮機(5)通過管路相連構成另一套循環(huán)管路。
2.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的水冷式空調、熱 水系統(tǒng)還包括用于與所述熱交換水箱(15)中的水體進行熱交換的可再生能源換熱裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的可再生能源換熱 裝置包括太陽能換熱器(16)和太陽能集熱器(21)，所述太陽能換熱器(16)位于所述熱交 換水箱(15)中且與其中的水體相接觸，所述太陽能換熱器(16)通過熱傳導管路(13)與太 陽能集熱器(21)連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的可再生能源換熱 裝置還包括地熱源換熱器(24)和位于地下且裝有水體的密閉地下水箱(19)，所述地熱源 換熱器(24)位于所述熱交換水箱(15)中且與其中的水體相接觸，所述地熱源換熱器(24) 與所述地下水箱(19)通過循環(huán)管路(25)連接，其中，所述循環(huán)管路(25)與所述地下水箱 (19)連接端的管口穿過地下水箱(19)上的通孔伸入地下水箱(19)中的水體中。
5.根據(jù)權利要求4所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述地下水箱(19)的 底部設有換熱管(20)，所述換熱管(20)向地層深處伸出，所述換熱管(20)的下端口封閉， 所述換熱管(20)的管體內與所述地下水箱(19)的箱體相通。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述地熱源換熱器(24)與所述太陽能換熱器(16)均為板式換熱器，所述地熱源換熱器(24)位于所述室外換 熱器(4)的上方，而所述太陽能換熱器(16)則位于所述室外換熱器(4)的下方。
7.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述熱水水箱(14)位 于所述熱交換水箱(15)的上方。
8.根據(jù)權利要求7所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述熱交換水箱(15) 中的水體是純凈水(17)；所述熱水水箱(14)中的水體是自來水，在所述熱水水箱(14)的 箱體上開有冷水入口(8)與熱水出口(9)，所述冷水入口(8)位于箱體壁的下部，熱水出口 (9)位于箱體壁的上部，該兩個箱體壁相對。
9.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述室內機(23)中設 有離心風扇(2)，在所述室內機(23)的殼體上開有進風口(11)與出風口(12)，所述進風 口(11)位于殼體的上部，所述出風口(12)位于殼體的下部，所述室內換熱器(3)靠近所述 進風口(11)設置，所述離心風扇(2)靠近出風口(12)設置，在所述進風口(11)與出風口 (12)上分別設有風柵。
10.根據(jù)權利要求1所述的水冷式空調、熱水系統(tǒng)，其特征在于所述室外機(18)的殼 體采用絕緣材料制成，所述殼體上的接縫部位均密封。
全文摘要
一種水冷式空調、熱水系統(tǒng)，包括室內、外換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機、機體及空調附屬部件，機體包括室外機與室內機，壓縮機包括空調壓縮機和熱水壓縮機，其均位于機體外，室內換熱器位于室內機中，與室內環(huán)境相通；室外換熱器、冷凝器及蒸發(fā)器均位于室外機中，室外機分隔成熱交換水箱與熱水水箱，冷凝器位于熱水水箱中，室外換熱器與蒸發(fā)器均位于熱交換水箱中，室內換熱器、室外換熱器、空調壓縮機及空調附屬部件通過管路相連構成一套循環(huán)管路，冷凝器、蒸發(fā)器及熱水壓縮機通過管路相連構成另一套循環(huán)管路。本發(fā)明采用水作為熱交換介質，實現(xiàn)節(jié)能目的；還包括可再生能源換熱裝置，達到太陽能、地熱(冷)源、空氣能之間高效相互轉換和可持續(xù)循環(huán)利用。
文檔編號F24F5/00GK101858669SQ20101020007
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權日2010年6月11日
發(fā)明者張王丹 申請人:張王丹