專利名稱：復(fù)合能源空調(diào)熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)熱水器，尤其涉及一種綜合利用太陽能、空氣熱能與電能的復(fù)合能源空調(diào)熱水器，屬于制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了滿足人們生活的舒適，一般需要采用空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行夏季制冷與冬季制熱。目前用得最多的電驅(qū)動壓縮式空調(diào)系統(tǒng)，工作時需要耗費大量的電力，是造成許多地區(qū)季節(jié)性缺電的主要原因。而且這類空調(diào)當(dāng)冬季室外溫度降低時，制熱的效率較低；當(dāng)夏季室外溫度較高時，制冷的效率同樣較低。
太陽能是一種自然能源，開發(fā)以太陽能作為主要輸入能量的太陽能空調(diào)可以達(dá)到節(jié)電的目的。太陽能空調(diào)可以分為太陽能發(fā)電驅(qū)動空調(diào)器和太陽能集熱驅(qū)動空調(diào)器兩種類型。但是豈今為止這二類空調(diào)器的效果均不理想，下面分析其原因。
太陽能發(fā)電驅(qū)動空調(diào)器是利用太陽能電池發(fā)電，再用電能驅(qū)動壓縮式空調(diào)器來制冷與制熱。這種空調(diào)器使用時，為了產(chǎn)生足夠的電量，需要布置大面積的太陽能電池板，這不僅價格昂貴，而且空調(diào)主要用在城市中，而城市中的建筑物以樓房為主，難以找到足夠的電池板布置面積。為了保證夜間與雨天的太陽能空調(diào)器工作，還需要有足夠大的電能貯存裝置，這樣使得總的投資較大。
太陽能集熱驅(qū)動空調(diào)器是利用太陽能制取熱量來驅(qū)動余熱利用型制冷系統(tǒng)，如吸收式制冷系統(tǒng)。這種空調(diào)系統(tǒng)的性能隨著太陽強(qiáng)度的變化而變化，不能在晚間與雨天提供所需要的冷量。這類系統(tǒng)的第二個問題是，目前市場上只有冷量較大的吸收式制冷機(jī)，而沒有適用于家庭用的小型吸收式制冷機(jī)，這給生產(chǎn)家庭用的太能集熱驅(qū)動吸收式空調(diào)器造成了困難。
太陽能熱水器節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性較好，技術(shù)成熟，但在長時間沒有太陽照射時不能提供熱水。
為了既能最大限度地降低電能消耗，又能滿足家庭中對于冷、熱量以及熱水量的需求，需要開發(fā)一種新型系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)能穩(wěn)定地提供所需要的冷、熱量以及熱水量，能夠利用太陽能、空氣熱能以降低電能消耗，并且在太陽強(qiáng)度變化時仍能穩(wěn)定工作。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的查新發(fā)現(xiàn)，目前并沒有綜合利用太陽能、空氣熱能與電能，并具有同時供冷、供熱與供熱水功能的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計提供一種綜合利用太陽能、空氣熱能與電能的復(fù)合能源空調(diào)熱水器，可以在各種氣候條件下高效穩(wěn)定地提供所需要的冷量、熱量與熱水，并且比較省電。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括壓縮機(jī)、四通換向閥、水冷換熱器、空冷室外換熱器、節(jié)流閥、室內(nèi)換熱器、汽液分離器、進(jìn)水閥、水泵、太陽能集熱器、出水閥、截止閥。
壓縮機(jī)出口與四通換向閥進(jìn)口連接，四通換向閥有三個出口，分別是制冷工況出口、制熱工況出口和回氣口，四通換向閥制冷工況出口與水冷換熱器制冷劑側(cè)進(jìn)口連接，水冷換熱器制冷劑側(cè)出口與空冷室外換熱器進(jìn)口連接，空冷室外換熱器出口與節(jié)流閥進(jìn)口連接，節(jié)流閥出口與室內(nèi)換熱器進(jìn)口連接，室內(nèi)換熱器出口與四通換向閥制熱工況出口連接，四通換向閥回氣口與汽液分離器進(jìn)口連接，汽液分離器出口與壓縮機(jī)進(jìn)口連接。進(jìn)水閥與水冷換熱器水側(cè)進(jìn)口連接，水冷換熱器水側(cè)出口與水泵進(jìn)口連接，水泵出口與太陽能集熱器進(jìn)口連接，太陽能集熱器出口與出水閥連接。截止閥安裝于一個連接管上，該連接管的一端與太陽能集熱器和出水閥之間的連接管相連通，另一端與進(jìn)水閥和水冷換熱器水側(cè)進(jìn)口之間的連接管相連通。
當(dāng)需要制取冷量時，制冷劑按照制冷循環(huán)回路流動，即制冷劑依次流過壓縮機(jī)、四通換向閥、水冷換熱器制冷劑側(cè)、空冷室外換熱器、節(jié)流閥、室內(nèi)換熱器、四通換向閥、汽液分離器，并最終流回壓縮機(jī)。此時截止閥關(guān)閉，水流可以流動或者不流動。水流流動時的流向是進(jìn)水閥、水冷換熱器、水泵、太陽能集熱器、出水閥。當(dāng)水流流動時，制冷劑與水流在水冷換熱器中進(jìn)行熱量交換，這不僅可以降低制冷劑的冷凝溫度，提高了制冷效率，而且可以提高進(jìn)入太陽能集熱器中的水流溫度，提高系統(tǒng)供熱水的能力，而且在長期沒有太陽照射的情況下，使得系統(tǒng)依然可以供應(yīng)熱水。
當(dāng)需要放出空調(diào)用的熱量時，通過四通換向閥的切換，制冷劑按制熱回路流動，依次經(jīng)過壓縮機(jī)、四通換向閥、室內(nèi)換熱器、節(jié)流閥、空冷室外換熱器、水冷換熱器制冷劑側(cè)、四通換向閥、汽液分離器，并最終流回壓縮機(jī)。制冷劑在室內(nèi)換熱器放出熱量，在空冷室外換熱器吸收冷量。此時水側(cè)的流動有三種模式。第一種模式是水側(cè)不流動。第二種模式是，截止閥關(guān)閉，水流依次經(jīng)過進(jìn)水閥，水冷換熱器水側(cè)、水泵、太陽能集熱器、出水閥。第三種模式是，截止閥開啟，進(jìn)水閥和出水閥關(guān)閉，水流在水冷換熱器水側(cè)、水泵、太陽能集熱器、截止閥組成的回路中循環(huán)。當(dāng)空調(diào)用的熱量足夠時，水側(cè)流動根據(jù)熱水用量的需要，可以采用第一或者第二種模式，當(dāng)空調(diào)用的熱量不夠，并且需要優(yōu)先保證空調(diào)用的熱量時，則水側(cè)采用第三種模式。
本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點和積極效果。本發(fā)明在供應(yīng)熱水時，可以利用太陽能轉(zhuǎn)化而來的熱能，而且可以吸收制冷循環(huán)回路的冷凝熱，不僅具有比正常的太陽能熱水器更高的效率，而且可以在長期沒有太陽照射的情況下照樣提供熱水。本發(fā)明在提供冷量時，可以利用熱水系統(tǒng)進(jìn)水來降低冷凝溫度，制冷效率高于一般的壓縮式空調(diào)器。本發(fā)明在為空氣調(diào)節(jié)供熱時，可以利用太陽能熱水器提供的熱水作為吸熱源，提高了吸熱源的溫度，因此可以達(dá)到較高的制熱效率。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1是壓縮機(jī)，2是四通換向閥，3是水冷換熱器，4是空冷室外換熱室，5是節(jié)流閥，6是室內(nèi)換熱器，7是汽液分離器，8是進(jìn)水閥，9是水泵，10是太陽能集熱器，11是出水閥，12是截止閥。
圖中實線示出制冷劑向室內(nèi)提供冷量時的制冷劑流動路線，虛線示出制冷劑向室內(nèi)提供熱量時的制冷劑流動路線。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括壓縮機(jī)1、四通換向閥2、水冷換熱器3、空冷室外換熱器4、節(jié)流閥5、室內(nèi)換熱器6、汽液分離器7、進(jìn)水閥8、水泵9、太陽能集熱器10、出水閥11、截止閥12。
壓縮機(jī)1出口與四通換向閥2進(jìn)口連接，四通換向閥2有三個出口，分別是制冷工況出口、制熱工況出口和回氣口，四通換向閥2制冷工況出口與水冷換熱器3制冷劑側(cè)進(jìn)口連接，水冷換熱器3制冷劑側(cè)出口與空冷室外換熱器4進(jìn)口連接，空冷室外換熱器4出口與節(jié)流閥5進(jìn)口連接，節(jié)流閥5出口與室內(nèi)換熱器6進(jìn)口連接，室內(nèi)換熱器6出口與四通換向閥2制熱工況出口連接，四通換向閥2回氣口與汽液分離器7進(jìn)口連接，汽液分離器7出口與壓縮機(jī)1進(jìn)口連接。進(jìn)水閥8與水冷換熱器3水側(cè)進(jìn)口連接，水冷換熱器3水側(cè)出口與水泵9進(jìn)口連接，水泵9出口與太陽能集熱器10進(jìn)口連接，太陽能集熱器10出口與出水閥11連接。截止閥12安裝于一個連接管上，該連接管的一端與太陽能集熱器10和出水閥11之間的連接管相連通，另一端與進(jìn)水閥8和水冷換熱器3水側(cè)進(jìn)口之間的連接管相連通。
當(dāng)需要制取冷量，而水側(cè)回路不工作時，水冷換熱器3水側(cè)沒有水流過，制冷劑按圖1中實線箭頭所標(biāo)，依次流過壓縮機(jī)1、四通換向閥2、水冷換熱器3制冷劑側(cè)、空冷室外換熱器4、節(jié)流閥5、室內(nèi)換熱器6、四通換向閥2、汽液分離器7，并最終流回壓縮機(jī)1。制冷劑在室內(nèi)換熱器6放出冷量，在空冷室外換熱器4放出熱量，而在水冷換熱器3中幾乎沒有熱量交換。
當(dāng)需要制取冷量，而同時水側(cè)回路工作時，此時截止閥12關(guān)閉，經(jīng)過進(jìn)水閥8的水流，流過水冷換熱器3、水泵9、太陽能集熱器10、出水閥11，制冷劑按圖1中實線箭頭所標(biāo)，依次流過壓縮機(jī)1、四通換向閥2、水冷換熱器3制冷劑側(cè)、空冷室外換熱器4、節(jié)流閥5、室內(nèi)換熱器6、四通換向閥2、汽液分離器7，并最終流回壓縮機(jī)1。制冷劑在室內(nèi)換熱器6放出冷量，在空冷室外換熱器4放出冷量，在水冷換熱器3中與水流進(jìn)行熱量交換。在水冷換熱器3中水流與制冷劑的熱交換具有兩個效果。第一個效果是降低制冷劑的冷凝溫度，提高了制冷效率。第二個效果是提高進(jìn)入太陽能集熱器10中的水流溫度，這不僅可以提高系統(tǒng)供熱水的能力，而且在長期沒有太陽照射的情況下，使得系統(tǒng)依然可以供應(yīng)熱水。
當(dāng)需要放出空調(diào)用的熱量時，通過四通換向閥2的切換，制冷劑按圖1中虛線箭頭所標(biāo)流動，依次經(jīng)過壓縮機(jī)1、四通換向閥2、室內(nèi)換熱器6、節(jié)流閥5、空冷室外換熱器4、水冷換熱器3制冷劑側(cè)、四通換向閥2、汽液分離器7，并最終流回壓縮機(jī)1。制冷劑在室內(nèi)換熱器6放出熱量，在空冷室外換熱器4吸收冷量。此時水側(cè)的流動有三種模式。第一種模式是水側(cè)不流動。第二種模式是，截止閥12關(guān)閉，水流依次經(jīng)過進(jìn)水閥8，水冷換熱器3水側(cè)、水泵9、太陽能集熱器10、出水閥11。第三種模式是，截止閥12開啟，進(jìn)水閥8和出水閥11關(guān)閉，水流在水冷換熱器3水側(cè)、水泵9、太陽能集熱器10、截止閥12組成的回路中循環(huán)。當(dāng)空調(diào)用的熱量足夠時，水側(cè)流動根據(jù)熱水用量的需要，可以采用第一或者第二種模式，當(dāng)空調(diào)用的熱量不夠，并且需要優(yōu)先保證空調(diào)用的熱量時，則水側(cè)采用第三種模式。
節(jié)流閥5可以是熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細(xì)管或節(jié)流短管。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合能源空調(diào)熱水器，包括壓縮機(jī)(1)、四通換向閥(2)、水冷換熱器(3)、空冷室外換熱器(4)、節(jié)流閥(5)、室內(nèi)換熱器(6)、汽液分離器(7)、進(jìn)水閥(8)、水泵(9)、太陽能集熱器(10)、出水閥(11)、截止閥(12)，其特征在于壓縮機(jī)(1)出口與四通換向閥(2)進(jìn)口連接，四通換向閥(2)有三個出口，分別是制冷工況出口、制熱工況出口和回氣口，四通換向閥(2)制冷工況出口與水冷換熱器(3)制冷劑側(cè)進(jìn)口連接，水冷換熱器(3)制冷劑側(cè)出口與空冷室外換熱器(4)進(jìn)口連接，空冷室外換熱器(4)出口與節(jié)流閥(5)進(jìn)口連接，節(jié)流閥(5)出口與室內(nèi)換熱器(6)進(jìn)口連接，室內(nèi)換熱器(6)出口與四通換向閥(2)制熱工況出口連接，四通換向閥(2)回氣口與汽液分離器(7)進(jìn)口連接，汽液分離器(7)出口與壓縮機(jī)(1)進(jìn)口連接，進(jìn)水閥(8)與水冷換熱器(3)水側(cè)進(jìn)口連接，水冷換熱器(3)水側(cè)出口與水泵(9)進(jìn)口連接，水泵(9)出口與太陽能集熱器(10)進(jìn)口連接，太陽能集熱器(10)出口與出水閥(11)連接，截止閥(12)設(shè)置于一個連接管上，該連接管的一端與太陽能集熱器(10)和出水閥(11)之間的連接管相連通，另一端與進(jìn)水閥(8)和水冷換熱器(3)水側(cè)進(jìn)口之間的連接管相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合能源空調(diào)熱水器，其特征是，節(jié)流閥(5)是熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細(xì)管或節(jié)流短管。
全文摘要
一種復(fù)合能源空調(diào)熱水器，屬于制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中，壓縮機(jī)出口與四通換向閥進(jìn)口連接，四通換向閥出口與水冷換熱器、室內(nèi)換熱器、汽液分離器連接，水冷換熱器制冷劑側(cè)出口與空冷室外換熱器進(jìn)口連接，空冷室外換熱器出口與節(jié)流閥進(jìn)口連接，節(jié)流閥出口與室內(nèi)換熱器進(jìn)口連接，汽液分離器出口與壓縮機(jī)進(jìn)口連接，進(jìn)水閥、水冷換熱器水側(cè)進(jìn)口、水泵進(jìn)口、太陽能集熱器進(jìn)口依次連接，太陽能集熱器出口與出水閥連接。截止閥通過連接管的一端與太陽能集熱器和出水閥相連通，另一端與進(jìn)水閥和水冷換熱器水側(cè)進(jìn)口相連通。本發(fā)明可在長期沒有太陽照射的情況下照樣提供熱水，在供熱時可以利用太陽能熱水器提供的熱水作為吸熱源，達(dá)到較高的制熱效率。
文檔編號F25B29/00GK1865814SQ200610027968
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者丁國良 申請人:上海交通大學(xué)