专利名称：水冷式空调系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调装置，尤其是以水作为热交换介质的空调系 统，属于制冷技术领域。
技术背景目前，各种家用空调大多采用分体式，热交换方式采用风冷式，即 在室外机中设置压縮机、蒸发器(冷凝器)和风扇，以避免对室内产生噪 音，并由风扇运转形成风流与蒸发器(冷凝器)发生热交换。但其热交换 温差较小，热交换不充分，特别是在极冷的冬天和极热的夏天时，效率非 常低，导致能耗相当大；尤其在冬季，除热效率低外，因室外机结霜不能 发生热交换制热，需对室外机除霜；另外虽然噪声对室内的影响减小了， 但由于受室外安装条件的限制，室外机的噪声和热效应(冬冷夏热)对周 围环境和邻里的影响依然存在，并且需占用室外空间。 实用新型内容为了克服现有的风冷式空调效率低，能耗大，噪声和热效应对环境 影响的不足，本实用新型提供一种用水作为传热介质的室内一体式水冷式 空调系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是水冷式空调系统， 包括由冷凝器l、压縮机5和热交换单元4构成的空调主机；空调主机为一体式结构；热交换单元4包括热交换室4. 1，热交换室4. 1中设有热交 换管4. 4，压縮机5置于热交换室4. 1中；压縮机5依次与四通换向阀4. 6、 热交换管4.4、冷凝器l、四通换向阀4.6连接，四通换向阀4.6再与压 縮机5连接；还包括水循环系统2，水循环系统出水口 2.9与热交换单元 进水口 4. 10相连，热交换单元出水口 4. 11与水循环系统进水口 2. 11相 连。热交换室4. 1由隔板4. 5分为2_16个分室，分室之间设有通道，采 用串联的方式连接；热交换管4.4的主体走向沿着分室及通道的走向排 列；热交换室4. l设有清洗进水口4.7、清洗出水口4.8、热交换进水阀
门4. 2、热交换出水阀门4. 3;热交换进水阀门4. 2前端经分户计量表4. 9 与热交换单元进水口 4. 10相连，热交换出水阀门4. 3后端与热交换单元 出水口4. ll相连。制热(冷)剂由密封压縮机出口 5.2出来后经四通换向阀4.6换向 后进入置于热交换室4. 1中的热交换管4. 4中，完成热交换之后经冷凝器 入口 1.1到冷凝器(蒸发器)1中，对居室制热(冷)，然后经冷凝器出 口1.2、到四通换向阀4.6，经密封压縮机入口5.1，回到压縮机5中， 由压縮机出口 5.2到四通换向阀4.6，完成一个制热(冷)循环。热交换室4.1在经过一段时间的运行后，需要除垢清洗，以保证金 属换热片与水流的充分接触，使得热交换充分，以提高空调效率。将热交 换出水阀门4. 3和热交换温差开关4. 2关闭，由清洗进水口 4. 7处加入除 垢剂和自来水，对热交换室4. 1进行浸泡冲洗，清洗水经清洗出水口 4. 8 排出，清洗进水口 4. 7的水平高度高于清洗出水口 4. 8的水平高度。热交换管4.4上加装散热片，使热交换更加充分；热交换管4.4的 走向和长度沿着热交换室4. 1中水流方向和长度布置；热交换单元出水口 4. 11的水平高度高于热交换单元进水口 4. 10的水平高度，以此保证热交 换室4. 1中水的充盈。由水循环系统出水口 2.9出来的水分送到某单台空调主机的热交换 单元进水口 4. 10，经分户计量表4. 9、热交换进水阀门4. 2到热交换室 4. 1的分室中，经通道流经另外的分室，然后通过热交换出水阀门4. 3到 热交换单元出水口 4. 11,再到水循环系统进水口 2. 11，回到水循环系统 2中，完成热交换后又到水循环系统出水口 2.9，形成循环。由于用水冷(热)替代风冷(热)，密封压縮机5置于冷却水中，极 大降低了噪音，效果基本达到静音；且在压縮机段即开始热交换，使热交 换更为充分；压縮机处于常温，有利于其运行和延长寿命。本实用新型的水冷(热)式空调系统在使用时，最好用浅层地下水， 因为浅层地下水的温度恒定适中， 一般较当地年平均气温高1 2°C，非 常接近于人体需要的最佳温度。本实用新型的有益效果是，由于采用水作为传热介质，水的比热大， 水的导热系数是空气的导热系数的19.83倍，其热交换迅速、充分，可以
大大减少热交换介质用量和热交换管的长度。与风冷式空调相比，水温与 制冷剂存在较大的温差，热交换的条件更为充裕，且在冬季制热时不需要 除霜，可大大提高热效率。将压縮机置于循环冷却水中，极大降低了压縮 机的噪音；通过以水冷代替风冷，并取消了室外风机，即消除了噪音。本实用新型将常规空调的室外机替换为水冷(热)式热交换装置， 并置于空调主机内，实现室内空气调节装置与热交换装置的一体化。由此 大大减少了铜管、散热片和制热(冷)剂等材料的消耗，不再占用室外空 间，达到了美观的目的。因浅层地下水通常保持一个恒定且接近于人体需 要的舒适温度，因其温度恒定，以此作为传热介质大大提高了制热(冷) 效率，特别是在极冷冬天和极热夏天时效果更为明显；并降低了能耗，一 般节能在1/3 1/2以上。大地作为一个巨大的储能体，其中的地热能是 一种可再生的循环能量，对环境保护的作用显著。本实用新型结构紧凑、 外形美观、体积小巧，静音环保，自动化程度高，安装简单，使用方便。
图1是本实用新型总体结构示意图；图2是本实用新型实施方式一结构示意图；图3是本实用新型实施方式二结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。实施方式一以浅层地下水作为热交换介质。如图2，水冷式空调系统，包括由冷凝器l、压縮机5和热交换单元 4构成的空调主机；空调主机为一体式结构；热交换单元4包括热交换室4. 1，热交换室4. 1中设有热交换管4. 4，压縮机5置于热交换室4. 1中； 压縮机5依次与四通换向阀4.6、热交换管4.4、冷凝器l、四通换向阀 4.6连接，四通换向阀4.6再与压縮机5连接；还包括地下水循环系统2 和过滤单元3，地下水循环系统出水口 2. 9经过滤单元3与热交换单元进 水口 4. 10相连，热交换单元出水口 4. 11与地下水循环系统进水口 2. 11 相连。地下水循环系统；包括取水单元2. l和回灌单元2.2;取水单元2. 1由取水井2. 3、取水泵2. 5和封堵塞2. 7组成；回灌单元2. 2由回灌井2. 4、 回灌泵2.6、回灌止水塞2.8和回灌筛管2. IO组成；取水泵2.5为潜水 泵，置于取水井2. 3中，取水泵2. 5经封堵塞2. 7与地下水循环系统出水 口 2. 9相连；回灌泵2. 6前端与地下水循环系统进水口 2. 11相连，其后 端经回灌止水塞2. 8与回灌筛管2. 10相连，回灌筛管2. 10置于回灌井2. 4中。过滤单元3由过滤举3.2、过滤器进水阀门3. 1和过滤器出水阀门3. 3、储水箱3. 4及液位控制开关3. 10组成；在过滤器进水阀门3. 1以上 部分设有滤芯3.9，其上部设有滤芯取出口 3.6;在过滤器进水阀门3. 1 以下部分设有沉渣阀门3. 5，其下部设有沉渣排出口 3. 7;过滤器出水阀 门3. 3经储水箱进水管3. 8与储水箱3. 4相连；储水箱出水管3. 11与热 交换单元进水口 4. 10相连；过滤器进水阀门3. 1前端与地下水循环系统 出水口2.9相连，后端与过滤器3.2相连；储水箱3.4为夹层结构，其内 由闭孔橡胶海绵或聚氨脂泡沫填充，或采用真空;储水箱3. 4底部为斜面， 斜面底部与储水箱沉渣阀门3. 12和储水箱沉渣排出口 3. 13相连。在热交换室4. 1的中间水平方向设有隔板4. 5，将其分成两个分室， 以充分加强热交换，并控制水的流向。热交换室4. 1的进出水温度因与制 热(冷)剂发生热交换而导致温度差，热交换温差开关4. 2根据热交换单 元进、出水口4. 10、 4. 11的水流温差控制水的流量，当温差大时，增大 给水量，温差小时减小给水量，以寻求最佳的能效比，达到最佳的制热(冷) 效果。取水井2. 3中的地下水由储水箱3. 4的液位控制开关3. 10控制，由 潜水泵2. 5抽取到地下水循环系统出水口 2. 9，通过过滤器进水阀门3. 1 进入过滤器3.2中，经滤芯3.9过滤后，到过滤器出水阀门3. 3，经储水 箱进水管3. 8到储水箱3. 4中，由储水箱3. 4经储水箱出水管3. 11分送 至热交换单元进水口4. 10，再送至分户计量表4.9至温差开关4.2，进入 热交换室4. 1，与热交换管4.4完成热交换后，经热交换出水阀门4.3到 热交换单元出水口4. 11，进入地下水循环系统进水口 (回灌管)2. ll到 回灌泵2.6、回灌筛管2.10到回灌井2.4进入地层，完成地下水的循环。 回灌筛管2. IO壁面布满筛孔，以加速循环水的渗透。 在储水箱3. 4水位低于预设液位时，控制开关3. 10开启，潜水泵2. 5 取水，当达到预设液位时控制开关3. 10关闭，潜水泵2. 5停止取水。在取水井2. 3上设封堵塞2. 7，在回灌井2. 4上设回灌止水塞2. 8以 隔断空气，避免地下水受到空气污染，在回灌水量较大或地层渗透速度较 小，靠自流回灌不能满足回灌要求时，开启回灌泵2.6以加强地下水的回过滤单元3中沉渣阀门3. 5关闭时可开启沉渣排出口 3. 7进行清渣， 以减小运行过程中地下水的损失和与空气的接触，减少地下水中杂物对整 个系统的磨损和污染，保证运行回路的封闭，以确保地下水的封闭循环， 保证其环保性；清渣时不影响地下水的过滤，整个系统可照常运行。储水箱3. 4清渣时关闭储水箱沉渣阀门3. 12，由储水箱沉渣排出口 3. 13清渣，清渣时不影响地下水的过滤，整个系统可照常运行。如滤芯3.9需要更换清洗，可关闭过滤器进水阀门3. 1和过滤器出 水阀门3.3，打开滤芯取出口3.6，更换滤芯3.9，当储水箱储有足够的 水时，此过程也不影响空调主机的运行。图2中只给出了单台空调主机的结构示意图，实际实施中为多台空 调主机并用一套地下水循环系统2。整个地下水的循环过程中，在冬季不结冰的地区，在热交换出水阀 门4. 3前的管道均采取保温措施；在冬季结冰的地区，所有管道均釆取保 温措施。水箱的保温夹层采用闭孔橡胶海绵或聚氨脂泡沫填充，也可采用 真空；各段管道为复壁保温管，其夹层采用聚氨脂泡沫填充或采用真空， 具有良好的保温性能。由于热交换室4. 1内的热交换介质为基本恒温的浅层地下水，水的比 热大，与金属接触传热迅速，因此整个热交换单元4可以做得很小巧；因 不用室外机，空调主机为一体式，由此冷凝管、散热片、制热(冷)剂的 用量将大幅度降低，使得其结构更为紧凑且外形美观。设除垢装置以提高地温热交换装置即热交换单元4的效率，采用温差 开关控制水流量可提高空调的热效率，降低能源消耗；以液位控制开关 3. 10控制潜水泵2.5的开闭，减少电力消耗。实施方式二 以密闭水作为热交换介质，通过海水、湖水、池塘水、地窖藏水、游 泳池、工业废水池或地下地层间接进行热交换。如图3，水冷式空调系统，包括由冷凝器l、压縮机5和热交换单元 4构成的空调主机；空调主机为一体式结构；热交换单元4包括热交换室4.1，热交换室4. 1中设有热交换管4.4，压缩机5置于充满水的热交换 室4. l中；压縮机5依次与四通换向阀4.6、热交换管4.4、冷凝器l、 四通换向阀4. 6连接，四通换向阀4. 6再与压縮机5连接；还包括密闭水 循环系统2，密闭水循环系统出水口 2. 9与热交换单元进水口 4. 10相连， 热交换单元出水口 4. 11与密闭水循环系统进水口 2. 11相连。密闭水循环系统2，包括循环水泵2. 13和密闭水热交换管2. 12，由 循环水泵2. 13将密闭水热交换管2. 12中经热交换后的循环水泵入热交换 单元进水口4. 10，经热交换单元4中循环后，由热交换单元出水口 4. 11 排出到密闭水循环系统进水口 2. 11，再到密闭水热交换管2. 12中，完成 热交换后，又到循环水泵2. 13;完成一次密闭水的循环。密闭水热交换管2.12根据所处的环境不同，可置于海水、湖水、池 塘水、游泳池、工业废水池中或埋在地层中，与之进行热交换。图3中只给出了单机空调主机的结构示意图，实际实施中为多台空调 主机并用一套密闭水循环系统2。密闭水循环系统出水口 2. 9与热交换单元进水口 4. 10之间管道采取 保温措施，管道为复壁保温管，其夹层采用聚氨脂泡沫填充，或采用真空， 具有良好的保温性能。另外，对现有空调的改造可将压縮机密封改造后置于水中以降噪，因 此可以改造为一体机，也可仍保持分体式，可减小室外装置的体积，消除 对室外造成的噪音和热岛效应。而对于中央空调的改造，可将压縮机密封改造，再置于热交换单元内， 通过循环水降噪，取消冷却塔，减小噪音，消除热岛效应。上面已结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行了示例性的描述， 显然本实用新型不限于此，在本实用新型范围内进行的各种改型均没有超 出本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种水冷式空调系统，包括由冷凝器(1)、压缩机(5)和热交换单元(4)构成的空调主机，其特征在于，空调主机为一体式结构；热交换单元(4)包括热交换室(4.1)，热交换室(4.1)中设有热交换管(4.4)，压缩机(5)置于热交换室(4.1)中；压缩机(5)依次与四通换向阀(4.6)、热交换管(4.4)、冷凝器(1)、四通换向阀(4.6)连接，四通换向阀(4.6)再与压缩机(5)连接；还包括水循环系统(2)，水循环系统出水口(2.9)与热交换单元进水口(4.10)相连，热交换单元出水口(4.11)与水循环系统进水口(2.11)相连。
2、 根据权利要求l所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的热交换 室(4.1)由隔板(4.5)分为2—16个分室，分室之间设有通道，采 用串连的方式连接；热交换管(4.4)的主体走向沿着分室及通道的走 向排列；热交换室(4.1)设有清洗进水口 (4.7)、清洗出水口 (4.8)、 热交换进水阀门(4.2)、热交换出水阀门(4. 3);热交换进水阀门(4. 2 ) 前端经分户计量表(4.9)与热交换单元进水口 (4. 10)相连，热交换 出水阀门(4.3)后端与热交换单元出水口 (4.11)相连。
3、 根据权利要求2所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的清洗进 水口 (4. 7)位于热交换出水阀门(4. 3)前端附近，清洗出水口 (4.8) 位于热交换进水阀门(4.2)后端附近，热交换单元出水口 (4.11)的 水平高度高于热交换单元进水口 (4.10)的水平高度。
4、 根据权利要求2或3所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的热 交换进水阀门(4.2)可用热交换温差开关替换。
5、 根据权利要求1所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的水循环 系统(2)为地下水循环系统；包括取水单元(2. 1)和回灌单元(2. 2); 取水单元(2.1)由取水井(2.3)、取水泵(2.5)和封堵塞(2.7)组 成；回灌单元(2. 2)由回灌井(2. 4)、回灌泵(2. 6)、回灌止水塞(2. 8) 和回灌筛管(2. 10)组成；取水泵(2. 5)为潜水泵，置于取水井(2. 3) 中，取水泵(2.5)经封堵塞(2.7)与地下水循环系统出水口 (2.9) 相连；回灌泵(2.6)前端与地下水循环系统进水口 (2.11)相连，其 后端经回灌止水塞(2.8)与回灌筛管(2. 10)相连，回灌筛管(2. 10) 置于回灌井(2.4)中。
6、 根据权利要求5所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的地下水 循环系统出水口 (2.9)与热交换单元进水口 (4. 10)之间设有过滤单 元(3)，过滤单元(3)由过滤器(3.2)、过滤器进水阀门(3.1)和 过滤器出水阀门(3.3)、储水箱(3.4)及液位控制开关(3. IO)组成; 在过滤器进水阀门(3.1)以上部分设有滤芯(3.9)，其上部设有滤芯 取出口 ( 3. 6 );在过滤器进水阀门(3. 1)以下部分设有沉渣阀门(3. 5)， 其下部设有沉渣排出口 (3.7);过滤器出水阀门(3.3)经储水箱进水 管(3.8)与储水箱(3.4)相连；储水箱出水管(3.11)与热交换单 元进水口 (4. 10)相连；过滤器进水阔门(3. 1)前端与地下水循环系 统出水口 (2.9)相连，后端与过滤器(3.2)相连；储水箱(3.4)为 夹层结构，其内由闭孔橡胶海绵或聚氨脂泡沫填充，或采用真空；储 水箱(3.4)底部为斜面，下部与储水箱沉渣阀门(3. 12)和储水箱沉 渣排出口 (3.13)相连；过滤单元(3)与地下水循环系统(2)之间 的水循环管道、过滤单元(3)与热交换单元(4)之间的水循环管道 为夹层结构，其内由聚氨脂泡沫填充，或采用真空。
7、 根据权利要求1所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的热交换 室(4.1)中充满水，压縮机(5)浸于水中。
8、 根据权利要求1所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的水循环 系统(2)为密闭水循环系统，包括循环水泵(2. 13)和密闭水热交换 管(2. 12)，密闭水循环系统进水口 (2. 11)前端与热交换单元出水口(4. 11)相连，其后端依次与密闭水热交换管(2. 12)、循环水泵(2. 13)、 密闭水循环系统出水口 (2.9)、热交换单元进水口 (4.10)相连。
9、 根据权利要求8所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的密闭水 热交换管(2.12)置于天然地表水、人工水池或地层中。
10、 根据权利要求1所述的水冷式空调系统，其特征在于，所述的空调主 机中的热交换单元(4)和压縮机(5)与冷凝器(1)也可以分离为两 部分，为分体式结构。
专利摘要本实用新型公开了一种水冷式空调系统，旨在提供一种以水作为热交换介质的空调装置。它包括由冷凝器、压缩机和水冷式热交换单元构成的一体式空调主机；采用压缩机置于水中以消除噪音；还包括水循环系统及过滤单元；通过浅层地下水、海水、湖水、池塘水、地窖藏水、游泳池、工业废水池或地层直接或间接进行热交换。本实用新型效率高、能耗低，结构紧凑、外形美观、体积小巧，静音环保，自动化程度高，安装简单，使用方便，适合作为家庭和其他场所的冷暖空调装置使用。
文档编号F25B13/00GK201045544SQ20072007966
公开日2008年4月9日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者李束为 申请人:李束为