用于空气调节和热交换器布置的系统和方法与流程

本发明涉及冷却、加热、空气调节以及特别地涉及改进的空气调节系统。

本发明被主要开发用于房屋的空气调节，并且将在下文参考该应用进行描述。然而，可以理解，本发明不限于该特定使用领域。

背景技术：

空气调节系统是夏季峰值电力需求的主要原因。它们导致贵重的矿物燃料源的减少，同时带来温室气体排放的特有问题，其耗尽臭氧层，导致极端的健康后果。全球变暖是由传统的加热、通风和空气调节(HVAC)系统导致的另一主要问题，所述系统增大了全球范围的平均温度。HVAC系统通常引起建筑物的总电力消耗的约40％。在冷却需求最高时的高环境温度下，空气调节单元是最低效的。这导致增加的污染、备用发电能力的过度投资、以及峰值资产的差的利用。因此，建筑物中能量消耗的整体可得的减少和人体舒适度的提高取决于HVAC系统的性能。

图1示出典型的现有技术的空气调节系统100的示例。图1所示的现有技术的空气调节系统100被安装在具有分割室内105和室外115的壁的房屋中，其中空气调节系统100的一部分位于室内105，以及空气调节系统100的另一部分位于室外115。空气调节系统100通常使用制冷剂，制冷剂通过盘管传送以降低室内空气165相对于室外空气120的温度，这利用在液气相转换期间热能被吸收的事实。

当来自室外115的热空气在冷的低压蒸发器/冷却盘管155上流动时，随着冷却盘管155内的制冷剂从液态改变为由鼓风机145吹的气态，制冷剂吸收热量。气态制冷剂通过压缩机105被增压并进一步增加温度。通过压缩气体所外部产生的热量之后通过气流通风口125被由轮轴140驱动的第二风扇135疏散至室外。制冷气体被称为冷凝器盘管130的第二组盘管再次转换回至液相，并且循环重复。膨胀阀170调节制冷剂流进入蒸发器盘管155。因此，气流的温度通过气液相转换的无尽循环而降低。代替膨胀阀，可以使用诸如毛细管的其他类型的膨胀装置。室内和室外单元可以被分离作为分体式空气调节系统。

可以通过电子控制系统(未示出)经由安装在房屋105内的合适的用户接口来以模拟或数字形式接收用户偏好，以使得室内105的用户能够启动和设置由诸如感温包160的温度测量部件测量的室内空气165的温度，来控制通过空气调节系统100执行的冷却的程度。

尽管现有技术的窗口空气调节系统100被示出用于图1中的居住房屋中，但本领域技术人员可以理解，空气调节系统100可以内部地安装在房屋内，房屋可以采用任何房屋的形式，其不限于连排房屋、工厂、零售房屋、办公楼和购物中心。在空气调节系统100整个位于房屋100内的情况下，与被安装相反，空气调节系统100可以在便携式布置中，只要将热空气扩散至外部的管道可用。此外，冷却空气的分配不必须直接进入要冷却的环境。冷却气流的分配可以直接进入相关的管道和通风口以用于将冷却空气用管道输送至合适的位置。空气调节系统100的其他应用不限于住宅，但可以扩展至商业构造和建筑物。

可以理解，如果任何现有技术的信息在这里被提到，这种参考在澳大利亚或任何其他国家不构成对该信息形成本领域的公知常识的一部分的承认。

技术实现要素：

本发明试图提供用于空气调节的系统和方法，其将克服或基本上改善现有技术的至少一些缺陷，或至少提供替换物。

根据本发明的第一方面，提供一种空气调节系统，其适用于使用增强热交换流体的增强热交换。

以这种方式，系统有利地适于进一步减少电消耗和温室气体排放，同时在任何气候条件下维持低气流温度和人体舒适度。

系统还可以包括制冷剂，其中，系统适于存储在储藏器中的增强热交换流体和制冷剂之间的增强热交换，而且，系统进一步适于通过蒸发器蒸发制冷剂，蒸发器适于经由膨胀阀从冷凝器接收制冷剂。储藏器进一步适于从蒸发器接收增强热交换流体。

系统可以包括可操作地邻近储藏器的压缩机或可操作地邻近储藏器的冷凝器，其中，冷凝器适于从储藏器接收制冷剂。此外，储藏器还适于使用增强热交换导体在气流和增强热交换流体之间的增强热交换，以及增强热交换导体包括至少一个管，以及所述至少一个管被配置为接收来自风扇的气流，以使得在使用时，气流大致垂直于管的细长轴。至少一个管包括至少一个聚合物管。

优选地，系统适于分配气流以增强热交换，其中系统还包括可操作地邻近冷凝器的风扇。

储藏器可以包括用于从压缩机接收制冷剂的热交换器，其中，热交换器适于热交换流体和制冷剂之间的增强热交换。

优选地，系统还包括可操作地耦合至增强热交换导体的加热器，以使得在使用时，增强热交换导体被加热以加热增强热交换流体。

优选地，增强热交换流体是水，并且储藏器和增强热交换导体被配置为形成整体单元。

根据另一方面，提供一种用于空气调节的方法，该方法包括使用用于增强热交换的增强热交换流体。

优选地，方法还包括制冷剂。

优选地，该方法还包括使增强热交换流体和制冷剂适用于增强热交换。

另外，方法包括压缩机，其中方法包括可操作地邻近储藏器的压缩机，或者方法还包括可操作地邻近储藏器的冷凝器。

优选地，方法还包括使冷凝器适于从储藏器接收制冷剂。

优选地，方法还包括分配气流以增强热交换。

优选地，方法还包括可操作地邻近冷凝器放置风扇。

优选地，方法还包括通过热交换器从压缩机接收制冷剂。

优选地，方法还包括使热交换器适于热交换流体和制冷剂之间的增强热交换。

优选地，方法还包括使用适于储藏器的增强热交换导体，用于气流和增强热交换流体之间的增强热交换。

优选地，增强热交换导体包括至少一个管。

优选地，方法还包括将至少一个管配置为接收来自风扇的气流，以使得在使用时，气流大致垂直于管的细长轴。

优选地，方法还包括将加热器可操作地耦合至增强热交换导体。

优选地，方法还包括加热增强热交换导体以加热增强热交换流体。

优选地，方法还包括蒸发制冷剂。

优选地，方法还包括蒸发器。

优选地，方法还包括经由膨胀阀从冷凝器接收制冷剂。

优选地，方法还包括从蒸发器接收增强热交换流体。

优选地，增强热交换流体是水。

优选地，至少一个管包括至少一个聚合物管。然而，管材料不限于聚合物。

优选地，方法还包括配置储藏器和增强热交换导体以形成整体单元。

在另一方面，本发明可以被说成主要在于与空气调节系统一起使用的热交换器布置，空气调节系统包括在制冷回路中连接的冷凝器、膨胀装置、蒸发器和压缩机，热交换器布置包括：

a.用于保持冷却剂的冷却剂储藏器，

b.第一热交换器，其被配置为在空气调节循环中从压缩机接收热的制冷剂，并促进从制冷剂至冷却剂的热量的传递；

c.增强热交换器，其被配置为促进从冷却剂至环境的热量的传递。

在一个实施例中，第一热交换器包含在冷却剂储藏器中。

在一个实施例中，增强热交换器被配置为促进从冷却剂至外部气流的热量的传递。

在一个实施例中，增强热交换器被配置为邻近冷凝器安装，用于接收来自在冷凝器上吹风的风扇的气流，并且外部气流来自安装在冷凝器上的冷凝器风扇。

在一个实施例中，热交换器布置包括水收集布置，水收集布置被配置为收集在蒸发器上凝结的液态水。

在一个实施例中，热交换器布置包括将水从水收集布置引导至冷却剂储藏器。

在一个实施例中，增强热交换器包括从冷却剂储藏器延伸的多个管。

在一个实施例中，增强热交换器包括从冷却剂储藏器延伸的多个叶片。

在一个实施例中，冷却剂储藏器是箱。

在一个实施例中，冷却剂储藏器包括溢流出口。

在一个实施例中，冷却剂储藏器被配置为接收来自外部源的冷却剂。

在一个实施例中，外部源是市政供水。

在一个实施例中，增强热交换器包括存储箱。

在一个实施例中，热交换器布置包括用于在存储箱和热交换器之间循环冷却剂的泵。

在一个实施例中，热交换器布置包括控制器。

在一个实施例中，控制器被配置为从选自以下的一个或多个接收信号：

a.在沿着制冷回路的任何位置处的管中的压力换能器；

b.位于制冷回路上的控制阀；

c.控制阀，被配置为限制来自外部源的冷却剂流；以及

d.温度换能器，被配置为感测冷却剂的温度。

在一个实施例中，空气调节系统包括被配置为将空气吹到冷凝器上的冷凝器风扇、以及被配置为将空气吹到蒸发器上的蒸发器风扇，以及控制器被配置为从选自以下的一个或多个接收信号。

在一个实施例中，控制器被配置为控制从以下选择的一个或多个：

a.在沿着制冷回路的任何位置处的管中的压力；

b.位于制冷回路上的控制阀的致动；

c.被配置为限制来自外部源的冷却剂流的控制阀的致动；

d.冷却剂的温度；以及

e.在来自冷凝器风扇的冷凝器气流和/或来自蒸发器风扇的蒸发器气流中的温度换能器。

f.位于冷凝器风扇的冷凝器气流和/或来自蒸发器风扇的蒸发器气流中的流体流速换能器；以及

g.检测冷凝器风扇和/或蒸发器风扇的运行速度的转速传感器。

h.泵的操作；以及

i.加热元件的操作。

在一个实施例中，空气调节系统被配置为作为热泵反向操作。

在一个实施例中，热交换器布置包括加热元件，加热元件被配置为在空气调节系统作为热泵操作时加热冷却剂。

在一个实施例中，热交换器布置包括隔离阀，用于将增强热交换器与热交换器隔离。

在另一方面中，本发明可以被说成主要在于包括所述的热交换器布置的空气调节系统。

在另一方面中，本发明可以被说成主要在于空气调节系统，空气调节系统包括：

a.冷凝器，

b.膨胀装置，

c.蒸发器，以及

d.压缩机，

e.其中，冷凝器、膨胀装置、蒸发器和压缩机通过被配置为在它们之间引导制冷剂的制冷回路连接；以及

f.热交换器布置，热交换器布置包括：

i.用于保持冷却剂的冷却剂储藏器，

ii.第一热交换器，其被配置为在空气调节循环中从压缩机接收热的制冷剂，并促进从制冷剂至冷却剂的热量的传递；

iii.增强热交换器，其被配置为促进冷却剂至环境的热量的传递。

在一个实施例中，热交换器布置的第一热交换器设置在压缩机和冷凝器之间的制冷回路上。

在一个实施例中，增强热交换器被配置为促进从冷却剂至外部气流的热量的传递。

在一个实施例中，增强热交换器被配置为安装在冷凝器附近，用于接收来自在冷凝器上吹风的风扇的气流，以及外部气流来自安装在冷凝器上的冷凝器风扇。

在一个实施例中，热交换器布置包括水收集布置，水收集布置被配置为收集在蒸发器上凝结的液态水。

在一个实施例中，热交换器布置包括将水从水收集布置引导至冷却剂储藏器。

在一个实施例中，增强热交换器包括从冷却剂储藏器延伸的多个管。

在一个实施例中，增强热交换器包括从冷却剂储藏器延伸的多个叶片。

在一个实施例中，冷却剂储藏器是箱。

在一个实施例中，冷却剂储藏器包括溢流出口。

在一个实施例中，冷却剂储藏器被配置为接收来自外部源的冷却剂。

在一个实施例中，外部源是市政供水。

在一个实施例中，增强热交换器包括存储箱。

在一个实施例中，热交换器布置包括用于在存储箱和热交换器之间循环冷却剂的泵。

在一个实施例中，空气调节系统被配置为作为热泵反向操作。

在一个实施例中，热交换器布置包括加热元件，加热元件被配置为在空气调节系统作为热泵操作时加热冷却剂。

在一个实施例中，热交换器布置包括隔离阀，用于将增强热交换器与热交换器隔离。

在一个实施例中，热交换器布置包括控制器。

在一个实施例中，控制器被配置为从选自以下的一个或多个接收信号：

a.在沿着制冷回路的任何位置处的管中的压力换能器；

b.位于制冷回路上的控制阀；

c.控制阀，被配置为限制来自外部源的冷却剂流；以及

d.温度换能器，被配置为感测冷却剂的温度。

在一个实施例中，空气调节系统包括被配置为将空气吹到冷凝器上的冷凝器风扇、以及被配置为将空气吹到蒸发器上的蒸发器风扇，以及控制器被配置为从选自以下的一个或多个接收信号。

在一个实施例中，控制器被配置为控制从以下选择的一个或多个：

a.在沿着制冷回路的任何位置处的管中的压力；

b.位于制冷回路上的控制阀的致动；

c.被配置为限制来自外部源的冷却剂流的控制阀的致动；

d.冷却剂的温度；以及

e.在来自冷凝器风扇的冷凝器气流和/或来自蒸发器风扇的蒸发器气流中的温度换能器。

f.位于冷凝器风扇的冷凝器气流和/或来自蒸发器风扇的蒸发器气流中的流体流速换能器；以及

g.检测冷凝器风扇和/或蒸发器风扇的运行速度的转速传感器。

h.泵的操作；以及

i.加热元件的操作。

在另一方面，本发明可以被说成主要在于用于所述空气调节系统的控制系统，控制系统包括

a.控制器，被配置为控制所述热交换器布置的加热元件的操作。

附图说明

尽管存在可以落入本发明的范围的任何其他形式，现在参考附图仅通过示例描述本发明的优选实施例，其中：

图1示出示例性房屋中的示例性空气调节系统，这里描述的各种实施例可以根据本发明在示例性房屋上实施；

图2示出根据本发明的在此描述的各种实施例的系统图；

图3示出根据本发明的在此描述的各种实施例的空气调节系统中的储藏器和增强热交换导体的示例性布置；

图4示出根据本发明的在此描述的各种实施例的直接膨胀空气调节系统中的连接的示意图；

图5示出热交换器布置的第一实施例的热交换器布置示意透视图；

图6示出热交换器布置的第二实施例的示意透视图；

图7示出连接至水收集布置的图5的热交换器布置的第一实施例的示意透视图；以及

图8示出图7的热交换器布置的第一实施例的近距离示意透视图。

具体实施方式

应当注意，在以下描述中，在不同实施例中的相似或相同的附图标记表示相同或类似的特征。

系统

参考以上附图，其中类似的特征通常由类似的数字表示，根据本发明的第一方面的空气调节系统总地由数字200表示，以及热交换器布置总地由2000表示。

为了更好地示出空气调节系统200，图2示出系统图的示意图。

在优选实施例中，系统200包括可以用于将冷却的或加热的空气供给至任意房屋的空气调节系统100的各种主要组件。

空气调节系统200的主要组件包括直接膨胀(DX)蒸发器210、压缩机215、水箱220、空气冷却冷凝器235和膨胀装置240。这些组件通过合适的管250连接以用于制冷剂传输通过空气调节系统200，流的方向由箭头的方向标注。

膨胀装置240优选地是阀(如图2所示)或毛细管(如图4所示)的形式。蒸发器210、压缩机215、冷凝器235和膨胀装置通过管250相互连接，制冷剂如图2所示容纳在管250中以形成封闭的制冷回路。

除了上述以外，并且如图7所示，空气调节系统200包括热交换器布置2000，热交换器布置2000包括热交换器230和水箱220，水箱220优选地连接至水收集布置242，并优选地是水槽的形式。水收集布置与蒸发器210相关联地配置以接收被冷凝至蒸发器210上的冷水，优选地被重力驱动以流入水箱220。在可替换实施例中，可以设想来自水槽的水可以通过泵(未示出)抽运至水箱220。

热交换器230也可以优选地被配置为接收来自另一水源的水，诸如市政供水，或可替换地，热交换器230可以设置有用于在热交换器230中加满水的入口。

热交换器230被配置为位于制冷回路上以从压缩机接收处于60℃至70℃的相对热的制冷剂，以通过将来自管250中的制冷剂的热量传送至水箱220中的水来冷却制冷剂。热交换器布置2000优选地还包括冷却构造，其被配置为用于通过将来自水的热量传送至要冷却的区域外部的环境来冷却热的水(热量通常被排出至室外)。

在所示实施例中，热交换器230位于水箱220内，尽管这不需要必须是这种情况。

制冷剂流循环开始于进入DX蒸发器210的液体和蒸汽制冷剂的混合物。来自暖空气的热量被DX蒸发器盘管210中的制冷剂吸收，其中，制冷剂汽化并转换至气态。在该过程中，空气中的一些水蒸气也凝结成水滴。蒸发过程导致空气温度和湿度比的降低。所使用的制冷剂是在标准空气调节系统100中使用的任何制冷剂，不限于R22、R134a、R410A、R407C等。

加热后的制冷剂蒸汽之后进入压缩机215，其进一步对制冷剂进行升温和加压。虽然旋转涡旋式压缩机在优选实施例中使用，但实际上可以使用导致压力改变的任何其他形式的压缩机，诸如往复式、涡旋式、螺杆式和旋转式压缩机。

热的高压制冷剂之后经由热交换器230通过水存储箱220以利用位于压缩机的下游的水储藏器或存储箱220内的水散热。水存储箱220内的热交换器230通常可以由有利于实际应用的具有高热导率和特性的任何材料制造。材料的示例不限于铜、不锈钢等。

尽管热交换器230已经被示出为曲折线以增加水暴露，但通常热交换器230可以采用任何设计，包括作为螺旋线圈的构造、挡板型布置、或用于增大水存储箱220内的散热效率的任何其他合适的构造。可替代设计包括交叉流和平行流、壳管式等。水存储箱220可以在实际费用限制下由具有有利物理特性的任何材料制造，不限于铝、不锈钢、纤维玻璃等。热交换器230可以具有任何有益构造。热交换器的构造是公知的，并且更详细的描述被认为超出本说明书的范围。

由于水存储箱中的热传递过程，水箱220中的水温将升高，而制冷剂的温度降低。为了降低水箱220中的水温，提供增强热交换导体255。在所示实施例中，增强热交换导体255包括多个管255，其优选地由具有高热导率的合适的导热材料制成。合适的材料的示例包括铜、钢、不锈钢、聚合物或玻璃等。管255连接至水存储箱220以协助在水存储箱中的水与环境/周围空气之间传送热量。

进一步预期，增强热交换导体255可以包括热传递结构(未示出)，诸如翅片或叶片，其附接至水存储箱或从水存储箱直接延伸，用于增加从水存储箱220中的水至环境的热流。优选地，这种翅片或叶片与水存储箱222集成地形成，允许增加的热传导。

通过使用来自水收集布置的水供给，预期水存储箱220中的水需要最初在安装时被填充，但是将继续用来自DX蒸发器210经由收集布置和管245或至收集布置和管245的冷凝水给自己加满。蒸发器冷凝水的温度和流速取决于气候条件和室内条件，并且从制冷剂传送至水的热量可以改变。

在来自水存储箱220的冷却之后，制冷剂的温度将显著小于进入水存储箱220的制冷剂温度，并且通常在40℃和50℃之间。高压制冷剂从水存储箱220移动以通过空气冷却冷凝器235，其中，另外的制冷剂温度降低根据与周围空气的进一步热传递而发生。由于制冷剂在被空气冷却冷凝器235冷却之前已经被预先冷却，在冷凝器235之后的制冷剂的温度将显著小于常规空气调节系统100中制冷剂的温度。预期可以使用任何类型的适当设计的冷凝器，包括但不限于表面冷凝器和直接接触冷凝器。

在图3所示的优选实施例中，预期用于调用移动通过冷凝器的制冷剂的气流可以另外地用于冷却水箱220中的水。在该实施例中，增强热交换导体255位于冷凝器风扇315的气流中，优选地在冷凝器235的下游。以这种方式，在运行冷凝器风扇时消耗的能量被更有效地使用以使用热交换器布置2000对来自压缩机的热制冷剂进行间接预冷却。

在图3中所示的优选实施例中的风扇使用位于冷凝器235附近的前向离心风扇315以及透明管255，以使得气流的方向基本上与玻璃管255的细长轴垂直。在系统的容量很低的情况下，代替地可以使用轴流式风扇。即使使用离心式风扇，事实上通常被具有滑轮的电动机或通风机马达驱动的其他形式的风扇或鼓风机可以用于根据总压降向前或向后引导冷却空气通过送风管道。风扇315可以随后连接至逆变器，并且控制系统在下面被描述来基于建筑需求控制气流速率。

图3所示的空气调节系统200示出热交换器230的实施例，其在该示例中优选地由铜管组成，并且其将水存储箱220内的制冷剂从压缩机215路由至冷凝器235。尽管冷凝器风扇315用于冷却冷凝器和透明水管255，但在其他实施例中，可选的诸如风扇、压缩空气供给或其他布置的另外的气流生成部件可以用于冷却交换器中的热的水。

配置在冷凝器风扇315附近的热交换器布置2000可以形成为整体单元，其可以被改造为任何类型的空气冷却直接膨胀空气调节系统，诸如屋顶包、制冷机等。此外，系统将可以不依赖于湿度和温度的水平而应用于任何气候条件。

在另一优选实施例中，空气调节系统200可以被设置为作为加热部件运行以产生具有高于外部新鲜空气温度的温度的气流。在诸如秋季和冬季的季节中有意义的这种应用下，制冷剂的温度降低将不再需要。代替的是，由于热交换导体230和关联设计的高热导率，附加的加热器可以耦合至热交换导体245，该热交换导体245可以在增大进入的制冷剂的温度时用作散热器。通常，在具有或没有温度反馈部件的情况下，可以使用任何标准加热装置或元件来将热量传送至热交换导体230。可替换地，水可以被加热以加热进入的制冷剂。

在优选实施例中，尽管因为水具有最高的蒸发值的潜在热量而将水用作增强热交换流体，但在其他实施例中，可以使用其他冷却流体，只要它们也具有高的蒸发值的潜在热量，并且其在使用的规则内是安全的并且可以被很好地维持。水存储箱220、水管255和热交换器230的相对尺寸设计将取决于考虑气候条件和所需系统容量的应用。

可以使用各种辅助组件作为本系统的优化和实际实施和监测的部件。在图4所示的优选实施例中，各种传感器和数据获取系统已经被安装以跟踪贯穿系统200和水存储箱220的制冷剂流。传感器、铂电阻温度计PT100 475和压力变送器P 480分别用于感测制冷剂流温度和压力。制冷剂在风扇450的帮助下通过DX蒸发器210从液相转换成气相以产生进入空气调节空间490的冷却气流。随着制冷剂行进通过热交换器230，气态下的制冷剂在被水存储箱220冷却之前在旋转式压缩机215中经历增压和温度增大。在压力被实施为毛细管435的膨胀装置调节之前，预先冷却的制冷剂进一步被空气冷却冷凝器235冷却。如过滤干燥器425和视镜430的可选组件的增加用于系统200的一般性保护。具体地，过滤干燥器425用于隔离和过滤掉从制冷剂流中的制冷剂形成的任何颗粒。相反，视镜430允许系统200内的制冷剂的水平的视觉识别。作为示例，在存在通过视镜430观察到的气泡的情况下，其可以指示制冷剂不足，从而引发再填充制冷剂的行为。膨胀阀435降低了制冷剂在蒸发之前的压力，并且通常是任何类型的装置，不限于毛细管和静电膨胀阀等。本领域技术人员可以理解，通常，这些组件的任何布置是可以的，并且组件可以采用各种形式。

通常，用作用于传送制冷剂的互连件的部件的盘管或管通常由聚氯乙烯、球墨铸铁、钢、铸铁、聚丙烯、聚乙烯、铜、或(以前地)铅制成，其在空气调节系统200内以短距离承载加压流体。在蒸发器210和冷凝器235之间的长距离的应用中，合适的泵送装置可以被部署以将冷凝水传送至水存储箱220。

为了缓解水存储箱410内的温度增加，水在其中流动的透明玻璃管255被安装用于水和周围空气之间的热传递。可以理解，管255可以由任何合适的材料组成，然而，允许高的热传导和低材料成本的材料是优选的，诸如玻璃、铜、金属或塑料。水存储箱220中的水可以通过控制截止阀450的操作从市政或城市水源加满。类似地，在蒸发过程中由于热传递引起的冷凝水经由用于水流的合适的互连部件245被传送至水存储箱235。

本领域技术人员可以理解，热传递布置2000可以用于在来自冷凝器的制冷剂被引导至膨胀装置240之前冷却该制冷剂。然而，在典型的现有技术的空气调节系统中来自冷凝器的制冷剂的温度在30℃和40℃之间。

预期为，通过使用本发明，其将相对冷的最近冷凝的来自蒸发器的水(约15℃)引导至热交换器230，在热交换器230中，水与直接来自压缩机的处于60℃和70℃之间的制冷剂交换热量，较大的温差将允许热交换的增大的效率。此外，通过提供水作为热交换流体，来自热交换器230的热量的传导率增大。冷却的制冷剂之后被引导至冷凝器，在冷凝器中，制冷剂通过将热传递至通过冷凝器风扇产生的气流而被进一步冷却。这意味着被冷凝器风扇315吹过冷凝器的气流与在热交换器布置2000中的热的水相比在温度方面将相对较低，并且可以用于更有效地冷却热的水。

在热交换器布置2000中的热的水与由冷凝器风扇315产生的气流之间的增大的温度差意味着在冷凝器风扇315中使用相同或类似量的功率时，将发生水的更有效的冷却。

另外，通过更有效地冷却制冷剂(通过在冷凝器之前更有效地与排出水交换热量)，因为制冷剂的密度降低，冷却所需的制冷剂的质量流率可以进一步降低。

制冷剂的降低的质量流率需求(每秒的千克数)意味着压缩机针对相同量的制冷能力需要做更少的工作。这降低了压缩机的功耗。

空调的性能的系数通常可以被描述为

(h4-h1)

(h2-h1)

其中：

a.h1是紧接在蒸发器之后的制冷剂的焓；

b.h2是紧接在压缩机之后的制冷剂的焓；

c.h3是紧接在冷凝器之后的制冷剂的焓；以及

d.h4是紧接在膨胀装置之后的制冷剂的焓。

使用空气调节系统200被描述，以上等式的分子增大，但以上等式的分母减小。此外，在使用热交换器布置2000时，制冷回路中的制冷剂在其刚到达蒸发器之前的温度(图2中如T4所示)相对于已知的普通的空气调节系统降低约10℃。

在大多数空气调节系统中，当蒸发器之上的气流达到其控制温度时，压缩机被控制来停止压缩制冷剂。然而，蒸发器风扇455通常继续操作以循环空气调节空间490周围的空气。通过降低T4，由蒸发器风扇455导致的气流的冷却效果甚至在压缩机215被关闭并且制冷剂不被蒸发时也能保持。这意味着有效空气调节甚至在压缩机关闭时继续更长时间。这进一步意味着，例如在空气调节的延长的时间段中，压缩机被循环开启和关闭许多次，压缩机将运行该延长的时间段的显著地较少的比例，由此节省功率成本。

如果来自压缩机的热制冷剂在被冷却之前第一次被传递通过冷凝器，来自冷凝器风扇315的气流将更热，并且将不能有效地冷却热交换器布置中的热的水。然而，制冷剂在其传递至冷凝器之前的更有效冷却的结果是热交换器布置中的热的水变得更热(在约40℃)，并且需要被处理。

在图5所示的另一优选实施例中，水箱220中的热交换器230优选地可操作地位于比管255低的水平。在该优选实施例中，水从蒸发器处的水收集布置向下供给至水箱220和热交换器230。冷却水之后经由热交换器230被从制冷剂至水的热传递加热。以这种方式加热的水将通过自然对流向上上升至管255以用于通过管之上的气流冷却(气流示出为大箭头AF，其优选地由冷凝器风扇315产生)，并进入存储箱260。进一步预期为热交换器布置可以包括位于管255的顶部的溢流出口262，其允许过量的热的水从热交换器流出(如箭头B示出)，优选地被从蒸发器进给的冷水代替。溢流出口262可以包括单向溢流阀263，其在打开之前需要施加阈值压力。以这种方式，所需量的替代水必须在溢流阀打开之前可用作来自蒸发器的头部。可以设想冷却水可以被强制地围绕由水箱220、管255和存储箱260形成的冷却回路移动，例如通过位于该回路上的泵(未示出)。

在该构造中，当在蒸发器上存在水的增大的冷凝时，至热交换器230的水流增加，并以以下方式产生从蒸发器210处的水槽242(如箭头A所示)、通过热交换器230、通过管255并从溢流出口离开的单向流路径：在不需要移动部件的情况下允许热交换器布置2000中的水的有效冷却。

制冷剂经由入口进入热交换器至水箱220中(如箭头D示出)，并在出口处离开水箱220之前(如箭头C示出)通过经由热交换器从制冷剂至冷水的热传导来冷却。

进一步设想，热交换器布置2000中的热的水可以具有其它用途。

在图6所示的一个优选实施例中，热交换器布置2000中的热的水可以经由加热回路(在该实施例中包括透明管255)供给至第二热交换器270(在实施例中示出位于存储箱260中)，在第二热交换器270处，来自热交换器布置2000中的水的热量可以用于预热要供给至用于在家庭热水供应中的下游(示出为箭头G)使用的热水锅炉280(示出为箭头F)、水加热器、或热水器等的水(例如来自家庭自来水供应，示出为箭头E)。

通过预热之后发送至诸如热水锅炉、水加热器、加热器或热水器的加热装置的水，需要较少的电力以将水加热至热水供应中的所需温度，由此节省功率成本。

在另一实施例(未示出)中，设想来自热交换器的热的水可以可替换地被供给至(优选地较大尺寸)存储箱以用于自然冷却并且一旦其被冷却之后就泵送回至水箱220。以这种程度，泵(未示出)可以提供用于该目的。存储箱可以设置有水平感测换能器(未示出)以用于检测存储箱中的水位。泵的操作可以由控制系统控制，如以下更详细论述的。

进一步设想，诸如叶轮的湍流创建装置(未示出)可以包括在水箱220和/或存储箱中以用于增加至水箱220和/或存储箱、以及向前至环境的对流热传递。然而，该选择不是优选的，因为其增加设备的成本和复杂性。

数据记录和控制

关于系统200中制冷剂的温度和压力的信息通过数据记录器460获取以用于由PC470实时分析和控制或离线建模并且因此优化。本领域技术人员也可以理解，通常，这些组件的任何布置是可以的，并且组件可以采用各种形式。

另外，预期为热交换器系统的操作可以由控制器控制。预期为控制器将优选地是控制空气调节系统200的操作的相同的控制器。

控制器优选地连接以接收来自选自以下的一个或多个的信号：

a.在沿着制冷回路的任何位置处的管中的压力换能器；

b.在热交换器布置2000以及特别地水箱220中的任何位置处的管中的温度换能器；

c.在来自冷凝器风扇315的冷凝器气流和/或来自蒸发器风扇455的蒸发器气流中的温度换能器；

d.位于冷凝器风扇315的冷凝器气流和/或来自蒸发器风扇455的蒸发器气流中的流体流速换能器；

e.检测冷凝器风扇315和/或蒸发器风扇455的操作的速度的转速传感器。

控制器也优选地用作数据记录器460，因为其将被连接以接收来自相同换能器的信号。

另外，设想为控制器将连接至膨胀装置240并被配置为控制和/或致动膨胀装置240的操作。进一步设想，控制器将连接至制冷回路中的管250和热交换器布置2000中的管245上的控制阀的任意一个或多个。这些阀包括截止给水阀450。以这种方式，可以根据诸如外部温度或内部控制温度设置等的变量来检测和控制温度、压力和流速以及阀的致动。

特别地，设想为控制器被配置为确保如果来自蒸发器的冷凝水不足以加满水位，则热交换器布置的水位保持从诸如市政供水的可替换水源加满。

另外，设想为控制器将被配置为以以下方式控制冷凝器风扇315的操作：其允许冷凝器风扇的速度根据需要增大或减小以用于根据需求增加或减少热交换器布置2000中的水的冷却。以这种方式，设想为控制器将被配置为增大空气调节系统200的能量使用的效率。

此外，控制器可以被配置为控制泵的操作，泵用于将冷却的水从存储箱泵送回至热交换器230。此外，控制器可以被配置用于控制位于水箱220和存储箱中的一者或两者中的叶轮的操作，由此增加传递至箱的对流热量。

在冬季，设想为空气调节器将相反地操作，外部单元(之前用作冷凝器)现在作为蒸发器操作，并且内部单元(之前用作蒸发器)现在用作冷凝器。这种可逆热泵的操作是公知的并且将在该说明书中不被详细地论述。

在用于在这种条件下使用的图8所示的另一实施例中，设想为热交换器布置2000可以包括用于加热水箱220中的水的加热元件290。这种布置将例如在外部温度冷时在冬季使用，并且环境的内部温度需要被加热，而非冷却。

通过使用这种布置，热的水现在将用于使用热交换器230来加热制冷剂，在其被引导至压缩机215之前预热制冷剂。已经被预热的制冷剂的压缩将增加引导至内部单元(之前被描述为蒸发器210，但现在被作为冷凝器操作)的制冷剂的温度。该增大的温度将增加空气调节系统200加热内部环境的能力。

在这种布置中，还预期为可在外部单元(其在夏季是冷凝器，但是现在将作为蒸发器操作)上操作的风扇315可以被控制以反向操作，从管(其将被温水加热，温水继而被加热元件加热)抽取空气以抽取蒸发器上的热的空气，由此加热制冷剂。

然而，在可替换布置中，设想为水箱可以替代地设置有隔离阀(未示出)以防止热的水从热交换器至增强热交换器管255的流动，以使得至外部环境中的热损耗降低。

另一替换例设想为，热交换器230和/或水箱220和/或增强热交换器(管255)可以设置有用于在冬季使用的可移除的绝缘外壳，其将减少从热的水至外部环境的热损耗。

预期为，控制器可以通过控制加热元件290的操作来进一步控制热交换器布置2000中的水的温度。

解释

另外的实施例：

由此，本文描述的方法的每一个的一个实施例是承载一组指令的计算机可读载体介质的形式，该一组指令例如是用于在一个或多个处理器上执行的计算机程序。由此，本领域技术人员可以理解，本发明的实施例可以实现为方法、诸如专用设备的设备、诸如数据处理系统的设备、或计算机可读载体介质。计算机可读载体介质承载包括一组指令的计算机可读代码，该指令在一个或多个处理器上执行时使得一个或多个处理器实施方法。因此，本发明的方面可以采用方法、整体硬件实施例、整体软件实施例、或组合软件和硬件方面的实施例的形式。此外，本发明可以采用载体介质(例如，在计算机可读存储介质上的计算机程序产品)的形式，其承载在介质中实施的计算机可读程序代码。

用于执行方法或功能的部件

此外，实施例中的一些在此描述为可以由处理器装置、计算机系统的处理器或者由执行功能的其他部件实施的方法或方法的元素的组合。由此，具有用于执行这种方法或方法的元素的必要指令的处理器形成用于执行方法或方法的元素的部件。此外，设备实施例的这里描述的元件是用于执行由元件执行的功能以用于执行本发明的目的的部件的示例。

连接

类似地，要注意的是，术语连接在权利要求中使用时，不应当被解释为仅限于直接连接。由此，表达“装置A连接至装置B”的范围不应当限于装置A的输出直接连接至装置B的输入的装置或系统。其意味着，在A的输出和B的输入之间存在路径，其可以是包括其他装置或部件的路径。“连接”可以意味着两个或更多个元件直接物理或电接触，或者两个或多个元件不直接相互接触，但仍然彼此相互合作或交互。

实施例：

该说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。由此，在该说明书中各个地方中的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不必须都指相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合，如本领域普通技术人员从本发明中将显而易见的。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的以上描述中，本发明的各种特征有时在单个实施例、图或其描述中组合在一起以用于流畅地描述本发明，并帮助理解各个发明方面中的一个或多个。然而，本发明的该方法不被解释为反映以下意图：所要求保护的发明需要比在每个权利要求中明确叙述的更多的特征。更确切地说，如所附权利要求反映，本发明的方面在于少于单个前述所公开实施例的所有特征。由此，在具体实施方式的详细描述之后的权利要求以此方式明确合并至具体实施例的该详细描述中，其中每个权利要求独立存在为本发明的单独实施例。

此外，尽管本文描述的一些实施例包括一些但不是其他实施例中包括的其他特征，但不同实施例的特征的组合意味着在本发明的范围内，并形成不同的实施例，如本领域技术人员理解的。例如，在以下权利要求中，所要求保护的实施例中的任一个可以以任何组合使用。

对象的不同实例

如这里使用的，除非以其他方式指出序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等的使用来描述普通对象，仅指示相似对象的不同实例被引用并且不意图意味着如此描述的对象必须以给定顺序，时间上、空间上、排序、或以任何其他方式。

具体细节

在此处提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，可以理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，公知的方法、结构和技术不被详细地示出以不模糊该描述的理解。

术语

在描述图中示出的本发明的优选实施例时，特定术语将为了清晰而被采用。然而，本发明不意图限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括所有技术等价物，其以类似方式操作以完成类似的技术目的。诸如“向前”、“向后”、“径向”、“周向”、“向上”和“向下”等的术语用作方便的词语来提供参考点并且不被理解为限制术语。

为了本说明书的目的，术语“塑料”将被理解为指宽范围的合成或半合成的聚合产品的通用术语，并通常由基于碳氢化合物的聚合物组成。

为了本说明书的目的，术语“风扇”将被理解为指用于能够移动气流中的空气的任何机构的通常术语。

包含和包括

在本发明的在先描述之后和中的权利要求中，除了上下文由于表达语言或必要暗示以其他方式需要的情况，词语“包含(comprise)”或诸如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变型以包括在内的意义使用，即，以指明所陈述特征的存在但不排除本发明的各种实施例中另外的特征的存在或添加。

这里使用的术语(包括或其包括或它包括)的任一个也是开放术语，也意味着包括至少该术语之后的元件/特征，但不排除其它。由此，包括与包含同义并意指包含。

本发明的范围

由此，尽管已经描述了被认为是本发明的优选实施例的内容，但本领域技术人员应当理解，可以在不背离本发明的精神的情况下，对本发明作出其他和进一步的修改，并且意图要求保护落入本发明的范围内的所有这种变化和修改。例如，以上给出的任何公式仅代表可以使用的程序。功能性可以从框图添加或删除，并且操作可以在功能块之间互换。步骤可以对于本发明的范围内描述的方法被添加或删除。

尽管参考具体示例描述了本发明，但本领域技术人员可以理解，本发明可以以许多其他形式实现。

工业适用性

从以上明显的是，所描述的布置可应用于空气调节产业。