专利名称：多功能节能型小型中央空调机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用了电压缩热泵的小型多功能中央空调机组。
随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，多功能的小型中央空调将面临广阔的市场前景。小型中央空调融合了传统中央空调和家用空调各自的优点，与传统的中央空调相比，在空间利用、安装方便和节能等方面都具有优势。在空间利用方面，小型中央空调由于是一户一套，免去了大型中央空调需要机房和逐层分布的送风管道；安装方面，小型中央空调只有大小相当于一个普通家用空调室外机的主机，安装比较方便；在节能方面，小型中央空调的好处在一个建筑只有局部投入使用的情况下体现出来，能灵活控制使用场地，往往比大型的中央空调节能40％到50％；与普通的家用空调相比，小型中央空调最大的好处在于安装的简洁，如目前在面积较大、房间较多的住宅中，往往需要配置多部空调，住宅外墙上的空调主机处处可见，住宅内也需要在每个房间的墙壁上安装室内机，影响墙面美观。如果安装了小型中央空调则外墙只需安装一台主机(大小与普通家用空调主机相当)，房间内则只在隐蔽处安装通风口即可。成本是小型中央空调的另一优势。行内人士算过一笔帐，购买传统的中央空调成本是每平方米450元至500元，而购买小型中央空调的成本则是每平方米250元至300元。对复式房或别墅业主来说，小型中央空调也远比家用空调节省费用。但是，现有技术的小型中央空调在冬季气温较低时因冷凝冷却装置中的盘管表面结霜等原因而导致制热效果不太理想，能源相对浪费较多；夏天制冷时系统废热白白散失到大气中，未充分利用。
本发明的目的是，研制出多功能节能型小型中央空调机组，它体积小、结构紧凑，具有制冷、供暖、供卫生热水的多种功能，并有节能、较低温度下仍能保护良好制热性能等特点。
本发明的技术方案是，所述多功能节能型小型中央空调机组包括机壳和置于所述机壳中的组合式冷凝冷却装置、供热装置、压缩机、蒸发器、热力膨胀阀、受液器、换热器，所述组合式冷凝冷却装置有外表面装有保温层而顶端为排气口的外壳，该外壳内腔上部装有挡水板，所述挡水板上方装有引风机而下方装有布水器，该布水器下方装有冷凝器盘管，所述冷凝器盘管下方装有可拆卸波纹片，而波纹片下方的外壳侧壁上设有进风口，外壳底部为贮水腔且其底部经水泵和一只三通转换阀及相应连通管同布水器相连通，其结构特点是，所述供热装置设有三组换热盘管，其中第一组换热盘管设有采暖水进口和采暖水出口，第二组换热盘管的一个端口同所述布水器连通而其另一个端口与所述三通转换阀的另一接口相连通，第三组换热盘管的一个端口为自来水进口而另一个端口与所述换热器的进水口相连接，所述换热器设有卫生热水输出管，所述压缩机的工质出口经管道和四通转换阀的二个端口与换热器的工质进口连通，而换热器的工质出口与所述冷凝器盘管的一个接口相连接，冷凝器盘管的另一个接口的一路与第二只三通转换阀的一端口相连而另一路经第一只热力膨胀阀与受液器出口端相连接，该受液器的进口端与所述第二只三通转换阀的另一端相连，第二只热力膨胀阀的一端经管道同所述受液器出口端连通而另一端分别同第二只三通转换阀的第三个端口和蒸发器的一个工质接口相连接，蒸发器的另一个工质接口经管道与四通转换阀的第三个端口相连，四通转换阀的第四个端口经相应管道同压缩机的工质进口相连接，设有空调水出水口的所述蒸发器的进水口经管道和第二只水泵同空调水进水管相连。
以下结合阳图做出进一步说明。
图1是一利实施例的整体结构图；图2是图1中组合式冷凝冷却装置一种实施例及相关管路等的结构；图3是图1中供热装置的一种实施例结构；图4是图1中压缩机、蒸发器、受液器、热力膨胀阀、换热器及相关管路连接的实施例结构。
图5是供热装置直接供暖的相关连接结构。1-保温层， 6-管道2-波纹片， 7-接口3-冷凝器盘管8-接口4-布水器， 9-三通转换阀5-管道，10-管道，11-水泵， 25-受液器12-管道， 26-管道，13-端口， 27-热力膨胀阀，14-采暖水出口， 28-管道，15-采暖水进口， 29-端口，16-换热盘管， 30端口，17-换热盘管， 31-卫生热水输出管，18-换热盘管， 32-换热器，19-供热装提，20-端口， 34-管道，21-空调水进水管， 35-压缩机，22-管道， 36-管道，23-三通转换阀， 37-四通转换阀，24-热力膨胀阀， 38-管道，39-管道， 44-排气口，40-蒸发器， 45-引风机，41-空调水出水口， 46-挡水板，42-水泵， 47-进风口，43-管道， 48-机壳，49-三通转换阀， 50-三通转换阀。
由图1至图4可知，本发明包括机壳(48)和置于机壳(48)和的组合式冷凝冷却装置(参见图2)、供热装置(参见图3)、压缩机(35)、蒸发器(40)、热力膨胀阀(24)(27)、受液器(25)、换热器(32)，所述组合式冷凝冷却装置(参见图2)有外表面装有保温层(1)而顶端为排气口(44)的外壳，该外壳内腔上部装有挡水板(46)，挡水板(46)上方装有引风机(45)而下方装有布水器(4)，该布水器(4)下方装有冷凝器盘管(3)，所述冷凝器盘管(3)下方装有可拆卸的波纹片(2)，而波纹片(2)下方的外壳侧壁上设有进风口(47)，所述外壳内腔底部为贮水腔且其底部经水泵(11)和三通转换阀(9)及相应管道(12)(10)同布水器(4)相连通，其技术特点是，所述供热装置(参见图3)设有三组换热盘管(16)(17)(18)，其中换热盘管(16)设有采暖水进口(15)和采暖水出口(14)，换热盘管(17)的一个端口(29)经管道(5)同所述布水器(4)连通而其另一个端口(30)经管道(6)与三通转换阀(9)的另一接口相连通，换热盘管(18)一个端口中(13)为自来水进口而另一个端口(20)与换热器(32)的进水口相连接，换热器(32)设有卫生热水输出管(31)，所述压缩机(35)的工质出口经管道(36)和四通转换阀(37)的二个端口及管道(34)与换热器(32)的工质进口连通，换热器(32)的工质出口与所述冷凝器盘管(3)的一个接口(7)相连接，冷凝器盘管(3)的另一个接口(8)的一路经管道(28)与三通转换阀(23)的一个端口相连而另一路经热力膨胀阀(27)与受液器(25)出口端相连接，受液器(25)的进口端与三通转换阀(23)的另一端相连，热力膨胀阀(24)的一端经管道(26)同所述受液器(25)出口端连通而另一端经管道(22)分别同三通转换阀(23)的第三个端口及蒸发器(40)的一个工质接口相连接，蒸发器(40)另一工质接口经管道(39)与四通转换阀(37)的第三个端口相连，四通转换阀(37)的第四个端口经管道(38)同压缩机(35)的工质进口相连接，设有空调水出水口(41)的蒸发器(40)的进水口经管道(43)和水泵(42)同空调水进水管(21)相连接。
为了在经济温度(由电价等若干因素综合考虑后得出，例如为负5℃)以下能利用供热装置直接供暖，可在蒸发器(40)的空调水出水口(41)所在管路上安装一只三通转换阀(49)且其一个端口同所述采暖水出口(14)相连接，并在所述蒸发器(40)的空调水进口与水泵(42)之间的管道(43)上安装三通转换阀(50)且其一个端口同所述采暖水进口(15)连通，即可。所述供热装置可以是燃煤、燃气或燃油、电加热的锅炉、或外系统蒸汽加热等现有技术的各种供热装置。
本发明制冷的工作原理与过程是，制冷工质(如R22)在蒸发器(40)中与空调系统来的水发生热交换后吸收热量而汽化，生成低压蒸汽依次经管道(39)、四通转换阀(37)、管道(38)后被压缩机(35)吸入，经压缩后变成高压高温蒸汽排出，经管道(36)、阀(37)、管道(34)、换热器(32)后进入组合式冷凝冷却装置的冷凝器盘管(3)中，经装置中的水和空气的冷却而凝结成高压液体，由管道(28)、三通转换阀(23)、受液器(25)以及热力膨胀阀(24)的节流作用变成低压湿蒸汽，再由管道(22)进入蒸发器(40)；其中低压液体工质被由水泵(42)导入的空调水中热量再次汽化，如此周而复如，循环工作。由于蒸发器(40)中低压工质不断同空调系统的水进行热交换，吸取空调系统中的水的热量，使所述水的温度下降，转变为低温冷水，提供给用户末端，实现空调房间制冷。此时图2所示组合式冷凝冷却装置的工作过程是，贮水腔中的水经过滤器后由水泵(11)加压经三通转换阀(9)及管道(10)送至布水器(4)，由其喷出，冷却盘管(3)中的工质，落下的水与由引风机(45)从进风口(47)引入的空气换热并经波纹片(2)的强化换热后，冷却到所需求的温度，落入贮水腔，继续参与循环冷却。
本发明装置在环境温度为5℃以上时使用电压缩热泵制热的工作原理与过程是，图2所示组合式冷凝冷却装置的冷凝器盘管(3)中的低压工质吸收环境空气中热量被汽化为蒸汽，依次经接口(7)、换热器(32)、管道(34)、四通转换阀(37)(此时为制热位置)、管道(38)而被吸入压缩机(35)，经压缩后变成高压高温蒸汽排出，经管道(36)、(39)进入蒸发器(40)(此时作为冷凝器)中，与由水泵(42)导入的空调水产生热交换，高温高压蒸汽工质放出热量，冷却冷凝为高压液体，由管道(22)、三通转换阀(23)进入受液器(25)，再经热力膨胀阀(27)节流后，变成低压湿蒸汽，由接口(8)进入盘管(3)，吸收空气中热量而汽化成蒸汽，完成一个循环周期；如此周而复始进行循环；由于工质在蒸发器(40)内不断与空调水发生热交换，放出热量，使空调水吸收热量、温度升高，满足向用户末端提供空调热水的需要，即实现制热。此时的冷凝冷却装置的冷却水回路(包括布水器)停止运行。
本发明装置在5℃以下与经济运行温度之间利用低温节能型加热装置辅助热泵进行制热的工作原理与过程是，其热泵制热过程与前述制热过程相同，而图2所示组合式冷凝冷却装置的工作过程为，先将其中的波纹片(2)取去，贮水腔中的水经过滤器、管道(12)、水泵(11)、三通转换阀(9)、管道(6)，进入换热盘管(17)被加热装置(如锅炉)加热，由管道(5)进入布水器(4)，由其喷出热水加热外壳内腔中空气及盘管(3)，使所述内腔中空气保持在5℃以上，防止盘管(3)表面因结霜而影响制冷，同时由热水提供的热量加热盘管(3)中工质，提高其汽化能力，增加系统制热效果。
本发明装置在经济运行温度(例如-5℃)以下使用供热装置直接供暖的工作原理是(参见图5)，供热装置中换热盘管(16)的采暖水出口(14)与空调水出水口(41)连通(可通过调节所述阀(49)实现)，将采暖水进口(15)经三通转换阀(50)与水泵(42)连通，则空调水由所述进水口(21)、水泵(42)、采暖水进口(15)进入换热盘管(16)中被加热成高温热水，由采暖水出口(14)、空调水出水口(41)进入用户末端供暖；放出热量的低温水回到机组进行循环加热，达到制热供暖的目的；此时热泵系统、组合式冷凝冷却装置均停止运行。
本发明装置在制冷工作状态时生产卫生热水的工作原理与过程是，制冷系统运行时，压缩机(35)排出的高温高压蒸汽工质经管道(36)、四通转换阀(37)、管道(34)进入换热器(32)与由自来水进口(13)进入后再经换热盘管(18)、端口(20)进入换热器(32)中的自来水进行换热，工质放出热量而加热自来水，使其达到一定温度，用作卫生洗浴用水，由输出管(31)送出。
本发明装置在非制冷时生产卫生热水的过程是，自来水从所述进口(13)进入换热盘管(18)中，被供热装置如(锅炉)(19)加热，升温后由端口(20)经换热器(32)至卫生热水输出管(31)送出，供应用户的卫生洗浴设备，实现提供卫生热水的功能。
由以上可知，本发明为多功能节能型小型中央空调机组，它具有制冷、供暖、供卫生热水的多种功能，且体积小、结构紧凑、工作效率高、消耗能源少，在较低温度下仍能保持良好的制热性能，是一种可广泛应用于写字楼、别墅群、复式房、单元房等的多功能节能型小型中央空调机组。
实施例按照附图和上述结构的本发明空调机组，进水管(21)和出水口(41)同末端用户空调器连接，机壳(48)整体尺寸(长×宽×高)为1500×750×1650mm，供热装置的设计热水生产量为5米3/小时(水温升5℃)，压缩机(35)制冷量为2万大卡/小时，组合式冷凝冷却装置为高1.55米、内腔水平截面面积435600平方毫米正四棱柱体，布水器(4)冷却水喷洒量为每小时1.8立方米、低温制热时的10℃热水喷洒量为每小时0.6～0.8立方米，冷凝器盘管(3)为长300米、外径12毫米管道组装而成，具体结构可采用1999年11月由中国建筑工业出版社出版的《中央空调设备选型手册》第116页所载结构；挡水板(46)和波纹片(2)可采用1996年1月由机械工业出版社出版的《采暖空调制冷手册》第624页、625页所记载的结构。热力膨胀阀(24)(27)采用所述《中央空调设备选型手册》(下称“手册”)第142页记载的“外平衡式热力膨胀阀”，压缩机(35)采用“手册”第102页记载的“全封闭式活塞式制冷压缩机”；蒸发器(40)采用“手册”第114页记载的“套管式水冷式冷凝器”之相同结构；换热器(32)采用“手册”第114页记载的“斜波纹板片结构”或“波纹板式水冷式冷凝器”结构；受液器(25)为内空的圆筒形结构，其直径为150mm、高280mm，正常贮液量6升；四通转换阀(37)为市售普通四通转换阀。
权利要求
1.一种多功能节能型小型中央空调机组，包括机壳(48)和置于机壳(48)中的组合式冷凝冷却装置、供热装置、压缩机(35)、蒸发器(40)、热力膨胀阀(24)(27)受液器(25)、换热器(32)，所述组合式冷凝冷却装置有外表面装有保温层(1)而顶端为排气口(44)的外壳，该外壳内腔上部装有挡水板(46)，挡水板(46)上方装有引风机(45)而下方装有布器(4)，布水器(4)下方装有冷凝器盘管(3)，所述冷凝器盘管(3)下方装有可拆卸的波纹片(2)，而波纹片(2)下方的外壳侧壁上设有进风口(47)，所述外壳内腔底部为贮水腔且其底部经水泵(11)和三通转换阀(9)及相应管道(12)(10)同布器(4)相连通，其特征是，所述供热装置设有三组换热盘管(16)(17)(18)，其中换热盘管(16)设有采暖水进口(15)和采暖水出口(14)，换热盘管(17)的一个端口(29)经管道(5)同所述布水器(4)连通而其另一个端口(30)经管道(6)与三通转换阀(9)的另一接口相连通，换热盘管(18)一个端口(13)为自来水进口而另一个端口(20)与换热器(32)的进水口相连接，换热器(32)设有卫生热水输出管(31)，所述压缩机(35)的工质出口经管道(36)和四通转换阀(37)的二个端口及管道(34)与换热器(32)的工质进口连通，换热器(32)的工质出口与所述冷凝器盘管(3)的一个接口(7)相连接，冷凝盘管(3)的另一个接口(8)的一路经管道(28)与三通转换阀(23)的一个端口相连而另一路经热力膨胀阀(27)与受液器(25)出口端相连接，受液器(25)的进口端与三通转换阀(23)的另一端相连，热力膨胀阀(24)的一端经管道(26)同所述受液器(25)出口端连通而另一端经管道(22)同三通转换阀(23)的第三个端口及蒸发器(40)的一个工质接口相连接，蒸发器(40)另一工质接口经管道(39)与四通转换阀(37)的第三个端口相连，四通转换阀(37)的第四个端口经管道(38)同压缩机(35)的工质进口相连接，设有空调水出水口(41)的蒸发器(40)的进水口经管道(43)和水泵(42)同空调水进水管(21)相连接。
2.根据权利要求1所述的多功能节能型小型中央空调机组，其特征是，在蒸发器(40)的空调水出水口(41)所在管路上安装一只三通转换阀(49)且其一个端口同所述采暖水出口(14)相连接，在所述蒸发器(40)的空调水进口与水泵(42)之间的管道(43)上安装三通转换阀(50)且其一个端口同所述采暖水进口(15)连通。
全文摘要
本发明主要结构是，机壳(48)中装有组合式冷凝冷却装置、带有三组盘管(16)(17)(18)的供热装置、压缩机(35)、蒸发器(40)、受液器(25)、换热器(32)，所述组件经四通转换阀(37)、热力膨胀阀(27)(24)、三通转换阀(23)(9)及相应管道连通组成制冷、制热、卫生热水生产等多个循环工作回路，是体积小、结构紧凑的节能型多功能小型中央空调机组，它还具有多种供热方式，在较低环境温度下仍能保持可靠的制热功能。
文档编号F24F3/06GK1391067SQ0111453
公开日2003年1月15日 申请日期2001年6月11日 优先权日2001年6月11日
发明者王德元 申请人:王德元