专利名称：家用热交换器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种家用热交换器，具体地说就是综合散热器、智能换水装置、电子控制组件和动力送风装置，通过循环送风调节室温的单户小型热交换设备。
现有住宅热水循环供暖体系由锅炉、循环水管道和暖气片组成。其中，老式散热片存在着散热慢、散热量小、占用大量室内外空间、易跑水以及不易管理等突出缺陷。即使采用分户供暖，这种散热片所需的远距连接水管不仅不能有效克服以上缺陷，还带来了诸如破坏楼层板强度、管道漏水和老化后不易发现更换、制约地面装修等严重问题，不利于居室生活质量的提高。同时，住宅制冷受空调送风能力的制约，即使购置多台空调也未必达到较好的制冷效果。
本实用新型的目的就是提供一种在分户供暖或独立制热模式下使用的小型热交换设备，能在固定的区域实现热水(或制冷剂)与空气的热交换，通过循环送风调节室温。采用本实用新型，与恒温热源结合供暖时可有效克服以上缺陷；与多台空调压缩机或单台双频空调压缩机结合制冷时可实现住宅集中制冷，避免重复购置空调带来的无谓损失。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型主要由散热器、智能换水装置、动力送风装置和电子控制组件组成，所有部件均在室内布设。工作时，循环热水(或制冷剂)作为热介质进入散热器内把热量传到散热片上，根据水温自动换水；风扇强制送风到散热器内的盘式热交换通道里进行热交换后被增压，然后通过送风管道送往各需用房间，从排气格栅处排出与室内空气混合，实现快速调节室温。
为实现降噪目的，本实用新型的电风扇均采取多功率输出。
本实用新型还可提供四种异常工作状态警告。
在详细阐述本实用新型的工作原理之前，首先对供暖热功率进行简单的理论计算以室内使用面积100平米房型为例，冬季室温T0设为10℃，室内净高2.6米。大气密度1.29公斤/立方米，比热288.3焦/公斤×℃。水密度1000公斤/立方米，比热4185.5焦/公斤×℃。加热室温T0到20℃，室内冷空气吸热Ha为Ha＝100×2.6×1.29×288.3×(20-10)＝967(千焦)用50℃的热气加热，所需热气总量Vc为Vc＝2.6×100×(20-10)/(50-20)＝86.7(立方米)如在30分钟内加热到20℃，所需热功率Wa和热气流速Vc为Wa＝Ha/＝967×1000/30×60＝539(瓦)Vc＝Vc/30＝86.7/30＝2.89(立方米/分钟)设热交换器效率g1＝0.6，空气混合效率g2＝0.9，则输入热功率Ws应为Ws＝Wa/g1×g2＝538.9/0.6×0.9＝998(瓦)需要70℃热水的流量Vw应为Vw＝998/4185.5×(70-50)
＝0.0118(公斤/秒)＝0.708(公斤/分钟)以上计算说明，该型热交换器的技术要求理论上较易实现。下面，结合附图对本实用新型做进一步说明
图1是本实用新型的部件示意和总体连接简图；图2是散热器的结构示意简图；图3是散热器供暖管路的安装示意简图；图4是散热器制冷管路的安装示意简图；图5是动力送风装置的部件示意简图；图6是排气格栅开关的结构示意简图；图7是电子控制组件的部件功能示意简图；图8是电能控制与转换器的工作电路简图；图9是本实用新型基本工作电路简图(不含指示灯电路图)。
如
图1所示，本实用新型主要由进水手动开关2、进水管3、回水水温T1传感仪4、换水电动泵5、回水手动开关6、回水管7、放水活门8、散热器9、单向活门11、制冷剂回管12、制冷剂进管13、送风管14、送风扇15、抽风扇16、管道超压P2传感仪17、管道超温T2传感仪18、排气格栅开关19、风管20、排气格栅21、室温T0传感仪22、电子控制组件23组成。另外，图中所示1是恒热水源(本例中为带双加热棒双功率工作的电热水器)，40是热水温度T4传感仪，10是两台压缩机或单台双功率工作的压缩机。
如图2所示，散热器9由侧散热片27和中散热片28通过固定肋板组装在一起。侧散热片27和中散热片28用导热性能良好的金属材料铸成，在上下各有一条预铸孔，在立面有均匀分布的多条预铸孔，供热水流动的称为KI，供制冷剂流动的称为K2。侧散热片27和中散热片28共同组成方型的盘式热交换通道。它们的对接处呈规则的凸凹状，便与安装定位。
如图3所示，散热器9通过其上下表面的两组管系与压缩机10相连，同时和插入K2的微细管共同组成制冷剂的流动通道。为防止供暖时制冷剂受热膨胀出现紊流，在制冷剂回管上装有一个单向活门11。
如图4所示，散热器9通过其右侧面两组管系分别与热水进水管3和回水管7相连，同时和散热器内部的预铸孔K1共同组成热水流动通道。
智能换水装置主要由进水手动开关2、进水管3、回水水温T1传感仪4、换水电动泵5、回水手动开关6、回水管7组成。进水手动开关2和回水手动开关6为拆装方便设置，供暖时打开；制冷时关闭。打开放水活门8可放掉散热器9内的存水。回水水温T1传感仪4为双金属片式温度传感仪，感受水温T1低于40℃时自动闭合，给换水电动泵5通电，打开回水管道更换散热器9内的热水；感受水温T1高于40℃时自动断开，给换水电动泵5断电，关闭回水管道保持散热器9内的热水。
如图5所示，动力送风装置主要由一级轴流式电风扇15、一级涡流式电风扇16、送风管14、风管20、排气格栅开关19、排气格栅21、室温T0传感仪22、超温T2传感仪18、超压P2传感仪17和位于散热器9两侧的封严罩盖30组成。其中，电风扇15与16均可根据实际室温T0与设定T0*的差值输出二种功率当ΔT0大于6℃时，以大功率8立方米/分钟工作；否则以小功率3立方米/分钟工作，这样可以有效降低噪音。此外，电风扇15的空气增压比为1.1，电风扇16的空气增压比为1.4。
室温T0传感仪22是电阻式传感仪，感受室温T0并决定电风扇的工作与否。当室温T0调节到设定室温T0*时，将自动切断电风扇15和16、排气格栅开关19的供电线路；当室温T0小于(或高于)设定室温T0*2℃时，将自动接通电风扇15和16、排气格栅开关19的供电线路。
超压P2传感仪17是膜盒式压力传感仪，感受风管20内的压力超过1.7个大气压时将自动断开电风扇15和16的供电线路并点亮“超压灯”，以此避免无谓的浪费，使用气更加合理。
超温T2传感仪18是双金属片式电门，感受风管20内的气温超过60℃时将自动断开电风扇15和16的供电线路并点亮“超温灯”，避免高温气体伤害人。
风管20、排气格栅21和封严罩盖30是气体通道和出口，可使用隔热材料作成多种形状，便于使用。
如图6所示，排气格栅开关19是电控气动阀门，通电后自动打开通风管道20并接通室温T0传感仪22的传感线路。排气格栅开关19打开通电后，电磁铁33产生吸力克服小弹簧力把柱塞向下拉，打开压力孔，使高压气进入作动腔同时堵住通气孔，从而推动活塞克服大弹簧力转动活门32，打开风管20供气到排气格栅21处排出。反之，当电磁铁33断电时，柱塞在小弹簧力的作用下堵住压力孔，打开通气孔放气，活塞在大弹簧力的作用下恢复原状，关闭风管20。
排气格栅开关19具备温度自动补偿功能。供暖时，当T0大于22℃而电磁铁33仍然通电时，双金属片式温度电门31将自动断开使电磁铁33断电；制冷时，当T0小于18℃而电磁铁33仍然通电时，双金属片式温度电门39将自动断开使电磁铁33断电；从而使排气格栅开关19自动关闭，减少热损失。
如图7所示，电子控制组件23由电能控制与转换器24、中央处理器25和操作与指示屏26组成。电能控制与转换器24由电源开关、保险丝、跳开关和变压器组成，主要完成电压转换和过流保护，为用电器提供220V、36V工作电和12V传感控制以及灯用电源。中央处理器25包括供暖模块和制冷模块，其工作与否取决于操作与指示屏26上的“供暖”和“制冷”按键，主要根据各种传感信号进行逻辑处理，发出指令决定各种用电器的工作功率和状态。操作与指示屏26包括T0*选择按键和T0指示，三个“水温低”、“气超温”、“气超压”指示灯，“供暖”和“制冷”选择按键。指示灯正常工作时不亮，警告状态下闪亮。
如图9所示，本实用新型的基本控制逻辑包括正常操作和安全保护两部分。正常操作通过操作“电源开关”、“供暖”、“制冷”按键、排气格栅开关19上的电门34和35完成。安全保护主要有水温T1低温提示、循环空气P2超压提示、循环空气T2超温提示、漏电与短路保护四种类型。
此外，为降低能耗，可在热水源1处选装双金属片式温度电门40，在水温低于45度时自动闭合接通，断开电风扇15和16以及36V供电线路，并点亮操作与指示屏26上的“等待”灯。
说明图中SCR是可控硅，当控制电压为高压时自动接通主电路。基本控制程序本实用新型的基本控制程序主要有以下两种工作模式1、正常工作模式(以供暖工作为例)接通电源后，本实用新型的工作电路进入准备工作状态。按下“供暖”按键后，电热水器1开始以单加热棒小功率加热水，并在45-80℃范围内自动进行保温加热。任一排气格栅开关19打开后，回水温度T1传感仪4通电，感受散热器9内的水温并控制换水电动泵5的开关状态。当水温大于40℃时，换水电动泵5保持关闭；当水温小于40℃时，自动点亮“水温低”提示灯，打开换水电动泵5更换热水。
任一排气格栅开关19打开后，风扇15与16自动开始工作，其工作功率取决于实际室温T0与设定T0*的最大差值ΔT0当ΔT0大于6℃时，风扇15与16以及电热水器1均以大功率工作；否则它们以小功率工作。当加热到设定室温T0*时，风扇15与16停止工作，电磁铁33断电关闭该排气格栅开关。当室温T0小于设定室温T0*2℃时，风扇15与16均恢复工作，电磁铁33重新通电打开该排气格栅开关。
空气在散热器9内加热增压后，通过风管20送往各需用房间，经排气格栅21排到室内与冷空气混合加热，室度T0传感仪22感受室内气温，决定风扇15与16的工作状态和排气格栅开关19的开关状态。2、安全保护程序本实用新型还具有以下四种安全保护工作模式1、水温T1超低温提示供暖时，无论在何状态下工作，如果水温T1低于40℃，换水电动泵5自动工作，“水温低”指示灯自动闪亮，风扇15与16将不能工作。当水温大于40℃后，该水温低温指示灯自动关闭。
2、循环空气P2超压提示在任何状态下工作，如果循环空气压力P2大于1.7个大气压，风扇15与16立即断电停止工作，循环空气P2“超压”灯闪亮。
3、循环空气T2超温提示在任何状态下工作，如果循环空气温度T2大于60℃，风扇15与16立即断电停止工作，循环空气T2“超温”灯闪亮。
4、漏电与短路保护电能控制与转换器24对全部电路自动进行漏电与短路保护。
本实用新型有以下四大优点1、高效节能*动力强制进行热交换，提高了散热量和热交换效率；*供暖介质是高温高压空气，可在小空间内迅速达到加热要求，节约能源；*多功率输出，有效控制能耗和降低噪音，延长部件寿命；2、环保美观*电能动力，绝无污染，更具环保概念；*室内勿须管网密布，轻松保持室内环境美感；*避免破坏楼体强度，再无安全之忧；*以气代水，不再为走水而烦恼。3、经济耐用*智能换水，多功率输出、分空间加热，使用成本绝对降低；*采用成熟技术和优良材料，使用寿命大大延长。4、温度可调，方便实用。
目前，市场上电风扇、送风管道和电磁控制技术都已十分成熟，上述产品的制造能力也已完备。因此，发展本实用新型，实现家用热交换器设备化、集中化的条件已经成熟。相信在不久的将来，本实用新型必将造福千家万户。
权利要求1.一种家用热交换器，其特征在于由散热器(9)、电风扇(15)与(16)、排气格栅开关(19)、排气格栅(21)、回水电动泵(5)、电子控制组件(23)、各种温度传感仪、压力传感仪、风管(20)和液体流动管道组成，长方体散热器(9)构成热交换器的本体结构；轴流式送风扇(15)、涡流式抽风扇(16)和回水电动泵(5)安装在散热器(9)上；排气格栅开关(19)和排气格栅(21)安装在各个室内空间，并通过风管(20)和散热器(9)连接；电子控制组件(23)安装在散热器(9)的外壳上；液体流动管道把散热器(9)和热源及空调压缩机连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种家用热交换器，其特征在于所述的散热器(9)由侧散热片(27)和中散热片(28)通过固定肋板连接组成，侧散热片(27)和中散热片(28)的内表面共同组成方型的通风道，散热器(9)内部的预铸孔(K1)与热水管道共同组成热水流动管道，散热器(9)内部的预铸孔(K2)与制冷剂管道共同组成制冷剂流动管道。
3.根据权利要求1所述的一种家用热交换器，其特征在于所述的轴流式送风扇(15)安装在散热器(9)的进风口，涡流式抽风扇(16)安装在散热器(9)的出风口，通过电线与电子控制组件(23)连接。
4.根据权利要求1所述的一种家用热交换器，其特征在于所述的回水电动泵(5)安装在散热器(9)的回水口，通过同一电线与双金属片式温度传感仪(8)和电子控制组件(23)连接。
5.根据权利要求1所述的一种家用热交换器，其特征在于所述的排气格栅开关(19)为电控气动阀门，由电磁铁(33)、柱塞、大弹簧、小弹簧、活门壳体、双金属片式温度电门(31)和(39)、活门(32)、手动电门(34)和(35)组成，通过电线与电子控制组件(23)连接，并通过同一电线上的双金属片式温度电门(39)和(31)的开关状态进行自动温度补偿控制。
专利摘要一种家用热交换器，包括散热器、排气格栅开关控制电风扇多功率工作的动力送风装置、回水温度传感仪控制回水电动泵工作的智能换水装置和由操作屏、信号处理器、电能控制与转换组件组成的电子控制组件。本实用新型以高压空气作为调温介质，彻底克服了老式供暖系统加热速度慢、易漏水等缺陷，并与制冷空调有效结合，实现了家用热交换器设备化，可有效提高居室生活质量。
文档编号F24D3/00GK2537910SQ0220248
公开日2003年2月26日 申请日期2002年1月30日 优先权日2002年1月30日
发明者冯昕 申请人:冯昕