空调系统论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及空调废热回收技术领域，具体涉及一种空调系统。所述空调系统包括冷凝器、储液容器、阀门组件和控制器，冷凝器为逆流式换热器且通过水在第一工作水路或第二工作水路流通的方式散热，控制器通过切换阀门组件的开关状态使空调系统处于仅第一工作水路或者第二工作水路连通的状态，具体地：使冷凝器与储液容器连通形成第一工作水路，以便将冷凝器中的冷媒散发的热量储存至储液容器；或者使冷凝器与供水端、外部排水口连通形成第二工作水路，以便使得冷凝器中的冷媒散发的热量能够被及时吸收。本实用新型的空调系统通过第一工作水路和第二工作水路的设置在保证冷凝器正常散热的前提下，实现了冷凝器热量的回收利用。

主设计要求

1.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统包括冷凝器、储液容器、阀门组件和控制器，所述冷凝器为逆流式换热器且通过水在第一工作水路或第二工作水路流通的方式散热，所述控制器通过切换所述阀门组件的开关状态使所述空调系统处于仅所述第一工作水路或者所述第二工作水路连通的状态，具体地：使所述冷凝器与所述储液容器连通形成所述第一工作水路，以便将所述冷凝器中的冷媒散发的热量储存至所述储液容器；或者使所述冷凝器与供水端、外部排水口连通形成所述第二工作水路，以便使得所述冷凝器中的冷媒散发的热量能够被及时吸收。

设计方案

1.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统包括冷凝器、储液容器、阀门组件和控制器，所述冷凝器为逆流式换热器且通过水在第一工作水路或第二工作水路流通的方式散热，

所述控制器通过切换所述阀门组件的开关状态使所述空调系统处于仅所述第一工作水路或者所述第二工作水路连通的状态，具体地：

使所述冷凝器与所述储液容器连通形成所述第一工作水路，以便将所述冷凝器中的冷媒散发的热量储存至所述储液容器；或者

使所述冷凝器与供水端、外部排水口连通形成所述第二工作水路，以便使得所述冷凝器中的冷媒散发的热量能够被及时吸收。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述冷凝器设置有第一进水口和第一出水口，所述储液容器设置有第二进水口和第二出水口，

所述第一进水口和所述第二出水口之间通过第一管组相连接，所述第一管组包括沿水流方向设置的第一管段和第二管段，

所述第一出水口和所述第二进水口之间通过第二管组相连接，所述第二管组包括沿水流方向设置的第三管段和第四管段，

所述阀门组件包括第一阀门和第二阀门，其中，所述第一阀门设置于所述第一管段，所述第二阀门设置于所述第四管段，

所述控制器通过使所述第一阀门和所述第二阀门同时开启的方式使所述冷凝器与所述储液容器连通形成所述第一工作水路。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，

所述第一进水口和所述供水端之间通过第三管组相连接，所述第三管组包括沿水流方向设置的第五管段和所述第二管段，

所述第一出水口和所述外部排水口之间通过第四管组相连接，所述第四管组包括沿水流方向设置的所述第三管段和第六管段，

所述阀门组件包括第三阀门和第四阀门，其中，所述第三阀门设置于所述第五管段，所述第四阀门设置于所述第六管段，

所述控制器通过使所述第一阀门关闭、所述第二阀门关闭、所述第三阀门打开、所述第四阀门打开的方式使所述冷凝器与所述供水端、所述外部排水口连通从而使空调系统仅形成第二工作水路。

4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述第三阀门为单向阀。

5.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述储液容器内设置有温度检测构件，所述控制器用于：

在所述温度检测构件检测到的温度不高于设定温度的情形下，开启所述第一阀门和所述第二阀门且关闭所述第三阀门和所述第四阀门，以使所述冷凝器与所述储液容器连通，从而使空调系统仅形成第一工作水路。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述第二出水口位于所述储液容器的底部，所述第二进水口位于所述储液容器的顶部。

7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述储液容器的顶部设置有排气阀，用于排出所述储液容器内的气体。

8.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括水泵，所述控制器用于：

控制所述水泵的运动参数以使得所述空调系统仅形成所述第二工作水路时的流速小于所述空调系统仅形成所述第一工作水路时的流速。

9.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述水泵的个数为两个，其中一个水泵设置于所述第一管段或所述第四管段，另一个水泵设置于所述第五管段或所述第六管段。

10.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述储液容器设置有第一排水阀，热水需求端能够通过所述第一排水阀获取所述储液容器内的热量。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及空调废热回收技术领域，具体涉及一种空调系统。

背景技术

随着社会的发展进步，空调已经基本进入到每个家庭，现有的空调器的冷凝器通常采用风冷的方式向外界排出大量的热量，这些热量的排放不仅会造成城市气温升高，造成“城市热岛效应”，使得大气环境的温度恶化，导致全球变暖，而且热量的散失也会造成资源的浪费。

由于夏季天气热，人们的用水也相应的会增多，城市的用水用电供应就会加大，由于夏季用水的温度要求不是很高，在能源紧缺的时代，如果将空调产生的废热用来加热生活用水以满足人们的日常需求，既可免除用热水对燃气等能源的消耗，对改善地球温室效应也具有一定的贡献。

相应地，本领域需要一种新的空调系统来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有的空调器的冷凝器产生的热量无法被回收利用而导致能源浪费的问题，本实用新型提供了一种空调系统，所述空调系统包括冷凝器、储液容器、阀门组件和控制器，所述冷凝器为逆流式换热器且通过水在第一工作水路或第二工作水路流通的方式散热，所述控制器通过切换所述阀门组件的开关状态使所述空调系统处于仅所述第一工作水路或者所述第二工作水路连通的状态，具体地：使所述冷凝器与所述储液容器连通形成所述第一工作水路，以便将所述冷凝器中的冷媒散发的热量储存至所述储液容器；或者使所述冷凝器与供水端、外部排水口连通形成所述第二工作水路，以便使得所述冷凝器中的冷媒散发的热量能够被及时吸收。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述冷凝器设置有第一进水口和第一出水口，所述储液容器设置有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口和所述第二出水口之间通过第一管组相连接，所述第一管组包括沿水流方向设置的第一管段和第二管段，所述第一出水口和所述第二进水口之间通过第二管组相连接，所述第二管组包括沿水流方向设置的第三管段和第四管段，所述阀门组件包括第一阀门和第二阀门，其中，所述第一阀门设置于所述第一管段，所述第二阀门设置于所述第四管段，所述控制器通过使所述第一阀门和所述第二阀门同时开启的方式使所述冷凝器与所述储液容器连通形成所述第一工作水路。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述第一进水口和所述供水端之间通过第三管组相连接，所述第三管组包括沿水流方向设置的第五管段和所述第二管段，所述第一出水口和所述外部排水口之间通过第四管组相连接，所述第四管组包括沿水流方向设置的所述第三管段和第六管段，所述阀门组件包括第三阀门和第四阀门，其中，所述第三阀门设置于所述第五管段，所述第四阀门设置于所述第六管段，所述控制器通过使所述第一阀门关闭、所述第二阀门关闭、所述第三阀门打开、所述第四阀门打开的方式使所述冷凝器与所述供水端、所述外部排水口连通从而使空调系统仅形成第二工作水路。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述第三阀门为单向阀。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述储液容器内设置有温度检测构件，所述控制器用于：在所述温度检测构件检测到的温度不高于设定温度的情形下，开启所述第一阀门和所述第二阀门且关闭所述第三阀门和所述第四阀门，以使所述冷凝器与所述储液容器连通，从而使空调系统仅形成第一工作水路。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述第二出水口位于所述储液容器的底部，所述第二进水口位于所述储液容器的顶部。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述储液容器的顶部设置有排气阀，用于排出所述储液容器内的气体。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述空调系统还包括水泵，所述控制器用于：控制所述水泵的运动参数以使得所述空调系统仅形成所述第二工作水路时的流速小于所述空调系统仅形成所述第一工作水路时的流速。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述水泵的个数为两个，其中一个水泵设置于所述第一管段或所述第四管段，另一个水泵设置于所述第五管段或所述第六管段。

在上述空调系统的优选技术方案中，所述储液容器设置有第一排水阀，热水需求端能够通过所述第一排水阀获取所述储液容器内的热量。

本实用新型的空调系统通过控制器切换阀门组件的开关状态以实现第一工作水路或第二工作水路的连通，具体地，使冷凝器与储液容器连通形成第一工作水路，使得储液容器内的水能够通过第一工作水路被加热，实现了空调冷凝热的回收利用；使冷凝器与供水端、外部排水口连通形成第二工作水路，供水端的冷水通过第二工作水路流经冷凝器以带走冷凝器的热量，最后直接排入外部排水口，从而保证了冷凝器的正常散热。本实用新型的空调系统通过对阀门组件的开关状态的控制以实现第一工作水路和第二工作水路的切换，从而使得两条水路不会产生干涉，避免了第二工作水路的水进入储液容器而对储液容器内的水温造成影响，保证了储液容器内水温的稳定性。此外，通过将冷凝器设置为逆流式换热器以便提高第一工作水路和第二工作水路内的水与冷媒之间的换热效率，同时也可以提高储液容器内的水的加热效率。

附图说明

下面参照附图并结合壁挂式空调器来描述本实用新型的空调系统。附图中：

图1为本实用新型的第一种实施例的空调系统的结构示意图；

图2为本实用新型的第二种实施例的空调系统的结构示意图；

图3为本实用新型的第三种实施例的空调系统的结构示意图。

附图标记列表:<\/u>

11、压缩机；12、蒸发器；13、贯流风扇；14、电子膨胀阀；15、冷凝器；2、水箱；21、温度检测构件；22、自动排气阀；31、第一管段；32、第二管段；33、第三管段；34、第四管段；35、第五管段；36、第六管段；37、热水出水管段；38、冷水出水管段；41、第一阀门；42、第二阀门；43、第三阀门；44、第四阀门；45、第一截止阀；46、第二截止阀；47、三通阀a；48、三通阀b；51、水泵；52、第一水泵；53、第二水泵。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

首先参照图1，图1为本实用新型的第一种实施例的空调系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型的空调系统主要包括压缩机11、蒸发器12、贯流风扇13、电子膨胀阀14及冷凝器15，其中，蒸发器12通过贯流风扇13进行风冷散热，冷凝器15为逆流式换热器且通过水在第一工作水路或第二工作水路流通的方式散热。空调器还包括作为储液容器的水箱2、阀门组件和控制器，控制器通过切换阀门组件的开关状态使空调系统处于仅第一工作水路或者第二工作水路连通的状态，具体地：使冷凝器与水箱2连通形成第一工作水路，以便将冷凝器中的冷媒散发的热量储存至水箱2，使得水箱内的水循环加热；或者使冷凝器与供水端、外部排水口连通形成第二工作水路，以便使得冷凝器中的冷媒散发的热量能够被第二工作水路内流通的水及时吸收。如示例性地，冷凝器15可以为套管式换热器或管壳式换热器，以套管式换热器为例，套管式换热器包括外管和组装在外管中的若干内管，内管内流通有高温冷媒且在外管内流动有水，水和高温冷媒的流动方向相反。套管式换热器的外管设置有出水口a、出水口b以及进水口c和进水口d，其中，水箱2与出水口a和进水口c连通以形成第一工作水路；供水端与进水口c连通且外部排水口与出水口d连通以形成第二工作水路。阀门组件包括电磁阀e和电磁阀f，其中，电磁阀e设置于第一工作水路上且电磁阀f设置于第二工作水路上。在空调系统开启时，控制器通过使电磁阀e处于开启状态且使电磁阀f处于关闭状态以开启第一工作水路，从而使得水箱2内的水能够循环加热；在设定时间之后，控制器控制电磁阀e关闭且控制电磁阀f开启以关闭第一工作水路并开启第二工作水路，从而使得供水端的冷水能够通过第二工作水路流经冷凝器以带走冷凝器的热量，最后直接排入外部排水口。

上述设置的优点在于：本实用新型的空调系统在水箱2与冷凝器15连通形成第一工作水路的情形下，水箱2内的水能够被循环加热，被加热的水可以作为生活用水使用或者通过其他途径被利用。在冷凝器15与供水端、外部排水口连通形成第二工作水路的情形下，供水端的冷水通过第二工作水路流经冷凝器15以带走冷凝器15的热量，最后直接排入外部排水口。可以看出，通过两条水路的设置可以在实现空调系统的冷凝器回收利用的同时，还能保证冷凝器的散热效果，并且本实用新型的空调系统通过控制器控制阀门组件的开关状态以实现第一工作水路和第二工作水路的切换，使得两条水路不会产生干涉，避免了第二工作水路的水进入水箱2而对水箱2内的水温造成影响，保证了水箱2内水温的稳定性。此外，由于套管式换热器内的水和冷媒的流动方向相反，有利于传热，从而使得换热效果大大提升，同时也可以提高水箱2内的水的加热效率。并且，就管壳式换热器而言，其还具有安装灵活，传热面积可根据实际需要而改变，热量传输距离长，热回收效率高的优点。

继续参照图1，在一种可能的实施方式中，如图1所示，冷凝器15设置有第一进水口和第一出水口，水箱2设置有第二进水口和第二出水口，第一进水口和第二出水口之间通过第一管组相连接，第一管组包括沿水流方向设置的第一管段31和第二管段32，第一出水口和第二进水口之间通过第二管组相连接，第二管组包括沿水流方向设置的第三管段33和第四管段34，其中，第二管段32上设置有水泵。第一进水口和供水端之间通过第三管组相连接，第三管组包括沿水流方向设置的第五管段35和第二管段32，第一出水口和外部排水口之间通过第四管组相连接，第四管组包括沿水流方向设置的第三管段33和第六管段36。阀门组件包括第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43和第四阀门44，其中，第一阀门41设置于第一管段31，第二阀门42设置于第四管段34，第三阀门43设置于第五管段35，第四阀门44设置于第六管段36。第一工作水路和第二工作水路的控制过程如下：控制器通过使第一阀门41和第二阀门42打开且使第三阀门43和第四阀门44关闭的方式从而使冷凝器15与水箱2连通形成第一工作水路；并且，通过使第一阀门41和第二阀门42关闭且第三阀门43和第四阀门44打开的方式使冷凝器15与供水端、外部排水口连通从而使空调系统仅形成第二工作水路。

优选地，水箱2还设置有用户端出水口，用户端出水口连接有热水出水管段37，热水出水管段37设置有第一截止阀45，以便热水需求端(如热水龙头)能够通过开启第一截止阀45以获取水箱2内的热水。进一步地，第五管段35连接有冷水出水管段38，冷水出水管段38上设置有第二截止阀46，冷水需求端(如冷水龙头)能够通过开启第二截止阀46获取供水端内的水。这样一来，用户可以通过开启第一截止阀45的方式从热水需求端获取热水，或者通过开启第二截止阀46的方式从冷水需求端获取冷水，从而便于满足用户日常用水需求。

优选地，第一阀门41、第二阀门42和第四阀门44为电磁阀，第三阀门43为单向阀。控制器仅需要控制第一阀门41、第二阀门42和第四阀门44的开关状态，而第三阀门43无需控制器的控制即可自动启闭。具体而言，在第一阀门41和第二阀门42关闭的情况下，单向阀左端的水压将会低于右端的水压，此时单向阀无需控制器控制便会开启。此外，将第三阀门43设置有单向阀还可以实现水箱2的自动补水。具体而言，在第一工作水路开启的情况下，若此时用户通过热水出水管段37使用热水时，第一工作水路内的水压将会降低，由于第一工作水路的水压小于供水端的压力，此时单向阀将会开启以使得冷水能够补充到第一工作水路内。并且由于水泵51前端压力较低，因此补充的冷水不会由水箱2底部进入水箱2，而是会先进入水泵51，然后进入冷凝器15被加热后再进入水箱2内。可以看出，单向阀的设置既可以实现冷水的自动补充，又可以防止第一工作水路的热水回流进入供水端，避免供水端污染。

当然，本领域技术人员能够理解的是，第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43和第四阀门44的阀门类型不仅限于上述示例，本领域技术人员可以根据实际应用场景灵活设置阀门类型，如还可以将第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43和第四阀门44均设置为电动阀。

继续参照图1，在一种可能的实施方式中，如图1所示，水箱2内靠近第二出水口的位置设置有用于获取水箱2内水温的温度检测构件21(如温度传感器)。温度检测构件21会检测生活水箱2内的水温并发送给控制器。温度检测构件21的设置可以准确地监测水箱2内的水的温度状态，以便于控制器根据水箱2内的水温来控制阀门组件的开关状态。如作为一种可能的示例，本空调系统开启时，温度检测构件21会检测水箱2内的水温，若检测到水箱2内的水温低于设定温度，控制器会开启水泵51、第一阀门41和第二阀门42且关闭第三阀门43和第四阀门44，此时水箱2内的水会依次从第一管段31、第二管段32进入冷凝器15中吸收冷凝热，然后再通过第三管段33、第四管段34最后进入水箱2。可以看出，在第一工作水路连通过程中，水箱2内的水会循环加热，水箱2内的水温会逐渐升高。在温度检测构件21检测到水箱2内的水温达到设定温度时，控制器会开启第三阀门43和第四阀门44且关闭第一阀门41和第二阀门42，此时第一工作水路关闭，第二工作水路开启，供水端的冷水会依次从第五管段35、第二管段32进入冷凝器15中吸收冷凝器15，从冷凝器15出来的水不会进入水箱2中，而是通过第三管段33、第六管段36被排放到外部排水口。这样一来，可以避免了第二工作水路的水进入水箱2而对水箱2内的水温造成影响，从而保证了水箱2内水温的稳定性。

可以理解的是，虽然在上述示例中控制器是根据水箱2内的水温来控制阀门组件的开关状态，但这仅是一种优选的实施方式，而并不是限制性地，控制器还可以根据时间或其它参数来控制阀门组件的开关状态，本领域技术人员可以根据实际需求对其进行灵活设定。

优选地，将第二出水口设置于水箱2的底部，将第二进水口设置于水箱2的顶部。通过这种设置，使得热水始终聚集在水箱2顶部，冷水始终聚集在水箱2底部，由此形成了“热水在上、冷水在下”的布局，从而利用水温不同产生的密度差来减少冷水对热水的扰动，避免形成对流传热，有效解决了窜温问题。并且在水箱2内的水循环加热过程中，位于水箱2底部的温度较低的水会被吸入水泵51中，从而能够再次进入冷凝器15中被加热。

考虑到进入水箱2的水会含有小气泡，小气泡累积多了就会聚集在水箱2顶部，不仅占用水箱2空间，而且气泡进入水泵51会对水泵51的过流部件造成气蚀，还会产生噪声和振动，从而导致泵的性能下降，严重时甚至会使水泵51无法正常工作。鉴于此，进一步地，水箱2的顶部还设置有自动排气阀22，通过水箱2顶部的自动排气阀22将水箱2内的气泡排出，从而在避免气泡占用水箱2空间的同时，还能有效地防止和减轻水泵51气蚀，使水泵51质量与性能得到保障。

接下来参照图2，图2为本实用新型的第二种实施例的空调系统的结构示意图。在一种可能的实施方式中，控制器通过控制水泵，以使得第二工作水路内水流速度小于第一工作水路内水流速度。水泵的设置方式可以有多种，如作为一种可能的示例，如图2所示，第一管段31上设置有第一水泵52，第五管段35上形成有第二水泵53，其中第二水泵53内水流速度小于第一水泵52内水流速度。通过上述设置，可以使得第二工作水路的水能够与冷凝器15进行充分的热交换再被排出至外部排水口，从而起到节约用水的作用。当然，水泵的设置方式不仅限于上述示例，如还可以在第二管段32设置有一个具有两档功率的水泵，控制器通过切换该水泵的功率以实现对第一工作水路和第二工作水路的水流速度的控制。此外，在设置两个水泵的情形下，水泵的位置也不仅限于上述示例，如还可以在第四管段34设置第一水泵52，在第六管段36设置有第二水泵53。本领域技术人员可以根据实际情况灵活调整水泵的数量及设置位置以便满足具体的应用需求。

本领域技术人员可以理解的是，阀门组件的设置方式不仅限于上述示例，本领域技术人员可以根据实际情况灵活的调整阀门组件中阀门数量、类型以及设置位置。如作为一种可能的示例，如图3所示，可以在第一管段31、第二管段32、第五管段35的交汇处设置有三通阀a47，在第三管段33、第四管段34和第六管段36的交汇处也设置有三通阀b48，控制器通过对三通阀a47和三通阀b48的控制以实现第一工作水路和第二工作水路的切换。

综上所述，本实用新型的空调系统将冷凝器15设置为通过水在第一工作水路或第二工作水路流通的方式散热且通过对阀门组件的开关状态的控制以实现两条水路的切换，从而在保证冷凝器正常散热的前提下，水箱2内的水能够通过第一工作水路被循环加热，实现了冷凝热的回收利用。优选地，水箱2内靠近水箱2底部第二出水口的位置设置有温度检测构件21，温度检测构件21的设置可以准确地监测水箱2内的水的温度状态，以便于控制器根据水箱2内的水温来控制两条水路的切换。进一步地，控制器通过控制水泵，以使得第二工作水路内水流速度小于第一工作水路内水流速度，从而使得第二工作水路的水能够与冷凝器15进行充分的热交换，从而避免第二工作水路的水流过快，水和冷凝器内冷媒之间换热不充分而导致水资源浪费的问题。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

设计图