[發明專利]具有熱管冷凝熱回收機構的空調器

有效

• 申請號: 200910185559.5
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101706149A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 裴剛;張濤;季杰;符慧徳
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: F24F12/00
• 分類號: F24F12/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明涉及具有冷凝熱回收機構的空調器。

背景技術

隨著經濟的日益發展和人民生活水平的提高，空調的應用也越來越普及。空調作為能 源消耗大戶，在整個能源的合理利用和有效節能中應起到帶頭作用。由壓縮式制冷的工作 原理可以得到機組在制冷工況下運行時要向環境排放大量的冷凝熱，其值可達制冷量的 1.1-1.3倍。采用熱回收裝置可充分利用空調系統的廢熱，減少大氣環境污染，同時提供 免費的生活用水，是-條變廢為寶的節能途徑；同時可以減少向大氣排放的廢熱，減輕了 大氣污染，改善生態環境，因此對空調冷凝熱的回收是十分必要的。

傳統的空調冷凝熱回收方式是直接將冷凝盤管放入水箱中或是冷凝盤管直接與水接 觸。其回收方式是通過壓縮機出來的過熱工質蒸氣通過冷凝盤管與水箱中的水換熱來制取 生活熱水，同時過熱蒸氣被冷凝成液態完成冷凝過程。但隨著換熱的進行，水溫逐漸升高， 冷凝器的冷凝效果會受到影響；同時，當水溫大于冷凝溫度時，系統的冷凝溫度會被動的 提高，會降低空調的制冷效果、性能，同時影響空調的壽命。還有就是開始時，水箱溫度 低，會過度冷凝，即從冷凝器出來的液體溫度小于冷凝溫度，我們稱之為“過冷”，這樣 情況下由于減少了系統的工質流量反而使得其制冷效果降低，也應當盡量避免。因此，傳 統的冷凝熱回收方式雖然也能制取生活用熱水，但是是在犧牲了空調性能或壽命的前提下 進行的，有利有弊。

熱管是一種高效的導熱元件，通過一個很小的面積可以傳遞大量的熱量。除了效率高 之外，它還具有體積緊湊、重量輕、無噪聲、不需輔助傳動部件。熱管沿軸向分為蒸發段、 絕熱段、冷凝段。重力熱管是熱管中的一種，沒有吸液芯(因此其熱阻小、反應快、結構 簡單、成本低)，通過冷凝液自身的重力就能返回蒸發段，因此不需外加動力；并且可以 遠距離傳輸熱；重力熱管和分離式熱管是只能沿一個方向(由下而上)傳熱的熱二極管。

發明內容

為了提高空調冷凝熱的回收率，本發明提供一種具有熱管冷凝熱回收機構的空調器。

本發明的技術改進方案如下：

具有熱管冷凝熱回收機構的空調器包括壓縮機、蒸發器、節流閥和空調冷凝器，所述 冷凝器包括五根以上的冷凝盤管，

還包括由冷卻水箱和五根以上的熱管構成的冷凝熱回收機構；所述熱管為熱二極管， 其兩端封閉，其內設有工作介質，其中部為絕熱段，兩側分別為蒸發段和冷凝段；所述熱 管的蒸發段嵌入空調冷凝器的冷凝盤管中，熱管的冷凝段位于冷卻水箱內；所述冷卻水箱 位于空調冷凝器上方。

強迫對流時所述熱管的冷凝段位于聯箱內，聯箱兩側分別設有進水口和出水口，進水 口和出水口分別通過水管連接著冷卻水箱，一側水管上串聯有水泵以便與水箱實現對流； 所述聯箱位于空調冷凝器上方。

所述熱管內工作介質的工作溫度范圍為-20-70℃。

本發明是將熱管與傳統的冷凝熱回收結合起來，將熱管引入熱回收中。回收過程是熱 管蒸發段吸收冷凝盤管中的熱量后傳送到熱管冷凝段，熱管冷凝段與冷卻水箱中的水熱交 換，將熱量傳遞給水。

本發明的優點在于：(a)可以有效的控制冷凝溫度，保證空調的正常運行。由于熱管 的二極管性質，當冷凝盤管(1)中工質溫度大于水箱中水的溫度時，熱管啟動，將冷凝 熱傳遞給水箱中的水。當冷凝盤管(1)中工質的溫度小于水箱中水的溫度時，熱管關閉， 水中的熱量不會傳遞到冷凝旁管(1)中。克服了沉浸式冷凝溫度被動提高的缺點，同時 可以克服因過度冷凝出現的“過冷”的問題。(b)減少冷凝盤管的長度。普通的通過冷凝 旁管與空氣或水換熱，為保證其冷凝溫度，往往需要很大的冷凝面積，使得冷凝旁管長度 很長，不利于空調的集成。熱管的高效性、可遠距離傳輸熱的特點，可以有效的減少冷凝 盤管的長度。(c)結構簡單，維護方便。對此結構的檢查只有兩個方面，一是熱管與冷凝 旁管處的密封，二是熱管的性能。只要保證兩者的正常，即可保證系統的正常運行。(d) 選擇合適的工質，理想情況下可獲得接近壓縮機出口溫度的熱水。壓縮機出口處溫度一般 都是過熱狀態，工質被冷凝時狀態變化一般為過熱一飽和一過冷(當水溫低時)。熱管的 二極管特點表明只要冷凝段溫度低于蒸發段溫度就可以將蒸發段的熱傳到冷凝段。因此理 想情況下，此裝置可以獲得接近壓縮機出口處溫度的水溫，同時不用擔心“過冷”問題。