[發明專利]低壓抽氣式空調或熱泵

無效

• 申請號: 201010170717.2
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101825363A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 馮益安
• 申請（專利權）人: 馮益安
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00;F24H4/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：熱泵、空調

背景技術：

熱泵技術已經非常古老，但在目前的現實世界中并未得到充分開發。原因是我們使用的介質多是低溫介質。低溫介質在低溫下蒸發適合于制冷但不太適合于熱泵，因為要提高熱泵的效率就要提高熱泵的效能比，勢必提高介質的汽化蒸發溫度。但目前國內的熱泵并沒有在“效能比”上有較大提高，原因就是沒有在“介質”上下功夫，并且空調、冰箱等的制冷，都是單方面的制冷，在制冷過程中也會產生“熱”，但這“熱”并未開發利用且污染了環境。

發明內容：

“低壓抽氣式空調或熱泵熱水器”屬于熱泵空調等電器的節能領域，是利用高沸點物質做蒸發劑，在實際應用中達到6倍以上的效能比。主要方法是：選擇常溫常壓下沸點較高的物質(如戊烷、水、酒精等)做蒸發劑，在低壓(即低于大氣壓)蒸發器內通過抽氣壓縮機進行“抽氣”實現低壓“蒸發”，蒸汽通過壓縮機壓縮溫度升高后在熱水器內“冷凝”，冷凝后的液體回到“蒸發器”中，工作過程類似熱泵。其理論綜合用電效能比理想狀態下可達12以上，是理想的節能產品。

附圖說明：

圖1為低壓抽氣式空調或熱泵熱水器結構示意圖。在圖1中，(1)為換熱管，(2)為氣倉，(3)為氣體的上下疏通管道和液體回流管道，(4)為抽氣式壓縮機，(5)為熱水器內的交換器，(6)為加熱水體的進出口示意。

具體實施方式：

結合附圖介紹室內空調或熱泵熱水器：如圖1所示，換熱吸收部分即“蒸發器”(1)為“換熱管”，材質可以是金屬銅管或鋁管，也可以是“平板式”而非“管式”，“管”或者“平板”片薄有利于傳熱，管或平板內裝有蒸發液體，此系統即為“蒸發器”。蒸發器吸收的熱量通過抽氣壓縮機(4)泵入冷凝器器(5)冷凝，實現循環。

蒸發液體的選擇：由于夏天要求室溫在26°以下，所以蒸發介質在常規條件下需要低于26℃，溫度越低越有利于快速傳熱，但溫度越低越會加劇耗能，這與我們設計高效能比的“熱泵”初衷愿望相違背。根據熱泵供熱系數＝T2/(T2-T1)可知，供熱溫度T2和蒸發溫度T1之間差別越大，供熱系數即效能比越小，例如：設計熱水器內成品“水”的溫度為45℃，蒸發器內介質的低壓蒸發溫度為20°，則熱泵熱水器效能比＝(273.15+45)/(45-20)＝12.726，同時，空調制冷系數＝T1/T2-T1＝(273.15+25)/(45-20)＝11.926，由于消耗了電即產生了熱又在室內制了“冷”，所以綜合效能比應為二者之和＝12.726+11.926＝24.652，這個數字接近“25”，已經非常可觀。如果成品水溫度為38°，綜合效能比還會進一步提升，但液體的蒸發溫度也可以低于20°比如18°，由于介質可以在“低壓”下蒸發，降低蒸發壓力即可降低蒸發溫度，因此對介質的選擇可以有較寬松的范圍，但從節能角度考慮，越接近常壓下的18-20°越為有利。所以說用18-20°左右的蒸發劑既能滿足夏天制冷需求，又能滿足熱水器夏天洗澡只用，綜合效能比達到20以上，這就是“高溫介質”的特別“優勢”，但這種介質目前較少，常溫常壓下沸點接近20°的介質有新戊烷。正戊烷、異戊烷、新戊烷的沸點分別為：36.07℃、27.9℃、9.5℃，可以參考使用，酒精、水也可以使用。

壓縮機的選擇：選擇低壓抽氣式壓縮機，比如所用介質是“水”或者是“酒精”，在常壓下，水的沸點是100℃，但在低壓下20℃時也可以沸騰蒸發。查表得：水在20℃時的飽和蒸汽壓為2.3346kp，45℃時的飽和蒸汽壓力為9.5837kp，壓縮機在這個范圍內工作可謂“游刃有余”。即使升到開水的飽和蒸汽壓101.33kp，對于低壓2.3346和高壓101.33之間的壓力比值小于50，一般抽氣壓縮機都能對付。而其他介質如酒精或者戊烷類工作壓力都低于這個比值，因此用“低壓抽氣式”能夠延長壓縮機的使用壽命。

氣倉的作用：氣倉即除了介質占用空間外其余容納低壓氣體的空間，在圖1中氣倉(2)容積較大，僅僅是示意所用，表示除了介質外還有氣體的容納空間，這個空間較大利于介質吸熱蒸發和傳熱。實際應用中可以消除專門的氣倉，氣倉可以與蒸發器(1)融為一體。

綜上所述：低壓抽氣式空調或熱泵采取“高溫”介質，利用“低壓”蒸發技術，結合室內室外熱量的綜合利用，能夠大幅度提高“效能比”，廣泛應用在熱水器、空調、開水、冬季取暖和其他熱利用工程。