本發明屬于室內溫度調節裝置領域，具體涉及一種雙介質循環冷暖節能空調。

背景技術：

傳統的制冷劑循環空調和水空調已廣泛應用于社會生產生活的各個領域，然而由于本身的結構和工作原理所限，在使用過程中各有利弊。

如圖1所示的制冷劑循環空調，分為室內機a和室外機b兩部分，結構較為復雜，使用時需要專業人員進行安裝檢修。其中空調的室內機a部分中設有毛細管1、單向閥2、制冷劑蒸發管3和內機換熱風扇4等部件。室外機b部分中設置有四通換向閥9、儲液罐5、壓縮機6、外機換熱風扇8和制冷劑冷凝器7等部件。四通換向閥9的四通接口分別通過管路10連接制冷劑蒸發管3、儲液罐5、壓縮機6和制冷劑冷凝器7的一端；制冷劑冷凝器7的另一端連接制冷劑蒸發管3；儲液罐5連接壓縮機6；毛細管1和單向閥2并聯接入安裝在制冷劑冷凝器7和制冷劑蒸發管3之間。

這種類型的空調在進行制冷作業時，壓縮機6排出的高壓氣態制冷劑，通過管路10被送入室外機b的制冷劑冷凝器7中，通過外機換熱風扇8進行散熱，散熱后變成高壓液態制冷劑，再通過毛細管1節流減壓，使制冷劑變成低壓液態，流入室內機a的制冷劑蒸發管3中，通過內機換熱風扇4，吸收居室空氣中的熱量，最后返回到室外的壓縮機6中，周而復始達到制冷的目的。

制冷劑循環空調在制熱時，通過四通換向閥9的動作，制冷劑在管內的流向正好和制冷時的流向相反。制冷劑在低壓氣態狀態下，被壓縮機6壓縮成高溫高壓氣態，送入室內機a的制冷劑蒸發管3中，通過內機換熱風扇4在居室中進行散熱，散熱后變成液態，再由管路10經毛細管1節流減壓，回到室外機b的制冷劑冷凝器7中，通過外機換熱風扇8進行吸熱，最后制冷劑返回到壓縮機6中，周而復始達到制熱的目的。由于上述工作原理可以得知，此類型的空調是通過制冷劑在室外散熱后在室內吸熱，或在室外吸熱后在室內放熱進行制冷制熱作業的，因此環境溫度的高低對其工作影響較大。比如在我國北方的冬季，室外溫度低至零下十幾度或幾十度時，使用這種空調進行制熱，取得的效果就極不理想，究其原因就是由于制冷劑在室外機b中低效率吸收環境溫度中的熱量，從而無法達到理想的制熱效果；在酷暑時節，通過這種空調也會因制冷劑低效率在室外有效散熱，從而導致空調的制冷效果，大打折扣，甚至失效。

如圖2所示的水空調，其結構和工作原理則相對較為簡單：利用水循環泵13直接抽取地下水源14至水蒸發管11內，通過換熱風扇12將水的溫度散布到居室環境中，由于地下水源的溫度四季恒定在16-19攝氏度的范圍內，因此可以起到夏天制冷、冬天制熱的效果。然而正是受到地下水的溫度范圍限制，在制熱方面這種空調的溫度調節能力也僅限于一定的范圍之內，給使用帶來不便。

此外，蒸發器一般設置在機體內部，導致長時間使用后一旦發生銹蝕或損壞，難以發現問題所在，并且修理時需要將機器完全打開后卸掉其他部件才能進行檢查，十分不便。并且，如果簡單的將蒸發器設置在機體外，容易造成安裝設置不便，且進風還會繞過蒸發器，不經過初步熱交換即進入機體，造成制冷或制熱效果的降低。

因此，如何能夠調整結合兩種空調的優勢，克服各自的缺陷，從而進一步提升空調的實用性，做到即便在較為嚴苛的氣候條件下，也能有效自如的調節室內溫度，并且能夠在改變居室溫度的同時調節濕度，做到溫濕兩控、遠程預調，已成為業內人士研究的焦點。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種雙介質循環冷暖節能空調，能方便高效的調節居室溫度；本發明解決的第二個技術問題是通過合理的參數設置，適應冬季制熱或夏季制冷、家用或工業用等多種使用模式，既能節能降耗有能將功效發揮到極致；本發明解決的第三個技術問題是能夠及時發現并檢修水蒸發管或制冷劑蒸發管的問題，且安裝和使用便捷安全。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種雙介質循環冷暖節能空調，包括機體，機體上開設進風口和出風口，其特征在于在機體內安裝換熱風扇、水循環系統、制冷劑循環系統和熱交換器；熱交換器包括水換熱管和制冷劑換熱管，所述的兩組管路相互盤繞或層疊在一起，但互不連通；水循環系統連通熱交換器的水換熱管，制冷劑循環系統連通熱交換器的制冷劑換熱管；

水循環系統包括水蒸發管，制冷劑循環系統包括制冷劑蒸發管，所述水蒸發管和/或制冷劑蒸發管設置在進風口內，或進風口外，或出風口內，或出風口外。

優選的，水循環系統還包括水循環泵、進水管、回水管和出水管，進水管的一端安裝水循環泵并插入地下水源中，進水管的另一端連接水蒸發管，水蒸發管連接回水管，回水管連接熱交換器中水換熱管的入口端，水換熱管的出口端連接出水管的一端，出水管的另一端接回地下水源并聯通進水管；進水管和出水管之間連接井下換熱器，井下換熱器位于地下水源的動水位以下；

制冷劑循環系統還包括制冷劑循環管路、四通換向閥、制冷劑蒸發管、儲液罐和壓縮機，所述的四通換向閥的四通接口通過制冷劑循環管路分別連接制冷劑蒸發管、儲液罐、壓縮機和熱交換器中制冷劑換熱管的一端；制冷劑換熱管的另一端連接制冷劑蒸發管；儲液罐連接壓縮機。

優選的，所述進水管的管徑為15-40mm；所述水介質的流量為0.6-4m³/h。

優選的，當輸入功率為3p時，空調的參數設置如下：

（1）水介質的流量為0.9m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為21℃；

制冷劑的流量為31l/min，進口壓力為0.43mp，出口壓力為1.15mp，進口溫度為2℃，出口溫度為28℃；

（2）水介質的流量為0.6m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為27℃；

制冷劑的流量為31l/min，進口壓力為0.44mp，出口壓力為1.25mp，進口溫度為2.5℃，出口溫度為36℃；

（3）水介質的流量為0.6m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為35℃；

制冷劑的流量為31l/min，進口壓力為0.45mp，出口壓力為1.4mp，進口溫度為4℃，出口溫度為46℃。

優選的，當輸入功率為5p時，空調的參數設置如下：

（1）水介質的流量為2.2m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為21℃；

制冷劑的流量為36l/min，進口壓力為0.43mp，出口壓力為1.15mp，進口溫度為2℃，出口溫度為28℃；

（2）水介質的流量為1.0m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為27℃；

制冷劑的流量為36l/min，進口壓力為0.44mp，出口壓力為1.25mp，進口溫度為2.5℃，出口溫度為36℃；

（3）水介質的流量為0.6m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為35℃；

制冷劑的流量為36l/min，進口壓力為0.45mp，出口壓力為1.4mp，進口溫度為4℃，出口溫度為46℃。

優選的，當設計為工業用空調時，空調的參數設置如下：

（1）水介質的流量為4m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為21℃；

制冷劑的流量為45l/min，進口壓力為0.43mp，出口壓力為1.15mp，進口溫度為2℃，出口溫度為28℃；

（2）水介質的流量為1.8m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為27℃；

制冷劑的流量為45l/min，進口壓力為0.44mp，出口壓力為1.25mp，進口溫度為2.5℃，出口溫度為36℃；

（3）水介質的流量為1m³/h，進口壓力為0.05mp，出口壓力為0.03mp，進口溫度為16℃，出口溫度為35℃；

制冷劑的流量為45l/min，進口壓力為0.45mp，出口壓力為1.4mp，進口溫度為4℃，出口溫度為46℃。

優選的，制冷劑循環系統還包括毛細管和單向閥，毛細管和單向閥并聯后接入安裝在制冷劑換熱管和壓縮機之間。

優選的，制冷劑循環系統還包括制冷劑過濾器，制冷劑過濾器安裝在毛細管和壓縮機之間。

優選的，當水蒸發管或制冷劑蒸發管安裝在進風口外時，還包括伸縮管路連接裝置，所述伸縮管路連接裝置包括伸縮套管，伸縮套管包括三節以上的套裝在一起的伸縮管，在兩端的伸縮管上分別設置安裝沿；在水蒸發管或制冷劑蒸發管外設置外套殼，外套殼上設置安裝凸緣；伸縮套管固定端的安裝沿安裝在進風口上，伸縮套管活動伸縮端的安裝沿通過磁吸式安裝件連接固定外套殼的安裝凸緣。

優選的，所述磁吸式安裝件包括固定螺栓、防震動硅膠固定套件和磁吸固定銷，所述磁吸固定銷內設置外磁塊；在安裝凸緣和安裝沿上對應開設固定螺栓孔，在安裝凸緣或安裝沿上開設磁吸銷裝孔，在磁吸銷裝孔內設置內磁塊，所述固定螺栓螺旋插入固定螺栓孔中；所述防震動硅膠固定套件包括緊固帽體，所述緊固帽體連接防松繩，在防松繩的末端設置銷孔；緊固帽體套裝在固定螺栓的螺栓帽上，所述磁吸固定銷穿過防松繩的銷孔后插入磁吸銷裝孔中，同時外磁塊與內磁塊相互吸引，令磁吸固定銷穩固插入磁吸銷裝孔中。

本發明的有益效果是：

1、本裝置結合了水空調和制冷劑循環空調兩者的優勢，用熱交換器取代了傳統制冷劑循環空調的室外機風冷換熱部分，制冷劑在室內散熱或吸熱后，再通過與地下水進行熱交換，達到在傳統空調室外機內吸熱或散熱的目的，周而復始進行循環達到制熱或制冷的目的。本裝置的使用不易受室外環境溫度的影響，通過溫度相對恒定的地下水源對制冷劑進行換熱，即便在寒冬或酷夏，也不會出現空調調節能力失效的情況。

2、本空調采用雙介質循環制冷或制熱，使用者可根據需要只開啟其中的水循環系統制冷，節能環保。在極冷或極熱的氣候條件下，也可先通過地下水源循環調溫，將居室內溫度調節到適宜的溫度，然后再開啟制冷劑循環系統，進行二次升溫或降溫，不但調溫效率高，且更為節能。本空調不設置室外機，采用一體式結構，不但便于安裝控制檢修，并且避免空調二次搬移裝運時，制冷劑外泄。

3、本發明將水蒸發管或制冷劑蒸發管設置在機體內部，長時間使用后一旦發生銹蝕或損壞，能夠及時發現問題所在，并且方便修理。此外，通過伸縮管路連接裝置將水蒸發管或制冷劑蒸發管設置在機體外，不但安裝方便，還能令進風氣流完全通過水蒸發管或制冷劑蒸發管進行熱交換后進入機體內，保證了高效的制冷或制熱效果。

4、伸縮套管活動伸縮端的安裝沿通過磁吸式安裝件連接固定外套殼的安裝凸緣，能夠防止設備運行時產生振動，導致伸縮套管與機體或蒸發器之間脫節，影響設備的使用效果或壽命，避免出現漏風或制冷制熱效果不佳。

5、在毛細管和制冷劑蒸發管之間安裝制冷劑過濾器，可濾去制冷劑系統中的雜質，保持制冷劑系統的潔凈，令其能夠充分液化或汽化，延長設備使用壽命。

6、本發明結構簡單，使用靈活方便且高效節能。制作成本低，實用性能良好，適宜在業界推廣普及。

附圖說明

圖1是傳統的制冷劑循環空調的工作原理示意圖；

圖2是傳統的水空調的工作原理示意圖；

圖3是本發明雙介質循環系統的工作原理示意圖；

圖4是本發明的結構示意圖；

圖5是本發明實施例一的結構示意圖；

圖6是本發明實施例二的結構示意圖；

圖7是本發明實施例四中伸縮管路連接裝置的結構示意圖；

圖8是圖7的a部放大圖。

圖中：a、室內機；b、室外機；

1、毛細管；2、單向閥；3、制冷劑蒸發管；4、內機換熱風扇；5、儲液罐；6、壓縮機；7、制冷劑冷凝器；8、外機換熱風扇；9、四通換向閥；10、管路；11、水蒸發管；12、換熱風扇；13、水循環泵；14、地下水源；15、制冷劑過濾器；16、回水管；17、水井；18、進水管；19、出水管；20、水換熱管；21、熱交換器；22、制冷劑換熱管；23、制冷劑循環管路；

24、安裝沿；25、伸縮套管；26、固定螺栓孔；27、螺栓帽；28、固定螺栓；29、緊固帽體；30、內磁塊；31、防松繩；32、安裝沿；33、井下換熱器；34、內磁塊；35、機體；36、出風口；37、進風口；38、壓縮機外罩；39、安裝凸緣；40、磁吸銷裝孔；41、銷孔；42、磁吸固定銷。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

實施例一

如圖3和6所示，本發明所述的一種雙介質循環冷暖節能空調，機體35內有兩套獨立的循環系統：水循環系統、制冷劑循環系統。空調內還設置有一組熱交換器21，熱交換器21內設置有水換熱管20和制冷劑換熱管22，這兩組管路相互盤繞或層疊在一起，但相互獨立并不連通。

圖3和6中的水循環系統線路為粗實線標示的部分。在水循環系統的進水管18上安裝水循環泵13，進水管18的一端連接水蒸發管11，水蒸發管11連接回水管16，回水管16連接熱交換器21中的水換熱管20的入口端，水換熱管20的出口端連接出水管19的一端，出水管19的另一端連接散熱器33，散熱器33連接進水管18的另一端。散熱器33位于地下水源14的水井17中，并且在動水位以下。水循環系統為封閉內循環系統。

圖3和4中的制冷劑循環系統線路為雙點畫線標示的部分。制冷劑循環系統中設置有四通換向閥9，四通換向閥9的四通接口通過制冷劑循環管路23分別連接制冷劑蒸發管3、儲液罐5、壓縮機6和制冷劑換熱管22的一端；制冷劑換熱管22的另一端連接制冷劑蒸發管3；儲液罐5連接壓縮機6。毛細管1和單向閥2并聯后接入安裝在制冷劑換熱管22和制冷劑蒸發管3之間。制冷劑過濾器15安裝在毛細管1和制冷劑蒸發管3之間。

如圖4所示，在壓縮機6的外部包裹壓縮機外罩38。在機體35的上部開設進風口37和出風口36，在出風口36內安裝換熱風扇12，在出風口25和換熱風扇12之間設置水蒸發管11和制冷劑蒸發管3。

本發明在使用時，可單獨開啟水循環系統進行制冷作業，其工作原理與傳統水空調無異，也可根據需要同時開啟兩組系統，進行高效制熱或制冷作業。在此，以兩個系統同時開啟進行制冷作業為例，簡述其工作原理和過程：

空調在進行制冷作業時，水循環系統中的水循環泵13令井下換熱器33中的冷水通過進水管18進入水蒸發管11，換熱風扇12帶動氣流穿過水蒸發管11，將冷氣吹入居室內達到制冷效果，然后循環水再從回水管16流入水井下換熱器的水換熱管20，繼而流回井下換熱器33與水井17的井水進行熱交換，實現排熱降溫，完成水循環系統的作業。

與此同時，制冷劑循環系統中的壓縮機6排出高溫高壓氣態制冷劑，通過制冷劑循環管路23送入制冷劑換熱管22中，制冷劑在制冷劑換熱管22中流通的同時，與熱交換器21的水換熱管20進行熱交換，即利用循環水帶走室內空氣交換所產生的熱量，在水井17中散失掉。制冷劑完成散熱后變成高壓液態，通過毛細管1節流減壓，使制冷劑變成低壓液態，流入制冷劑蒸發管3中，通過換熱風扇12，吸收居室空氣中的熱量，最后返回到壓縮機6中，周而復始達到制冷的目的。

在這一過程中，至關重要的一步就是熱交換器21的換熱步驟。由于酷夏季節水井17中的地下水溫度遠低于室外三十至四十攝氏度的環境溫度，因此制冷劑在熱交換器21中散熱降溫，要遠勝于在傳統空調室外機中的降溫效果，因此取得的制冷效果，也遠遠超過傳統空調。

雙系統同時進行制熱作業時的原理和過程與制冷時相似，不同的是制冷劑在四通換向閥9作用下，流向與制冷時相反。制冷劑在低壓氣態狀態下，被壓縮機6壓縮成高溫高壓氣態，送入制冷劑蒸發管3中，通過換熱風扇12在居室中進行散熱，散熱后變成液態，再由經毛細管1節流減壓，回到制冷劑換熱管22中，制冷劑在制冷劑換熱管22中流通的同時，與熱交換器21的水換熱管20進行熱交換，帶走室內排出的冷量，然后利用水井中的井下換熱器33將冷量排到地下井水中。最后制冷劑返回到壓縮機6中，周而復始達到制熱的目的。由于寒冬季節地下水的溫度遠高于室外零下十幾攝氏度、甚至零下幾十攝氏度的環境溫度，因此制冷劑在熱交換器21中吸熱效果更好，要遠勝于在傳統空調室外機中的增溫效果，因此制熱能力也遠勝傳統空調。

在本實施例中，設計為3p的水空調，按照不同流量的設置，空調的運行參數設置見表一：

在本實施例中，設計為5p的水空調，按照不同流量的設置，空調的運行參數設置見表二：

在本實施例中，設計為工業用水空調，按照不同流量的設置，空調的運行參數設置見表三：

申請人將本專利產品（型號分別為壁掛式、3p冷暖水空調和5p冷暖水空調）在冬季和夏季分別作出性能檢測報告。檢測單位為山東建筑大學建筑節能工程質量檢測中心。

檢測條件和檢測如下：

（1）測試儀器：fscs20c1-00c富士超聲波流量計

瑞典swemaflow125多功能能測試儀

芬蘭hmp42+hm141溫濕度計

wbg-0-2二等標準溫度計

hs567聲級計

（2）測試結果a.

環境溫度：12.1℃環境濕度：36.3%大氣壓力：99885pa

檢測時間：2017年1月18日

雙能地溫冷暖壁掛式水空調的制熱測試結果見表四：

（3）測試結果b

環境溫度：9.4℃環境濕度：32.6%大氣壓力：99885pa

檢測時間：2017年1月18日

雙能地溫冷暖壁掛式水空調（實驗樣機1）的制熱測試結果見表五：

（4）測試結果c

環境溫度：9.4℃環境濕度：32.6%大氣壓力：99885pa

檢測時間：2017年1月18日

雙能地溫冷暖壁掛式水空調（實驗樣機2）的制熱測試結果見表六：

（5）測試結果d

環境溫度：36.1℃環境濕度：46.3%大氣壓力：101920pa

檢測時間：2017年7月11日

雙能地溫冷暖壁掛式水空調的制熱測試結果見表七：

（6）測試結果e

環境溫度：36.1℃環境濕度：46.3%大氣壓力：101932pa

檢測時間：2017年7月11日

雙能地溫冷暖壁掛式水空調（實驗樣機3）的制熱測試結果見表八：

（7）測試結果f

環境溫度：36.1℃環境濕度：46.3%大氣壓力：101932pa

檢測時間：2017年7月11日

雙能地溫冷暖壁掛式水空調（實驗樣機4）的制熱測試結果見表九：

實施例二

如圖5所示，所述水蒸發管（和/或制冷劑蒸發管）設置在進風口外。其余結構和實施方式同實施例一，不再贅述。

實施例三

如圖6所示，所述水蒸發管和/或制冷劑蒸發管設置在進風口內。其余結構和實施方式同實施例一，不再贅述。

實施例四

如圖7所示，本實施例是在實施例二的基礎上，設置伸縮管路連接裝置。水蒸發管或制冷劑蒸發管安裝在進風口外時，所述伸縮管路連接裝置包括伸縮套管，伸縮套管包括三節以上的套裝在一起的伸縮管，在兩端的伸縮管上分別設置安裝沿；在水蒸發管或制冷劑蒸發管外設置外套殼，外套殼上設置安裝凸緣；伸縮套管固定端的安裝沿安裝在進風口上，伸縮套管活動伸縮端的安裝沿通過磁吸式安裝件連接固定外套殼的安裝凸緣。

如圖8所示，所述磁吸式安裝件包括固定螺栓、防震動硅膠固定套件和磁吸固定銷，所述磁吸固定銷內設置外磁塊；在安裝凸緣和安裝沿上對應開設固定螺栓孔，在安裝凸緣或安裝沿上開設磁吸銷裝孔，在磁吸銷裝孔內設置內磁塊，所述固定螺栓螺旋插入固定螺栓孔中；所述防震動硅膠固定套件包括緊固帽體，所述緊固帽體連接防松繩，在防松繩的末端設置銷孔；緊固帽體套裝在固定螺栓的螺栓帽上，所述磁吸固定銷穿過防松繩的銷孔后插入磁吸銷裝孔中，同時外磁塊與內磁塊相互吸引，令磁吸固定銷穩固插入磁吸銷裝孔中。

伸縮套管活動伸縮端的安裝沿通過磁吸式安裝件連接固定外套殼的安裝凸緣，能夠防止設備運行時產生振動，導致伸縮套管與機體或蒸發器之間脫節，影響設備的使用效果或壽命，避免出現漏風或制冷制熱效果不佳。

需要指出的是，上述實施方式僅是本發明優選的實施例，對于本技術領域的普通技術人員來說，在符合本發明工作原理的前提下，任何等同或相似的替換均落入本發明的保護范圍內。