热泵式空调热水两用机
－－制冷空调业最后一块未被瓜分的大蛋糕
引言
随着我国空调行业的日益壮大，世界各大家电企业的空调制造业务逐步完成了向中国转移，全国空调制造业以数千亿元的总产值成为我国的支柱性产业之一。中国变成了全球空调企业竞争的平台，国内外空调企业面对着同样的资源和市场，国内市场趋于饱和，由卖方市场逐步转为买方市场。
当国内整个空调行业在不断升级的价格战中利润越来越薄时，当整个空调行业面临竞争同质化的困境时，当国外的技术壁垒越来越厉害时，谁最有研发实力，谁最先培育出技术优势，研究出新产品，谁将赢得战略转型的先机，并最终赢得市场。在当前中国空调企业的竞争战略转型中，新产品新技术将扮演非常重要的角色。
一块巨大的未被开垦的处女地
正当空调企业的高管们感叹市场空间越来越小时，他们没有发现其实就在眼皮底下还潜藏着一块巨大的处女地，这就是家用热泵热水器及家用空调热水器两用机市场。
随着全球性能源危机的加剧，我国目前的能源供应形式也日趋紧张。一方面，燃油价格持续高涨，电力供应也频频告急，连我国最引为自豪的煤炭供应都出现了问题。在这种背景下，作为一种具有极高节能效益的家用热泵热水器及家用空调热水器两用机近年来再一次被广泛关注。
热泵热水器：利用空调热泵运行的原理，制取50度左右的卫生热水，可以使电能利用率达到300％，也就是输入一个能量单位的电能，可以得到3倍左右的热能。是传统的直接加热式电热水器的能源利用效率的三倍，著有极高的节能效果。除了高效省电，它还有具有最好的安全性，因为它的加热器件是换热器而不是电热管，水电有很好的隔离。也不像燃起燃气热水器生产致命的燃烧废气。缺点是价格较贵，使用范围受所属地域的气候限制。
家用空调热水器两用机：如果说热泵热水器还只是节能，那家用空调热水器两用机是既节能又省钱又安全。由于热泵热水器与目前广泛使用的家用冷暖空调机结构上非常类似，而空调平时的使用率又很低，夏季使用时，排出的热气还形成令人讨厌的热污染。因此，将二者合为一体，一台家用空调热水器两用机的价格与一台家用空调机+一台电热水器相等。不但可以相互利用降低成本，而且夏季使用空调时可完全免费得到热水，并节省安装空间。一举三得！可谓前程不可限量。
家用热泵热水器及家用空调热水器两用机可预计的年销售量在1000万台以上，年销售额不小于300亿元人民币。可以说是空调行业里的未被瓜分的最大一块蛋糕。
如此神奇的产品，如此巨大的市场，如今却还是一片未被开垦的处女地，岂不是令人奇怪？
之所以还没有人吃到这块甜美的大蛋糕，并非大家礼让或者还不知道有这回事， 觊觎这块蛋糕的人其实很多，也很久了。可以说，凡是搞制冷空调研究的人都知道有这么一扇尚未打开的财富之门。初次接触到这项技术的人，都会觉得这是一个唾手可得发财良机。经本人查询了在我国申请的相关专利，做了一个不完全的统计，光有关家用热泵热水器及家用空调热水器两用机系统结构的专利总量将近300件之多。最早的申请年份是1992年，以后逐年增多，申请的人开始以台湾人、韩国人、日本人居多，95年以后国人成为主力。让人们意象不到的是，在这么多的专利申请人当中，大部分的并非专业技术人员，而是一些与空调几乎没有关系的民间社会人士，甚至包括一些农村居民。
专利技术具有高度的排他性，即有你没我，同样的技术为什么会有这么多重复专利，这在起他领域内是非常罕见的现象。本人认为有以下几个方面的原因：
一、 1、因为一直没有成熟的产品面世，所以很多人以为别人还没有注意到该技术。诱使很多人去“抢先”申请专利；
二、 2、很容易得到发明启示：随着家用空调逐步普及，很多人注意到了夏季空调机不断往外冒出的热空气。看到这些热空气白白带走的热量，就会使很多有心人，即使没有相应的专业知识，也可以联想到发明利用这些免费热量的热水器空调两用机，这是为什么专利申请者中大部分为非专业人士的缘故；
三、 3、专利查询的不便：特别是早些年，普通人查询以往的专利文献，必须到当地专利局的资料室或提出关键词由专利局的工作人员在专用电脑光盘上查询。本人过去也上专利局查询过相关专利，交了200元查询费，得到的结果只有很简单的一些文字，根本没有参考价值。所以很多人干脆懒得查询，只管自己先申请了再说；
四、 4、以为利用空调机作为热水器很简单：这也是导致大量非专业人士申请专利的原因。
简单的产品，最难的设计
很多人认为实现该产品很容易，以作者本人多年的设计和研究的经验看，该产品堪称最难设计的制冷空调产品，需要同时满足一系列苛刻的条件。以家用空调热水器两用机为例说明，需要克服以下5大难关：
1、该产品有单独制冷、单独制热、单独制热水、制冷兼制热水、制热兼制热水5种运行工况，同一套系统要适应5种工况条件下不同的节流阻力；
2、同样的道理，5种工况运行，系统需要的制冷剂量也不相同，有的甚至相差将近一倍，如何在运行中自动调节制冷剂数量也是一个非常棘手的问题，这也是迄今为止，所有已经公开的专利和相关产品都没有得到很好解决的一个致命问题；
3、卫生热水的温度要求一般需要达到摄氏50度左右或更高，制冷剂如果采用常用的F22或其替代工质，则单独制取热水时的冷凝压力很可能超过普通空调压缩机的最高压力值，过高的排气温度也会使冷冻油老化，长时间运行会烧毁压缩机。如果采用F12及其替代工质，则作为空调使用时制冷量会降低40%左右；
4、基于成本和可靠性的考虑，系统不能设计得太复杂，不能采用太多的电磁阀等高价控制部件，最好是不用或少用，特别是不采用大通径电磁阀；
5、系统中必须要有一个特别的水氟换热器，这个水氟换热器必须具备以下三个特点：小容量、高效率、体积小、耐脏污。现有的2种小型主流水氟换热器——板式换热器、套管换热器都不同时这几个特点。板式换热器效率高，结构紧凑体积小，但是不耐脏，在开式水系统中容易结垢堵塞。套管换热器虽然价格便宜，但体积太大，不适合家用。只有壳管式换热器比较合适，但是，壳管换热器一般用于大中型换热量的场合，尚没有家用的超小容量型号。
可以说，现有的几百种专利，几百种方案，都仅仅只是看到了或解决了其中1个或者2个至多3个问题，没有可以完全满足以上条件的。能同时满足3条以上的都没有。即使是一些大公司和高校科研单位的专业研究者申请的专利都是一样的情况。
现实的情况是：几百项专利，几百种方案，却没有一种能最终成为成功的商业化产品。
潜心研究，终成正果
作者也是很早就开始关注这个项目，并一直进行针对性研究。日前已经完成了最后的一个子项研究，产品具备了商业化大生产的条件。
本人的方案具有以下特征：
第一篇 1、 上面5个难题都得到了较好的解决，单独制冷、单独制热、单独制热水、制冷兼制热水、制热兼制热水5种工况均能以最高效率或接近最高效率运行；
第二篇 2、 系统结构简单，在现有分体式空调机基础上，仅仅新增2个小通径电磁阀（用于液氟切换，Φ
第三篇 3、 成本与目前的家用分体空调+电热水器成本相当，可能略高一点；
第四篇 4、 空调室内机与家用分体空调室内机完全一样，室外机外形及内部结构几乎与目前的分体空调完全也几乎一样，如果是现有空调企业上该产品，新设备投资很小。唯一不同的是室外机高度增加约6-8厘米，在增加的底层放置了本人专门新发明的高效耐脏回管水氟换热器；
第五篇 5、 为核心技术申请了2项发明专利，20年专营保护。
整个方案已经非常完善，可以说是目前技术和工艺条件下能达到的最佳方案。特别是在满足多种工况的制冷剂平衡方面，可以说是能自动平衡各种工况下制冷剂量的唯一方案。
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