CN105546767A - 一种双效蒸发式换热器及控制方法 - Google Patents

一种双效蒸发式换热器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双效蒸发式换热器及控制方法，该换热器包括风扇电机、轴流风扇、机壳、翅片式换热器、控制器、冷媒液管和冷媒气管，机壳上设有进风口和出风口；机壳内设有波纹填料和水槽，机壳一侧设有与波纹填料并排的风阀，风阀上设有风阀执行器，机壳外侧设有环境温湿度传感器，水槽内设有水温传感器；机壳上安装有输水管，输水管一端通过水泵与水槽连通，输水管另一端连通有分水管。本发明制冷和制热功能并重，利用环境温湿度传感器和水温传感器检测到数值来控制水泵、轴流风扇和风阀的开启和关闭，以提升冷媒与水及空气的换热效率具有较好的制冷和制热功能，在制冷运行中具有较高的能效并且能提供相当于风冷空调的制热能力。

Description

一种双效蒸发式换热器及控制方法
技术领域
本发明具体涉及一种双效蒸发式换热器及控制方法。
背景技术
热交换装置通常用于温度调节装置中，如空调、制冷设备、制热设备。其原理是通过在热交换装置内通入低温的制冷剂对热交换装置进行降温，然后在热交换装置内流过空气，使空气降温，达到制冷效果；或者是对热交换装置进行加热，然后向热交换装置内流过空气，使空气升温，达到制热效果。
常用的换热器为翅片式换热器，在换热器内设置有密布若干孔隙，制冷剂便是从孔隙中流过，以完成制冷剂与换热器之间的热交换。换热器的表面或内部设置若干翅片，翅片与流过的空气接触，完成换热器与空气之间的热交换。
现有热交换装置通常使用冷媒完成制冷，用电加热的方式完成制热，侧重制冷或制热效果，制冷和制热效果不能并重，如果有很好的制热效果则制冷效果便欠佳，如果有较好的制冷效果则制热效果便欠佳。
换热器是空调系统的重要部分，其原理是在换热器内通入水或空气，与换热器内流动的制冷剂进行能量交换。在制冷运行中，将室内热量通过换热器中的水或者空气带走；在制热运行中，将通过换热器内的水或空气中的能量由制冷剂带向室内。
常用的换热器分为壳管式换热器与翅片式换热器。单独的翅片换热器中流动的水空气，与翅片换热器中铜管流动的冷媒进行能量交换，由于空气流经翅片换热器的传热效率较低，因此翅片换热器作为空调系统换热器，则空调系统能耗较高；现有壳管换热器作为换热器则局限于只能用水作为介质与流经的冷媒进行热交换，作为制冷具有较高的效率，但无法实现制热的功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种双效蒸发式换热器及控制方法，以实现具有较高制冷效率且能制热的目的。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
提供一种双效蒸发式换热器，包括风扇电机19、轴流风扇17、机壳3和控制器，机壳3一侧设有进风口21，机壳3上面设有出风口18，机壳3内设有连通进风口21和出风口18的风道22；进风口21内侧设有翅片式换热器9，翅片式换热器9上连通有冷媒液管5和冷媒气管7，控制器与空调的控制装置连接；出风口18上侧设有轴流风扇17，轴流风扇17与风扇电机19传动端连接，风扇电机19与控制器连接；
机壳3内设有波纹填料15和水槽2，机壳3一侧设有与波纹填料15并排的风阀11，风阀11上设有与控制器连接的风阀执行器10，机壳3外侧设有与控制器连接的环境温湿度传感器8，水槽2内设有与控制器连接的水温传感器4，波纹填料15和翅片式换热器9均位于水槽2上方；
机壳3上安装有输水管12，输水管12一端通过水泵1与水槽2连通，输水管12另一端连通有位于机壳3内的分水管14，分水管14位于波纹填料15和翅片式换热器9上方。
作为优选，分水管14下方设有用于将分水管14流出的水均匀的洒落在波纹填料15或者翅片换热器上的布水板13，波纹填料15或者翅片换热器为上下布置，二者可交换位置。
作为优选，波纹填料15位于翅片换热器上方。
作为优选，风扇电机19上设有与控制器连接的调速器20。
作为优选，进风口21处设有通风隔板6，通风隔板6为百页窗结构。
作为优选，出风口18下侧设有挡水板16，挡水板16为百页窗结构。
提供一种双效蒸发式换热器的控制方法，包括如下步骤：
控制器通过环境温湿度传感器8监测环境温湿度，通过水温传感器4监测水槽2内的水温，通过空调的控制装置检测判断换热器的运行状态；通过控制器预先设定水泵1、风阀11和风扇电机19的启动阀值，所述启动阀值为水泵1、风阀11和风扇电机19启动所需的环境温湿度以及水槽2内的水温数值；
一、换热器运行制冷模式时，气态冷媒由冷媒气管7进入翅片式换热器9转化为液态以释放热能，翅片式换热器9变热；
在环境温度高于水泵1开启阀值，且水槽2中的水温低于风机启动阀值时，水槽2中的水依次通过水泵1、布水板13和波纹填料15散布到变热的翅片式换热器9上，水被换翅片式换热器9加热后继续向下流动汇入水槽2中，水槽2中的水温度逐渐升高；
水槽2内的水温高于轴流风扇17启动阀值时轴流风扇17启动，轴流风扇17带动空气流过波纹填料15及翅片换热器表面，水分蒸发带走热能使余下的水降温；
二、换热器运行制热模式时，液态冷媒由冷媒液管5进入翅片式换热器9转化为气态以吸收热能，翅片式换热器9变冷；
在环境温度低于水泵1开启阀值，且水槽2中的水温高于风机启动阀值时，水槽2中的水依次通过水泵1、布水板13和波纹填料15散布到变热的翅片式换热器9上，变冷的翅片式换热器9吸收水中的热能，水变冷后继续向下流动汇入水槽2中，水槽2中的水温度逐渐降低；
水槽2内的水温低于轴流风扇17启动阀值时轴流风扇17启动，轴流风扇17带动空气流过波纹填料15及翅片换热器表面，水分蒸发带走热能使余下的水降温。
作为优选，换热器运行制冷模式时，环境温度低于水泵1开启阀值时水泵1关闭，翅片换热器温度高于风机开启阀值时风机开启，水泵1关闭时风阀11响应关闭。
作为优选，换热器运行制热模式时，环境温度高于水泵1开启阀值时水泵1关闭，翅片换热器温度低于风机开启阀值时风机开启，水泵1打开时风阀11响应打开。
作为优选，轴流风扇17在启动和关闭的过程中，控制器通过风扇电机19上的调速器20调整轴流风扇17的转速以降低能耗。
本发明的有益效果为：
1、本发明制冷和制热功能并重，利用环境温湿度传感器和水温传感器检测到数值来控制水泵、轴流风扇和风阀的开启和关闭，以提升冷媒与水及空气的换热效率，以快速的达到制热或制冷的目的，具有较好的制冷和制热功能，在制冷运行中具有较高的能效并且能提供相当于风冷空调的制热能力。
附图说明
图1为双效蒸发式换热器的结构示意图。
其中：1、水泵；2、水槽；3、机壳；4、水温传感器；5、冷媒液管；6、通风隔板；7、冷媒气管；8、环境温湿度传感器；9、翅片式换热器；10、风阀执行器；11、风阀；12、输水管；13、布水板；14、分水管；15、波纹填料；16、挡水板；17、轴流风扇；18、出风口；19、风扇电机；20、调速器；21、进风口；22、风道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
一、换热器运行制冷模式时：气态冷媒由冷媒气管7流入翅片式换热器9转化为液态以释放热能，液态冷媒由冷媒液管5排出，翅片式换热器9变热。
1、当环境温度小于启动阀值，水槽2中水温小于/等于启动阀值时。轴流风扇17停止运行，风阀执行器10将风阀11打开，水泵1启动运行。水泵1将水槽2中的水通过输水管12上和分水管14排入机壳3内，排入的水依次通过布水板13和波纹填料15形成细流，并均匀散布到翅片式换热器9上，冷媒释放的热能通过翅片式换热器9传递给流过的水和空气，机壳3内的空气变热，洒在翅片式换热器9上的水受热会产生水蒸气。水被换翅片式换热器9加热后继续向下流动汇入水槽2中，水槽2中的水温度逐渐升高。
2、当环境温度和湿度小于启动阀值，水槽2中水温大于启动阀值时。风扇电机19驱动轴流风扇17运行，风阀执行器10将风阀11打开，水泵1启动运行。机壳3内的热空气和水蒸气在轴流风扇17的作用下通过出风口18排出，外部的常温空气经过通风隔板6进入机壳3内并吸收冷媒传递给翅片式换热器9的热能，以提高冷媒通过翅片式换热器9释放热能的效率。挡水板16挡住颗粒较大的水珠，防止水槽2中水流失过快。
3、当环境温度小于启动阀值，环境湿度大于启动阀值，水槽2中水温大于/等于启动阀值时。风扇电机19驱动轴流风扇17运行，风阀执行器10将风阀11关闭，水泵1停止运行。轴流风扇17运行将机壳3内的热空气通过出风口18排出，外部的常温空气经过通风隔板6进入机壳3内并吸收冷媒传递给翅片式换热器9的热能，以提高冷媒通过翅片式换热器9释放热能的效率。
4、当环境温度大于启动阀值时。风扇电机19驱动轴流风扇17运行，风阀执行器10将风阀11打开，水泵1启动运行。冷媒释放的热能通过翅片式换热器9传递给经过翅片式换热器9的水和空气，轴流风扇17机壳3内的热空气通过出风口18排出，外部的常温空气经过通风隔板6进入机壳3内并吸收冷媒传递给翅片式换热器9的热能，以提升冷媒释放热能的效率。
制冷运行时，本发明的换热器利用了大面积翅片换热器与流经其中的水进行热交换，具有较高的换热效率，能提高空调系统制冷效率。
二、换热器运行制热模式时：液态冷媒由冷媒液管5进入翅片式换热器9转化为气态以吸收热能，翅片式换热器9变冷。
1、当环境温度小于启动阀值时。风扇电机19驱动轴流风扇17运行，风阀执行器10将风阀11关闭，水泵1停止运行。冷媒通过翅片式换热器9吸收经过的空气中的热能，机壳3内的空气变冷，轴流风扇17运行将冷空气通过出风口18排出，外部的常温空气经过通风隔板6进入机壳3内将热能通过翅片式换热器9传递给冷媒，以提升冷媒通过翅片式换热器9吸收热能的效率。
2、当环境温度和湿度大于启动阀值，水槽2中水温大于/等于启动阀值时。风扇电机19驱动轴流风扇17运行，风阀执行器10将风阀11打开，水泵1启动运行。水泵1将水槽2中的水通过输水管12上和分水管14排入机壳3内，排入的水依次通过布水板13和波纹填料15形成细流，并均匀散布到翅片式换热器9上，流过的水将热能通过翅片式换热器9传递给冷媒，水将热能传递给冷媒后变冷并继续向下流动汇入水槽2中，水槽2中的水温度逐渐降低。轴流风扇17将机壳3内的冷空气通过出风口18排出，外部的常温空气经过通风隔板6进入机壳3内并将热能通过翅片式换热器9传递给冷媒，以提升冷媒吸收热能的效率。
3、当环境温度大于启动阀值，环境湿度小于启动阀值，水槽2中水温大于启动阀值。风扇电机19驱动轴流风扇17运行，水泵1停止运行，风阀执行器10将风阀11关闭。轴流风扇17运行将机壳3内的冷空气通过出风口18排出，外部的常温空气经过通风隔板6进入机壳3内并将热能通过翅片式换热器9传递给冷媒，以提升冷媒通过翅片式换热器9吸收热能的效率。
换热器在运行制冷和制热模式过程中，控制器通过调速器调整风扇电机的功率，以提升换热效率和降低功耗。
综合上述可知，该双效蒸发式换热器制冷和制热功能并重，利用环境温湿度传感器8和水温传感器4检测到的温度来控制冷媒与水和空气换热，能够快速的达到制热或制冷的目的，具有较好的制冷和制热功能。
上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双效蒸发式换热器，包括风扇电机、轴流风扇、机壳和控制器，机壳一侧设有进风口，机壳上面设有出风口，机壳内设有连通进风口和出风口的风道；所述进风口内侧设有翅片式换热器，翅片式换热器上连通有冷媒液管和冷媒气管，控制器与空调的控制装置连接；所述出风口上侧设有轴流风扇，轴流风扇与风扇电机传动端连接，风扇电机与控制器连接，其特征在于：
所述机壳内设有波纹填料和水槽，机壳一侧设有与波纹填料并排的风阀，风阀上设有与控制器连接的风阀执行器，机壳外侧设有与控制器连接的环境温湿度传感器，水槽内设有与控制器连接的水温传感器，波纹填料和翅片式换热器均位于水槽上方；所述机壳上安装有输水管，输水管一端通过水泵与水槽连通，输水管另一端连通有位于机壳内的分水管，分水管位于波纹填料和翅片式换热器上方；所述进风口处设有通风隔板，出风口下侧设有挡水板。
2.根据权利要求1所述的双效蒸发式换热器，其特征在于：所述风扇电机上设有与控制器连接的调速器。
3.根据权利要求1所述的双效蒸发式换热器，其特征在于：所述通风隔板和挡水板均为百页窗结构。
4.根据权利要求1～3任一项所述双效蒸发式换热器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制器通过环境温湿度传感器监测环境温湿度，通过水温传感器监测水槽内的水温，通过空调的控制装置检测判断换热器的运行状态；通过控制器预先设定水泵、风阀和风扇电机的启动阀值，所述启动阀值为水泵、风阀和风扇电机启动所需的环境温湿度以及水槽内的水温数值；
一、换热器运行制冷模式时，气态冷媒由冷媒气管进入翅片式换热器转化为液态以释放热能，翅片式换热器变热；
在环境温度高于水泵开启阀值，且水槽中的水温低于风机启动阀值时，水槽中的水依次通过水泵、布水板和波纹填料散布到变热的翅片式换热器上，水被换翅片式换热器加热后继续向下流动汇入水槽中，水槽中的水温度逐渐升高；
水槽内的水温高于轴流风扇启动阀值时轴流风扇启动，轴流风扇带动空气流过波纹填料及翅片换热器表面，水分蒸发带走热能使余下的水降温；
二、换热器运行制热模式时，液态冷媒由冷媒液管进入翅片式换热器转化为气态以吸收热能，翅片式换热器变冷；
在环境温度低于水泵开启阀值，且水槽中的水温高于风机启动阀值时，水槽中的水依次通过水泵、布水板和波纹填料散布到变热的翅片式换热器上，变冷的翅片式换热器吸收水中的热能，水变冷后继续向下流动汇入水槽中，水槽中的水温度逐渐降低；
水槽内的水温低于轴流风扇启动阀值时轴流风扇启动，轴流风扇带动空气流过波纹填料及翅片换热器表面，水分蒸发带走热能使余下的水降温。
5.根据权利要求4所述双效蒸发式换热器的控制方法，其特征在于：所述换热器运行制冷模式时，环境温度低于水泵开启阀值时水泵关闭，翅片换热器温度高于风机开启阀值时风机开启，水泵关闭时风阀响应关闭。
6.根据权利要求4所述双效蒸发式换热器的控制方法，其特征在于：所述换热器运行制热模式时，环境温度高于水泵开启阀值时水泵关闭，翅片换热器温度低于风机开启阀值时风机开启，水泵打开时风阀响应打开。
7.根据权利要求4所述双效蒸发式换热器的控制方法，其特征在于：所述轴流风扇在启动和关闭的过程中，控制器通过风扇电机上的调速器调整轴流风扇的转速以降低能耗。
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