CN107461846A - 一种水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置,包括供热管路与铝合金辐射板,供热管路包括依次相连的供热干管、回热干管和加热管；加热管是蛇形盘管，铝合金辐射板包括多个铝合金辐射板模块，每个铝合金辐射板模块内包围加热管上依次排列的加热管的四段直线管段，铝合金辐射板模块中相邻的直线管段之间由两个隔板间隔出一空间，从而在铝合金辐射板模块内形成了四个管路通道和三个蓄水通道，铝合金辐射板模块的前面位于管路通道的区域部分是向前突出的圆弧面，位于蓄水通道的区域部分是平面；多个铝合金辐射板模块的两端均设有贯通的封装腔，封装腔包围加热管的U形管段，每个铝合金辐射板模块的两端与封装腔之间均设有连接管。

Description

一种水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置

技术领域

本发明涉及空气源热泵空调系统，具体地说，涉及一种用于冬夏双末端空气源热泵系统冬季室内采暖的新型高效的水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置。

背景技术

现如今能源危机已经逐渐成为遏制我国经济社会发展的突出问题，国家“十三五”规划提出“强化建筑节能”，“推进利用太阳能、浅层地热能、空气热能、工业余热等解决建筑用能需要”。其中，空气源热泵系统由于其能量利用效率较高，安装便捷维修简单以及无污染等优点在我国大部分地区得到了广泛应用。针对不进行集中采暖的地区，百姓分散燃烧的化石能源质量差。为标本兼治，改善空气质量，减少烟尘排放，提出了采用电采暖设备逐渐替代原有化石能源分散燃烧的方案，以减少因散煤燃烧造成的环境污染问题。在已有电供暖设施中，采用电驱动的空气源热泵从空气中取热，将低品位热能转化为高品位热能进行供暖，是最节能、最易行的供暖设施。

传统空气源热泵制冷和供暖均使用室内机作为换热末端，依靠对流换热加热室内空气，易出现室内冷热不均和吹风感的问题，影响室内热舒适性。而辐射供暖由于其节能舒适，不占用房间使用面积等特点已在我国北方地区大面积使用。为此，一种将空气源热泵与辐射板供暖系统结合的新型供暖方式被提出并用于生产，但是，目前普遍使用的空气源热泵热水供暖系统在冬季运行时室外机表面易结霜且除霜频繁，影响运行效率与室内热舒适性的问题仍然没有明确的解决方案。

发明内容

为了进一步节约能源提高系统性能扩大系统使用范围，本发明针对夏季以传统空调室内机对室内进行制冷的冬夏双末端空气源热泵系统设计了一种用于冬季采暖的水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置，该装置利用已有建筑条件，将从压缩机排出的高温制冷剂气体直接通入辐射板中的加热管，利用制冷剂的冷凝放热通过导热和对流的方式加热辐射板内壁与加热管之间空腔内填充的水，进而使得壳体辐射板升温，热量以辐射和对流的方式向室内传递，在保留传统辐射供暖方式节能及热舒适性强等优势的基础上，进一步降低冷凝温度，提高空气源热泵的COP，实现节能减排。由于水的比容较大，当系统停机或除霜时，填充在辐射板内壁与加热管之间空腔中的水所蓄存的热量可以作为融霜的热源，代替传统空气源热水供暖系统系统中直接吸收室内空气热量进行融霜的方式，从而避免室内温度在融霜时发生较大波动，保证室内热舒适性。

为解决以上问题，提高系统的运行效率，本发明提出一种水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置,包括供热管路与铝合金辐射板,所述供热管路包括依次相连的供热干管、回热干管和加热管，所述供热干管和回热干管上均设有温度压力传感器和控制调节阀门；所述加热管是由交替连接的直线管段和U形管段构成的蛇形盘管，所述铝合金辐射板包括多个铝合金辐射板模块，每个铝合金辐射板模块内包围所述加热管上依次排列的四段直线管段，所述铝合金辐射板模块的上面与最上端的直线管段相接触，所述铝合金辐射板模块的下面与最下端的直线管段相接触，所述铝合金辐射板模块内相邻的直线管段之间由两个隔板间隔出一空间，从而在所述铝合金辐射板模块内形成了七个与所述加热管的直线管段方向一致的通道，其中，四个通道为管路通道，三个为蓄水通道，所述铝合金辐射板模块的前面上、且位于所述管路通道的区域部分是向前突出的圆弧面，所述铝合金辐射板模块的前面上、且位于所述蓄水通道的区域部分是平面，所述圆弧面和所述平面连接；所述后面上设有横向翅片；多个铝合金辐射板模块的两端均设有贯通的封装腔，一端的封装腔设有灌水孔，另一端的封装腔的顶部设有出气孔；所述封装腔包围所述加热管的U形管段，每个铝合金辐射板模块的两端与所述封装腔之间均设有连接管，所述连接管的横截面为矩形，所述连接管的高度H1小于铝合金辐射板模块的高度H，所述连接管的宽度W1小于所述铝合金辐射板模块的后面到其前面的平面处之间的距离W；所述封装腔的宽度等于W；所述铝合金辐射板模块的前面与所述连接管的前面连接处为斜面连接。

进一步讲，本发明中，所述管路通道与蓄水通道间隔布置。

所述管路通道的横截面大于其中通过的加热管的横截面，所述加热管通过固定夹固定在所述管路通道的中心位置。

所述铝合金辐射板的最低点处设有泄水丝堵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明装置适用于双末端空调系统，冬夏季切换运行，保障夏季正常供冷的同时，优化冬季采暖效果。使用过程中，制冷剂直接进入辐射板中的加热管，在加热管中将冷凝热释放给水，进而直接加热辐射板向室内供热，省去了传统系统中的热水输配环路，减少输送能耗和能量损失，降低冷凝温度，提高系统能效。供热管道简单，总长度小，减少流动阻力，降低能耗。蓄水层中水作为蓄热介质，均匀了辐射板整体温度，相在热量高峰期起到削峰填谷作用，同时通过水的储热为冬季空气源热泵运行时融霜提供热量，保证室内热舒适的同时，解决除霜问题，提高能源利用效率，最大化利用空气能。相比于传统空调制热，辐射供暖室内空气流速低，不会引起灰尘飞扬，且无风机等运动部件，系统运行安静无噪声。本发明直接冷凝式铝合金辐射板构造简单，方便进行设备的模块化生产，大大减少了施工难度和工程量，降低改造成本。

附图说明

图1为本发明水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置的平面示意图；

图2为图1中C-C剖切位置的剖面图；

图3为图1中A-A剖切位置的剖面图；

图4为图1中B-B剖切位置的剖面图。

图中：1-加热管，2-蓄水层，3-封装腔，4-连接管，5-出气孔，6-灌水孔，7-横向翅片，8-供热干管，9-温度压力传感器，10-控制调节阀，11-回热干管，12-铝合金辐射板，13-泄水丝堵，14-固定夹，15-直线管段，16-U形管段，17-铝合金辐射板模块，18-管路通道，19-蓄水通道，20-圆弧面，21-平面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1所示，本发明提出的一种水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置,包括供热管路与铝合金辐射板12,所述供热管路包括依次相连的供热干管8、回热干管11和加热管1，所述供热干管8和回热干管11上均设有温度压力传感器9和控制调节阀门10；所述加热管1是由交替连接的直线管段15和U形管段16构成的蛇形盘管。

所述铝合金辐射板12包括多个铝合金辐射板模块17，图1、图2和图3示出了具有三个铝合金辐射板模块17的结构，如图1所示，每个铝合金辐射板模块17内包围所述加热管1上依次排列的四段直线管段15，所述铝合金辐射板模块17内相邻的直线管段15之间由两个隔板18间隔出一空间，从而在所述铝合金辐射板模块17内形成了七个与所述加热管1的直线管段15方向一致的通道，如图3所示，其中的四个通道为管路通道18，三个为蓄水通道19，所述管路通道18与蓄水通道19间隔布置，所述管路通道18的横截面大于其中通过的加热管1的横截面，所述加热管1通过固定夹14固定在所述管路通道18的中心位置，避免加热管1与铝合金辐射板的外壁直接接触，如图3所示。所述管路通道18中蛇形盘管的加热管1内流动制冷剂，管外空间连接着蓄水通道19从而构成了蓄水层2，如图2和图3所示，为了保证辐射板的承压能力，选用铝合金型材作为辐射板壳体，将U形管段(铜管)16套入每个铝合金辐射板模块中4个管路通道18，在两两管路通道18之间留有蓄水通道19，加大蓄水容量，保证水蓄热直接冷凝式辐射板的蓄热量。蓄水层2与外层铝合金辐射板直接接触，水层吸收热量后传递给外层铝合金辐射板，所述铝合金辐射板模块17的前面上、且位于所述管路通道18的区域部分是向前突出的圆弧面20，所述铝合金辐射板模块17的前面上、且位于所述蓄水通道19的区域部分是平面21，所述圆弧面20和所述平面21连接，铝合金辐射板12的正面(即前面)通过辐射方式向室内空气换热，所述铝合金辐射板模块17的背面(即后面)为平面，所述后面上设有横向翅片7，加强与室内空气的对流，通过对流方式与墙壁面进行热交换，如图3和图4所示，通过安装间隙，与壁挂背后空气夹层进行对流换热，与传统墙体辐射供暖末端相比，铝合金壁挂辐射板不仅增强了与房间空气的对流换热量，且空气夹层减小了墙体供暖系统向相邻房间换热的反向传热量。

如图1所示，多个铝合金辐射板模块17的两端均设有贯通的封装腔3，所述封装腔3包围所述加热管1的U形管段16，每个铝合金辐射板模块17的两端与所述封装腔3之间均设有连接管4，如图4所示，所述连接管4的横截面为矩形，所述连接管4的高度H1小于铝合金辐射板模块17的高度H，如图3和图4所示，所述连接管4的宽度W1小于所述铝合金辐射板模块17的后面到其前面的平面处之间的距离W，；所述封装腔3的宽度等于W，即所述封装腔3的宽度与铝合金辐射板模块蓄水层2前后平面之间的距离一致，所述铝合金辐射板模块17的前面与所述连接管4的前面连接处为斜面连接，所述连接管4将两侧的不同宽度的铝合金辐射板模块17与封装腔3相连；如图4所示。在连接时使得所述连接管4的背面与铝合金辐射板模块17的背面相齐平，如图2所示。

图1、图3和图4和中示出了每三个铝合金辐射板模块17通过连接管4相互并联，加热管1的U形(铜管)管段16通过连接管4进入封装腔3，两两U型铜管之间采用焊接方式连接，U型铜管通过固定夹14固定在铝合金通道中间，装有铜管的铝合金通道为圆弧状，增加了与室内空气的接触面积，加强了对流辐射换热量，加热管1的外为蓄水层，热量通过蓄水层向铝合金型材进行换热，蓄水层与铜管表面、铝合金辐射板模块内壁紧密接触。如图3所示，为了给辐射板蓄水层供水，在一端的封装腔3上设有灌水孔6，为了不造成内部空气与灌水造成的水击现象，可以在另一端的封装腔3的顶部设有出气孔，灌入的水通过封装腔3和连接管4进入每个铝合金辐射板模块17的7个通道，U型铜管通过焊接组装成蛇形加热管，安装时，前段转弯处与铝合金辐射板模块的侧壁不相切，留有一定的灌水间歇，安装完成后，使用塑料塞子堵住灌水孔6与出气孔5，保证整体辐射板的密闭性。

如图4所示，蓄水层的存在可以供给热泵机组在冬季反向运转除霜时的热量，避免机组直接从室内吸收热量，蓄热装置有效地控制减小室内温度波动，保证室内人员舒适性。在装有铜管的铝合金辐射板通道内加水，增加的蓄水层不仅使铝合金辐射板温度均匀，强化了室内对流传热，而且加大了系统蓄水容量，保证冬季除霜时的吸热量，使铝合金辐射板装置表面温度不低于室内露点温度，解决表面结露问题。所述铝合金辐射板12的最低点处设有泄水丝堵13，便于末端装置的检修安装，如图1和图2所示。

本发明装置的工作原理：如图4所示，当系统在供热工况下运行时，室外热泵机组制备的高温高压气态冷媒工质经过供热管道送至水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板，通过封装腔3和连接管4进行各个铝合金辐射板模块17的并联连接，气态工质进入辐射板内加热管1进行放热，放热冷凝成高温液体后汇入回热干管11回到室外机重新吸热蒸发，形成供热循环回路，向室内供热。

本发明中的每个铝合金辐射板模块17单元可以实现模块化生产，可根据室内负荷需求在现场直接进行拼接安装或在已有设施的基础上进行改造，降低施工及检修难度，更易推广实施。

本发明水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置可以用于冬夏双末端空气源热泵系统冬季室内采暖。冬季运行该装置，以制冷剂作为热媒，将制冷剂直接通入辐射板中的加热管，通过在加热管中释放冷凝热向室内供暖，降低冷凝温度，利用清洁能源，无污染物排放，在辐射板内壁与加热管之间空腔内填充了一定量的水，通过加热过程中水的蓄热为除霜过程提供热量，除霜的同时维持室内温度、提高温度分布均匀性，保证热舒适性，降低冬季工况冷凝温度，提高空气源热泵能效比，在满足室内热舒适性要求的同时降低系统能耗；将铝合金辐射板直接挂在墙壁上，占用空间体积小，既减少了对既有建筑的改造施工成本，又可以保留传统辐射供暖方式使室内的温度场分布均匀的优点，使热泵的冷凝温度进一步降低，提高空气源热泵的COP，实现节能减排。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置,包括供热管路与铝合金辐射板(12),所述供热管路包括依次相连的供热干管(8)、回热干管(11)和加热管(1)，所述供热干管(8)和回热干管(11)上均设有温度压力传感器(9)和控制调节阀门(10)；所述加热管(1)是由交替连接的直线管段(15)和U形管段(16)构成的蛇形盘管，其特征在于，

所述铝合金辐射板(12)包括多个铝合金辐射板模块(17)，每个铝合金辐射板模块(17)内包围所述加热管(1)上依次排列的四段直线管段(15)，所述铝合金辐射板模块(17)内相邻的直线管段(15)之间由两个隔板(18)间隔出一空间，从而在所述铝合金辐射板模块(17)内形成了七个与所述加热管(1)的直线管段(15)方向一致的通道，其中，四个通道为管路通道(18)，三个为蓄水通道(19)，所述铝合金辐射板模块(17)的前面上、且位于所述管路通道(18)的区域部分是向前突出的圆弧面(20)，所述铝合金辐射板模块(17)的前面上、且位于所述蓄水通道(19)的区域部分是平面(21)，所述圆弧面(20)和所述平面(21)连接；所述铝合金辐射板模块(17)的背后设有横向翅片(7)；

多个铝合金辐射板模块(17)的两端均设有贯通的封装腔(3)，一端的封装腔(3)设有灌水孔(6),另一端的封装腔(3)的顶部设有出气孔(5)；所述封装腔(3)包围所述加热管(1)的U形管段(16)，每个铝合金辐射板模块(17)的两端与所述封装腔(3)之间均设有连接管(4)，所述连接管(4)的横截面为矩形，所述连接管(4)的高度H1小于铝合金辐射板模块(17)的高度H，所述连接管(4)的宽度W1小于所述铝合金辐射板模块(17)的后面到其前面的平面处之间的距离W；所述封装腔(3)的宽度等于W；所述铝合金辐射板模块(17)的前面与所述连接管(4)的前面连接处为斜面连接。

2.根据权利要求1所述水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置,其特征在于，所述管路通道(18)与蓄水通道(19)间隔布置。

3.根据权利要求1所述水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置,其特征在于，所述管路通道(18)的横截面大于其中通过的加热管(1)的横截面，所述加热管(1)通过固定夹(14)固定在所述管路通道(18)的中心位置。

4.根据权利要求1所述水蓄热型直接冷凝式铝合金辐射板装置,其特征在于，所述铝合金辐射板(12)的最低点处设有泄水丝堵(13)。