CN108286803B - 一种冷凝加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于能源应用领域，尤其涉及一种冷凝加热装置。本发明提供了一种冷凝加热装置，包括：水箱、制冷剂通道，制冷剂通道设置于水箱的外侧；制冷剂通道包括：制冷剂入口、第一通道、排气阻液部、第二通道以及制冷剂出口，制冷剂入口与第一通道连接，第一通道与第二通道之间设置有排气阻液部，第一通道与第二通道分别与制冷剂出口连接。本发明中，在制冷剂流动时，通过排气阻液部后，气态的制冷剂进入第二通道，继续对水箱进行加热，液态的制冷剂进入制冷剂出口，有效确保了对水箱加热的制冷剂可以维持在一个极高的干度范围内，有效确保了制冷剂对于水箱的加热效率；解决了现有技术中，冷凝加热装置加热效率低以及加热耗能大的技术缺陷。

Description

一种冷凝加热装置

技术领域

本发明属于能源应用领域，尤其涉及一种冷凝加热装置。

背景技术

随着能源的日益短缺以及能源价格的持续上涨，以及环境的不断恶化，节能、能源回收已然成为国家的发展战略。其中，热泵技术是近年来全世界倍受关注的一种节能技术，“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品味热能，经过电能做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。

热泵设备中，冷凝器作为整个热泵热水器系统中的关键设备，其运行性能极大地影响着整个系统的效率，冷凝器在工作中管内制冷剂处于过热、两相、过冷的状态，需要充分利用各部分热量，来加热水箱中的水。因此，合理的冷凝器管程分布及换热器相对于水箱的位置对整个热泵热水器系统的性能有巨大的影响。

在冷凝加热装置中，制冷剂在冷凝成液体后，受到重力和密度的作用是向下流动，现有技术中的外盘管冷凝加热装置中，制冷剂的入口都处于整个冷凝器的最上端，这也导致了整个冷凝器中温度最高的管程处于水箱的中间偏上的位置，这样的管程布置无法充分利用水箱中水的自然对流，进而导致功耗加大，系统的运行成本也随之加大。大部分外盘管式冷凝加热装置，微通道冷凝器与水箱的换热面只有换热器的总换热面积的1/3不到，无法有效利用冷凝器的换热面积。

因此，研发出一种冷凝加热装置，用于解决现有技术中，冷凝加热装置加热效率低以及加热耗能大的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种冷凝加热装置，用于解决现有技术中，冷凝加热装置加热效率低以及加热耗能大的技术缺陷。

本发明提供了一种冷凝加热装置，所述冷凝加热装置包括：水箱、制冷剂通道，所述制冷剂通道设置于所述水箱的外侧；

所述制冷剂通道包括：制冷剂入口、第一通道、排气阻液部、第二通道以及制冷剂出口，所述制冷剂入口与所述第一通道连接，所述第一通道与所述第二通道之间设置有所述排气阻液部，所述第一通道与所述第二通道分别与所述制冷剂出口连接，所述第一通道设置于所述第二通道的下方。

优选地，所述第一通道包括：第一通道入口、第一微通道以及第一通道出口；

所述第一通道入口的一端与所述制冷剂入口连接，所述第一通道的另一端与所述第一微通道连接，流经所述第一微通道的制冷剂通过所述排气阻液部后，气体进入所述第二通道中，液体进入所述第一通道出口，所述第一通道出口与所述制冷剂出口连接。

优选地，所述第二通道包括：第二通道入口、第二微通道以及第二通道出口，第二通道入口、第二微通道以及第二通道出口依次连接；

所述所述第二通道入口与所述排气阻液部连接，所述第二通道出口与所述制冷剂出口连接。

优选地，所述第二通道的数量大于两个，相邻所述第二通道通过排气阻液部连接。

优选地，所述制冷剂入口设置于所述水箱外侧的下方。

优选地，所述冷凝加热装置还包括：过冷段换热器，所述过冷段换热器设置于所述水箱的底部；

所述过冷段换热器入口与第一通道出口连接，所述过冷段换热器的出口与所述制冷剂出口连接。

优选地，所述过冷段换热器为一中空套环结构。

优选地，所述水箱的底部设置有凹槽，所述中空套环结构的内环套在所述凹槽的内部，所述中空套环的外环套在所述凹槽的外部。

优选地，所述冷凝加热装置还包括：单向阀；

所述单向阀设置于所述过冷段换热器入口与所述第一通道出口的连接处，所述单向阀用于防止所述第一通道出口的液体回流至所述第二通道。

综上所述，本发明提供了一种冷凝加热装置，所述冷凝加热装置包括：水箱、制冷剂通道，所述制冷剂通道设置于所述水箱的外侧；所述制冷剂通道包括：制冷剂入口、第一通道、排气阻液部、第二通道以及制冷剂出口，所述制冷剂入口与所述第一通道连接，所述第一通道与所述第二通道之间设置有所述排气阻液部，所述第一通道与所述第二通道分别与所述制冷剂出口连接，所述第一通道设置于所述第二通道的下方。本发明提供的技术方案中，气态的制冷剂在制冷剂通道中逐步液化的过程中放出热量对水箱中的水实现加热，在制冷剂流动过程中，通过排气阻液部后，气态的制冷剂进入第二通道，继续对水箱进行加热，液态的制冷剂进入制冷剂出口，有效确保了对水箱加热的制冷剂可以维持在一个极高的干度范围内，有效确保了制冷剂对于水箱的加热效率，进一步地，降低了制冷剂在制冷剂通道中循环耗能，从而降低了水箱的加热耗能。本发明提供的一种冷凝加热装置，解决了现有技术中，冷凝加热装置加热效率低以及加热耗能大的技术缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种冷凝加热装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种冷凝加热装置中，排气阻液部的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种冷凝加热装置中，排气阻液部中制冷剂流向示意图；

图4为本发明实施例提供的一种冷凝加热装置中，水箱底部的局部放大示意图；

图5为本发明实施例提供的一种冷凝加热装置中，过冷段换热器的局部放大示意图；

其中，制冷剂入口11、第一通道入口121、第一微通道122、第一通道出口123、排气阻液部13、排液小孔131、集液槽132、第二通道入口141、第二微通道142、第二通道出口143、制冷剂出口15、单向阀16、水箱2、过冷段换热器3、较低干度制冷剂41、液态制冷剂42以及较高干度制冷剂43。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种冷凝加热装置，用于解决现有技术中，冷凝加热装置加热效率低以及加热耗能大的技术缺陷。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更详细说明本发明，下面结合附图对本发明提供的一种冷凝加热装置，进行具体地描述。

请参阅图1至图5，本发明实施例提供了一种冷凝加热装置，包括：水箱2、制冷剂通道，制冷剂通道设置于水箱2的外侧；制冷剂通道包括：制冷剂入口11、第一通道、排气阻液部13、第二通道以及制冷剂出口15，制冷剂入口11与第一通道连接，第一通道与第二通道之间设置有排气阻液部13，第一通道与第二通道分别与制冷剂出口15连接，第一通道设置于第二通道的下方。本发明实施例提供的一种冷凝加热装置，解决了现有技术中，冷凝加热装置加热效率低以及加热耗能大的技术缺陷。

本发明实施例提供的技术方案中，冷凝加热装置的加热原理，是通过气态的制冷剂在制冷剂通道中流动，气态的制冷剂在制冷剂通道中液化放出热量，加热水箱2中的水，从而实现了对于低品位热能，即气态制冷剂转变为高品位热能，即热水的过程。

本发明实施例中，在制冷剂进入第一通道后，气态的制冷剂在加热水箱2的过程中，部分气态的制冷剂发生液化，导致制冷剂的干度会降低；此时，本申请中，低干度的制冷剂会通过排气阻液部13，然后，气态的制冷剂(即，较高干度的制冷剂)会继续进入第二通道中，继续对水箱2中的水进行加热，液态的制冷剂，会经由制冷剂出口15排出。因此，在整个对水箱2加热的过程中，一直都是由较高干度的制冷剂对水箱2进行加热的，有效的提高了冷凝加热装置的加热效率。

同时，本发明提供的技术方案中，由于气态的制冷剂密度小，会向上循环，在进行制冷剂通道设计的过程中，也可依据这一循环规律，将第二通道设置于第一通道的上方，此时，可以有效节省控制制冷剂流向时的耗能，从而有效解决了冷凝加热装置中加热耗能大的问题。

此处，请进一步参阅图2和图3，排气阻液部13由排液小孔131和集液槽132组成，较低干度制冷剂41在经过排气阻液部13后，液态制冷剂42停留在排气阻液部13的底部，较高干度制冷剂43进入第二通道继续对水箱2进行加热。

进一步地优化技术方案，本发明实施例提供的一种冷凝加热装置中，为确保制冷剂可以在第一通道内顺畅流动，同时，便于第一通道与水箱2进行热交换，第一通道包括：第一通道入口121、第一微通道122以及第一通道出口123；第一通道入口121的一端与制冷剂入口11连接，第一通道的另一端与第一微通道122连接，流经第一微通道122的制冷剂通过排气阻液部13后，气体进入第二通道中，液体进入第一通道出口123，第一通道出口123与制冷剂出口15连接。

同理，本发明实施例提供的技术方案中，第二通道包括：第二通道入口141、第二微通道142以及第二通道出口143，第二通道入口141、第二微通道142以及第二通道出口143依次连接；第二通道入口141与排气阻液部13连接，第二通道出口143与制冷剂出口15连接。

为有效提高加热效率，有效确保对水箱2加热的整个过程中，都是由较高干度的制冷剂进行加热的，因此，本发明实施例提供的技术方案中，第二通道的数量大于两个，相邻第二通道通过排气阻液部13连接。

由于在制冷剂循环的过程中，较高干度的制冷剂会由于密度的原因，向上运动，为减少控制制冷剂在制冷剂通道中的耗能，本发明实施例提供的一种冷凝加热装置中，制冷剂入口11设置于水箱2外侧的下方。

由于对水箱2加热的过程中，温度较高的水会向上运动处在水箱2的上部，为防止水箱2底部的水得不到有效的加热，本发明实施例提供的一种冷凝加热装置还包括：过冷段换热器3，过冷段换热器3的入口与第一通道出口123连接，过冷段换热器3的出口与制冷剂出口15连接。

进一步地优化技术方案，有效提高过冷段换热器3的工作效率，本发明实施例提供的技术方案中，此处请进一步参阅图5，过冷段换热器3为一中空套环结构。夹心的结构设计，有效扩大了过冷段换热器3与水箱2进行热交换的面积，确保了水箱2底部的水可以得到加热。

为便于过冷段换热器3的安装固定，本发明实施例提供的技术方案中，水箱2的下部设置有凹槽，过冷段换热器3的内环套在凹槽的内部，过冷段换热器3的外环套在所述凹槽的外部。

为防止过冷段换热器3的液体回流至第一通道，影响第一通道的热交换的正常进行，本发明实施例提供的一种冷凝加热装置还包括：单向阀16；单向阀16设置于过冷段换热器3入口与第一通道出口123的连接处，单向阀16用于防止过冷段换热器3的液体回流至第一通道。

从上述技术方案可以得出，本发明实施例提供的一种冷凝加热装置，具有以下优点：

1、利用制冷剂气液的密度以及重力作用，实现气液分离，使高干度的制冷剂进入管道中与水箱中的水进行换热，利用对流换热的入口处液膜较薄，提高对流换热系数；

2、在第一通道和第二通道间，设置了一个排气阻液装置，将从第一通道内分离出的制冷剂中残留的液态制冷剂彻底分离出来，进一步保证进入第二管程换热的制冷剂干度；

3、水箱底部凹槽内的部分过冷段换热器，充分的利用水箱表面的换热面积。水箱底部凹槽内的过冷段换热器与水箱的换热面积可以达到70％左右，增大换热面积；

4、将制冷剂入口移至装置整体偏下的位置上，将温度较高的制冷剂用于加热水箱下方的水，以增强水箱中水的自然对流。

综上所述，本发明提供了一种冷凝加热装置，所述冷凝加热装置包括：水箱、制冷剂通道，所述制冷剂通道设置于所述水箱的外侧；所述制冷剂通道包括：制冷剂入口、第一通道、排气阻液部、第二通道以及制冷剂出口，所述制冷剂入口与所述第一通道连接，所述第一通道与所述第二通道之间设置有所述排气阻液部，所述第一通道与所述第二通道分别与所述制冷剂出口连接，所述第一通道设置于所述第二通道的下方。本发明提供的技术方案中，气态的制冷剂在制冷剂通道中逐步冷凝的过程中放出热量对水箱中的水实现加热，在制冷剂流动过程中，通过排气阻液部后，气态的制冷剂进入第二通道，继续对水箱进行加热，液态的制冷剂进入制冷剂出口，有效确保了对水箱加热的制冷剂可以维持在一个较低的干度范围内，有效确保了制冷剂对于水箱的加热效率，进一步地，降低了制冷剂在制冷剂通道中循环耗能，从而降低了水箱的加热耗能。本发明提供的一种冷凝加热装置，解决了现有技术中，冷凝加热装置加热效率低以及加热耗能大的技术缺陷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种冷凝加热装置，其特征在于，所述冷凝加热装置包括：水箱、制冷剂通道，所述制冷剂通道设置于所述水箱的外侧；

所述制冷剂通道包括：制冷剂入口、第一通道、排气阻液部、第二通道以及制冷剂出口，所述制冷剂入口与所述第一通道连接，所述第一通道与所述第二通道之间设置有所述排气阻液部，所述第一通道与所述第二通道分别与所述制冷剂出口连接，所述第一通道设置于所述第二通道的下方；

所述排气阻液部由排液小孔和集液槽组成，所述集液槽的底部设有所述排液小孔，所述集液槽用于形成制冷剂的通道，使得制冷剂从集液槽上方进入集液槽后，通过所述排气阻液部的中间向上方排出；

所述第一通道包括：第一通道入口、第一微通道以及第一通道出口；

所述第一通道入口的一端与所述制冷剂入口连接，所述第一通道的另一端与所述第一微通道连接，流经所述第一微通道的制冷剂通过所述排气阻液部后，气体进入所述第二通道中，液体进入所述第一通道出口，所述第一通道出口与所述制冷剂出口连接；

所述第二通道包括：第二通道入口、第二微通道以及第二通道出口，第二通道入口、第二微通道以及第二通道出口依次连接；

所述第二通道入口与所述排气阻液部连接，所述第二通道出口与所述制冷剂出口连接；

所述第二通道的数量大于两个，相邻所述第二通道通过排气阻液部连接；

所述制冷剂入口设置于所述水箱外侧的下方。

2.根据权利要求1所述的冷凝加热装置，其特征在于，所述冷凝加热装置还包括：过冷段换热器，所述过冷段换热器设置于所述水箱的底部；

所述过冷段换热器的入口与第一通道出口连接，所述过冷段换热器的出口与所述制冷剂出口连接。

3.根据权利要求2所述的冷凝加热装置，其特征在于，所述过冷段换热器为一中空套环结构。

4.根据权利要求3所述的冷凝加热装置，其特征在于，所述水箱的底部设置有凹槽，所述中空套环结构的内环套在所述凹槽的内部，所述中空套环的外环套在所述凹槽的外部。

5.根据权利要求2所述的冷凝加热装置，其特征在于，所述冷凝加热装置还包括：单向阀；

所述单向阀设置于所述过冷段换热器入口与所述第一通道出口的连接处，所述单向阀用于防止所述第一通道出口的液体回流至所述第二通道。