CN108775663A - 空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器，包括外壳，外壳由A型板、B型板构成，A型板由第一、二联箱和A型换热器柱构成，B型板由第一、二联箱和B型换热器柱构成；A型柱为单面设置肋片，B型柱为两面均设置肋片的金属型材；换热器柱中空部分贯穿有制冷剂铜管；制冷剂管为蛇形管，两端弯头分别嵌入至第一、二联箱内，A型板、B型板通过联箱连管连通形成封闭空间，其中填充蓄热介质；第一联箱设蓄热介质加注孔和放气孔，换热器底部设凝结水盘，制冷剂管从第二联箱引出后连接至室外机。本发明室内换热器采用辐射方式制冷和供热，提高机组运行效率和热舒适性；蓄热介质可减小除霜时温度波动并可延长制冷供热效果。

Description

空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器

技术领域

本发明涉及空气源热泵空调器领域，尤其涉及一种空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器。

背景技术

传统空气源热泵空调器采用的室内机设置热交换器和风扇，室内热交换器由制冷剂铜管和肋片构成，通过风机强制对流的方式使室内空气掠过室内换热器进行换热，这种传统的空气源热泵空调器的室内机冬季吹出热风，会加速人体汗液的蒸发，使人感觉干燥，夏季吹出冷风，容易引起身体不适，因此传统的空气源热泵室内机热舒适性差。另外由于设置了室内风机还会存在风机的噪声污染且风机会耗功。冬季时为了达到供暖的需求，避免人体有吹冷风的感觉，室内换热器的送热风温度需在32℃以上，由于制冷剂与空气之间存在着较大的热阻，因此需要制冷剂的冷凝温度达45℃以上才能满足送风温度的要求，冷凝温度的升高会导致压缩机的运行效率降低，从而提高系统的能耗。在冬季除霜工况时，室外换热器会从室内换热器吸收热量，造成室内温度的下降，传统的室内换热器一般会采用室内风机停止运行或者开启电辅加热的方式来尽量避免室内温度的波动。风机停止运行需要等待室内换热器温度恢复到供暖温度才能继续开启，采用电辅加热则会进一步增加空调系统的能耗。

为了避免夏季送冷风造成人体不舒适的问题，可利用冷辐射的方式进行室内空气温度的调节。目前常见的冷辐射系统是在室内墙壁或天花板内布置直径很小的毛细管，空调器的蒸发器与水换热将水降温后，通入房间的毛细管内，这种辐射式制冷引起的室内空气对流风速很小，室内人员没有吹风感。但是墙面辐射制冷的方式一般只适用于冷负荷不太大的场所，且不能去除室内的潜热负荷，因此，需要利用独立的新风系统来承担潜热负荷，为避免辐射表面出现结露的现象，新风系统也要进行除湿处理，整套辐射制冷系统较为复杂。冬季送热风会使人体感觉干燥，导致人体舒适度下降，为解决该问题，目前可使用散热器或地板采暖作为供热末端，空调器的冷凝器与水换热使水温升高，再将水通入室内散热器或地板辐射采暖末端内，达到冬季供暖的需求。但是以上方案均需要空调器与水进行二次换热，在换热过程中会造成能量损失，且水系统的运转需要水泵来驱动，这样增加了水泵的能耗而且会有噪音污染。

公布号为CN104380002A的中国专利文献中披露了一种辐射式空气调节机，是利用辐射进行制冷供热的空气调节机。所述辐射式空气调节机具备室外机和配置在室内的辐射面板。室外机的内部设有室外侧热交换器以及使制冷剂在辐射面板和室外侧热交换器中循环的压缩机。在与辐射面板连接的制冷剂配管上配置有膨胀阀和电磁阀。该种辐射式空气调节机虽无室内风机且采用了室内冷、热辐射的原理达到室内制冷供暖需求，提高了室内的舒适，但是在系统运行时，由于制冷剂管路中的制冷剂在换热中发生相变导致对流换热系数发生变化，会使辐射面板表面的温度分布不均影响制冷供热效果。并且制冷剂铜管与散热片之间会有空气夹层的存在，空气的热阻会使辐射面板的换热效果进一步下降。在冬季供热的除霜工况时，系统会从室内吸收热量用于室外化霜，这会导致室内辐射面板的温度阶段性降低，影响室内的供热效果。

公布号为CN107178924A的中国专利文献中披露了一种蓄热不停机除霜系统及空调，其包括第一蓄热器、压缩机、第二蓄热器、四通换向阀、气液分离器和节流阀。第一蓄热器吸收并存储压缩机工作产生的热量和流动工质的热量；第二蓄热器吸收并存储流动工质的热量。在除霜时，从压缩机中流出的工质分为两部分分别经过室内换热器和室外换热器在节流阀前汇合，然后经过节流阀、第二蓄热器、第一蓄热器和气液分离器后回到压缩机，其中，工质经过室内换热器冷凝成液体并通过灌流风机向室内放热，实现除霜过程不停机。这种蓄热除霜的方法虽然可以使供热和除霜同时进行，但是系统结构较为复杂，需要在现有的空调系统上增加蓄热装置、相应管路和阀件，且在压缩机机壳外的第一蓄热器会因安装空间有限所以蓄热量较小，第二蓄热器会吸收压缩机产生的热量在不除霜时会有热量损失造成室内供热量减少，造成能源的浪费。

传统空气源热泵空调器采用的室内机设置热交换器和风扇，室内热交换器通过强制对流的方式与室内空气进行换热，故传统空气源热泵空调器的室内机主要存在以下不足：

1.热舒适性差。冬季送热风供暖，风速会加快人体汗液蒸发，人体感觉干燥；夏季送冷风，人体舒适性差，且容易引起身体不适。

2.能效低。冬季热风供暖，送风温度需在32℃以上，才能避免人体有吹冷风的感觉，此时冷凝温度需45℃以上，能耗高。

3.室内空气温度阶段性下降。除霜时，传统空气源热泵空调器会从室内空气吸热，造成室内温度下降，若增加辅助电加热，能效将会进一步降低。

4.室内风机噪声。室内风机会有噪声污染。

5.室内风机耗功。增加能耗。

发明内容

针对现有技术，为了替代传统分体式空气源热泵空调器的室内机，本发明提供一种空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器，包括外壳，所述外壳1由一个A型板和一个或多个B型板构成，所述A型板由第一联箱、第二联箱和若干个A型换热器柱构成，所述B型板由第一联箱、第二联箱和若干个B型换热器柱构成；所述A型换热器柱为一面平滑另一面设有肋片的中空金属型材；所述B型换热器柱为两面均设有肋片的中空金属型材；所述A型换热器柱和所述B型换热器柱的中空金属型材的中空部分贯穿有制冷剂铜管；所述制冷剂铜管为蛇形管，所述制冷剂铜管一端的弯头部分嵌入至所述第一联箱内，所述制冷剂铜管另一端的弯头部分嵌入至所述第二联箱内，所述A型板和B型板通过联箱连管连通，所述A型板、B型板和联箱连管之间形成一封闭空间；所述第一联箱设有蓄热介质加注孔和放气孔，所述第二联箱设有丝堵，所述制冷剂铜管的两端从所述第二联箱的丝堵引出后连接至室外机。

本发明中所述外壳内设有蓄热介质。

本发明的室内换热器的底部设有凝结水盘，所述凝结水盘的底部设有排水孔，自所述排水孔引出有凝结水管。

本发明克服了传统空气源热泵空调器室内机的不足，相比于传统的空气源热泵空调器室内机，本发明的优势为：

1.热舒适性高。冬季和夏季室内换热器表面均直接与空气进行自然对流换热、并与人体及室内的各表面进行辐射换热，避免了送热风和冷风的不舒适。

2.能效高。由于本发明提出的空气源热泵空调器用无风机、内置蓄热介质的室内换热器靠自然对流和辐射方式换热，冬季即使冷凝温度较低也不会有吹冷风的感觉，所以需要的冷凝温度低于传统空气源热泵空调器的冷凝温度，从而降低能耗。

3.室内空气温度稳定。冬季除霜工况时，本发明提出的空气源热泵空调器用无风机、内置蓄热介质的室内换热器中的蓄热材料可提供所需热量，而不是从室内空气中取热，避免了室内空气温度阶段性下降，即避免了冬季除霜工况时热舒适性的下降。

4.减小室内供热负荷。采用辐射和自然对流方式供暖，可降低房间内的垂直温差。

5.夏季既可以消除显热负荷也可以消除潜热负荷。采用辐射供冷的方式调节空气温度，换热器表面的温度可以低于室内空气的露点温度，与室内空气进行全热交换，不需要额外的新风系统承担室内的湿负荷，大大减少了设备的投入。

6.延续制冷供热的效果。由于蓄热材料的存在，在机组停机后仍然可以继续延续制冷、供热效果一段时间。

7.室内无风机的噪声。

8.避免了室内风机的能耗。

附图说明

图1本发明无风机且内置蓄热介质室内换热器的空气源热泵空调器冬季供热工作原理；

图2本发明无风机且内置蓄热介质室内换热器的空气源热泵空调器夏季制冷工作原理；

图3本发明空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器正视图；

图4本发明空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器A-A剖面图；

图5是图4所示室内换热器A-A剖面图(采用折断画法后)的局部放大图。

图中：1-室内换热器，2-室外机，3-四通换向阀，4-膨胀阀，5-压缩机，6-室外换热器，7-制冷剂铜管，8-第一联箱，9-第二联箱，10-蓄热介质加注孔，11-放空气孔，12-凝结水盘，13-排水孔，14-凝结水管，15-蓄热介质，16-A型换热器柱，17-B型换热器柱，18-肋片，19-联箱连管，20-丝堵。

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和图2所示，本发明提出的一种空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器，包括外壳1，所述外壳1由一个A型板和一个或多个B型板构成，所述A型板由第一联箱8、第二联箱9和若干个A型换热器柱16构成，所述B型板由第一联箱8、第二联箱9和若干个B型换热器柱17构成；所述A型换热器柱16为一面平滑另一面设有肋片18的中空金属型材；所述B型换热器柱17为两面均设有肋片18的中空金属型材；本发明中，无论是A型换热器柱16还是所述B型换热器柱17的中空金属型材的中空部分均贯穿有制冷剂铜管7；所述制冷剂铜管7为蛇形管，所述制冷剂铜管7一端的弯头部分嵌入至所述第一联箱8内，所述制冷剂铜管7另一端的弯头部分嵌入至所述第二联箱9内，所述A型板和B型板通过联箱连管19连通，所述A型板、B型板和联箱连管19之间形成一封闭空间；所述第一联箱8设有蓄热介质加注孔10和放气孔11，所述第二联箱9设有丝堵20，所述制冷剂铜管7的两端从所述第二联箱9的丝堵20引出后连接至室外机；所述外壳1内设有蓄热介质15；本发明的室内换热器的底部设有凝结水盘12，所述凝结水盘12的底部设有排水孔13，自所述排水孔13引出有凝结水管14。

应用本发明时，涉及到的室外机如图1和图2所示，该室外机2包括四通换向阀3、膨胀阀4、压缩机5和室外换热器6，所述室外换热器6的气管口与四通换向阀3之间连接有管路A，所述室外换热器6的液管口与膨胀阀4之间连接有管路B，所述压缩机5的排气口与吸气口分别通过管路C和管路D连接至四通换向阀3。

如图3、图4和图5示出的本发明室内换热器的一个实施例，其中，外壳1以铝合金型材或金属板材作为封装壳体，该室内换热器A型板的A型换热器柱16光滑平面为换热器外观面，不设置肋片，以增加辐射换热量和保证换热器的美观性；贯穿有制冷剂铜管7的A型板和B型板的制作过程是：首先，按照换热器高度、宽度和板数的要求，制作并裁切出高度相同的若干个一面平滑一面带肋片的中空金属型材A型换热器柱16和若干个两面均带肋片的中空金属型材B型换热器柱17，然后将制冷剂铜管7蛇形管盘好后，按照需要的制冷剂管路走向和串并联方式插入A型换热器柱16和B型换热器柱17的空腔内，将已插入制冷剂铜管7的若干个A型换热器柱16上下两端分别插入至已开槽的第一联箱8和第二联箱9中组成A型板，将已插入制冷剂铜管7的若干个B型换热器柱17上下两端分别插入至已开槽的第一联箱8和第二联箱9组成B型板，待所有A型板和B型板组装完毕后，将各个换热器柱与第一联箱8、第二联箱9的边缘进行焊接密封，在各个联箱的两端冲孔，在孔上焊接联箱连管19，使若干个A型板和B型板内部连接成一个封闭的整体。该实施例中，换热器柱(包括A型换热柱16和B型换热柱17)、各换热器柱的肋片18和制冷剂铜管7是竖向布置的，第一联箱8位于室内换热器的上部，第二联箱9位于室内换热器的下部，所述制冷剂铜管7上端的弯头部分嵌入至上联箱内，所述制冷剂铜管7下端的弯头部分嵌入至下联箱内。该室内换热器的换热器柱上设置的肋片20强化了与室内空气的自然对流换热；上联箱(第一联箱8)设置蓄热介质加注孔10和放空气孔11。最好在本发明的室内换热器的下方安装凝结水盘12，以便在夏季制冷时收集空气在辐射板表面产生的冷凝水，冷凝水由排水孔13通过凝结水管14排到室外。本实施例中，所述制冷剂铜管7的两端从下联箱的引出为两路，其中一路为管路B，另一路为管路E；所述管路B通过一膨胀阀4连接至所述室外换热器6的液管口。所述管路E连接至四通换向阀3，通过所述四通换向阀3，实现供热时压缩机排气管路C与管路E连通，压缩机吸气管路D与管路A连通，制冷时压缩机排气管路C与管路A连通，压缩机吸气管路D与管路E连通。

采用本发明无风机且内置蓄热介质室内换热器的空气源热泵空调器冬季供暖和夏季供冷工作原理分别如图1和图2所示。

无风机且内置蓄热介质室内换热器直接通过制冷剂铜管7两端引出的管路B和管路E与所述室外机2的进出口相连接。冬季供暖时从压缩机5排出的高温高压制冷剂气体经过四通换向阀3直接通入室内换热器中，制冷剂通过对流换热和导热等方式将热量传递到换热器表面，换热器表面直接与室内空气进行自然对流换热，并与人体及室内的各表面进行辐射换热。换热后的制冷剂经过膨胀阀4节流减压后流至室外换热器6，与室外空气换热后送回压缩机5完成整个冬季的制热循环。夏季供冷时，四通换向阀4换向，压缩机5排出的高温高压制冷剂气体通入室外换热器6中，室外换热器6与室外空气进行换热后，制冷剂流经膨胀阀4节流变为低温低压的液态制冷剂，通入换热器内的制冷剂铜管7中，制冷剂通过对流换热和导热等方式使换热器表面温度降低，室内空气通过自然对流换热将热量传给换热器表面，人体及室内的各表面则通过辐射换热将热量传给换热器表面，经室内换热器1换热后的制冷剂流回压缩机5完成整个制冷循环。

蓄热介质15可从蓄热介质加注孔10中进行加注，加注时换热器金属面板与金属背板间的空气从放空气孔11中排出，在冬季供暖时室内换热器金属板间加热膨胀的空气也可由放空气孔11排出，在室外换热器6需要除霜时，不会从室内空气吸收热量，也减少了从换热器表面吸收热量，而是主要吸收无风机且内置蓄热介质室内换热器中蓄热介质15储蓄的热量，从而减小了换热器表面温度波动，保证室内人员舒适性。该室内换热器将蓄热介质15设置在室内侧，蓄热介质15吸收的富裕的热量不会损失至室外，还会在机组停止运行后延长制冷供热效果，同时由于蓄热介质加注时排出了制冷剂铜管与金属面板间的空气，也减少了制冷剂与室内空气之间的换热热阻，提高了换热效率。在夏季制冷工况时，换热器表面温度会低于周围空气露点温度，空气会在换热器表面结露，结露的水流入下方的凝结水盘12并通过排水孔13排出，再由凝结水管14引到室外，该种辐射供冷的方式既可以消除室内的显热负荷也可消除潜热负荷。

本发明中，外壳1是室内换热器的辐射板，其制作材料的选择应综合考虑传热能力、材料成本、制作工艺、密度和承压等因素，可选的材料包括但不限于碳钢、铝合金等；蓄热介质的选择应综合考虑传热性能、比热容、经济性、安全性、腐蚀性和蓄热量等因素，可选择的蓄热材料包括但不限于蒸馏水、导热油等。

本发明室内换热器可以实现机械化生产从而降低成本，且可制作成不同长宽比以适应不同的室内布置。

凡是用于空气源热泵空调器的无风机室内换热器均属于本发明的保护范围；凡是用于空气源热泵空调器的内置蓄热介质室内换热器均属于本发明的保护范围。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附属权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器，包括外壳(1)，所述外壳(1)由一个A型板和一个或多个B型板构成，所述A型板由第一联箱(8)、第二联箱(9)和若干个A型换热器柱(16)构成，所述B型板由第一联箱(8)、第二联箱(9)和若干个B型换热器柱(17)构成，其特征在于：

所述A型换热器柱(16)为一面平滑另一面设有肋片(18)的中空金属型材；所述B型换热器柱(17)为两面均设有肋片(18)的中空金属型材；所述A型换热器柱(16)和所述B型换热器柱(17)的中空金属型材的中空部分贯穿有制冷剂铜管(7)；

所述制冷剂铜管(7)为蛇形管，所述制冷剂铜管(7)一端的弯头部分嵌入至所述第一联箱(8)内，所述制冷剂铜管(7)另一端的弯头部分嵌入至所述第二联箱(9)内，所述A型板和B型板通过联箱连管(19)连通，所述A型板、B型板和联箱连管(19)之间形成一封闭空间；

所述第一联箱(8)设有蓄热介质加注孔(10)和放气孔(11)，所述第二联箱(9)设有丝堵(20)，所述制冷剂铜管(7)的两端从所述第二联箱(9)的丝堵(20)引出后连接至室外机。

2.根据权利要求1所述空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器，其特征在于，所述外壳(1)内设有蓄热介质(15)。

3.根据权利要求1所述空气源热泵空调器用无风机且内置蓄热介质的室内换热器，其特征在于，该室内换热器的底部设有凝结水盘(12)，所述凝结水盘(12)的底部设有排水孔(13)，自所述排水孔(13)引出有凝结水管(14)。