CN108981120B - 一种窄环隙换热空调末端装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种窄环隙换热空调末端装置，涉及暖通空调系统末端装置的技术领域，包括安装框架、水系统和风系统，水系统包括上部集管、下部集管和换热管，多个换热管竖直固定于安装框架上，换热管包括内管和外套管，内管固定于外套管内部，内管和外套管之间形成液体流道，内管内部形成空气流道，液体流道的两端分别与上部集管和下部集管连通；风系统包括主风管和管道风扇，管道风扇与主风管连接，主风管与空气流道连通，换热管顶部的一侧开设有上风口，空气流道通过上风口与外界连通。该装置在保证人员工作区域没有明显吹风感的前提下能够加强换热效果，提高空调末端装置的换热能力，兼具冬季供暖和夏季供冷功能。
Description
技术领域
本发明涉及暖通空调系统末端装置的技术领域，特别是涉及一种窄环隙换热空调末端装置。
背景技术
近零能耗建筑以其超低能耗和高热舒适等特点，代表了未来建筑的发展趋势。暖通空调系统的能耗是建筑能耗的最主要组成部分，在以低冷/热负荷为其重要特征的近零能耗建筑中，传统的暖通空调系统也应做出相应的调整。目前，我国建筑内常见的能够实现冷热兼供的空调末端设备主要有风机盘管和辐射板等。风机盘管噪声等级一般在30dB-60dB之间，送风口速度在2-4m/s之间，容易产生吹风感，且不适用于对噪声控制要求较高的场合；辐射板在供冷时不允许表面结露，这样既限制了辐射板的供冷能力，又不能承担室内的空调湿负荷。专利“湿式辐射对流冷热交换器”(ZL201410012986.4)中针对近零能耗建筑低冷/热负荷的特点，提出了一种能同时满足冬季供暖和夏季供冷、并且在供冷时具有除湿功能的末端设备，但由于该冷热交换器与室内环境之间的换热通过自然对流和辐射方式进行，换热系数相对较低，因此在室内负荷较大时，需要该末端设备的面积也较大。因此，在保证人员工作区域没有明显吹风感的前提下，如何提高此类空调末端设备的换热能力，是亟需解决的问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种窄环隙换热空调末端装置，在保证人员工作区域没有明显吹风感的前提下能够加强换热效果，提高空调末端装置的换热能力，兼具冬季供暖和夏季供冷功能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种窄环隙换热空调末端装置，包括安装框架、水系统和风系统，所述水系统包括上部集管、下部集管和换热管，所述下部集管上开设有进液口，所述上部集管上开设有出液口，所述换热管设置有多个，所述换热管竖直固定于所述安装框架上，所述换热管包括内管和外套管，所述内管固定于所述外套管内部，所述内管和所述外套管之间形成液体流道，所述内管内部形成空气流道，所述液体流道的两端分别与所述上部集管和所述下部集管连通；所述风系统包括主风管和管道风扇，所述主风管固定于所述安装框架下部的一侧，所述管道风扇与所述主风管连接，所述主风管与所述空气流道连通，所述换热管顶部的一侧开设有上风口，所述空气流道通过所述上风口与外界连通。
优选地，所述水系统还包括连接接头，各所述换热管上端通过一个所述连接接头与所述上部集管连接，各所述换热管下端通过一个所述连接接头与所述下部集管连接，各所述液体流道的两端分别通过一个所述连接接头与所述上部集管和所述下部集管连通。
优选地，所述连接接头为中空结构，所述连接接头与所述换热管连接的一面设置有遮挡部，所述遮挡部上开设有连通槽，所述连通槽的形状与所述换热管两端的所述液体流道的形状一致，所述换热管两端的所述液体流道分别与一个所述连接接头的所述连通槽对接连通，所述连接接头为漏斗状。
优选地，所述风系统还包括分支风管，所述换热管底部的一侧开设有下风口，所述下风口与所述空气流道连通，各所述下风口内设置有一个所述分支风管，所述主风管通过所述分支风管与所述空气流道连通。
优选地，所述分支风管的一端同轴套设于所述内管内并与所述内管之间形成缝隙。
优选地，所述安装框架包括上横向板、下横向板和两个竖向板，所述上横向板的两端分别与两个所述竖向板的上端固定连接，所述下横向板的两端分别与两个所述竖向板的下端固定连接，所述换热管与所述竖向板平行设置，所述换热管的上端由所述上横向板的上表面伸出，所述换热管的下端由所述下横向板的下表面伸出。
优选地，还包括固定架和软接头，所述主风管通过所述固定架固定于一个所述竖向板上，所述管道风扇通过所述软接头与所述主风管连接，所述主风管的管径由靠近所述管道风扇的一端至远离所述管道风扇的一端逐渐变小。
优选地，还包括冷凝水槽，所述冷凝水槽的两端分别与两个所述竖向板固定连接，且所述冷凝水槽设置于所述下部集管的下方，所述冷凝水槽的外侧底部贴附有保温层。
优选地，所述上部集管的外表面、所述下部集管的外表面和所述换热管的外表面均涂覆有超憎水涂层，所述换热管外表面设置有纵向矩形微肋。
优选地，还包括排气阀，所述上部集管的最高点处安装有所述排气阀。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的窄环隙换热空调末端装置，换热管的结构形式为窄环隙套管，内管和外套管之间设有液体流道供冷/热媒流通换热，内管为风系统的空气流道，供空气流通换热，进入空气流道的空气与进入液体流道的冷/热媒进行换热，经过换热过程之后空气由上风口进入室内，对室内环境进行冷却或加热，可见，空气流道中的空气与液体通道中的冷/热媒通过强制对流的方式进行换热，空气流道中的空气与液体通道中的冷/热媒可以充分接触传热，换热效率高。同时，液体通道中的冷/热媒通过换热管外表面与室内空气通过自然对流与辐射的方式进行换热，以此实现窄环隙换热空调末端装置的完整换热流程，通过设置两种换热形式以加强换热效果，提高空调末端装置的换热能力。本发明的窄环隙换热空调末端装置与当前空调建筑中广泛使用的风机盘管末端设备相比，可以保证人员工作区域没有明显吹风感，容易形成良好舒适的空气环境，适用于包括超低能耗建筑在内的各种供暖空调建筑。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明窄环隙换热空调末端装置的立体结构示意图；
图2为图1中A部分的剖视图；
图3为本发明换热管下部与连接接头连接处的结构示意图；
图4为本发明窄环隙换热空调末端装置的主视图；
图5为图4中的窄环隙换热空调末端装置的俯视图；
图6为图4中的窄环隙换热空调末端装置的右视图；
图7为本发明换热管的结构示意图；
图8为本发明连接接头的结构示意图；
图9为本发明连接接头的剖视图。
附图标记说明：1、上部集管；2、下部集管；3、换热管；31、外套管；32、内管；33、液体流道；34、空气流道；4、连接接头；41、遮挡部；42、连通槽；5、主风管；6、分支风管；7、管道风扇；8、上风口；9、下风口； 10、上横向板；11、下横向板；12、竖向板；13、固定架；14、软接头；15、冷凝水槽；16、排气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
本发明提供一种窄环隙换热空调末端装置，在保证人员工作区域没有明显吹风感的前提下能够加强换热效果，提高空调末端装置的换热能力，兼具冬季供暖和夏季供冷功能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-7所示，本实施例提供一种窄环隙换热空调末端装置，包括安装框架、水系统和风系统，水系统包括上部集管1、下部集管2和换热管3，下部集管2上开设有进液口，上部集管1上开设有出液口，换热管3设置有多个，换热管3竖直固定于安装框架上，换热管3包括内管32和外套管31，内管32 固定于外套管31内部，内管32和外套管31之间形成液体流道33，内管32 内部形成空气流道34，液体流道33的两端分别与上部集管1和下部集管2连通；风系统包括主风管5和管道风扇7，主风管5固定于安装框架下部的一侧，管道风扇7与主风管5连接，主风管5与空气流道34连通，换热管3顶部的一侧开设有上风口8，空气流道34通过上风口8与外界连通。
水系统还包括连接接头4，各换热管3上端通过一个连接接头4与上部集管1连接，各换热管3下端通过一个连接接头4与下部集管2连接，各液体流道33的两端分别通过一个连接接头4与上部集管1和下部集管2连通。
如图8、9所示，连接接头4为中空结构，连接接头4与换热管3连接的一面设置有遮挡部41，遮挡部41上开设有连通槽42，连通槽42的形状与换热管3两端的液体流道33的形状一致，换热管3两端的液体流道33分别与一个连接接头4的连通槽42对接连通。连接接头4为漏斗状，连接接头4为一体成型的结构。
风系统还包括分支风管6，换热管3底部的一侧开设有下风口9，下风口 9与空气流道34连通，各下风口9内设置有一个分支风管6，主风管5通过分支风管6与空气流道34连通。上风口8和下风口9的高度为6-10cm。
分支风管6的一端同轴套设于内管32内并与内管32之间形成缝隙。具体地，分支风管6插入内管32的深度为5-10cm，分支风管6的管径比内管32 的管径小1-2cm，以避免内管32内壁的冷凝水流进分支风管6再进入主风管5。
安装框架包括上横向板10、下横向板11和两个竖向板12，上横向板10 的两端分别与两个竖向板12的上端固定连接，下横向板11的两端分别与两个竖向板12的下端固定连接，换热管3与竖向板12平行设置，换热管3的上端由上横向板10的上表面伸出，换热管3的下端由下横向板11的下表面伸出。
上部集管1和下部集管2为水平状态，与上横向板10为平行设置的关系，且下部集管2的一端固定于一侧的竖向板12上，下部集管2用于供水，上部集管1用于回水。
相邻的换热管3管壁的间距为10mm，换热管3管径为50-80mm。外套管 31的半径与内管32的半径之差为3-8mm。
液体流道33中的冷/热媒是水、乙二醇水溶液等比热容较大、凝固点不高于5℃、对金属无腐蚀且对人体无毒害的液体。
本实施例中还包括固定架13和软接头14，主风管5通过固定架13固定于一个竖向板12上，主风管5与下部集管2平行设置。管道风扇7通过软接头14与主风管5连接，软接头14的材料为帆布或具有耐高温特性的硅胶玻纤维，软连接长度为150-300mm，起到隔振和位移补偿的作用，其连接处严密，牢固可靠，安装完毕后留有伸缩量。
主风管5的管径由靠近管道风扇7的一端至远离管道风扇7的一端逐渐变小，以此保证每个出风口的出风速度相同，实现均匀送风。管道风扇7可实现变档调速，便于根据室内冷/热负荷调节风扇风量以此来调整换热强度，管道风扇7的最大噪音小于36dB，满足国家标准对卧室、起居室(厅)内噪声级的规定：昼间卧室、起居室(厅)内的等效连续A声级不应大于45dB，夜间卧室内的等效连续A声级不应大于37dB。
本实施例中还包括冷凝水槽15，冷凝水槽15的两端分别与两个竖向板12 固定连接，且冷凝水槽15设置于下部集管2的下方，用于收集冷凝水。冷凝水槽15的外侧底部贴附有保温层，保温层用于防止供冷时冷凝水槽15的外侧底部结露及结露产生的凝水滴落，具体地，保温层的导热热阻不小于0.15 (m2·K/W)。
上部集管1的外表面、下部集管2的外表面和换热管3的外表面均涂覆有超憎水涂层，超憎水涂层可使冷凝水凝结形式变为珠状凝结，使得凝结的水滴在自身重力作用下沿外表面流进冷凝水槽15中。换热管3外表面设置有纵向矩形微肋，起到凝结水导流作用。当上部集管1的外表面、下部集管2的外表面和换热管3的外表面的温度低于室内空气的露点温度时，空气中的水蒸气会在冷表面上凝结成冷凝水，由于这些表面覆有超憎水性涂层，因而凝结的水滴在自身重力的作用下沿外表面流进下部的冷凝水槽15中，使得本实施例中的窄环隙换热空调末端装置具有除湿功能。
为了便于管道中的气体排出，在上部集管1的最高点处安装有排气阀16。
于本具体实施例中，上部集管1和下部集管2的材料可为不锈钢、铜或铝合金等不易腐蚀且承压性能良好的金属材料，也可为符合腐蚀和承压要求的塑料管。换热管3的材料为导热性能强，承压性能良好且不易腐蚀的金属或塑料材料。上横向板10、下横向板11和两个竖向板12采用强度高且耐腐蚀的金属材料制成。冷凝水槽15的材料为厚度为2-6mm的聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等强度高、硬度大、耐冲击性和防腐性能良好的塑料类管材。
具体使用过程为：由冷热源系统处理后的冷/热媒通过下部集管2的进液口进入窄环隙换热空调末端装置，下部集管2起到分水器作用，将冷/热媒分送到各竖直状态的换热管3，换热管3与下部集管2采用连接接头4连接，进入换热管3中的冷/热媒在换热管3的液体流道33内流动，液体流道33的外侧为室内空气，液体流道33内侧为内管形成的空气通道34，空气通道34用于风系统的空气进行流动，经过换热管3换热后的冷/热媒通过上部集管1进行汇集，上部集管1起到集水器作用，上部集管1与空调系统回水管连接。管道风扇7的入口吸入室内空气，管道风扇7的出口连接主风管5，主风管5的管径随气流前进方向逐渐变小以保证每个风口的速度相同，实现均匀送风，主风管5与换热管3通过分支风管6连接，进入换热管3的空气流道34内的空气与液体流道33中的冷/热媒进行换热，由上端的上出风口8进入室内，向室内送入冷风或热风，对室内环境进行冷却或加热，可见，空气流道34中的空气与液体通道33中的冷/热媒通过强制对流的方式进行换热，空气流道34中的空气与液体通道33中的冷/热媒可以充分接触传热，换热效率高。同时，液体通道33中的冷/热媒通过换热管3外表面与室内空气通过自然对流与辐射的方式进行换热，以此实现窄环隙换热空调末端装置的完整换热流程，通过设置两种换热形式以加强换热效果，提高空调末端装置的换热能力。
本发明的窄环隙换热空调末端装置适用于包括超低能耗建筑在内的各种供暖空调建筑，与当前空调建筑中广泛使用的风机盘管末端设备相比，使得人员工作区内无强制对流导致的吹风感，容易形成良好舒适的空气环境，在保证人员工作区域没有明显吹风感的前提下能够加强换热效果，提高空调末端装置的换热能力，兼具冬季供暖和夏季供冷功能。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，包括安装框架、水系统和风系统，所述水系统包括上部集管、下部集管和换热管，所述下部集管上开设有进液口，所述上部集管上开设有出液口，所述换热管设置有多个，所述换热管竖直固定于所述安装框架上，所述换热管包括内管和外套管，所述内管固定于所述外套管内部，所述内管和所述外套管之间形成液体流道，所述内管内部形成空气流道，所述液体流道的两端分别与所述上部集管和所述下部集管连通；所述风系统包括主风管和管道风扇，所述主风管固定于所述安装框架下部的一侧，所述管道风扇与所述主风管连接，所述主风管与所述空气流道连通，所述换热管顶部的一侧开设有上风口，所述空气流道通过所述上风口与外界连通；所述水系统还包括连接接头，各所述换热管上端通过一个所述连接接头与所述上部集管连接，各所述换热管下端通过一个所述连接接头与所述下部集管连接，各所述液体流道的两端分别通过一个所述连接接头与所述上部集管和所述下部集管连通，所述连接接头为中空结构，所述连接接头与所述换热管连接的一面设置有遮挡部，所述遮挡部上开设有连通槽，所述连通槽的形状与所述换热管两端的所述液体流道的形状一致，所述换热管两端的所述液体流道分别与一个所述连接接头的所述连通槽对接连通，所述连接接头为漏斗状。
2.根据权利要求1所述的窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，所述风系统还包括分支风管，所述换热管底部的一侧开设有下风口，所述下风口与所述空气流道连通，各所述下风口内设置有一个所述分支风管，所述主风管通过所述分支风管与所述空气流道连通。
3.根据权利要求2所述的窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，所述分支风管的一端同轴套设于所述内管内并与所述内管之间形成缝隙。
4.根据权利要求1所述的窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，所述安装框架包括上横向板、下横向板和两个竖向板，所述上横向板的两端分别与两个所述竖向板的上端固定连接，所述下横向板的两端分别与两个所述竖向板的下端固定连接，所述换热管与所述竖向板平行设置，所述换热管的上端由所述上横向板的上表面伸出，所述换热管的下端由所述下横向板的下表面伸出。
5.根据权利要求4所述的窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，还包括固定架和软接头，所述主风管通过所述固定架固定于一个所述竖向板上，所述管道风扇通过所述软接头与所述主风管连接，所述主风管的管径由靠近所述管道风扇的一端至远离所述管道风扇的一端逐渐变小。
6.根据权利要求4所述的窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，还包括冷凝水槽，所述冷凝水槽的两端分别与两个所述竖向板固定连接，且所述冷凝水槽设置于所述下部集管的下方，所述冷凝水槽的外侧底部贴附有保温层。
7.根据权利要求1所述的窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，所述上部集管的外表面、所述下部集管的外表面和所述换热管的外表面均涂覆有超憎水涂层，所述换热管外表面设置有纵向矩形微肋。
8.根据权利要求1所述的窄环隙换热空调末端装置，其特征在于，还包括排气阀，所述上部集管的最高点处安装有所述排气阀。
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