CN109373644A - 空调用过冷装置及空调 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调技术领域，旨在解决现有空调的过冷装置成本高、易损失冷媒能量的问题，为此，本发明提供了一种空调用过冷装置及空调，该空调包括冷凝器和接水盘，冷凝器的出口连接有冷媒主管道，接水盘用于收集空调制冷过程中产生的冷凝水，该过冷装置包括冷凝水流通管道，冷凝水流通管道包括换热管段，换热管段设置成能够使冷凝水与冷媒主管道中的冷媒换热，以提升冷媒的过冷度。本发明的过冷装置，利用低温的冷凝水与冷媒换热，提高冷媒的过冷度，从而避免冷媒出现闪发现象，能改善每台内机的冷媒流量分布的均匀性，能大幅提升空调的制冷效率，降低系统功耗，过冷装置结构简单，安装方便，有助于提供更加稳定和均匀的制冷效果。

Description

空调用过冷装置及空调
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种空调用过冷装置及空调。
背景技术
现代生活中，空调已经成为了比较普及的家用电器之一。空调有多种形式，例如小型的一拖一空调系统常用于家庭住宅等小型空间，多联式空调机组一般应用于空间较大的场所，比如大型的商场、写字楼、宾馆等，便于集中管控。
以多联机空调为例，现有的多联机空调系统，由于与室外机连接的室内机数量较多，需要将冷凝器输出的冷媒通过多条管道分配到不同的室内机，使得冷凝器中冷媒管道末端的主侧液管压损较大，会降低空调系统的制冷效果。在长配管空调系统中，冷媒的压损更加明显，导致主侧液管中的部分冷媒出现闪发现象，进一步降低了空调的制冷效果。为使空调系统(尤其是多联机空调系统)达到更佳的制冷效果，需要在空调室外机中增加过冷装置来增大主侧液管中冷媒的过冷度，减小液态冷媒的压损。
现有的过冷装置基本都是从主侧液管引出辅路过冷回路装置，其中的辅路过冷回路装置基本由电子膨胀阀配合套管或经济器构成的，这种过冷回路装置不仅成本高，而且会损失掉主侧液管中冷媒的部分能量，从而降低空调的制冷性能，增大系统功耗。
相应地，本领域需要一种新的空调用过冷装置来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有空调的过冷装置成本高、易损失冷媒能量的问题，本发明的第一方面提供了一种空调用过冷装置，该空调包括冷凝器和接水盘，所述冷凝器的出口连接有冷媒主管道，所述接水盘用于收集空调制冷过程中产生的冷凝水，该过冷装置包括冷凝水流通管道，所述冷凝水流通管道包括换热管段，所述换热管段设置成能够使所述冷凝水与所述冷媒主管道中的冷媒换热，以提升所述冷媒的过冷度。
在上述空调用过冷装置的优选技术方案中，所述换热管段套设在所述冷媒主管道的外周，所述换热管段的内壁面与所述冷媒主管道的外壁面之间的空间用于供所述冷凝水流通。
在上述空调用过冷装置的优选技术方案中，所述冷凝水在所述换热管段内的流动方向与所述冷媒在所述冷媒主管道内的流动方向相反。
在上述空调用过冷装置的优选技术方案中，所述冷凝水流通管道还包括输送管段，所述输送管段连接到所述换热管段的入口和所述接水盘之间。
在上述空调用过冷装置的优选技术方案中，所述冷凝水流通管道还包括排水管段，所述排水管段连接到所述换热管段的出口。
在上述空调用过冷装置的优选技术方案中，所述输送管段和/或所述排水管段还连接有阀门。
在上述空调用过冷装置的优选技术方案中，所述换热管段和/或所述输送管段采用保冷管材。
在上述空调用过冷装置的优选技术方案中，所述接水盘的高度大于所述换热管段的高度。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过在冷凝器的出口连接冷媒主管道，并将冷凝水流通管道中的换热管段套设在该冷媒主管道的外周，然后将空调制冷或除湿过程中蒸发器上产生的冷凝水通过接水盘汇聚后输入该换热管段中，利用低温的冷凝水与冷媒换热，提高冷媒的过冷度，从而避免冷媒出现闪发现象，系统在相同功耗下，能大幅提升空调的制冷效率和制冷效果；针对多联机空调系统，在室内机的安装存在高度落差时，使分布到每台室内机的冷媒更加均匀，从而保证每台室内机制冷效果的均一性，避免出现同一个系统不同室内机制冷效果存在较大差异的问题，同时实现降低系统能耗。本发明中的过冷装置，结构简单，安装方便，充分利用了冷凝水中的冷量，制冷效率高，长配管和高落差安装时每台内机制冷效果更加均匀，节能效果好。
在本发明的优选技术方案中，通过将冷凝水与冷媒以对流的方式换热，有助于增强换热效果，进而有利于提升冷媒的过冷度。
在本发明的优选技术方案中，通过在换热管段和/或排水管段设置阀门，能方便地控制冷凝水在换热管段中停留的时间，有助于充分释放冷凝水中的冷量。
在本发明的优选技术方案中，换热管段和/或输送管段采用保冷管材，能有效减弱冷凝水流通过程中与空气之间的热交换，进而减少冷凝水的冷量损失。
在本发明的优选技术方案中，通过将接水盘置于换热管段之上，即安装后的空调室内机高于空调室外机，在冷凝水输送过程中，冷凝水仅在自身重力作用下即可向换热管段流动，无需配备专用的泵或其他抽吸装置，降低了过冷装置的硬件配置成本，还可降低过冷装置的故障率。
本发明的第二方面还提供了一种空调，该空调包括上述任一项技术方案中所述的空调用过冷装置。
在上述空调的优选技术方案中，所述空调包括室外机和至少一个室内机，所述冷凝器和所述换热管段设置在所述室外机中，所述接水盘设置在所述室内机中。
可以理解的是，由于该空调配置有前述任一项技术方案中所述的空调用过冷装置，因此具备前述过冷装置的所有技术效果，在此不再赘述。
附图说明
下面参照附图并结合多联机来描述本发明的空调用过冷装置，附图中：
图1为本发明的空调的示意图，其中示出了空调室内机和空调室外机的位置关系；
图2为本发明的空调室外机的构造示意图，其中示出了过冷装置的构造和安装位置；
图3为本发明的过冷装置中的换热管段和冷媒主管道连接的一种实施方式；
图4为本发明的冷媒的压焓示意图，其中示出了制冷循环过程中冷媒的压力与焓值的对应变化关系，以及空调器的制冷量、功率与冷媒的过冷度之间的对应关系；
附图标记列表：
1、室内机组；2、室外机；20、压缩机；21、油分离器；22、单向阀；23、四通阀；24、冷凝器；25、冷媒主管道；26、制冷装置；260、换热管段；261、输送管段；2610、输送主管段；2611、输送支管段；262、排水管段；3、冷媒；4、冷凝水。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然下述的实施方式是结合多联机来解释说明的，但这并不是限制性的，本发明的技术方案同样适用于一拖一的小型空调系统，例如家用壁挂式空调、家用立式空调等，这种应用对象的改变并不偏离本发明的原理和范围。
另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的室外机的构造、室内机的构造、制冷循环原理等等作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
基于背景技术指出的现有空调的过冷装置成本高、易损失冷媒能量的问题，本发明提供了一种空调用过冷装置，旨在简化过冷装置的结构，降低过冷装置的成本，充分利用冷凝水中的冷量来提升空调的制冷效果，针对多联机空调，还可以提高室内机之间制冷效果的均匀性，降低空调系统的功耗，为用户节约成本。
参照图1-图4，图1为本发明的空调的示意图，其中示出了空调室内机和空调室外机的安装位置关系；图2为本发明的空调室外机的构造示意图，其中示出了过冷装置的构造和安装位置；图3为本发明的过冷装置中的换热管段和冷媒主管道连接的一种实施方式；图4为本发明的冷媒的压焓示意图，其中示出了制冷循环过程中冷媒的压力与焓值的对应变化关系，以及空调器的制冷量、功率与冷媒的过冷度之间的对应关系。
需要说明的是，在对下述实施例进行表述的过程中，蒸发器和冷凝器的命名仅适用于空调工作在制冷工况下，并不表示空调仅能工作在制冷工况下。可以理解的是，当空调工作在制热工况下，制冷工况下的蒸发器即变为制热工况下的冷凝器，制冷工况下的冷凝器即变为制热工况下的蒸发器。在本发明中对制热工况下的空调不作讨论。
首先参照图1，图1提供了一种空调，该空调配置有本发明中的过冷装置26。该空调包括一台室外机2，以及若干台室内机并联组成的室内机组1。安装好的室外机2与室内机组1连接形成能使冷媒3循环流通的冷媒3流通通路(图1中未示出)。
具体地，室内机包括壳体、送风装置、设置在送风通道中的蒸发器、设置在蒸发器下方的接水盘等部件。在空调制冷工况或除湿工况下，蒸发器中流通的冷媒3与空气换热的过程中会产生冷凝水4，冷凝水4的温度要比室内的空气温度低很多，蕴含大量可利用的冷量。冷凝水4被收集在接水盘中。
参照图2，室外机2包括壳体，壳体内设置有压缩机20、油分离器21、冷凝器24、过冷装置26冷媒3等。制冷过程中，压缩机20从蒸发器侧吸入低温低压的气态冷媒3，经压缩机20压缩后输出高温高压的气态冷媒3，高温高压的气态冷媒3经过油分离器21、单向阀22和四通阀23后输送至冷凝器24，冷媒3经过冷凝器24后由高温高压的气态冷媒3冷凝为中温高压的液态冷媒3，即冷凝器24的出口输出的是中温高压的液态冷媒3。
本发明中，在冷凝器24的出口连接有冷媒主管道25，在冷媒主管道25处还设置有过冷装置26，下面对过冷装置26的一种实施方式进行阐述。
参照图2和图3，本实施例中，过冷装置26包括冷凝水流通管道，冷凝水流通管道指工作状态下用于流通冷凝水4的管道。该冷凝水流通管道包括换热管段260，换热管段260设置成能够使冷凝水4与冷媒主管道25中的冷媒3换热，以提升冷媒3的过冷度。
具体地，参照图3，换热管段260套设在冷媒主管道25的外周，形成套管形式，换热管段260的内壁面与冷媒主管道25的外壁面之间形成供冷凝水4流通的空间。该套管结构可在制作冷媒主管道25的工序中完成。换热管段260上设有冷凝水4入口和冷凝水4出口，以使冷凝水4能在换热管段260内流通。
当冷凝水4在换热管段260内达到一定量时，冷凝水4直接与冷媒主管道25接触，冷凝水4通过冷媒主管道25与冷媒3换热，将冷量传递到冷媒3中，从而提高冷媒3的过冷度，在后续冷媒3流通过程中即可避免因冷媒3流动产生压损导致冷媒3在管路中出现闪发的现象，在压缩机20相同的功耗下，过冷度高的冷媒3在换热过程中可释放出更多用于与室内空气发生热交换的冷量，从而有效提高空调系统的制冷效果，以及保证每台室内机的冷媒量分布更加均匀，使室内空气温度更早达到目标温度，进而减少压缩机20运行时间，达到高效节能的效果。本发明中的过冷装置26，结构简单，安装方便，且通过冷凝水4直接接触冷媒主管道25，减小了冷量损失，使冷凝水4中的冷量得到更充分的利用。
在一些优选的实施例中，通过设置冷凝水4入口和冷凝水4出口的相对位置，使得冷凝水4在换热管段260内的流动方向与冷媒3在冷媒主管道25内的流动方向相反。冷凝水4与冷媒3对流能增强换热效率，有利于更好地提升冷媒3的过冷度。
可以理解的是，过冷装置中的换热管段还可以设置为其他结构形式，例如可以将管热管段与冷媒主管道并配紧挨设置，也可以提升冷媒的过冷度。
在一些优选的实施例中，过冷装置26包括冷凝水流通管道，该冷凝水流通管道包括换热管段260和输送管段261，输送管段261连接到换热管段260的入口和接水盘之间。本实施例因以多联机空调为例，因此输送管段261包括输送主管段2610和输送支管段2611。参照图1，室内机组1中各个室内机均配置有接水盘，每个接水盘连接有输送支管段2611，各输送支管段2611将对应的接水盘中的冷凝水4汇聚后集中至输送主管段2610，输送主管段2610连接到换热管段260的冷凝水4入口上，从而将冷凝水4输送至换热管段260中。
进一步地，用于制作输送管段261和换热管段260的材质均采用保冷管材，或至少其中一种管段采用保冷管材，这样能避免冷凝水4输送过程中和/或换热过程中与空气发生热交换，从而避免冷量损失。
当冷凝水4充分释冷以后，冷凝水流通管道还包括用于将冷凝水4排出的排水管段262，排水管段262连接到换热管段260的出口。排水管段262因无保冷需求，因此采用普通的塑料管即可。
在一些优选的实施例中，在输送管段261和/或排水管段262还连接有阀门，用于控制冷凝水4的通断。在空调制冷初期，由于冷凝水4的水量有限，为保证更好的换热效果，需要通过控制阀门暂且关断排水管道，在换热管段260中存储一定量的冷凝水4。此外，当需要延长冷凝水4在换热管段260中的存留时间时，也可以通过控制阀门关断排水管道和输送管道，使冷凝水4截留在换热管段260中一段时间，从而延长换热时间，充分释放冷凝水4中的冷量。
在一些优选的实施例中，接水盘的高度大于换热管段260的高度。具体地，接水盘是设置在室内机中的，具体设置在蒸发器的下方。换热管段260是设置在室外机2中的，具体连接到冷凝器24的末端。由于室内机有多个，因此在安装过程中，保证位置最低的室内机的高度高于室外机2的高度，这样，室内机中的冷凝水4仅在重力作用下即可通过输送管段261输送至换热管段260中，无需利用其它动力装置，成本低，且不容易出现故障。
参照图4，图4为冷媒3的压焓示意图。图中，t1和q分别为未通过冷凝水4对冷媒3进行过冷的冷媒温度和制冷量，t2和△q分别为通过冷凝水4对冷媒3进行过冷后的冷媒温度和增加的制冷量，W为系统功耗。从图中可知，在使用低温冷凝水4与冷媒3换热后，冷媒3的过冷度增加△t＝t2-t1，系统制冷量增加△q，系统制冷功耗W不变，系统制冷系数ε＝(q+△q)/W变大，空调的制冷效率有很大提升。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调用过冷装置，所述空调包括冷凝器和接水盘，所述冷凝器的出口连接有冷媒主管道，所述接水盘用于收集空调制冷过程中产生的冷凝水，
其特征在于，所述过冷装置包括冷凝水流通管道，所述冷凝水流通管道包括换热管段，所述换热管段设置成能够使所述冷凝水与所述冷媒主管道中的冷媒换热，以提升所述冷媒的过冷度。
2.根据权利要求1所述的空调用过冷装置，其特征在于，所述换热管段套设在所述冷媒主管道的外周，所述换热管段的内壁面与所述冷媒主管道的外壁面之间的空间用于供所述冷凝水流通。
3.根据权利要求2所述的空调用过冷装置，其特征在于，所述冷凝水在所述换热管段内的流动方向与所述冷媒在所述冷媒主管道内的流动方向相反。
4.根据权利要求1所述的空调用过冷装置，其特征在于，所述冷凝水流通管道还包括输送管段，所述输送管段连接到所述换热管段的入口和所述接水盘之间。
5.根据权利要求4所述的空调用过冷装置，其特征在于，所述冷凝水流通管道还包括排水管段，所述排水管段连接到所述换热管段的出口。
6.根据权利要求5所述的空调用过冷装置，其特征在于，所述输送管段和/或所述排水管段还连接有阀门。
7.根据权利要求4所述的空调用过冷装置，其特征在于，所述换热管段和/或所述输送管段采用保冷管材。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的空调用过冷装置，其特征在于，所述接水盘的高度大于所述换热管段的高度。
9.一种空调，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的空调用过冷装置。
10.根据权利要求9所述的空调，其特征在于，所述空调包括室外机和至少一个室内机，所述冷凝器和所述换热管段设置在所述室外机中，所述接水盘设置在所述室内机中。
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