CN109405352A - 一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，在风冷热泵机组左、右两侧的进风口分别对称的设置有一个新型气体换热器，风冷热泵机组与两个新型气体换热器之间通过镀锌铁皮风道连接；新型气体换热器底部设置有换热器支架；所述新型气体换热器利用液体的相变热来加热或冷却气体，比起利用液体的显热来加热或冷却气体，换热效果更明显，且可以冬夏两用，实用性强。本发明在传统的风冷热泵机组基础上，不需要经过很复杂的改动，机组部分只需要预留出两侧进风口与镀锌风管安装的位置，再将其余进气口堵住即可，容易改造生产。而且，新型换热器内部构件较为简便，二者组成整套设备有利于推广应用。

Description

一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及到一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组。

背景技术

风冷热泵机组又被称为空气源冷热水热泵机组，它的结构形式简单，把换热部件都结合在一个箱体之中，夏季制冷时无需安装冷却塔及冷却水系统,冬季制热运行省去锅炉及锅炉房投资,结构紧凑且整体性好,可放置在屋顶,安装方便,不占用建筑物的室内空间；同时热泵能有效节省能源、减少大气污染和CO₂排放,对于节水、节能和环保等都具有重要的意义。在长江流域，西南地区等冬季温度不太低的地方得到了广泛的使用和推广。

一般情况下，在供暖季节，随着室外温度的下降，室内的热负荷会增加，这就需要空调机组来提供更多的热量，而传统的风冷热泵机组随着周围环境温度的逐步降低，翅片盘管的蒸发温度会下降，导致制冷剂循环量减少，最终会使常规的风冷热泵机组提供的热量减少，甚至无法满足用户的需求。为解决上述情况，常规的风冷热泵还需要添加辅助供热模块，例如电加热，电锅炉，燃煤、燃气锅炉等。另一个方面的问题是风冷热泵机组的结霜，当翅片表面温度低于0℃时候，空气中的水蒸气就会在翅片表面结霜。机组除霜时,不但停止向供热对象供热,而且需要降低水温来加热翅片盘管,影响室内环境热舒适度,降低了机组的制热能效比。

在供冷季节，风冷热泵机组在使用中会存在制冷量不足的现象。造成这种现象的原因是多方面的，这里除了设备本身的因素外也有工程设计中的问题。主要是设备布置不合理造成气流短路，夏季机组高温排风被重新吸入，造成进风温度过高冷凝压力上升，导致机组制冷量下降。

综上所述，风冷热泵机组有许多优点，例如能够胜任很多不同形式的空调系统布置，还节约能源，并且机组效率高等，在中国这种人口多、能源消耗大的国家，值得广泛推广和使用，很有发展潜力；但是还存在供热季结霜、部分地区冬季室外气温低导致制热能力下降以及供热季存在制冷能力不足等问题。本设计在传统的风冷热泵机组两侧加装了一种新型换热设备，对进入风冷热泵机组的空气进行预处理，来帮助解决目前遇到的相关问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组。本发明风冷热泵机组以传统风冷热泵机组为主体，在左右两侧进风口各设置一个新式换热器，两者之间通过风道连接，构成一个整体，进行协同工作。所述新型气体换热器利用液体的相变热来加热或冷却气体，比起利用液体的显热来加热或冷却气体，换热效果更明显，且可以冬夏两用，实用性强。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，在风冷热泵机组左、右两侧的进风口分别对称的设置有一个新型气体换热器，风冷热泵机组与两个新型气体换热器之间通过镀锌铁皮风道连接；新型气体换热器底部设置有换热器支架；

所述新型气体换热器包括换热室、保温材料、雾化装置、进风口、出风口、风机、回收槽、颗粒回收装置、驱动装置、振动格栅、滤网；进风口、出风口设置在换热室的两端，进风口与换热室之间设置有滤网，靠近出风口一端的换热室内部设置有振动格栅，雾化装置设在换热室内部的中段，风机安装在滤网的内侧或振动格栅与出风口之间；换热室下部连接有底部有坡度的回收槽，回收槽正上方的换热室的底面上设置有用于颗粒和液体通过的孔，回收槽内部安装颗粒回收装置；用于驱动颗粒回收装置的驱动装置安装在回收槽的后部；换热室外壳的外周包裹有保温材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、在供热季时候，室外空气经过换热器预处理后温度会有所提升，这样不仅可以提升机组的能效比，还能改善机组换热翅片表面结霜的问题，这样机组在冬季就可以无需停止供热来进行除霜，从而供热量就可以充分满足室内热负荷的需求，一定程度上还起到了对机组的保护作用。

2、在供冷季情况下，经过换热器预处理的空气温度会有所降低，在炎热的环境中，降低进入机组翅片的空气温度可以起到提升冷却效果的作用，从而提升机组的COP，解决在夏季风冷热泵机组普遍存在的制冷量不足的问题。换热器中排出的水，还可以进行回收循环利用，不会大量浪费水资源。

3、本设计在传统的风冷热泵机组基础上，不需要经过很复杂的改动，机组部分只需要预留出两侧进风口与镀锌风管安装的位置，再将其余进气口堵住即可，容易改造生产。而且换热器内部构件较为简便，组成整套设备有利于广泛推广和使用。

4、比起使用电加热，电锅炉，燃煤、燃气锅炉等辅助热源，使用这种新型的气体换热器充分利用了水的相变热来进行空气的加热或冷却，换热过程安全环保且加热和冷却空气的效果稳定。

附图说明

图1为本发明风冷热泵机组一种实施例的整体结构示意图，其中：101为新型气体换热器，201为换热器支架，301为风冷热泵机组，401为镀锌铁皮风道。

图2为本发明风冷热泵机组一种实施例的新型气体换热器结构示意图(纵向剖视)，其中：1为进风口，2为滤网，3为换热室外壳，4为保温材料，5为换热室，6为雾化装置，7为振动格栅，8为风机，9为出风口，10为驱动装置，11为颗粒回收装置，12为回收槽。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细叙述本发明。实施例是以本发明所述技术方案为前提进行的具体实施，给出了详细的实施方式和过程。但本发明申请的权利要求保护范围不限于下述的实施例描述。

本发明提供一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组(简称风冷热泵机组，参见图1-2)，其特征在于，在风冷热泵机组301左、右两侧的进风口分别对称的设置有一个新型气体换热器101，风冷热泵机组301与两个新型气体换热器101之间通过镀锌铁皮风道401连接。新型气体换热器底101部设置有换热器支架201。

所述新型气体换热器101包括换热室5、保温材料4、雾化装置6、进风口1、出风口9、风机8、回收槽12、颗粒回收装置11、驱动装置10、振动格栅7、滤网2。进风口1、出风口9设置在换热室5的两端，进风口1与换热室5之间设置有滤网2，靠近出风口9一端的换热室5内部设置有振动格栅7，雾化装置6设在换热室5内部的中段，风机8安装在滤网2的内侧或振动格栅7与出风口9之间。换热室5下部连接有底部有坡度的回收槽12，回收槽12正上方的换热室5的底面上设置有用于颗粒和液体通过的孔，回收槽12内部安装颗粒回收装置11，颗粒回收装置11可以根据具体需求选择绞龙或传送带等；用于驱动颗粒回收装置11的驱动装置10安装在回收槽12的后部。换热室外壳3的外周包裹有保温材料4。

所述新型气体换热器101的进风口处安装滤网，过滤即将进入换热室的气体，滤网在设备使用一段时间后要进行更换清洗；风机用于输送气体，可以放置于滤网后或振动格栅后；振动格栅的作用在于拦截混合在气体中未下落至回收槽内的颗粒和液滴，将气体同固体颗粒或液滴分离的同时保护风机，而且还能增加气流扰动，使换热更加均匀。所述雾化装置包含多个雾化喷嘴，分别安装在换热室的上、中和下部，所用雾化装置的雾化喷嘴根据具体需要可以选择气泡雾化喷嘴、气动雾化喷嘴、压力雾化喷嘴、旋转式雾化喷嘴或采用超声波、电磁场、静电等作用原理的特殊雾化喷嘴，其喷射角度可调，个数可以根据具体需求灵活调整。换热室横截面可以为圆形也可以为矩形，矩形换热室的优点是占用空间比圆形换热室少，并且所需加工工艺更简单，圆形换热室的优点是耗材比矩形换热室少，可减少初投资，可根据实际情况选择换热室的形状。

本发明风冷热泵机组以传统风冷热泵机组为主体，在左右两侧进风口各设置一个新型气体换热器，两者之间通过风道连接，构成一个整体，进行协同工作。风冷热泵机组由压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器等装置构成的一个循环系统，制冷剂在压缩机中被压缩成高温高压的气体，然后在冷凝器中液化放热变成高压的液体，下一步是通过节流器将液体压力降低，最后在蒸发器中蒸发吸热变为低压气体然后进入压缩机，不断地完成这样一个循环。制冷剂在冷凝器中液化放热可以提供所需热量，在蒸发器中蒸发吸热可以提供所需冷量，这样以输入电能为代价，可以制得2-3倍的热(冷)量，具有节能效果而且能满足人们日常生活需求。本设计中的风冷热泵机组只留有两侧的空气侧换热器进风口，将其余进风口均堵住，防止没有被处理过的空气进入，影响空气预处理的效果。

所述新型气体换热器夏季工作原理：参照图2，夏季工况下，开启雾化装置6、振动格栅7、驱动装置10和风机8，雾化装置6的雾化喷嘴喷出液滴细小的水雾，喷射的角度可以根据具体工况自由调节，室外空气由进风口1通过滤网2进入换热室5，喷入换热室5的水雾在空气中吸收热量蒸发为水蒸气，空气的温度降低，经过振动格栅7过滤后从出风口9排出气体换热器。未能及时蒸发的水雾落入回收槽12中，由于回收槽12的底部带有的坡度，水由于重力顺着坡度排出，由于在换热室5中流通的空气有一定速度，有少许水雾落在振动格栅7上，落在振动格栅7的水继续蒸发或由于重力落入回收槽12被排出，被排出的水可以被回收再次利用。在本气体换热器使用一段时间后应及时对滤网2进行更换和清洗。

所述新型气体换热器冬季工作原理：参照图2，冬季工况下，开启雾化装置6、振动格栅7、驱动装置10和风机8，雾化装置6的雾化喷嘴喷出直径极小的水雾，喷射的角度可以根据具体工况自由调节，冬季低于0℃的室外空气从进风口1通过滤网2的过滤后进入换热室5，由于进入换热室5的空气温度低于水的凝固温度，水先降温放出显热，待水温降至0℃水雾开始凝固为小冰粒，同时放出凝固潜热。空气吸收水雾放出的显热和凝固潜热，温度升高，经过振动格栅7过滤后从出风口9排出气体换热器。冰粒由于重力下落至回收槽12，驱动装置10驱动颗粒回收装置11将回收槽12中的冰粒排出，若有需要可以将冰粒回收利用。由于在换热室5中流通的空气有一定速度，有少许冰粒没有落入回收槽12而混在即将被排出的空气中，这些冰粒被振动格栅7拦截，被拦截下的冰粒由于振动格栅的振动掉落至回收槽12。在本气体换热器使用一段时间后应及时对滤网2进行更换和清洗。

本发明风冷热泵机组其工作原理是：将空气先进行过滤后进入换热室，同时在换热室中的雾化装置喷出水雾，这时分为两种情况，在夏季，水雾由液态变为气态，蒸发带走新型气体换热器中空气的热量，使进入新型气体换热器的空气温度降低；在冬季，水雾在空气中凝固由液态变为固态，同时放出热量，从而使进入新型气体换热器的空气温度上升。在出风口处风机的引导下，室外空气源源不断地进入换热室，完成对空气的预热(冷)后，被吹入风冷热泵机组左右两侧的空气侧换热器，进而在机组中完成相应的热交换。

所述新型气体换热器中包含的振动格栅可以将冬季附着在上面的固体冰晶或者水滴通过振动的方式抖落，使其进入回收槽，防止格栅上附着的冰粒堵塞空气流通，还能够强化气流扰动增强换热。回收槽内设置颗粒回收装置来及时将产生的冰排出换热器。雾化装置可根据所需选择装配个数，调整以及喷雾的角度和喷水流量等。风机可根据机组所需要的进风量来选择合适的种类及型号，来满足风冷热泵机组的换热翅片部分的性能。新型气体换热器的出风口与风冷热泵机组的进风口之间加装镀锌铁皮风道，起到引导和约束空气流动的作用，让经过新型气体换热器预处理的空气尽可能地被风冷热泵机组风侧换热器所利用。两侧的新型气体换热器的下部设置支架，如图1所示把新型气体换热器架到与风冷热泵机组进风口相近的高度，这样作为约束的风道布置安装也较为简便。

本发明中所涉及左、右的方位词为一个相对概念，本申请中定义进风口侧为左侧，出风口侧为右侧。空气流通方向见图中箭头指向。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (7)

1.一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，在风冷热泵机组左、右两侧的进风口分别对称的设置有一个新型气体换热器，风冷热泵机组与两个新型气体换热器之间通过镀锌铁皮风道连接；新型气体换热器底部设置有换热器支架；

所述新型气体换热器包括换热室、保温材料、雾化装置、进风口、出风口、风机、回收槽、颗粒回收装置、驱动装置、振动格栅、滤网；进风口、出风口设置在换热室的两端，进风口与换热室之间设置有滤网，靠近出风口一端的换热室内部设置有振动格栅，雾化装置设在换热室内部的中段，风机安装在滤网的内侧或振动格栅与出风口之间；换热室下部连接有底部有坡度的回收槽，回收槽正上方的换热室的底面上设置有用于颗粒和液体通过的孔，回收槽内部安装颗粒回收装置；用于驱动颗粒回收装置的驱动装置安装在回收槽的后部；换热室外壳的外周包裹有保温材料。

2.根据权利要求1所述的一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，风冷热泵机组左、右两侧均有一个进风口设置有新型气体换热器，其余进风口均堵住。

3.根据权利要求1所述的一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，所述雾化装置包含多个雾化喷嘴，分别安装在换热室的上、中和下部。

4.根据权利要求3所述的一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，所述雾化装置中的雾化喷嘴为气泡雾化喷嘴、气动雾化喷嘴、压力雾化喷嘴、旋转式雾化喷嘴或采用超声波、电磁场或静电作用原理的雾化喷嘴。

5.根据权利要求3或4所述的一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，所述雾化装置中的雾化喷嘴的喷射角度可调。

6.根据权利要求1所述的一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，所述换热室横截面为圆形或矩形。

7.根据权利要求1所述的一种带有新型气体换热器的风冷热泵机组，其特征在于，所述颗粒回收装置为绞龙或传送带。