CN117889488A - 一种空调热泵供暖设备及其供暖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调热泵供暖设备及其供暖方法，涉及地暖供热技术领域。包括地暖管、换热筒、蒸发箱，换热筒内上下两侧固设有一对对称分布的固定盘，一对固定盘之间设有若干交替分布的半圆挡板，一对固定盘的相对面之间固设有若干竖向贯穿的换热管，每根换热管的中部均依次贯穿对应一侧的半圆挡板；蒸发箱内设有若干呈S型连续折弯的蒸发管，每根蒸发管的上下两端部均贯穿蒸发箱并延伸至外侧，且每根蒸发管的中段部分均固设有交错分布的蒸发片。本发明既提升了蒸发器的蒸发效果，又进一步提高了换热器的换热效果。

Description

一种空调热泵供暖设备及其供暖方法

技术领域

本发明涉及地暖供热技术领域，尤其涉及一种空调热泵供暖设备及其供暖方法。

背景技术

空调热泵供暖设备由蒸发器、换热器、压缩机、膨胀阀四大主要部件构成封闭系统，其内充注有适量的工质。

中国实用新型专利公开的一种空气源热泵空调地暖热水机组（公开号：CN211177489U），包括热水换热器、压缩机、蒸发器、节流装置、风机盘管机组、地暖换热器、四通阀、第一三通阀和第二三通阀；风机盘管机组包括空调风机和空调换热器；四通阀包括第一至第四阀口。

上述专利公开的空调热泵供暖设备及相类似产品在供暖时，存在以下缺点：蒸发器的蒸发效果不佳，易受外部环境的影响，不能适用于各种环境场景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种空调热泵供暖设备及其供暖方法。本发明采用了如下技术方案：

第一方面，提供一种空调热泵供暖设备，包括地暖管、换热筒、蒸发箱，所述地暖管呈S型连续折弯并均匀铺设在屋内地面上，所述换热筒和蒸发箱呈左右并排放置；

所述换热筒内上下两侧固设有一对对称分布的固定盘，一对所述固定盘之间固设有若干交替分布的半圆挡板，一对所述固定盘的相对面之间固设有若干竖向贯穿的换热管，每根所述换热管的中部均依次贯穿对应一侧的半圆挡板；

所述蒸发箱为左右两侧壁敞口的矩形箱状，所述蒸发箱内设有若干呈S型连续折弯的蒸发管，每根所述蒸发管的上下两端部均贯穿蒸发箱并延伸至外侧，且每根蒸发管的中段部分均固设有交错分布的蒸发片。

优选地，所述蒸发箱和换热筒的顶部之间设有悬空放置的压缩机，所述压缩机的输入端连接有低温低压热气管，所述压缩机的输出端连接有高温高压热气管。

优选地，所述蒸发箱和换热筒的底部之间设有悬空放置的膨胀阀，所述膨胀阀的输入端连接有高压制冷剂流通管，所述膨胀阀的输出端连接有低压制冷剂流通管。

优选地，若干所述蒸发管的顶端部均与低温低压热气管贯通连接，若干所述蒸发管的底端部均与低压制冷剂流通管贯通连接，所述高温高压热气管的外端部与换热筒的右侧壁中上部贯通连接，所述高压制冷剂流通管的外端部与换热筒的右侧壁中下部贯通连接。

优选地，所述换热筒内顶壁与位于上方的固定盘的顶面之间固设有横向分布的固定隔板，所述地暖管的一端部连接有高温水管，所述高温水管的外端部与换热筒的后侧壁顶部贯通连接。

优选地，所述换热筒的正前方设有循环泵，所述地暖管的另一端部与循环泵的输入端连接，所述循环泵的输出端连接有低温水管，所述低温水管的外端部与换热筒的前侧壁顶部贯通连接。

优选地，所述蒸发箱的左侧壁中部固设有U型板，所述U型板内上下两侧壁固设有一对矩形环，一对所述矩形环之间插设有上下滑动贯穿的双面齿条，所述双面齿条的上下两端部固设有一对连接板，每块所述连接板的前后两端部均固设有固定环，每个所述固定环内均安装有风机。

优选地，所述U型板内侧壁上转动插设有一对对称分布的联动轴，每根所述联动轴的外端部均套设有同心固接的联动齿轮，每根所述联动轴的里端部均套设有同心固接的缺口齿轮，一对所述缺口齿轮分布在双面齿条的两侧，且一对缺口齿轮交替与双面齿条啮合连接。

优选地，所述U型板的外侧面固设有U型支架，所述U型支架的中部开设有圆形通孔，所述圆形通孔的内部固设有输出端朝内的伺服电机，所述伺服电机的电机轴端部转动插设在U型板的中部，所述伺服电机的电机轴中部套设有同心固接的主动齿轮，所述主动齿轮位于一对联动齿轮之间，且主动齿轮与一对联动齿轮啮合连接。

第二方面，提供一种空调热泵供暖设备的供暖方法，包括以下步骤：

步骤一，在若干蒸发管内注入温度低于外界空气温度的液态制冷剂，液态制冷剂从蒸发箱敞口的两侧壁吸收外界空气中的热量；

步骤二，伺服电机的电机轴带动主动齿轮同步转动，主动齿轮啮合带动联动齿轮、联动轴及缺口齿轮反向转动，使一对缺口齿轮同步反向转动，在一对缺口齿轮交替与双面齿条的啮合作用下，带动双面齿条沿着一对矩形环上下往复滑动，同步带动四个风机往复升降，进而增加风机的吹风面积；

在四个风机的同步作用下，加快外界空气流经若干蒸发片的速度，使外界空气中的热量转移到液态制冷剂，进而使液态制冷剂变成低压蒸汽；

步骤三，低压蒸汽顺着低温低压热气管进入压缩机内，压缩机将低压蒸汽压缩为高温高压气体，高温高压气体顺着高温高压热气管进入换热筒内并在若干换热管间沿着半圆挡板穿梭；

步骤四，在循环泵的作用下，地暖管中的冷水进入循环泵，并经由低温水管流入至换热筒内固定隔板的前方，而后冷水经由固定隔板前侧的换热管流入至换热筒内底部；

高温高压气体对换热管内的冷水进行热交换而将热量释放给冷水，冷水经热交换被加热成热水，而后热水流入至固定隔板后侧的换热管中并顺着高温水管流入至地暖管内进行循环供热；

步骤五，高温高压气体在进行热交换后冷却为低温高压液态制冷剂，低温高压液态制冷剂经由高压制冷剂流通管流入至膨胀阀内，膨胀阀将低温高压液态制冷剂处理为低温低压液态制冷剂后，低温低压液态制冷剂顺着低压制冷剂流通管流回蒸发管内并进入下一个循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，通过设置蒸发箱为左右两侧壁敞口的矩形箱状，在蒸发箱内设置若干呈S型连续折弯的蒸发管，且每根蒸发管的中段部分均固设交错分布的蒸发片，以及通过设置风机，使得外界空气可以从蒸发箱两侧与蒸发管接触并将其中的热量通过蒸发片、蒸发管转移至温度低于外界空气温度的液态制冷剂中，实现了在风机的作用下，加速外界空气流经蒸发箱内的若干蒸发片，使外界空气中的热量可以迅速转移至液态制冷剂中，提升了蒸发器的蒸发效果，不易受外部环境影响，适用于各种环境场景。

2、在本发明中，通过设置压缩机，实现将低压蒸汽形式的制冷剂压缩为高温高压气体，使高温高压气体顺着高温高压热气管进入换热筒内并在若干换热管间沿着半圆挡板穿梭时，可以对经循环泵进入换热筒内的冷水热交换为热水，从而实现循环供热，加速了换热筒的热循环过程，提高了换热器的换热效果。

综上所述，本发明通过对蒸发器及换热器的改进设计，既提升了蒸发器的蒸发效果，又进一步提高了换热器的换热效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的整体结构前视示意图；

图2为本发明的整体结构后视示意图；

图3为本发明的整体结构剖切示意图；

图4为本发明的整体结构剖切爆炸示意图；

图5为本发明的蒸发箱与若干蒸发管的爆炸示意图；

图6为本发明的U型板与双面齿条的爆炸示意图；

图7为本发明的换热筒与若干换热管的爆炸示意图；

图中序号：1、蒸发箱；11、蒸发管；12、蒸发片；13、U型板；14、矩形环；15、双面齿条；16、固定环；17、风机；2、换热筒；21、固定盘；22、固定隔板；23、换热管；24、半圆挡板；25、循环泵；26、高温水管；27、低温水管；3、U型支架；31、伺服电机；32、主动齿轮；33、联动齿轮；34、缺口齿轮；4、地暖管；41、低温低压热气管；42、压缩机；43、高温高压热气管；44、高压制冷剂流通管；45、膨胀阀；46、低压制冷剂流通管。

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。

实施例一：本实施例提供了一种空调热泵供暖设备，参见图1-7，包括地暖管4、换热筒2、蒸发箱1，地暖管4呈S型连续折弯并均匀铺设在屋内地面上，换热筒2和蒸发箱1呈左右并排放置；

换热筒2内上下两侧固设有一对对称分布的固定盘21，一对固定盘21之间固设有若干交替分布的半圆挡板24，一对固定盘21的相对面之间固设有若干竖向贯穿的换热管23，每根换热管23的中部均依次贯穿对应一侧的半圆挡板24；

蒸发箱1为左右两侧壁敞口的矩形箱状，蒸发箱1内设有若干呈S型连续折弯的蒸发管11，每根蒸发管11的上下两端部均贯穿蒸发箱1并延伸至外侧，且每根蒸发管11的中段部分均固设有交错分布的蒸发片12。

需说明的是：在本实施例中，蒸发箱1的左侧壁中部固设有U型板13，U型板13内上下两侧壁固设有一对矩形环14，一对矩形环14之间插设有上下滑动贯穿的双面齿条15，双面齿条15的上下两端部固设有一对连接板，每块连接板的前后两端部均固设有固定环16，每个固定环16内均安装有风机17。其中，风机17可以加速外界空气流经蒸发箱1内的若干蒸发片12，风机17的目的是促进热传递，使外界空气中的热量可以快速转移到温度低于外界空气温度的液态制冷剂。

实施例二：在实施例一的基础上本实施例还包括如下内容：

如图3和图4所示，蒸发箱1和换热筒2的顶部之间设有悬空放置的压缩机42，压缩机42的输入端连接有低温低压热气管41，压缩机42的输出端连接有高温高压热气管43。液态制冷剂吸收外界空气中的热量后变成低压蒸汽，低压蒸汽顺着低温低压热气管41进入压缩机42内，压缩机42将低压蒸汽压缩为高温高压气体，高温高压的气体顺着高温高压热气管43进入换热筒2内并在若干换热管23间沿着半圆挡板24穿梭。

蒸发箱1和换热筒2的底部之间设有悬空放置的膨胀阀45，膨胀阀45的输入端连接有高压制冷剂流通管44，膨胀阀45的输出端连接有低压制冷剂流通管46。

若干蒸发管11的顶端部均与低温低压热气管41贯通连接，若干蒸发管11的底端部均与低压制冷剂流通管46贯通连接，高温高压热气管43的外端部与换热筒2的右侧壁中上部贯通连接，高压制冷剂流通管44的外端部与换热筒2的右侧壁中下部贯通连接。

低温高压液态制冷剂经膨胀阀45处理后，其压力和温度会大大降低，变为低温低压液态制冷剂。低温低压液态制冷剂顺着低压制冷剂流通管46流回蒸发管11内。

实施例三：在实施例二的基础上本实施例还包括如下内容：

如图4和图7所示，换热筒2内顶壁与位于上方的固定盘21的顶面之间固设有横向分布的固定隔板22，地暖管4的一端部连接有高温水管26，高温水管26的外端部与换热筒2的后侧壁顶部贯通连接。

换热筒2的正前方设有循环泵25，地暖管4的另一端部与循环泵25的输入端连接，循环泵25的输出端连接有低温水管27，低温水管27的外端部与换热筒2的前侧壁顶部贯通连接。

在循环泵25的作用下，地暖管4中的冷水会进入循环泵25内，并经由低温水管27流入至换热筒2内固定隔板22的前方，而后冷水会经由固定隔板22前侧的换热管23流入至换热筒2内底部，此时流入的水会聚集于换热筒2的底部，随着水流越来越多，固定隔板22后方的换热管23内水的液面越来越高，最终通过高温水管26流出。

高温高压的气体对换热管23内的冷水进行热交换，并将热量释放给冷水，冷水经热交换被加热成热水，而后热水流入至固定隔板22后侧的换热管23中并顺着高温水管26流入至地暖管4内，进行循环供热。

实施例四：在实施例三的基础上本实施例还包括如下内容：

如图2和图6所示，U型板13内侧壁上转动插设有一对对称分布的联动轴，每根联动轴的外端部均套设有同心固接的联动齿轮33，每根联动轴的里端部均套设有同心固接的缺口齿轮34，一对缺口齿轮34分布在双面齿条15的两侧，且一对缺口齿轮34交替与双面齿条15啮合连接。在一对缺口齿轮34交替与双面齿条15的啮合作用下，带动双面齿条15沿着一对矩形环14进行上下往复滑动；

U型板13的外侧面固设有U型支架3，U型支架3的中部开设有圆形通孔，圆形通孔的内部固设有输出端朝内的伺服电机31，伺服电机31的电机轴端部转动插设在U型板13的中部，伺服电机31的电机轴中部套设有同心固接的主动齿轮32，主动齿轮32位于一对联动齿轮33之间，且主动齿轮32与一对联动齿轮33啮合连接。伺服电机31的电机轴带动主动齿轮32同步转动，主动齿轮32啮合带动联动齿轮33、联动轴及缺口齿轮34反向转动。

具体的，本发明的工作原理及操作方法如下：

步骤一，在若干蒸发管11内注入温度低于外界空气温度的液态制冷剂，液态制冷剂从蒸发箱1敞口的两侧壁吸收外界空气中的热量；

步骤二，伺服电机31的电机轴带动主动齿轮32同步转动，主动齿轮32啮合带动联动齿轮33、联动轴及缺口齿轮34反向转动，使一对缺口齿轮34同步反向转动，在一对缺口齿轮34交替与双面齿条15的啮合作用下，带动双面齿条15沿着一对矩形环14上下往复滑动，同步带动四个风机17往复升降，进而增加风机17的吹风面积；

在四个风机17的同步作用下，加快外界空气流经若干蒸发片12的速度，使外界空气中的热量转移到液态制冷剂，进而使液态制冷剂变成低压蒸汽；

步骤三，低压蒸汽顺着低温低压热气管41进入压缩机42内，压缩机42将低压蒸汽压缩为高温高压气体，高温高压气体顺着高温高压热气管43进入换热筒2内并在若干换热管23间沿着半圆挡板24穿梭；

步骤四，在循环泵25的作用下，地暖管4中的冷水进入循环泵25，并经由低温水管27流入至换热筒2内固定隔板22的前方，而后冷水经由固定隔板22前侧的换热管23流入至换热筒2内底部；

高温高压气体对换热管23内的冷水进行热交换而将热量释放给冷水，冷水经热交换被加热成热水，而后热水流入至固定隔板22后侧的换热管23中并顺着高温水管26流入至地暖管4内进行循环供热；

步骤五，高温高压气体在进行热交换后冷却为低温高压液态制冷剂，低温高压液态制冷剂经由高压制冷剂流通管44流入至膨胀阀45内，膨胀阀45将低温高压液态制冷剂处理为低温低压液态制冷剂后，低温低压液态制冷剂顺着低压制冷剂流通管46流回蒸发管11内并进入下一个循环。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调热泵供暖设备，其特征在于：包括地暖管（4）、换热筒（2）、蒸发箱（1），所述地暖管（4）呈S型连续折弯并均匀铺设在屋内地面上，所述换热筒（2）和蒸发箱（1）呈左右并排放置，所述换热筒（2）内上下两侧固设有一对对称分布的固定盘（21），一对所述固定盘（21）之间固设有若干交替分布的半圆挡板（24），一对所述固定盘（21）的相对面之间固设有若干竖向贯穿的换热管（23），每根所述换热管（23）的中部均依次贯穿对应一侧的半圆挡板（24）；

所述蒸发箱（1）为左右两侧壁敞口的矩形箱状，所述蒸发箱（1）内设有若干呈S型连续折弯的蒸发管（11），每根所述蒸发管（11）的上下两端部均贯穿蒸发箱（1）并延伸至外侧，且每根蒸发管（11）的中段部分均固设有交错分布的蒸发片（12）。

2.根据权利要求1所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：所述蒸发箱（1）和换热筒（2）的顶部之间设有悬空放置的压缩机（42），所述压缩机（42）的输入端连接有低温低压热气管（41），所述压缩机（42）的输出端连接有高温高压热气管（43）。

3.根据权利要求2所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：所述蒸发箱（1）和换热筒（2）的底部之间设有悬空放置的膨胀阀（45），所述膨胀阀（45）的输入端连接有高压制冷剂流通管（44），所述膨胀阀（45）的输出端连接有低压制冷剂流通管（46）。

4.根据权利要求3所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：若干所述蒸发管（11）的顶端部均与低温低压热气管（41）贯通连接，若干所述蒸发管（11）的底端部均与低压制冷剂流通管（46）贯通连接，所述高温高压热气管（43）的外端部与换热筒（2）的右侧壁中上部贯通连接，所述高压制冷剂流通管（44）的外端部与换热筒（2）的右侧壁中下部贯通连接。

5.根据权利要求4所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：所述换热筒（2）内顶壁与位于上方的固定盘（21）的顶面之间固设有横向分布的固定隔板（22），所述地暖管（4）的一端部连接有高温水管（26），所述高温水管（26）的外端部与换热筒（2）的后侧壁顶部贯通连接。

6.根据权利要求5所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：所述换热筒（2）的正前方设有循环泵（25），所述地暖管（4）的另一端部与循环泵（25）的输入端连接，所述循环泵（25）的输出端连接有低温水管（27），所述低温水管（27）的外端部与换热筒（2）的前侧壁顶部贯通连接。

7.根据权利要求1或6所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：所述蒸发箱（1）的左侧壁中部固设有U型板（13），所述U型板（13）内上下两侧壁固设有一对矩形环（14），一对所述矩形环（14）之间插设有上下滑动贯穿的双面齿条（15），所述双面齿条（15）的上下两端部固设有一对连接板，每块所述连接板的前后两端部均固设有固定环（16），每个所述固定环（16）内均安装有风机（17）。

8.根据权利要求7所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：所述U型板（13）内侧壁上转动插设有一对对称分布的联动轴，每根所述联动轴的外端部均套设有同心固接的联动齿轮（33），每根所述联动轴的里端部均套设有同心固接的缺口齿轮（34），一对所述缺口齿轮（34）分布在双面齿条（15）的两侧，且一对缺口齿轮（34）交替与双面齿条（15）啮合连接。

9.根据权利要求8所述的一种空调热泵供暖设备，其特征在于：所述U型板（13）的外侧面固设有U型支架（3），所述U型支架（3）的中部开设有圆形通孔，所述圆形通孔的内部固设有输出端朝内的伺服电机（31），所述伺服电机（31）的电机轴端部转动插设在U型板（13）的中部，所述伺服电机（31）的电机轴中部套设有同心固接的主动齿轮（32），所述主动齿轮（32）位于一对联动齿轮（33）之间，且主动齿轮（32）与一对联动齿轮（33）啮合连接。

10.根据权利要求9所述的一种空调热泵供暖设备的供暖方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在若干蒸发管（11）内注入温度低于外界空气温度的液态制冷剂，液态制冷剂从蒸发箱（1）敞口的两侧壁吸收外界空气中的热量；

步骤二，伺服电机（31）的电机轴带动主动齿轮（32）同步转动，主动齿轮（32）啮合带动联动齿轮（33）、联动轴及缺口齿轮（34）反向转动，使一对缺口齿轮（34）同步反向转动，在一对缺口齿轮（34）交替与双面齿条（15）的啮合作用下，带动双面齿条（15）沿着一对矩形环（14）上下往复滑动，同步带动四个风机（17）往复升降，进而增加风机（17）的吹风面积；

在四个风机（17）的同步作用下，加快外界空气流经若干蒸发片（12）的速度，使外界空气中的热量转移到液态制冷剂，进而使液态制冷剂变成低压蒸汽；

步骤三，低压蒸汽顺着低温低压热气管（41）进入压缩机（42）内，压缩机（42）将低压蒸汽压缩为高温高压气体，高温高压气体顺着高温高压热气管（43）进入换热筒（2）内并在若干换热管（23）间沿着半圆挡板（24）穿梭；

步骤四，在循环泵（25）的作用下，地暖管（4）中的冷水进入循环泵（25），并经由低温水管（27）流入至换热筒（2）内固定隔板（22）的前方，而后冷水经由固定隔板（22）前侧的换热管（23）流入至换热筒（2）内底部；

高温高压气体对换热管（23）内的冷水进行热交换而将热量释放给冷水，冷水经热交换被加热成热水，而后热水流入至固定隔板（22）后侧的换热管（23）中并顺着高温水管（26）流入至地暖管（4）内进行循环供热；

步骤五，高温高压气体在进行热交换后冷却为低温高压液态制冷剂，低温高压液态制冷剂经由高压制冷剂流通管（44）流入至膨胀阀（45）内，膨胀阀（45）将低温高压液态制冷剂处理为低温低压液态制冷剂后，低温低压液态制冷剂顺着低压制冷剂流通管（46）流回蒸发管（11）内并进入下一个循环。