CN202598691U - 一种新型高能效家用空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型高能效家用空调，室外主机采用水蒸发冷凝系统，其水蒸发冷凝室具有至少一个空气进口和至少一个空气出口，至少一个蒸发网，设置于该至少一个空气进口上；至少一个水泵，用于将低温水收集装置中的冷水压入水冷冷凝器；至少一个高温水进水部，所述高温水进水部临近蒸发网上部，用于向蒸发网提供高温水以使得蒸发网被高温水淋湿；至少一个冷却风机，设置于该至少一个空气出口上，至少一个低温水收集装置。低温水在水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，高温水进水部将温度较高的水淋在蒸发网上，在空气的作用下变成低温水，然后水泵再次将低温水压入水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，如此循环往复，使热交换效率大大提高，更加节能。

Description

一种新型高能效家用空调

技术领域

本实用新型涉及一种新型高能效家用空调，更准确地说，涉及一种水蒸发式冷凝设备在制冷装置中的应用，属于暖通空调技术领域。

背景技术

传统的家用空调的结构如图1所示，包括室外主机1002(包括压缩机10010、风机、风冷冷凝器1000和膨胀阀10012)和室内机1001(风机和铜管翅片蒸发器10011)，其中空调系统冷媒在空调风冷冷凝器中发生热交换，将室内主机在铜管翅片蒸发器中吸收的热量和压缩机的输入功转化的热量一起转移至放热回路。

在这种系统中，风冷冷凝系统一般为大功率的轴流风机和风冷冷凝器，放热回路中的冷媒与流过风冷冷凝器中的风进行热交换。然而，这种系统的缺陷在于，国标工况的理论冷凝温度永远大于35℃，而实际的冷凝温度一般参考美国的AIR工况，即冷凝温度54.4℃，导致压缩机的输入功率较大。因此普通家用空调的能效比一般在2.6~3.0之间，即使通过改善制造工艺和增大系统匹配，也几乎达不到国家一级能效3.6的要求。由于家用空调的普及程度非常高，因此导致能源的巨大浪费。本实用新型高能效家用空调的能效比一般可以达到5.5甚至6.0以上。

现有水蒸发冷凝器技术中还有一种湿帘装置，令热空气通过湿帘蒸发，热空气的温度即可降低，从而转换为冷空气。这种湿帘装置虽不能如传统空调那样将空气温度降至很低，但依然可以在工人周围创造出清凉、充满鲜风的环境。而且降温时的耗能仅是传统空调的8.9%。

如图2所示，现有技术中的一种基于湿帘装置的空气调节系统，令空气和水分接触(接触面积增加数百倍)，水在蒸发过程中吸收热量—气化潜热(1kg的水蒸发约带走2300kj的热量)，即在焓值不变的条件下，吸收空气的显热，使空气的温度（干球温度）降低。具体过程是：当新鲜的空气通过设备的核心部件（蒸发滤网），产生热交换并过滤掉空气中的粉尘，令空气近似于沿等焓线变化而被降温，空气的温度最终被降到近于空气的湿球温度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型高能效家用空调，以提升家用空调的冷凝效率，节约大量的运行费用，同时降低了压缩机的压缩比，大大提高了机组的使用寿命。

本实用新型的技术方案是：一种新型高能效家用空调，包括空调的室外主机以及与其连通的室内机，室外主机中包括一个水蒸发冷凝系统，所述水蒸发冷凝系统包括：

外壳，包括一水蒸发冷凝室，该水蒸发冷凝室具有至少一个空气进口和至少一个空气出口，具有至少一个进冷媒管和至少一个出冷媒管，并通过铜管和至少一个水冷冷凝器相连，所述水冷冷凝器设置于水蒸发冷凝系统内部；

至少一个蒸发网，设置于该至少一个空气进口上；

至少一个水泵，用于将低温水收集装置中的冷水压入水冷冷凝器；

至少一个和水冷冷凝器连通的高温水进水部，所述高温水进水部临近蒸发网上部，用于向蒸发网提供高温水以使得蒸发网被高温水淋湿；

至少一个冷却风机，设置于该至少一个空气出口上，用于将空气从空气进口吸入，经过蒸发网，由空气出口排出，冷却风机为斜出风方式；

至少一个和水冷冷凝器连通的低温水收集装置，所述低温水收集装置位于蒸发网的下方，用于收集从蒸发网落下的低温水。

优选的是，所述室外主机与室内机通过铜管进行连通。

优选的是，所述高温水进水部包括进水口，与进水口相连的并位于蒸发网上方的管路以及设置在管路上的水泵，其中，所述管路设有用于喷水的多个孔。

优选的是，所述高温水进水部包括进水口，与进水口相连的并位于蒸发网上方的管路以及设置在管路上的水泵，其中，所述管路设有多个孔，每个孔连接一喷淋装置。

优选的是，所述管路位于蒸发网的上方，并沿蒸发网的周长设置，所述孔位于管路的下壁。

优选的是，所述管路设置在蒸发网的上方侧面，并沿蒸发网的周长设置，所述孔位于管路的侧壁。

优选的是，所述蒸发网为普通蒸发网或有机填料蒸发网或有机填料蜂窝式蒸发网或无机填料蒸发网或无机填料蜂窝式蒸发网。

优选的是，还包括至少一个补水装置，所述补水装置与低温水收集装置相连，其包括至少一个补水上水管，以及至少一个低温水水位检测装置，用于补充少量的蒸发水。

优选的是，所述水冷冷凝器为螺旋套管换热器、板式换热器或壳管式换热器。

本实用新型的高能效家用空调的水蒸发冷凝系统的工作原理为，水泵将低温水压入水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，水温升高，进入高温水进水部，高温水进水部将温度较高的水淋在蒸发网上，高温水沿着蒸发网往下流，冷却风机将环境中的空气从进风口吸入，穿过蒸发网并在穿过蒸发网的过程中对温度较高的水降温，降温后的水继续下流进入低温水收集装置，当高温水流到底部时，便变成了低温水。同时流经蒸发网的冷风经风机排出空调水蒸发冷凝室，然后水泵再次将低温水压入水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，如此循环往复。

本实用新型使用的水蒸发冷凝方式，将大大降低水温，进而降低冷凝温度，使得空调制冷剂的热交换效率大大提高，而且结构紧凑，由于采用湿帘原理换热，需要的补水很少，补水量仅是蒸发相变的水量。同时通过调节风机的风速，可以控制蒸发的水量，进而控制水箱中的水温(即进入水冷冷凝器中的水温)，从而调节冷凝温度，因此在不同的环境下，即使在环境干球温度35℃、湿球温度34℃的情况下，也可以将冷凝温度控制在32℃左右(即绝对压力12.55bar左右)。因此压缩机的单体能效比一般在7.5以上，即使加上小功率的风机、水泵以及室内风机，整机的能效比也可以控制在6.0左右，大大节约了运行费用，同时降低了压缩机的压缩比，大大提高了机组的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中一种新型高能效家用空调的制冷系统工作原理图。

图2为现有技术中湿帘空调(即环保空调)的工作原理图。

图3为本实用新型高能效家用空调结构示意图。

图4为本实用新型高能效家用空调中水蒸发冷凝系统的内部结构示意图。

图5为本实用新型高能效家用空调水蒸发冷凝系统的外部结构示意图。

图6为本实用新型高能效家用空调水蒸发冷凝系统的工作原理图。

图7a为本实用新型高能效家用空调水蒸发冷凝系统装置中蒸发网和高温水进水部的位置关系图。

图7b为本实用新型高能效家用空调水蒸发冷凝系统装置中蒸发网和高温水进水部的另一种实施方式的位置关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

在本实用新型中，高温水、低温水均为相对概念，但应该理解，在空调工程领域，高温水可指温度在32℃左右的水，低温水可指温度在26℃左右的水。

参考图3，本实用新型提供的一种新型高能效家用空调，包括室内机1001、室外主机1002，通过巧妙的结合，使一种新型高能效家用空调常年运行在超高能效的稳定状态下；

参照图3、图4、图5、图6，高能效家用空调的室外主机1002包括水蒸发冷凝系统100，包括设备空调室外机外壳1，蒸发网2，高温水进水部，冷却风机4，低温水收集装置5，低温水排出部6。

其中，水蒸发冷凝系统外壳1内设有一水蒸发冷凝室，该冷凝室具有四个空气进口102和一个空气出口103，在这里，空气进口102的数量可以增加或减少，例如还可以为一个、两个、三个或六个。各进气口102可设有孔或有槽的挡板。

还设有至少一个进冷媒管500和至少一个出冷媒管501；至少一个水冷冷凝器504，设置于外壳1内且与进、出冷媒管连通。此处，室内机1001、室外主机1002的连通，主要是通过室内机1001与进、出冷媒管连通，属于现有的技术，在此不再具体说明。当然，进冷媒管500与室内机之间设有压缩机10010，出冷媒管501和室内机之间设有膨胀阀10012。

蒸发网2的数量与空气进口的数量一致，分别设置在每个空气进口102上，和空气进口连通；蒸发网可以为具有一定厚度，例如100毫米的，普通蒸发网或有机填料蒸发网或有机填料蜂窝式蒸发网或无机填料蒸发网或无机填料蜂窝式蒸发网。

高温水进水部用于从冷却设备外部接入高温水并向蒸发网2提供高温水以使得蒸发网2被高温水淋湿；在一种实施例中，如图7a、图4所示，高温水进水部包括进水管301以及与进水管301相连的管路302，管路302和水冷冷凝器504连通。其中，进水管301的上具有多个孔321，高温水从该孔中流出。

在该种实施例中，具有孔321的管路部分优选设置在蒸发网的上方，并沿蒸发网的周长设置。所述蒸发网的横截面呈“回”字形，中间是中空的，沿着周长方向设置，在这指的是沿着“回”字两个“口”之间的区域布置，其形成的管路形状也呈一个“口”字形，管路形成的“口”字介于“回”字两个“口”之间。

这样可以使得高温水直接落在蒸发网上。在这种设置中，具有孔321的管路部分优选设置在所有蒸发网的上方。

在另一种实施方式中，如图4、7b所示，该高温水进水部包括进水管301，与进水口相连的管路302，管路302和水冷冷凝器504连通。其中，进水管301上具有多个孔321，每个孔可连接一喷淋装置322，水从该喷淋装置喷出。

在此种设置方式中，具有孔321的进水管301可以设置在蒸发网上方，使得喷淋装置向下喷淋，喷淋装置可以是喷头。还可将具有孔321的管路部分设置在蒸发网的侧面，孔设置在管路的侧壁，从侧面向蒸发网喷水。例如，蒸发网位于冷却设备内部的一侧。

冷却风机4，例如轴流风机，设置于空气出口103上，在本实施例中，空气出口只有一个，因此，冷却风机仅有一个，在可选的实施例中，可以设置两个空气出口103，这样将需要两个冷却风机4。冷却风机用于将空气从前述空气进口102吸入，并令空气穿过蒸发网以对淋在蒸发网上的高温水降温成低温水，再将空气排出。为了缩小机组的宽度同时有利于防止出风带水现象，故，本实用新型的出风选择斜出风方式，这种结构属于现有的技术，在此不再具体说明。

低温水收集装置5设置于蒸发网2的下方用于收集从蒸发网落下的低温水进行收集。还设有至少一个水泵303，用于将低温水收集装置中的冷水压入水冷换热器（或者水冷冷凝器504）。

在可选的应用中，本实用新型的冷却设备中的高温水进水部和低温水收集装置5分别连接于水冷换热器的进水口和出水口，此时低温水收集装置作为水源，这样，可将低温水送入到水冷冷凝器504中，与冷媒交换后，变为高温水经过管路302进入到本实用新型的水蒸发冷凝系统中。

在前述对高温水的冷却过程中，由于部分水会以蒸汽的形式被轴流风机抽出，因此低温水收集装置5中的水有可能逐渐减少。这种情况在环境空气湿度很低时尤其明显。这样有必要对低温水收集装置5中的水进行补充，这种补充可通过设置一补水装置，该补水装置包括一个补水上水管71，一低温水水位检测装置72以及与该低温水水位检测装置72联动的开关装置，其中补水上水管71连通至低温水收集装置5，该低温水水位检测装置72可以是一浮球，属于现有的结构在此不再具体说明。

优选的是，还可以设置补水电磁阀和浮球开关，设置于水箱（低温水收集装置）上部，并与补水上水管71相连，用于补充水分和排水时确保没有水进入水箱中。

还可以设置排水电磁阀，设置于水箱底部，用于定期排除水箱（低温水收集装置）内杂质较多的水，确保良好的换热效率。

所述水位检测装置72以及开关装置还可以是现有技术中已知的其他机械装置、机电、液动、气动装置。

本实用新型的空调在工作的时候，水泵将低温水压入水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，水温升高，进入高温水进水部，高温水进水部将温度较高的水并淋在蒸发网上，冷却风机将环境中的空气从进风口吸入，穿过蒸发网并在穿过蒸发网的过程中对温度较高的水降温，高温水沿着蒸发网往下流，当高温水流到底部时，便变成了低温水，流经蒸发网的空气温度升高后经风机排出冷却设备。然后水泵再次将低温水压入水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，如此循环往复。

水蒸发冷凝系统可以对来自板式换热器或其他类型的水冷换热器的能的换热水进行冷却，利用蒸发网的高效蒸发带走热量。换热水均匀分布在蜂窝式蒸发网表面，形成数百倍面积的水膜，冷却风机驱动空气流掠过水帘促使水膜蒸发，迅速将冷凝器出来的高温水约32℃降低至环境湿球温度，甚至更低，可以稳定控制在26℃。

根据压缩机压焓图，冷凝温度每降低1℃，压缩机能效比提高2.3%左右，压缩机的输入功率下降2%左右。传统家用空调的冷凝温度一般为54.4℃，而该一种新型高能效家用空调产品，在最严酷的情况下，也能将冷凝温度降至32℃，由此，压缩机能效比提高了100%左右，系统能效比提高了一倍左右。

本实用新型高能效家用空调，采用水蒸发冷凝系统，投资很低、占地空间很小。补水量仅是蒸发相变的水量。同时通过调节风机的风速，可以控制蒸发的水量，进而控制水箱中的水温(即进入水冷冷凝器中的水温)，从而调节冷凝温度，因此在不同的环境下，即使在环境干球温度35℃、湿球温度34℃的情况下，也可以将冷凝温度控制在32℃左右(即绝对压力12.55bar左右)。因此压缩机的单体能效比一般在7.5以上，即使加上小功率的风机、水泵以及室内风机，整机的能效比也可以控制在6.0左右，大大节约了运行费用，同时降低了压缩机的压缩比，大大提高了机组的使用寿命。该新型高能效家用空调与同样12KW制冷量的普通一种新型高能效家用空调相比，1年的耗电费用约节省4000元人民币，蒸发消耗的水费仅为250元人民币左右(1年按照2000个小时计算)，如果中国有1000万个用户，则每年节约国家资源约375亿元。

经试验，在2300千克/平方米·小时的喷淋密度下，进风速度为1.5米/秒时，在标准工况下（环境干球温度：27℃湿球温度：19.5℃），换热水流经80cmX60cmX10cm的蒸发网后，温度可由45℃下降至30℃以内。

本实用新型已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加都包含了本实用新型的落在了本实用新型权利要求的范围中的部分。

相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。

本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本实用新型进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）均与本实用新型所属领域的一般技术人员的理解相同。

Claims (9)

1.一种新型高能效家用空调，包括空调的室外主机以及与其连通的室内机，其特征在于：室外主机中包括一个水蒸发冷凝系统，所述水蒸发冷凝系统包括：

外壳，包括一水蒸发冷凝室，该水蒸发冷凝室具有至少一个空气进口和至少一个空气出口，具有至少一个进冷媒管和至少一个出冷媒管，并通过铜管和至少一个水冷冷凝器相连，所述水冷冷凝器设置于水蒸发冷凝系统内部；

至少一个蒸发网，设置于该至少一个空气进口上；

至少一个水泵，用于将低温水收集装置中的冷水压入水冷冷凝器；

至少一个和水冷冷凝器连通的高温水进水部，所述高温水进水部临近蒸发网上部，用于向蒸发网提供高温水以使得蒸发网被高温水淋湿；

至少一个冷却风机，设置于该至少一个空气出口上，用于将空气从空气进口吸入，经过蒸发网，由空气出口排出，冷却风机为斜出风方式；

至少一个和水冷冷凝器连通的低温水收集装置，所述低温水收集装置位于蒸发网的下方，用于收集从蒸发网落下的低温水。

2.根据权利要求1所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：所述室外主机与室内机通过铜管进行连通。

3.根据权利要求1所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：所述高温水进水部包括进水口，与进水口相连的并位于蒸发网上方的管路以及设置在管路上的水泵，其中，所述管路设有用于喷水的多个孔。

4.根据权利要求1所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：所述高温水进水部包括进水口，与进水口相连的并位于蒸发网上方的管路以及设置在管路上的水泵，其中，所述管路设有多个孔，每个孔连接一喷淋装置。

5.根据权利要求3或4所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：所述管路位于蒸发网的上方，并沿蒸发网的周长设置，所述孔位于管路的下壁。

6.根据权利要求3或4所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：所述管路设置在蒸发网的上方侧面，并沿蒸发网的周长设置，所述孔位于管路的侧壁。

7.根据权利要求1所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：所述蒸发网为普通蒸发网或有机填料蒸发网或有机填料蜂窝式蒸发网或无机填料蒸发网或无机填料蜂窝式蒸发网。

8.根据权利要求1所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：还包括至少一个补水装置，所述补水装置与低温水收集装置相连，其包括至少一个补水上水管，以及至少一个低温水水位检测装置，用于补充少量的蒸发水。

9.根据权利要求1所述的一种新型高能效家用空调，其特征在于：所述水冷冷凝器为螺旋套管换热器、板式换热器或壳管式换热器。

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