CN206131502U - 一种自然冷源机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自然冷源机组，包括压缩机、蒸发式冷凝器、节流装置、水冷式蒸发器和截止装置；所述蒸发式冷凝器包括风机、溶液泵、喷淋器、集液器以及至少一个换热片；所述换热片包括片体，所述片体的两面分别设有换热盘管。该自然冷源机组，其蒸发式冷凝器的换热片通过在片体两面分别设置换热盘管，提高了换热效率，并能实现多种工质同时进行循环的效果，还能在获得相同换热效率的情况下减小自然冷源机组的体积，满足了使用者的使用需求。

Description

一种自然冷源机组

技术领域

本实用新型涉及热交换设备领域，尤其涉及一种带蒸发式冷凝器的自然冷源机组。

背景技术

现阶段市场上的带蒸发式冷凝器的自然冷源机组，其蒸发式冷凝器通常采用盘管式换热管组成换热器，在换热器外表面用喷淋水进行冷却，并利用循环的喷淋水蒸发带走热量。然而，这种盘管式换热器换热管外表面一般为光滑表面，换热效率低，同时，冷却水蒸发换热表面积小，盘管的间距需拉大来增加冷却水与空气的换热时间，从而使整个换热器体积庞大。而且，由于盘管的上下管之间无介质引导冷却水流动，当冷却水自上而下降落时，在垂直风向的牵引下，冷却水无序飘动易产生飞水，盘管上布水不均匀，易存干点，降低换热能力并存在结垢风险。

申请人的在先中国专利CN 204787929U公开了一种板管复合型蒸发式冷凝器，其换热部件主要是换热片；所述换热片包括片体和设置在所述片体其中一面上的换热管，通过导热粘合层使片体与所述换热管充分接触，使得换热管能通过片体产生肋化效应，增大有效换热面积，同时片体能引流冷却水形成连续的水流面，解决了冷却水无序飞水的问题，但是，由于该换热片的换热盘管仅设置在所述片体的一面上，导致片体一面因换热盘管与冷却水直接接触换热而水温偏高，另一面因冷却水与换热盘管间间隔了片体作间接换热而水温偏低，导致片体两面的冷却水的冷量没有被充分利用，换热效率偏低。同时，对于直径较大的换热盘管，其弯曲半径较大导致管间距过大而使片体面积过大。

另外，此种换热片只有一个换热盘管，只能循环一种流体工质，导致使用了所述冷凝器的现有自然冷源机组在夏季运行压缩机制冷，而在冬季只能运行热管循环或通过回收蒸发式冷凝器的冷却水冷量来实现自然冷源运行，运行效率低，成本高。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种换热效率高、体积小的自然冷源机组，进一步地，提供一种多种工质同时进行循环的自然冷源机组。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种自然冷源机组，包括压缩机、蒸发式冷凝器、节流装置、水冷式蒸发器和截止装置；所述蒸发式冷凝器包括风机、溶液泵、喷淋器、集液器以及至少一个换热片；所述换热片包括片体，所述片体的两面分别设有换热盘管。

现有的自然冷源机组中的蒸发式冷凝器多采用单面管板的换热片，由于其片体只有一个面设置有换热盘管，使片体一面因换热盘管与冷却水直接接触换热而水温偏高，另一面因冷却水与换热盘管间间隔了片体作间接换热而水温偏低，导致片体两面的冷却水的冷量没有被充分利用，换热效率偏低，从而导致了自然冷源机组换热效率的偏低。而本实用新型自然冷源机组的蒸发式冷凝器所采用的换热片，其片体两面均设有换热盘管，从而避免了单面设置换热盘管进行换热时所出现的片体两面水温不一致，从而导致冷却水的蒸发换热利用不完全的现象，能够更加全面高效地利用了片体两面的冷却水的蒸发吸热，大大地提高了换热效率。

而且，传统换热片需要提高换热效率时，一般通过扩大换热盘管的管径达到该目的，这样容易出现因片体面积扩大而导致换热器的体积偏大，而本实用新型自然冷源机组的蒸发式冷凝器所使用的换热片，片体两面都设置换热盘管，使片体的面积得到更高效利用，而无需扩大换热盘管的管径即可达到较高的换热效率，有利于进一步缩小换热器的体积，从而减少蒸发式冷凝器的体积，最终达到减少所述自然冷源机组体积的目的。

优选地，所述溶液泵管道连接所述喷淋器与集液器；所述换热片位于所述喷淋器与集液器之间。

优选地，所述换热盘管为蛇形盘管。所述蛇形盘管由若干个呈S形的子管依次首尾相接而成。每个所述子管包括3个直管段和2个弯管段；所述风机所吹出的冷却风大致平行于所述蛇形盘管的直管段。

优选地，所述片体上设有用于安装所述换热盘管的安装槽。

更优选地，所述换热盘管与安装槽之间的间隙中填充有导热粘合层；所述导热粘合层用于将所述换热盘管与片体紧密结合，使片体能够成为换热盘管的肋片，增大换热盘管的有效换热面积；

进一步地，所述导热粘合层为金属填充物层或导热粘胶层。

作为优选，所述导热粘合层为金属填充物层。这样的结构可采用浸泡液态金属再冷却的方式实现，使导热粘合层能充分地填充至间隙中，而且金属的导热性能好，进一步提高片体的肋化作用。

更优选地，所述金属填充物层至少由锌、锡、铝或铜中的一种制作而成。这几种金属熔点低、价格便宜，用于液态金属浸泡，具有极高性价比。

所述换热盘管与安装槽之间的间隙不超过10mm，这样的结构间隙小，当进行液态金属浸泡时，由于液态金属的黏性，液体金属会发生毛细管作用，在渗透至片体与盘管接触面的内部后，能在接触面内形成一层均匀的薄填充层，不仅使片体与换热盘管完全融接为一个整体，而且填充层很薄从而减少了片体与换热盘管之间的接触热阻。

或者，所述导热粘合层直接使用导热粘胶层，则可使加工更为简便。

优选地，所述片体两面的换热盘管的弯曲方向相反，

或者，所述片体两面的换热盘管的弯曲方向相同。

优选地，位于所述片体两面的换热盘管内部循环的流体工质的流向为同向或反向。

优选地，所述片体上至少设有开孔、波纹、折弯、导水槽、燕尾槽或加强筋中的一种。

优选地，所述截止装置包括一个截止阀，所述压缩机的排气口连接所述片体其中一面上的换热盘管的入口，所述片体其中一面上的换热盘管的出口通过所述节流装置与所述水冷式蒸发器的制冷剂进口相接，所述水冷式蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的吸气口相接，所述水冷式蒸发器的冷冻水入口通过所述截止阀连接所述片体另一面上的换热盘管的入口，所述片体另一面上的换热盘管的出口连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口；

或者，所述截止装置包括三个截止阀，所述压缩机的排气口连接所述片体其中一面上的换热盘管的入口，所述节流装置与第一个所述截止阀并接在所述片体其中一面上的换热盘管的出口与水冷式蒸发器的制冷剂入口之间，第二个所述截止阀连接在所述压缩机排气口与水冷式蒸发器的制冷剂出口之间，所述水冷式蒸发器的冷冻水入口通过第三个所述截止阀连接所述片体另一面上的换热盘管的入口，所述片体另一面上的换热盘管的出口连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口。

需要说明的是，所述片体每面的换热盘管的数量大于或者等于1；所述片体两面上的换热盘管的数量可以相同，也可以不同。优选所述两面的换热盘管的数量相同，且均为1。因为当每面换热盘管的数量增加且不对称时，所述两面换热盘管的排布方式复杂，使得安装槽和换热盘管的加工工艺复杂，且会增加蒸发式冷凝器用的换热片的体积。

需要说明的是，位于所述片体两面的换热盘管的材质和管径均可相同或不同。

需要说明的是，位于所述片体两面的换热盘管，其内部循环的流体工质可以是同种工质，也可以是异种工质。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1)片体的两面均设有换热盘管，全面高效利用了片体两面的冷却水蒸发吸热，大大地提高了换热效率。

2)片体的两面均设有换热盘管，高效地利用了片体的空间，有利于减少换热器的体积。

3)导热粘合层使片体与换热盘管充分接触，使得换热盘管能通过片体产生肋化效应，增大有效换热面积。

4)片体能引流冷却水形成连续的水流面，增大冷却水蒸发表面积。

5)片体两面均设有均换热盘管，一面换热管循环冷冻水，另一面换热管循环制冷剂，可在相同的蒸发式冷凝器上实现闭式冷却塔模式与热管冷却模式一体化联合运行，最大限度回收冬季空气中的自然冷量。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型自然冷源机组的蒸发式冷凝器较优选实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型蒸发式冷凝器的换热片第一种结构的结构示意图；

图3为图1沿A-A线的剖视图；

图4为图3所示换热片的片体结构示意图；

图5为本实用新型蒸发式冷凝器的换热片的第二种结构的结构示意图；

图6为图3沿B-B线的剖视图；

图7为图6所示换热片的片体结构示意图；

图8为本实用新型自然冷源机组较优选的第一种实施方式的结构示意图；

图9为本实用新型自然冷源机组较优选的第二种实施方式的结构示意图；

图中，1、换热管；1.1、换热盘管；1.2、换热盘管；2、片体；2.1、安装槽；2.2、安装槽；3、导热粘合层；4、换热盘管；4.1、换热盘管；4.2、换热盘管；5、片体；5.1、安装槽；5.2、安装槽；6、导热粘合层；7、进口集管；8、出口集管；9、进口集管；10、出口集管；11、风机；12、喷淋器；13、集液器；14、溶液泵；15、换热片；16、压缩机；16.1、压缩机排气口；16.2、压缩机吸气口；17、蒸发式冷凝器；17.1、换热盘管入口；17.2、换热盘管入口；17.3换热盘管出口；17.4、换热盘管出口；18、节流装置；19、水冷式蒸发器；19.1、水冷式蒸发器的制冷剂入口；19.2、水冷式蒸发器的制冷剂出口；20、冷冻水出口；21、冷冻水入口；22、截止阀；23、截止阀；24、截止阀；25、截止阀。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

换热片结构一

图1所示的是本实用新型蒸发式冷凝器17的其中一种较优选结构，其包括风机11、溶液泵14、喷淋器12、集液器13以及至少一片的换热片15；所述换热片15垂直分布于喷淋器12与集液器13之间，喷淋器12与集液器13两者之间由溶液泵14管道连接；风机11位于所述换热片15的一侧。在本实施例中，优选所述换热片15的数量为1。

图2至4所示的是应用在本实用新型所述蒸发式冷凝器17中的换热片15的第一种结构，其包括片体2、分别设置在所述片体2两面的换热盘管1.1和1.2、以及用于安装所述换热盘管1.1和1.2的安装槽2.1和2.2；所述换热管1.1的进口连接到进口集管9上，出口连接到出口集管10上.所述换热管1.2的进口连接到进口集管7上，出口连接到出口集管8上；所述安装槽与换热盘管之间的间隙中还填充有导热粘合层3。

所述换热盘管1.1和1.2是由换热管1通过弯管机或其他与弯管机功能类似的设备弯曲而成，所述换热盘管1.1和1.2均为蛇形盘管；所述蛇形盘管由若干个呈S形的子管依次首尾相接而成。每个所述子管包括3个直管段和2个弯管段；所述风机11所吹出的冷却风大致平行于所述蛇形盘管的直管段。

所述换热盘管1.1和1.2可以为碳钢管、不锈钢管、铜管或铝管等。

在本实施例中，所述换热盘管1.1与换热盘管1.2的弯曲方向相反，如图2所示，由于换热盘管1.1和换热盘管1.2分别在片体2的两面，且换热盘管1.1与换热盘管1.2的进口以及换热盘管1.1和换热盘管1.2的出口均分别位于所述片体2的不同侧，换热盘管1.1的弯管段会与安装槽2.2干涉，故在干涉处换热盘管1.1需压制弯曲避开换热盘管1.2的安装槽2.2。

所述安装槽2.1和2.2是用冲床或滚压机等其它加工设备在片体2上压制出来的，并且所述安装槽2.1和2.2分别与所述换热盘管1.1和1.2相匹配；所述片体2除了被冲压出安装槽2.1和2.2之外，亦可以压制出其它纹路，如开孔、波纹、折弯、导水槽、燕尾槽或加强筋等，用于导水、防飞水、加强、强化换热等作用，并且所述片体2可以为碳钢板、不锈钢板、铝片、或铜片等。

通过工装夹具或者直接采用部分焊接的方式把换热盘管1.1和换热盘管1.2分别对应固定在安装槽2.1和2.2内，并使安装槽2.1与换热盘管1.1以及安装槽2.2与换热盘管1.2之间的间隙均不超过10mm。

然后使本实用新型所述的换热片15整体进行高温液体金属浸泡处理，或者使多片所述的换热片15整体进行高温液体金属浸泡处理。由于安装槽与换热盘管的间隙距离小以及液体金属液的黏性，液体金属液通过毛细管作用渗透到安装槽与换热盘管间的间隙中，并在所述间隙内形成一层均匀的、薄削的金属填充物层以作为导热粘合层3，使所述片体2与换热盘管完全熔接为一个整体，所述金属填充物层至少由锌、锡、铝或铜中的一种制作而成，而且由于金属填充物层的导热系数高，并且金属填充物层又薄，从而减少了片体2与换热盘管之间的接触热阻。浸泡后再经钝化池进行降温使金属填充物固体化，同时在表面形成钝化层从而避免金属填充物层的氧化。

另外，所述导热粘合层3还可以直接使用导热粘胶层，这就可简化本实用新型所述换热片15的加工工艺，进一步降低生产成本。

换热片结构二

图5至图7所示的是应用在本实用新型所述蒸发式冷凝器17中的换热片15的第二种结构，其与图2至图4所示的换热片15第一种结构的唯一区别在于：在本结构中，所述换热盘管4.1与换热盘管4.2的弯曲方向相同，如图5所示，换热盘管4.1和换热盘管4.2分别在片体5的两面，并且换热盘管4.1与换热盘管4.2的进口以及换热盘管4.1与换热盘管4.2的出口四者均在所述片体5的同一侧，并且采用大弯管段配合小弯管段的方式，因此在换热盘管4.1与换热盘管4.2两者的弯管段不会出现干涉，所以换热盘管4.1和4.2均能完全与片体5接触配合,从而有利于进一步缩减所形成的换热器体积。

上述两种结构的换热片15的任何一种结构可以用来制作本实用新型自然冷源机组中的蒸发式冷凝器17。而为了阐明本实用新型自然冷源机组的结构及其原理，下面以第一种结构的换热片15所形成的蒸发式冷凝器17为例子作进一步描述。

实施例1

图8所示的是本实用新型自然冷源机组的第一种优选实施方式，所述自然冷源机组，其包括压缩机16、蒸发式冷凝器17、节流装置18、水冷式蒸发器19和截止阀25。所述压缩机的排气口16.1连接所述片体其中一面上的换热盘管的入口17.2，所述片体其中一面上的换热盘管的出口17.4通过所述节流装置18与所述水冷式蒸发器的制冷剂进口19.1相接，所述水冷式蒸发器的制冷剂出口19.2与所述压缩机的吸气口16.2相接，所述水冷式蒸发器的冷冻水入口21通过所述截止阀连接所述片体另一面上的换热盘管的入口17.1，所述片体另一面上的换热盘管的出口17.3连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口20。

所述自然冷源机组可以工作在压缩机制冷和自然冷源两种模式下，其工作原理具体如下：

当用户所需冷水的温度相对环境温度较低时，本实用新型的自然冷源机组工作在压缩机制冷模式下。具体是，开启压缩机和节流装置，关闭截止阀。制冷剂经压缩机压缩后成高温高压状态的气体时由管道进入蒸发式冷凝器的片体其中一面的换热盘管入口中，经过所述换热盘管后，高温高压状态的气体被喷淋器喷出的冷却水以及风机传送过来的环境风冷却成低温高压液体从所述换热盘管的出口中流出，并经节流装置形成低温低压液体进入水冷式蒸发器中与从冷冻水入口流入水冷式蒸发器中的冷冻水进行热交换，制取冷水并将冷水通过冷冻水出口输出给用户使用，然后在水冷式蒸发器中制冷剂液体蒸发汽化并被压缩机吸走，从而完成制冷水模式。

当用户所需冷水的温度与环境温度相当时，本实用新型的自然冷源机组工作在自然冷源模式下。具体是关闭压缩机，打开截止阀。冷冻水在输入到冷冻水进口时，有很少一部分的冷冻水进入到所述水冷式蒸发器中，与水冷式蒸发器内残留的制冷剂进行换热，使所述冷冻水温度降低并通过所述冷冻水出口输送到用户侧，而绝大部分的冷冻水通过截止阀输送到蒸发式冷凝器的片体其中一面的换热盘管入口中，然后在所述换热管道中与所述冷凝器内喷淋下来的冷却水以及风机所传送过来的环境风进行换热，从而降低所述大部分冷冻水的温度，温度被降低的所述大部分冷冻水最后依次经过所换热管道出口以及冷冻水出口输送到用户侧，从而为用户侧制取冷水。

实施例2

图9所示的是本实用新型自然冷源机组的第二种优选实施方式，所述自然冷源机组，其包括压缩机16、蒸发式冷凝器17、节流装置18、水冷式蒸发器19和三个截止阀。所述压缩机的排气口16.1连接所述片体其中一面上的换热盘管的入口17.2，所述节流装置与所述截止阀22并接在所述片体其中一面上的换热盘管的出口17.4与水冷式蒸发器的制冷剂入口19.1之间；所述截止阀23连接在所述压缩机的排气口与水冷式蒸发器的制冷剂出口19.2之间；所述水冷式蒸发器的冷冻水入口21通过所述截止阀24连接所述片体另一面上的换热盘管的入口17.1，所述片体另一面上的换热盘管的出口17.3连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口20。

所述自然冷源机组可以工作在压缩机制冷和自然冷源两种模式下，其工作原理具体如下：

当用户所需冷水的温度相对环境温度较低时，本实用新型的自然冷源机组工作在压缩机制冷模式下。具体是，开启压缩机和节流装置，关闭截止阀22、截止阀23和截止阀24。其余工作原理与实施例1压缩机制冷模式相同，此处不再累述。

而当用户所需冷水的温度与环境温度相当时，本实用新型的自然冷源机组工作在自然冷源模式下。具体是关闭压缩机和节流装置，打开三个截止阀。水冷式蒸发器内的制冷剂经过截止阀23流动到蒸发式冷凝器的片体其中一面的换热盘管入口，然后在所述换热盘管中与所述冷凝器内喷淋下来的冷却水以及风机传送过来的环境风进行换热，从而降低所述制冷剂的温度，温度被降低后的制冷剂依次经过换热盘管出口、截止阀22、水冷式蒸发器的制冷剂入口重新进入到所述蒸发器中，为换热作准备。而冷冻水在输入到冷冻水进口时，有少部分的冷冻水进入到所述水冷式蒸发器中，与水冷式蒸发器内的制冷剂进行换热，使所述少部分的冷冻水温度降低并通过所述冷冻水出口20输送到用户侧；而大部分的冷冻水则通过截止阀24输送到蒸发式冷凝器的片体另一面的换热管入口中，然后在所述换热盘管中与所述冷凝器内喷淋下来的冷却水以及风机所传送过来的环境风进行换热，从而降低所述大部分冷冻水的温度，温度被降低的所述大部分冷冻水最后依次经过所换热盘管出口以及冷冻水出口输送到用户侧，从而为用户侧制取冷水。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自然冷源机组，包括压缩机、蒸发式冷凝器、节流装置、水冷式蒸发器和截止装置；所述蒸发式冷凝器包括风机、溶液泵、喷淋器、集液器以及至少一个换热片；所述换热片包括片体，其特征在于：所述片体的两面分别设有换热盘管。

2.如权利要求1所述的自然冷源机组，其特征在于：所述溶液泵管道连接所述喷淋器与集液器；所述换热片位于所述喷淋器与集液器之间。

3.如权利要求1所述的自然冷源机组，其特征在于：所述换热盘管为蛇形盘管。

4.如权利要求1所述的自然冷源机组，其特征在于：所述片体上设有用于安装所述换热盘管的安装槽。

5.如权利要求4所述的自然冷源机组，其特征在于：所述换热盘管与安装槽之间的间隙中填充有导热粘合层；所述导热粘合层为金属填充物层或导热粘胶层。

6.如权利要求5所述的自然冷源机组，其特征在于：所述换热盘管与安装槽之间的间隙不超过10mm。

7.如权利要求1-6任何一项所述的自然冷源机组，其特征在于：所述片体两面的换热盘管的弯曲方向相反或相同。

8.如权利要求1-6任何一项所述的自然冷源机组，其特征在于：位于所述片体两面的换热盘管内部循环的流体工质的流向为同向或反向。

9.如权利要求1-6任何一项所述的自然冷源机组，其特征在于：所述片体上至少设有开孔、波纹、折弯、导水槽、燕尾槽或加强筋中的一种。

10.如权利要求1-6任何一项所述的自然冷源机组，其特征在于：所述截止装置包括一个截止阀，所述压缩机的排气口连接所述片体其中一面上的换热盘管的入口，所述片体其中一面上的换热盘管的出口通过所述节流装置与所述水冷式蒸发器的制冷剂进口相接，所述水冷式蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的吸气口相接，所述水冷式蒸发器的冷冻水入口通过所述截止阀连接所述片体另一面上的换热盘管的入口，所述片体另一面上的换热盘管的出口连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口；或者，所述截止装置包括三个截止阀，所述压缩机的排气口连接所述片体其中一面上的换热盘管的入口，所述节流装置与第一个所述截止阀并接在所述片体其中一面上的换热盘管的出口与水冷式蒸发器的制冷剂入口之间，第二个所述截止阀连接在所述压缩机排气口与水冷式蒸发器的制冷剂出口之间，所述水冷式蒸发器的冷冻水入口通过第三个所述截止阀连接所述片体另一面上的换热盘管的入口，所述片体另一面上的换热盘管的出口连接所述水冷式蒸发器的冷冻水出口。