CN209782878U - 一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，包括蒸发侧壳体、热管热回收器、送风机、压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，所述蒸发侧壳体包括上层腔体和下层腔体，上层腔体的侧壁设有送风口，送风机设置在上层腔体内并位于送风口处，下层腔体的侧壁设有回风口、新风口、排风口，热管热回收器设置在下层腔体内；新风口、热管热回收器的蒸发端、蒸发器、送风口依次连通形成新风通道，回风口、蒸发器、送风口依次连通形成第一回风通道，回风口、热管热回收器的冷凝端、排风口依次连通形成第二回风通道。本实用新型可以结合热管热回收技术和蒸发制冷技术，并且通过优化机组内的布局，充分利用机组占地面积，减少机组的尺寸。

Description

一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，更具体地，涉及一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组。

背景技术

随着生活水平的不断提高和生产条件的日益改善，人们对生产生活环境也提出了更加严格的要求。如今，屋顶空调机已成为各行业领域重要的设备装置，但伴随的却是巨大的能源消耗，取而代之的是环保节能技术。

常规屋顶式空调机组通常采用风冷冷却的形式，其冷凝器的换热效率较低，机组的运行能耗较高。而热管技术近年来在空调领域逐渐兴起，该项技术通过冷媒介质相变，自发地将室内热量排至室外环境，期间消耗电能很少甚至不消耗电能，采用热管热回收技术的空调机组可以有效降低空调运行能耗，但该项技术在屋顶空调机组中也尚未得到很好的应用。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，可以结合热管热回收技术和蒸发制冷技术，减少空调运行能耗，节省能源消耗，并且通过优化机组内的布局，充分利用机组占地面积，减少机组的尺寸。

本实用新型采取的技术方案是：

一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，包括蒸发侧壳体、热管热回收器、送风机和依次连接形成制冷循环的压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，所述蒸发侧壳体包括上层腔体和下层腔体，上层腔体的侧壁设有送风口，送风机设置在上层腔体内并位于送风口处，下层腔体的侧壁设有回风口、新风口、排风口，热管热回收器设置在下层腔体内；

新风口、热管热回收器的蒸发端、蒸发器、送风口依次连通形成新风通道，回风口、蒸发器、送风口依次连通形成第一回风通道，回风口、热管热回收器的冷凝端、排风口依次连通形成第二回风通道。

在新风通道中，室外新风从新风口进入热管热回收器的蒸发端被冷却；在第一回风通道中，经过热管热回收器的蒸发端冷却后的室外新风和一部分室内回风进行混合，而后经过蒸发器进行进一步冷却，最后经过送风机从送风口送至室内。在第二回风通道中，另一部分室内回风从回风口进入热管热回收器的冷凝端吸收冷凝端的冷凝热，吸热升温后的该部分室内回风从排风口排出室外。本实施例结合了蒸发冷却技术与热管热回收技术，利用热管热回收器实现了新风预冷，达到了节能的效果。

蒸发侧壳体设置为上下两层腔体，将送风机设置在上层腔体内，将热管热回收器设置在下层腔体内，可以充分利用机组的占地面积，减少机组的尺寸。

进一步地，所述蒸发器设置在下层腔体内。

将蒸发器设置在下层腔体内，可以方便地将蒸发器在制冷运行时所凝结析出的水及时引走，避免发生渗漏滴水而影响或破坏机组外壳内的其它部件。

进一步地，所述热管热回收器的冷凝端位于热管热回收器的蒸发端之上，所述排风口位于新风口之上。

将热管热回收器的冷凝端设置在蒸发端之上，相应地将排风口设置在新风口之上，可以使得热管热回收器在工作过程中，热管热回收器内的工质在冷凝端放热冷凝后可以依靠重力作用下落到蒸发端进行吸热蒸发，整个热管热回收器内的蒸发冷凝过程不需要任何动力部件，无需消耗能源。

进一步地，所述回风口位于下层腔体的左侧壁，送风口位于上层腔体的左侧壁，新风口位于下层腔体的前侧壁或后侧壁，排风口位于下层腔体的前侧壁或后侧壁。

回风口和送风口均位于左侧壁，也即回风口和送风口位于蒸发侧壳体的同一端面，一方面可以方便为机组外接风管，使得机组的安装更加快捷，节省安装成本，另一方面可以腾空出蒸发侧壳体外的三侧空间，减少机组的安装和运行所需占用的空间。

进一步地，还包括冷凝侧壳体，压缩机和冷凝器分别设置在冷凝侧壳体内。

进一步地，所述冷凝器包括换热片和冷却风机，所述换热片分别与压缩机、膨胀阀连接，冷却风机设置在冷凝侧壳体的顶壁，换热片设置在冷凝侧壳体内并位于压缩机之上、冷却风机之下。

冷却风机设置在冷凝侧壳体的顶壁，可以强迫冷凝侧壳体内的空气自下而上加速流动，使得换热片内的工质冷凝并且带走工质冷凝所释放的冷凝热。

进一步地，所述冷凝器还包括冷却水泵、水喷淋器、接水盘，所述冷却水泵、水喷淋器、接水盘分别设置在冷凝侧壳体内，水喷淋器位于冷却风机之下、换热片之上，接水盘位于换热片之下、压缩机之上，水喷淋器与接水盘通过管道相连，冷却水泵设置在管道上。

冷却水泵、水喷淋器、接水盘和管道可以形成冷却水循环系统，可以在换热片上形成水膜，并在冷却风机的作用下加速水膜的蒸发吸热，促使换热片内的冷媒快速冷凝并及时带走冷凝热。

接水盘设置在换热片之下、压缩机之上，换热片设置在冷却风机之下，有利于冷却水循环，使得回水供水更加顺畅。

进一步地，所述冷却水泵设置在接水盘之下。

冷却水泵设置在接水盘之下，可以优化冷凝侧壳体内各个部件的布局，减少机组的安装和运行所需占用的空间。

进一步地，所述机组还包括预冷器，所述压缩机通过预冷器与冷凝器连接，所述预冷器设置在冷凝侧壳体内并位于换热片之下、接水盘之上。

预冷器可以对制冷循环内的工质进行预冷，回收气态冷媒中的冷量。预冷器设置在换热片之下、接水盘之上，水喷淋器喷出的水也可以在预冷器上形成水膜，并在冷却风机的作用下加速水膜的蒸发吸热，从而强化预冷器的预冷效果。

进一步地，所述机组还包括粗效过滤器，所述粗效过滤器设置在回风口处。

通过粗效过滤器，可以对从回风口处进入的室内回风进行过滤。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型结合蒸发冷却技术与热管热回收技术，利用热管热回收器实现了新风预冷，使得机组在制冷运行时，冷凝温度降低，整个制冷系统的总功率下降，运行能效更高；

(2)本实用新型将蒸发侧壳体内部设计成上层腔体和下层腔体，将送风机设置在上层腔体内，将热光热回收器、蒸发器设置在下层腔体内，并设置冷凝侧壳体，将压缩机、冷凝器、预冷器设置在冷凝侧壳体内，可以充分利用机组的占地面积，减少机组的尺寸；

(3)本实用新型将回风口和新风口设置在机组外壳的同一端面，将新风口和排风口设置在机组外壳的另一个相邻端面，一方面可以方便为机组外接风管，使得机组的安装更加快捷，节省安装成本，另一方面可以腾空出蒸发侧壳体外的三侧空间，减少机组的安装和运行所需占用的空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例的正视结构示意图。

图2为本实用新型实施例的左视结构示意图。

图3为本实用新型实施例的俯视结构示意图。

图4为本实用新型实施例的制冷循环原理图。

说明：1.压缩机；2.预冷器；3.冷凝器；4.干燥过滤器；5.膨胀阀；6.蒸发器；7.粗效过滤器；8.热管热回收器；9.送风机；10.冷却风机；11.冷却水泵；12.水喷淋器；13.接水盘；14.回风口；15.送风口；16.新风口；17.排风口；18.控制柜；19.蒸发侧壳体；20.冷凝侧壳体。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“倾斜”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触，也可以包括通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1～图4所示，本实施例提供一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，包括蒸发侧壳体19、热管热回收器8、送风机9和依次连接形成制冷循环的压缩机1、冷凝器3、膨胀阀5、蒸发器6，蒸发侧壳体19包括上层腔体和下层腔体，上层腔体的侧壁设有送风口15，送风机9设置在上层腔体内并位于送风口15处，下层腔体的侧壁设有回风口14、新风口16、排风口17，热管热回收器8设置在下层腔体内；

新风口16、热管热回收器8的蒸发端、蒸发器6、送风口15依次连通形成新风通道，回风口14、蒸发器6、送风口15依次连通形成第一回风通道，回风口14、热管热回收器8的冷凝端、排风口17依次连通形成第二回风通道。

在新风通道中，室外新风从新风口16进入热管热回收器8的蒸发端被冷却；在第一回风通道中，经过热管热回收器8的蒸发端冷却后的室外新风和一部分室内回风进行混合，而后经过蒸发器6进行进一步冷却，最后经过送风机9从送风口15送至室内。在第二回风通道中，另一部分室内回风从回风口14进入热管热回收器8的冷凝端吸收冷凝端的冷凝热，吸热升温后的该部分室内回风从排风口17排出室外。本实施例结合了蒸发冷却技术与热管热回收技术，利用热管热回收器8实现了新风预冷，达到了节能的效果。

具体实施过程中，回风口14可以为一个，一部分室内回风从回风口14的一部分进入，并与经过热管热回收器8的蒸发端冷却后的室外新风混合，另一部分室内回风从回风口14的另一部分进入，并进入热管热回收器8的冷凝端；回风口14也可以为两个，一部分室内回风从其中一个回风口14的一部分进入，并与经过热管热回收器8的蒸发端冷却后的室外新风混合，另一部分室内回风从另一个回风口14进入，并进入热管热回收器8的冷凝端。

蒸发侧壳体19设置为上下两层腔体，将送风机9设置在上层腔体内，将热管热回收器8设置在下层腔体内，可以充分利用机组的占地面积，减少机组的尺寸。

在本实施例中，蒸发器6设置在下层腔体内。

将蒸发器6设置在下层腔体内，可以方便地将蒸发器6在制冷运行时所凝结析出的水及时引走，避免发生渗漏滴水而影响或破坏机组外壳内的其它部件。

具体实施过程中，膨胀阀5也可以设置在下层腔体内，从而方便蒸发器6与膨胀阀5连接。

优选地，蒸发器6之下设有接水盘13，承接蒸发器6析出的水。接水盘13还可以设有排水沟或排水管，便于接水盘13内的水位过高时可以及时将水排走，避免满溢。

在本实施例中，热管热回收器8的冷凝端位于热管热回收器8的蒸发端之上，排风口17位于新风口16之上。

热管热回收器8为独立的一套热交换系统。热管热回收器8的蒸发端内的工质吸收室外新风以及一部分室内回风的热量后吸热气化变成气态工质，而后气态工质上升到位于蒸发端之上的冷凝端，在冷凝端释放热量给温度较低的另一部分室内回风，此时气态工质冷凝成液态工质，液体工质通过重力的作用又返回到蒸发端，此蒸发冷凝过程是被动传热。将热管热回收器8的冷凝端设置在蒸发端之上，相应地将排风口17设置在新风口16之上，可以使得热管热回收器8在工作过程中不需要任何动力部件，无需消耗能源。

在本实施例中，回风口14位于下层腔体的左侧壁，送风口15位于上层腔体的左侧壁，新风口16位于下层腔体的前侧壁或后侧壁，排风口17位于下层腔体的前侧壁或后侧壁。

回风口14和送风口15均位于左侧壁，也即回风口14和送风口15位于蒸发侧壳体19的同一端面，一方面可以方便为机组外接风管，使得机组的安装更加快捷，节省安装成本，另一方面可以腾空出蒸发侧壳体19外的三侧空间，减少机组的安装和运行所需占用的空间。

具体实施过程中，可以是新风口16与排风口17同时位于下层腔体的前侧壁，或者同时位于下层腔体的后侧壁，也可以是新风口16和排风口17的其中一个位于下层腔体的前侧壁，另外一个位于下层腔体的后侧壁。

在本实施例中，还包括冷凝侧壳体20，压缩机1和冷凝器3分别设置在冷凝侧壳体20内。

在本实施例中，冷凝器3包括换热片和冷却风机10，所述换热片分别与压缩机1、膨胀阀5连接，冷却风机10设置在冷凝侧壳体20的顶壁，换热片设置在冷凝侧壳体20内并位于压缩机1之上、冷却风机10之下。

冷却风机10设置在冷凝侧壳体20的顶壁，可以强迫冷凝侧壳体20内的空气自下而上加速流动，使得换热片内的工质冷凝并且带走工质冷凝所释放的冷凝热。

优选地，冷却风机10可以为多个。

优选地，换热片可以为排板管式换热片。

优选地，压缩机1可以放置在冷凝侧壳体20内的底面，使得压缩机1可以平稳地运行。

在本实施例中，冷凝器3还包括冷却水泵11、水喷淋器12、接水盘13，冷却水泵11、水喷淋器12、接水盘13分别设置在冷凝侧壳体20内，水喷淋器12位于冷却风机10之下、换热片之上，接水盘13位于换热片之下、压缩机1之上，水喷淋器12与接水盘13通过管道相连，冷却水泵11设置在管道上。

通过设置在管道上的冷却水泵11，可以将接水盘13内的冷却水泵11送到水喷淋器12，水喷淋器12将水喷淋道换热片表面形成一层薄薄的水膜，同时冷却风机10强迫空气加速流动，掠过换热片的空气促使水膜强化蒸发吸热，促使换热片内的冷媒快速冷凝并及时带走冷凝热。蒸发所形成的水蒸汽随空气流动而被带走，而为未蒸发的水在重力的作用下滴落到位于换热片之下的接水盘13，接水盘13内的水再次通过冷却水泵11泵送到水喷淋器12，形成冷却水循环。

接水盘13设置在换热片之下、压缩机1之上，换热片设置在冷却风机10之下，有利于冷却水循环，使得回水供水更加顺畅。

优选地，接水盘13设有机械式浮球阀。通过机械式浮球阀可以实现自动补水来维持接水盘13内水位的稳定。

在本实施例中，冷却水泵11设置在接水盘13之下。

冷却水泵11设置在接水盘13之下，可以优化冷凝侧壳体20内各个部件的布局，减少机组的安装和运行所需占用的空间。

优选地，冷却水泵11可以放置在冷凝侧壳体20内的底面，使得冷却水泵11可以平稳地运行。

在本实施例中，所述机组还包括预冷器2，压缩机1通过预冷器2与冷凝器3连接，预冷器2设置在冷凝侧壳体20内并位于换热片之下、接水盘13之上。

在冷却风机10强制冷凝侧壳体20内的空气加速流动的作用下，预冷器2可以对制冷循环内的工质进行预冷，回收气态冷媒中的冷量。预冷器2设置在换热片之下、接水盘13之上，水喷淋器12喷出的水也可以在预冷器2上形成水膜，水膜在蒸发时可以加速预冷器2内的气态冷媒冷凝并及时带走冷凝热，未蒸发的水在重力作用下同样滴落到位于换热片之下的接水盘13。

在具体实施过程中，蒸发侧壳体19与冷凝侧壳体20可以相互组合，使得所述机组成为整体式机组；蒸发侧壳体19与冷凝侧壳体20也可以相互分开，使得所述机组成为分体式机组。

在本实施例中，所述机组还包括粗效过滤器7，粗效过滤器7设置在回风口14处。

通过粗效过滤器7，可以对从回风口14处进入的室内回风进行过滤。

优选地，所述机组还包括干燥过滤器4，冷凝器3通过干燥过滤器4与膨胀阀5连接。

通过干燥过滤器4，可以对制冷循环的冷媒进行杂质过滤。

优选地，干燥过滤器4设置在下层腔体内，便于与同样设置在下层腔体内的膨胀阀5连接。

优选地，所述机组还包括排风机，所述排风机设置在排风口17处。

优选地，所述机组还包括控制柜18，控制柜18与排风机和/或送风机9和/或冷却风机10电连接。控制柜18可以设置在冷凝侧壳体20内，具体可以是设置在冷凝侧壳体20内的底面。

本实施例的工作过程如下：

(1)制冷循环过程：压缩机1将低温低压气态工质压缩为高温高压气体，从压缩机1出来的高温高压气体进入一个或多个并联的预冷器2预冷，将高温高压气体的过热去除变成气液两相体，而后相应地进入冷凝器3，工质进一步冷凝为高压过冷液体，从冷凝器3出来的高压过冷液体经过汇集，流经干燥过滤器4和膨胀阀5节流降压，变成低温低压的气液两相体，而后再进入一个或多个并联的蒸发器6，气液两相体在蒸发器6中吸热气化，从蒸发器6出来的气化后的气体再次汇集后进入压缩机1压缩。

(2)热管热回收器8的工作过程：热管热回收器8为独立的一套热交换系统，竖向布置在排风口17与新风口16之间，排风口17在上、新风口16在下，相应地热管热回收器8的冷凝端在上、蒸发端在下。热管热回收器8蒸发端内的工质吸收从新风口16进入的室外新风的热量后气化变成气态工质，而后气态工质上升到热管热回收器8的冷凝端，冷凝端释放热量给温度较低的排风，排风带走冷凝端释放的热量后从排风口17排出，此时热管热回收器8冷凝端内的工质冷凝成液态工质，液体工质通过重力的作用又返回到热管热回收器8的蒸发端。热管热回收器8内的工质蒸发冷凝过程是被动传热，不需要任何动力部件，故不消耗能源。

(3)空气处理过程：室外新风从新风口16进入后，经过热管热回收器8的蒸发端而被冷却。室内回风从回风口14进入经过粗效过滤器7过滤后分成两路。其中一路经过热管热回收器8的冷凝端并排至室外，从而带走热管热回收器8冷凝端所释放的热量；另一路与被热管热回收器8蒸发端冷却后的新风进行混合，回风与新风混合后经过蒸发器6冷却，最后再经送风机9送至空调房间。优选地，排风量与新风量相等，新风量占比为送风量的10～20％。

(4)冷凝器3的工作过程：冷凝器3是以水及空气作冷却介质，利用空气的气流及水分的蒸发带走工质的冷凝热。工作时通过冷却水泵11将冷却水送到水喷淋器12，通过重力作用均匀淋到每一排板管式换热片上，并在换热片上形成一层薄薄的水膜。同时冷却风机10强迫空气掠过换热片表面促使水膜强化蒸发吸热，使得换热片内部的高温气态冷媒冷凝成常温液态冷媒，从而带走冷凝热。蒸发的水蒸汽随空气排走，而未蒸发的水分会滴落到接水盘13，再次通过冷却水泵11形成冷却水循环。接水盘13通过机械式浮球阀实现自动补水来维持水位的稳定。

本实施例的安装过程如下：可以通过小机型整机运输吊装到屋顶，也可以按分体式运输吊装或分段运输吊装到屋顶。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，包括蒸发侧壳体(19)、热管热回收器(8)、送风机(9)和依次连接形成制冷循环的压缩机(1)、冷凝器(3)、膨胀阀(5)、蒸发器(6)，其特征在于，所述蒸发侧壳体(19)包括上层腔体和下层腔体，上层腔体的侧壁设有送风口(15)，送风机(9)设置在上层腔体内并位于送风口(15)处，下层腔体的侧壁设有回风口(14)、新风口(16)、排风口(17)，热管热回收器(8)设置在下层腔体内；

新风口(16)、热管热回收器(8)的蒸发端、蒸发器(6)、送风口(15)依次连通形成新风通道，回风口(14)、蒸发器(6)、送风口(15)依次连通形成第一回风通道，回风口(14)、热管热回收器(8)的冷凝端、排风口(17)依次连通形成第二回风通道。

2.根据权利要求1所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，所述蒸发器(6)设置在下层腔体内。

3.根据权利要求1所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，所述热管热回收器(8)的冷凝端位于热管热回收器(8)的蒸发端之上，所述排风口(17)位于新风口(16)之上。

4.根据权利要求1所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，所述回风口(14)位于下层腔体的左侧壁，送风口(15)位于上层腔体的左侧壁，新风口(16)位于下层腔体的前侧壁或后侧壁，排风口(17)位于下层腔体的前侧壁或后侧壁。

5.根据权利要求1所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，还包括冷凝侧壳体(20)，压缩机(1)和冷凝器(3)分别设置在冷凝侧壳体(20)内。

6.根据权利要求5所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，所述冷凝器(3)包括换热片和冷却风机(10)，所述换热片分别与压缩机(1)、膨胀阀(5)连接，冷却风机(10)设置在冷凝侧壳体(20)的顶壁，换热片设置在冷凝侧壳体(20)内并位于压缩机(1)之上、冷却风机(10)之下。

7.根据权利要求6所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，所述冷凝器(3)还包括冷却水泵(11)、水喷淋器(12)、接水盘(13)，所述冷却水泵(11)、水喷淋器(12)、接水盘(13)分别设置在冷凝侧壳体(20)内，水喷淋器(12)位于冷却风机(10)之下、换热片之上，接水盘(13)位于换热片之下、压缩机(1)之上，水喷淋器(12)与接水盘(13)通过管道相连，冷却水泵(11)设置在管道上。

8.根据权利要求7所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，所述冷却水泵(11)设置在接水盘(13)之下。

9.根据权利要求7所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，还包括预冷器(2)，所述压缩机(1)通过预冷器(2)与冷凝器(3)连接，所述预冷器(2)设置在冷凝侧壳体(20)内并位于换热片之下、接水盘(13)之上。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种热管蒸发冷却式屋顶空调机组，其特征在于，还包括粗效过滤器(7)，所述粗效过滤器(7)设置在回风口(14)处。