CN210320450U - 一种空调换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种空调换热系统，包括空调压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器、节流装置、副换热器、接水器、过滤器、雾化装置及其布排管，制冷时，制冷剂的流程顺序如下：空调压缩机→四通换向阀→室外换热器→节流装置→室内换热器→副换热器→四通换向阀→储液瓶→空调压缩机；制热时，制冷剂的流程顺序如下：空调压缩机→四通换向阀→副换热器→室内换热器→节流装置→室外换热器→四通换向阀→储液瓶→空调压缩机。本实用新型涉及的这种空调换热系统，结合水冷，风冷和换热器补偿式换热，工艺紧凑容易实施，且能效比大幅提升，改善室内环境且能同时优化室外环境，在制冷时室外机不会释放高温气体，在制热时不凝霜结冰，扩展环境使用范围。

Description

一种空调换热系统

技术领域

本实用新型属于空调换热技术领域，具体涉及一种空调换热系统。

背景技术

空调即空气调节器，是利用设备和技术对室内空气的温度、湿度、洁净度及气流速度进行调节，以满足人们对环境舒适性的要求和生产对环境的工艺要求，所以空调是对相对封闭的有限的环境进行调节，与相对无限的空间环境进行热交换，故而在追求改善一部分环境的同事，也破坏或恶化了另一部分环境，在当前及以后的城市化过程中，对宜居环境是一个不可忽视的影响。

为了追求高一级的能效比，在制冷行业从各方面多角度进行了升级和技术应用。如传统意义的定频压缩机改进成变频压缩机，优选制冷剂，操作智能化，控制技术的推进以及在大型设备上的水冷和强对流换热，都是努力追求室内环境改善，都没有解决平衡室外环境的问题，同时能效方面也遇到了发展瓶颈。最高的一级能效也在3.4-3.6徘徊。

传统的制冷系统在制冷时向室外散发热量，一般冷凝器排放温度比环境温度高出5℃以上，在工况下，当室外环境温度为38℃，排出的温度会高达43℃以上，压缩机会因过热保护而停机，恶化了环境，造成了污染，降低了使用体验，在制热时，要从室外吸收热量，当室外环境温度为0℃时，其制热量为名义制热量的80％，室外气温为-5℃时，甚至无法正常工作，热泵制热量能力随着室外温度的变化而变化，且频繁除霜停机影响使用体验。

另外传统换热系统结构上松散、体积大、笨重、占空间、安装条件苛刻；没有合理利用和处理冷凝水，造成很大的浪费，不但不科学而且产生新的污染。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种空调换热系统。工艺紧凑容易实施，且能效比大幅提升，改善室内环境且能同时优化室外环境，在制热时不凝霜结冰，省去了除霜环节，扩展环境使用范围；体积减小、噪音降低，补偿式风冷、水冷、雾化综合处理，科学合理处理冷凝水，绿色不污染。本实用新型所采用的技术方案为：一种空调换热系统，包括空调压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器、节流装置、副换热器、接水器、过滤器、雾化装置和及其布排管，副换热器和室外换热器为一体式并列结构，且为圆筒形或者方筒环绕式结构，在制冷工况下，制冷剂的流程顺序如下：空调压缩机→四通换向阀→室外换热器→节流装置→室内换热器→副换热器→四通换向阀→储液瓶→空调压缩机；在制热工况下，制冷剂的流程顺序如下：空调压缩机→四通换向阀→副换热器→室内换热器→节流装置→室外换热器→四通换向阀→储液瓶→空调压缩机，室外换热器和副换热器设置在蓄水池内，接水器、过滤器和雾化装置均设置在蓄水池内，雾化装置连接布排管，布排管上设有喷雾孔，室内机排水管出来的水进入接水器，接水器连接过滤器，从过滤器内排出的水流入蓄水池。

进一步地，布排管设置在蓄水池的水面外并环绕室外换热器和副换热器安装。

进一步地，蓄水池及换热器上部设有离心机风扇，离心机风扇出口设为万向出风装置。

在制冷工况下，蓄水池承接来自于经过过滤的冷凝水，让室外换热器和副换热器半沉浸于水中(即为不完全浸入水中)，进行水冷式换热，离心机风扇可排出雾化后的冷凝水蒸气，能够进行深化风冷式换热。

进一步地，蓄水池制作材料为泡沫或其他绝热材料。

进一步地，节流装置为电子膨胀阀或为热力膨胀阀。

进一步地，室外换热器位于副换热器的内侧。

进一步地，雾化装置具为超声波雾化装置。

进一步地，副换热器的制冷剂进口设在上部。

进一步地，压缩机为定频压缩机或者变频压缩机。

制冷时，空气压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送到冷凝器(室外换热器)散热后成为常温高压的液态制冷剂，所以室外机吹出来的是热风。液态的制冷剂经节流装置节流后，进入蒸发器(室内换热器)，空间突然增大，压力减小，液态的制冷剂就会汽化，变成气态低温的制冷剂，从而吸收大量的热量，蒸发器(室内换热器)就会变冷，正常情况下，并非所有的液态的制冷剂都会汽化，变成气态低温的制冷剂，当未充分气化的制冷剂流出蒸发器进入副换热器，室外换热器与副换热器为一体式结构，冷凝器发热，使通过副散热器的制冷剂进一步得到汽化，并与冷凝器形成能量转换互补关系，提高了能效比，提升了制冷量，风机将室内的空气从室内换热器中吹过，所以室内换热器吹出来的就是冷风；空气中的水蒸汽遇到冷的室内蒸发器后就会凝结成水滴，顺着水管流出去，这就是空调会出水的原因。然后气态的制冷剂回到压缩机继续压缩，继续循环。制热通过四通换热阀，使制冷剂在室外换热器与室内换热器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。

基于上述制冷和加热原理，本专利增加了换热补偿功能，即在系统中增加了副换热器。具体的，在制冷工况下，其制冷剂流程为：空调压缩机—四通换向阀—室外换热器(冷凝器)—节流装置(毛细管)—室内换热器(蒸发器)—副换热器—四通换向阀—储液瓶—空调压缩机。副换热器串联在回路上且与蒸发器同处于系统低压侧，但是在构造及器物位置上处于室外并与冷凝器形成嵌入式关系，这样副换热器相当于回路的延长管路，在蒸发器与室内空气热交换后，未充分吸热气化的制冷剂气液混相介质，在室外与冷凝器进行进一步的热交换完成第二次的工作蒸发气化。同时，冷凝器的工作要求是放热冷凝，把高温高压的制冷剂液相体降温为高压低温的液相体，对换热系统来说，气、液两相转换的越彻底，工作效率越高，能效比越高。在系统回路上，副换热器与冷凝器形成了互补关系，促进了热交换和能量转换，同时有效防止了由于蒸发器不能充分气化而引起的压缩机液击现象，并且大大降低了室外机的排风温度，不破坏环境，获得了有益的效果。

副换热器和室外换热器为一体式结构，副换热器和室外换热器可采用常规的翅片式换热器。从外部结构上看，副换热器与室外换热器结合为一体式结构，二者由原有的扁长方体结构变为圆筒体结构或者方筒体结构，使整体结构占有面积缩小，进而使整个设置在室外的换热器所占空间减小，最终实现空调室外机的整体结构的减小。从内部结构上来讲，副换热器实际为室内换热器的延长。本实用新型涉及的这种空调换热系统，工艺紧凑容易实施，且能效比大幅提升，改善室内环境且能同时优化室外环境，在制冷时降低室外排风温度，且能有效防止液击现象的产生，不用保护停机。在制热时不凝霜结冰，省去了除霜环节，提升使用体验，扩展环境使用范围；体积减小、噪音降低，补偿式风冷、水冷、雾化综合处理，科学合理处理冷凝水，绿色不污染。

附图说明

图1是本实用新型实施例1空调换热系统结构图；

图2是本实用新型实施例1室外换热器和副换热器弯曲成圆筒形后的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1室外换热器和副换热器弯曲成方筒形后的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1蓄水池与圆筒形组合换热器连接后的结构示意图；

图中：1-空调压缩机；2-四通换向阀；3-室外换热器；4-节流装置；5-室内换热器；6-副换热器；7-储液瓶；8-蓄水池；9-接水器；10-过滤器；11-雾化装置；12-布排管；13-离心机风扇；14-万向出风装置；16-副换热器U形盘管口；17-室外换热器U形盘管口。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，使本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，空调换热系统包括空调压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器、节流装置和副换热器，副换热器串联于系统回路上且与室外换热器在结构上成为一体，制冷剂的流通顺序如下：空调压缩机1→四通换向阀2→室外换热器3→节流装置4→室内换热器5→副换热器6→四通换向阀4→储液瓶7→空气压缩机1；制热时制冷剂的流通顺序如下：空调压缩机1→四通换向阀2→副换热器6→室内换热器5→节流装置4→室外换热器3→四通换向阀4→储液瓶7→空调压缩机。

四通换向阀，设有多个出口，包括E、S、C出口。其中，制冷时：如图所示的空心箭头所指示的方向，E出口连接室外换热器，室外换热器连接节流装置，节流装置可以是电子膨胀阀或者热力膨胀阀等，通过节流装置后，再连接室内换热器5，室内换热器管路连接副换热器6，副换热器6连接四通阀的S接口，S接口与C接口相通，C接口连接储液瓶7，储液瓶7连接空调压缩机。其中储液瓶可作为作为水汽分离器。

制热时：如图所示的实心箭头所指示的方向，空调压缩机与四通换向阀的S接口相通，从S接口出来后进入副换热器，再从副换热器通过管路连接室内换热器，通过节流装置4，通过节流装置4后再进入室外换热器，室外换热器连接四通换向阀的E接口，E接口与C接口相连通，从C接口进入储液瓶，再进入空调压缩机。

制冷时，空调压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送到冷凝器(室外换热器3)散热后成为常温高压的液态制冷剂，所以室外机吹出来的是热风。液态的制冷剂经节流装置进入蒸发器(室内换热器5)，空间突然增大，压力减小，液态的制冷剂就会汽化，变成气态低温的制冷剂，从而吸收大量的热量，蒸发器(室内换热器5)就会变冷，正常情况下，并非所有的液态的制冷剂都会汽化，变成气态低温的制冷剂，室外换热器与副换热器为一体式结构，冷凝器发热，使通过副散热器的制冷剂进一步得到汽化，形成互补关系，提高了能效比，提升了制冷量，所以室外换热器吹出来的就不是过热的热风；室内空气中的水蒸汽遇到冷的室内蒸发器后就会凝结成水滴，顺着排水管流出去，这就是空调会出水的原因。然后气态的制冷剂回到压缩机继续压缩，有效的防止了液击现象的发生，继续循环。制热通过四通换热阀，使制冷剂在室外换热器与室内换热器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。

该空调换热系统在传统空调换热系统的基础上增设副换热器、蓄水池8、超声波雾化装置11、雾化装置布排管12和万向出风装置14，且现有的室外换热器均为平板式换热器，可将平板式换热器和新增设的副换热器改造成环绕式换热器。如图2和图3所示，室外换热器和副换热器经弯曲的结构示意图，为节约空间，可将C形截面弯曲呈接近闭合装置。室外换热器和副换热器制成一体式结构，除了可制作成圆筒式结构，也可制作成方筒结构，用以节约占地空间。

如图4所示，室外换热器与副换热器坐落于蓄水池内，蓄水池的高度大约在室外换热器和副换热器组合后高度的1/2处，而布排管是设置在水面的上方，布排管上设有均匀排列的喷雾孔。

关于蓄水池8具有如下设置：在蓄水池内部设有超声波雾化装置。

蓄水池8外部设有离心机风扇，离心机风扇设有万向出风装置，万向出风装置涉及的范围有蓄水池、室外换热器和副换热器。如图4所示，蓄水池8内设有接水器9，接水器9连接过滤器10，经过滤后流出的水进入蓄水池，由雾化装置雾化后经布排管排出，对室外换热器和副换热器起进一步降温作用并消耗掉源源不断产生的冷凝水。

雾化装置布排管设置在蓄水池内，并环绕蓄水池内壁上部设置。

雾化装置为超声波雾化装置，不但可消耗源源不断的冷凝水的补充。同时当被雾化的冷凝水被吸入换热器时，可再次进行热交换。

另外，节流装置4为电子膨胀阀或为热力膨胀阀。

如图4所示，副换热器U形盘管口16，室外换热器U形盘管口17，副换热器的进口端设置在上部，下部为出口。

进一步地，副换热器在工作原理上串联于制冷回路，在结构上与室外换热器并列成一体且处于外侧，进口端设于上部利于充分换热。副换热器进口端设在上部，使气，液混相制冷剂逆向流动。

其中，出风口设置为万向出风口，万向出风装置的设置可以改变以往向前直吹的单一而又不方便的构造，灵活的选择出风方向。通过多次的热交换，出风温度已大大降低。风扇电机可选择低功率小噪音的设备，利于长延时高效率的热交换，且降低成本。排风电机为小功率低噪音装置，可提高整体性能。

下面根据整体系统及工作流程对该系统做进一步的说明：

蓄水池可预先加注1/3的水，在压缩机启动时产生的冷凝水持续不断的补充进接水器，过滤后流入蓄水池，雾化器监测到合适的水位后，开始雾化工作，风扇电机运转，平稳吸入雾化蒸汽，并与未潜水部分冷凝器进行热交换，最后排出室外机，由于风扇电机功率小，有利于雾化蒸汽充分吸收来自于冷凝器的热量。

在制热工况下，无需为蓄水池加注水，雾化器未监测到水也不工作，副换热器为室外换热器即蒸发器提供预热热源。由于排风扇电机功率小，能充分预热，提高空调器制热效率，且不会凝霜结冰持续工作，在-5℃以下也能工作。本实用新型涉及的这种空调换热系统，在室外增设副换热器，其串联在回路上且位置关系上设置在室外换热器的外侧，并与室外换热器形成一体式结构，是为嵌入式结构，形成热交换互补关系，提高能效。

把平板式结构改造为圆筒形或方筒形封闭式结构增大换热面、缩小体积、减小空间占比，并能与沉浸式水冷蓄水池紧密配合，蓄水池设置为泡沫材料，减少冷凝水与外界的直接热交换，使冷凝水与换热器进行充分的热交换，吸收潜热。雾化器为超声波雾化装置，功率小、噪音低，效率高；排风风机为小功率、低噪音电机，节能、绿色、环保；万向出风口可选择性的排风，改善室外机环境温度，人性化布局。

综上所述，本实用新型通过增加副换热器且改变室外换热器的构造形式，增加蓄水池及雾化装置处理冷凝水，不仅大幅提高能效比，向超一级能效比进阶，且改善外部环境温度，结构紧凑、空间占比小、噪音低，同时在制热时不凝霜结冰，省去除霜环节，扩展适用范围。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空调换热系统，其特征在于：包括空调压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器、节流装置、副换热器、接水器、过滤器、雾化装置及其布排管，副换热器和室外换热器为一体式并列结构，且为圆筒形或者方筒环绕式结构，在制冷工况下，制冷剂的流程顺序如下：空调压缩机-四通换向阀-室外换热器-节流装置-室内换热器-副换热器-四通换向阀-储液瓶-空调压缩机；在制热工况下，制冷剂的流程顺序如下：空调压缩机-四通换向阀-副换热器-室内换热器-节流装置-室外换热器-四通换向阀-储液瓶-空调压缩机，所述室外换热器和副换热器设置在蓄水池内，接水器、过滤器和雾化装置均设置在蓄水池内，雾化装置连接布排管，布排管上设有喷雾孔，室内机排水管出来的水进入接水器，接水器连接过滤器。

2.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述布排管设置在蓄水池的水面外并环绕室外换热器和副换热器安装。

3.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述蓄水池及换热器上部设有离心机风扇，离心机风扇出口设为万向出风装置。

4.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述蓄水池的制作材料为泡沫。

5.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述节流装置为电子膨胀阀或为热力膨胀阀。

6.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述室外换热器位于副换热器的内侧。

7.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述雾化装置为超声波雾化装置。

8.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述副换热器的制冷剂进口设在上部。

9.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于：所述压缩机为定频压缩机或者变频压缩机。

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