CN212902108U - 立体分布式液体雾化换热器和制冷系统及空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及立体分布式液体雾化换热器和制冷系统及空调。本实用新型的一种立体分布式液体雾化换热器，包括壳体、抽气装置、换热装置和液体雾化装置，所述抽气装置用于在壳体内形成负压；所述液体雾化装置包括供液管、雾化排管、雾化头，所述雾化排管与所述供液管连接，所述雾化头设置在所述雾化排管上，所述雾化排管立体分布式的设置在所述壳体内。其有益效果是：控制中心能够根据设定的时间、设定的雾化头打开比例，依据随机函数随机选择需要打开或关闭的雾化头，每个雾化头的打开或关闭都是随机的，达到壳体内的雾化液体均匀的效果。

Description

立体分布式液体雾化换热器和制冷系统及空调

技术领域

本实用新型涉及换热器领域，特别涉及立体分布式液体雾化换热器和制冷系统及空调。

背景技术

目前，我国商业建筑空调能耗占比较高，随着建筑节能的发展和要求的进一步提高，导致传统的商用空调系统的弊端越来越明显。在制冷剂方面，目前国内外的空调系统都是采用氟利昂作为制冷剂，但是氟利昂会破坏大气臭氧层和较高的温室效应。由于氨(R77)的不稳定性而且成本非常高，会使制冷系统存在不安全因素，故氨(R717)也不适合作为空调制冷剂。系统安装方面，常规空调系统通常是水源式热泵机组或空气源式热泵机组，以水作为载冷剂输送到末端风机盘管内，给建筑物提供所需的冷量或热量。系统结构复杂，除了制冷设备外，还需要设计一套水循环系统，制冷剂与水进行二次热交换后，通过水泵将水输送到用户侧进行使用。如此设计需要较大的设备机房，占用了建筑空间，这无疑也増加了投资，并且还存在单位面积能耗高、系统效率较低等问题。

二氧化碳作为一种高效、节能、环保的制冷剂，具有广泛的应用前景和可观的经济价值。但由于二氧化碳的固有特性，在工作温度高于临界温度时，无论施加多高的压力，均不能使二氧化碳液化，本领域一直存在偏见，以单独二氧化碳为介质的制冷系统无法用于大范围制冷，这大大降低了二氧化碳制冷系统的制冷效率，限制了二氧化碳制冷系统的推广和应用。

现有的风冷换热器和蒸发冷换热器都需要从外界引入空气，当外界温度和湿度都较高时，换热效果会受到外界自然风的温湿度的影响，且影响非常大。尤其在炎热潮湿的地区，这种换热器的制冷效果仍然较差，且能耗非常大，越来越难以满足制冷需求。再者，现在换热器基本都是整体打开或关闭，而现实使用过程中，为了充分利用能源，往往不需要将整体换热器全部打开。为了解决常规冷凝手段难以使二氧化碳液化冷凝的难题，提高二氧化碳系统的整体效率，使环保工质二氧化碳得以广泛应用在实际工程中，且节能环保，从而提出本实用新型的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能环保、换热效率高、利于控制的立体分布式液体雾化换热器。本实用新型还提供了包含立体分布式液体雾化换热器的制冷系统、中央空调。

本实用新型提供的立体分布式液体雾化换热器，其技术方案为：

一种立体分布式液体雾化换热器，包括壳体、抽气装置、换热装置和液体雾化装置，所述抽气装置设置在所述壳体的外部，用于在壳体内形成负压；所述换热装置和所述液体雾化装置设置在所述壳体内；所述液体雾化装置包括供液管、雾化排管、雾化头，所述雾化排管与所述供液管连接，所述雾化头设置在所述雾化排管上，所述雾化排管立体分布式的设置在所述壳体内。

优选地，控制中心能够根据设定的时间、设定的雾化头打开比例，依据随机函数随机选择需要打开或关闭的雾化头，每个雾化头的打开或关闭都是随机的，使得壳体内的雾化液体均匀分布；控制中心为智能计算机。

优选地，所述雾化头周围布置有换热装置，所述换热装置用于流通制冷剂，雾化头用于喷出雾化后的液体，雾化液体弥漫在换热装置周围，在负压的作用下，液体微团与所述换热装置内的二氧化碳完成辐射换热后被抽气装置抽出壳体。

优选地，制冷时，腔体内的水微团吸收换热装置内流通的二氧化碳的辐射热时由大微团动态连续地分解为小微团将热量带走，将二氧化碳制冷剂冷凝液化。

优选地，所述雾化排管呈矩阵形式分层布置，所述雾化排管上设置多个雾化头。

优选地，所述换热装置由多个换热单元叠装而成，换热单元包括用于流通二氧化碳的多排管和用于固定多排管的翅片，所述多排管和所述翅片通过固定架固定，二氧化碳从进口端流入，从出口端排出；所述换热单元内设置雾化排管。

优选地，多个换热单元的多排管叠装之后相互串接在一起，换热单元固定在壳体上，雾化排管分别连接到供液管。

优选地，所述雾化头上设置有控制雾化头打开或关闭的控制装置，控制装置连通到控制中心；

或者所述雾化排管上设置有控制雾化排管打开或关闭的控制装置，控制装置连通到控制中心，控制中心为智能计算机。

优选地，所述雾化头是超声波雾化器，所述超声波雾化器包括超声波雾化片，所述超声波雾化片配合超声波将水雾化。

换热完成的水汽不循环，不回收，直接排放到大气中。

优选地，所述抽气设备是负压风机、磁悬浮负压风机或者真空抽气泵。

优选地，所述壳体为封闭壳体，抽气装置能够在封闭壳体内形成设定负压值，实现更高效的换热；

抽气装置的排风量大于壳体内雾化液体的蒸发量，一方面可充分排出壳体内的蒸汽，提高雾化液体的蒸发效率，另一方面可保持壳体内的负压环境。

优选地，所述换热器包括调压装置，调压装置的进气口设置在壳体外，出气口设置在壳体内，可通过调压装置将调节气流送进壳体内，以促进壳体内蒸汽的流动，并在壳体内形成气溶胶。

优选地，供液管与壳体外的液体箱相连通，持续向壳体内供液体；

液体为软化水，软化水去除钙、镁等无机盐类物质，减少外界杂质的进入，最大程度避免了冷凝管结垢，增加了换热管的使用寿命。

一种制冷系统，包括依次连接的压缩机、换热器、储液器和蒸发器，所述换热器是上述的的立体分布式液体雾化换热器。

一种二氧化碳多联机中央空调，包括室内换热器和室外机，所述室外机通过管道与所述室内换热器连接，所述室外机包括二氧化碳压缩机、储液器和换热器，所述中央空调利用二氧化碳作为单一循环工质，所述换热器是上述的立体分布式液体雾化换热器。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

本实用新型的立体分布式液体雾化换热器控制中心能够根据设定的时间(例如1秒-300秒)、设定的雾化头打开比例(例如10％-95％雾化头)，依据随机函数随机选择需要打开或关闭的雾化头，每个雾化头的打开或关闭都是随机的，达到壳体内的雾化液体均匀的效果。能够精确控制的同时还能够避免能量的浪费。

所述雾化头周围布置有换热装置，所述换热装置用于流通制冷剂，雾化头用于喷出雾化后的液体，雾化液体弥漫在换热装置周围，在负压的作用下，液体微团与所述换热装置内的二氧化碳完成辐射换热后被抽气装置抽出壳体。制冷时，腔体内的水微团吸收换热装置内流通的二氧化碳的辐射热时由大微团逐渐分解为小微团将热量带走，将二氧化碳制冷剂冷凝液化。水微团动态连续的分解为小水微团，带走热量。

多个换热单元的多排管叠装之后相互串接在一起，换热单元固定在壳体上，雾化排管分别连接到供液管。将换热装置设置为多个换热单元叠装的方式，方便安装和维修，当某个换热单元坏了，可以将坏了的维修单拆卸下来维修或者更换。还方便扩展或缩小换热装置的大小，简化了制备流程。

本实用新型的换热器为在负压条件下，利用气溶胶在辐射热的情况下由大微团逐渐分解为小微团进行换热，除了调压装置会进入外部气体外，没有外部气体进入，高温高湿条件也不影响换热，可以在不同气候条件下正常使用。

本实用新型的二氧化碳多联机中央空调，鉴于利用二氧化碳作为循环工质，具有压差大、流动性好、密度小、跨临界相变的优势，能够用于高层建筑，能够在100米以上的高度完成循环，现有氟利昂多联机中央空调是无法做到的，再说现有的载冷剂都需要设置循环泵，耗能的同时造价还高。本实用新型的中央空调，相对于传统空调，效率能够提高2倍以上，能够节能50％以上。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种立体分布式液体雾化换热器剖面结构示意图。

图2为换热单元立体结构示意图。

图3为换热单元正面结构示意图。

图4为换热单元俯视结构示意图。

图5为带有立体分布式液体雾化换热器的制冷系统结构示意图。

图中：1、壳体；2、抽气装置；3、换热装置；4、雾化排管；5、雾化头；6、换热单元；60、多排管；61、翅片；62、固定架；7、压缩机；8、换热器；9、储液器；10、蒸发器。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

参见图1至图4所示，本实施例提供的一种立体分布式液体雾化换热器，包括壳体1、抽气装置2、换热装置3和液体雾化装置，所述抽气装置2设置在所述壳体1的外部，用于在壳体1内形成负压；所述换热装置3和所述液体雾化装置设置在所述壳体1内；所述液体雾化装置包括供液管(图中未视出)、雾化排管4、雾化头5，所述雾化排管4与所述供液管连接，所述雾化头5设置在所述雾化排管4上，所述雾化排管4立体分布式的设置在所述壳体1内，所述雾化头5上设置有控制雾化头5打开或关闭的控制装置，控制装置连通到控制中心，控制中心为智能计算机。控制中心能够根据设定的时间(例如1秒-300秒)、设定的雾化头5打开比例(例如10％-95％雾化头5)，依据随机函数随机选择需要打开或关闭的雾化头5，每个雾化头5的打开或关闭都是随机的，达到壳体1内的雾化液体均匀的效果。能够精确控制的同时还能够避免能量的浪费。

具体地，参见图1所示，所述雾化头5周围布置有换热装置3，所述换热装置3用于流通制冷剂，雾化头5用于喷出雾化后的液体，雾化液体弥漫在换热装置3周围，在负压的作用下，液体微团与所述换热装置3内的二氧化碳完成辐射换热后被抽气装置2抽出壳体1。制冷时，腔体内的水微团吸收换热装置3内流通的二氧化碳的辐射热时由大微团逐渐分解为小微团将热量带走，将二氧化碳制冷剂冷凝液化。水微团动态连续的分解为小水微团，带走热量。

参见图1所示，所述雾化排管4呈矩阵形式分层布置，所述雾化排管4上设置多个雾化头5。作为一种示例，具体可选择18排*12孔的雾化矩阵。参见图1所示，换热器壳体1内设置18个排雾化排管4，分9层设置，每排雾化排管4设置有12个雾化头5，共有216个雾化头5，每个雾化头5上设置有能够控制其打开或关闭的控制装置，控制装置连通到控制中心，实际运行过程中，当只需要打开50％的喷雾头就能够实现制冷或制热要求时，现有的做法是整排的关闭雾化排管4，如果这样操作，必然使得壳体1内的雾化液体分布不均匀，影响换热效果；如果手动关闭108个雾化头5，同样会带来不均匀的问题，且操作不方便，本实用新型中，可以在控制中心设置每间隔一定时间(例如30秒)随机关闭108个雾化头5，这就使得每一个雾化头5都有随机打开或关闭的相同概率，壳体1内的雾化液体就会始终处于均匀状态。

参见图2至图4所示，换热装置3由多个换热单元6叠装而成，换热单元6包括用于流通二氧化碳的多排管60和用于固定多排管60的翅片61，所述多排管60和所述翅片61通过固定架62固定，二氧化碳从进口端流入，从出口端排出；所述换热单元6内设置雾化排管4。多个换热单元6的多排管60叠装之后相互串接在一起，换热单元6固定在壳体1上，雾化排管4分别连接到供液管。将换热装置3设置为多个换热单元6叠装的方式，方便安装和维修，当某个换热单元6坏了，可以将坏了的维修单拆卸下来维修或者更换。还方便扩展或缩小换热装置3的大小，简化了制备流程。

进一步地，所述雾化排管4上设置有控制雾化排管4打开或关闭的控制装置，控制装置连通到控制中心，控制中心为智能计算机。可以单独控制整个雾化头5也可控制雾化排管4，控制方式灵活方便。

所述雾化头5可选择超声波雾化器，所述超声波雾化器包括超声波雾化片，所述超声波雾化片配合超声波将水雾化。超声波雾化水本身就具有去垢功能，避免换热管和翅片61表面结垢。水蒸气和未蒸发的水雾直接排放到大气中。换热完成的水汽不循环，不回收，直接排放到大气中，由于水微团分解过程中，主要将热量转换为内能，排出的水汽温度不高，不会产生热岛效应。所述抽气设备是负压风机、磁悬浮负压风机或者真空抽气泵。

具体地，所述壳体1为封闭壳体，抽气装置2能够使封闭壳体内形成设定负压值，实现更高效的换热。抽气装置2的排风量大于壳体1内雾化液体的蒸发量，一方面可充分排出壳体1内的蒸汽，以提高雾化液体的蒸发效率，另一方面可保持壳体1内的负压环境。所述换热器还包括调压装置，调压装置的进气口设置在壳体1外，出气口设置在壳体1内，可通过调压装置将调节气流送进壳体1内，以促进壳体1内蒸汽的流动，并在壳体1内形成气溶胶。调压装置也可以为一个或多个风扇，风扇靠近壳体1底部设置，风扇转动可促进壳体1内蒸汽及雾化液体的流动。需要特别说明的是，与现有的风冷式换热器与蒸发冷换热器原理不同，本实用新型的换热器为在负压条件下，利用气溶胶在辐射热的情况下由大微团逐渐分解为小微团进行换热，除了调压装置会进入外部气体外，没有外部气体进入，高温高湿条件也不影响换热，可以在不同气候条件下正常使用。

具体地，供液管与壳体1外的液体箱(图中未视出)或液体管相连通，持续向壳体1内供液体；供液管可为单条直线形管路，也可为两条或多条管路并排设置，或采用单条管路环绕成盘状设置。

本实用新型中的液体优先使用水，优选软化水，软化水去除钙、镁等无机盐类物质，减少外界杂质的进入，最大程度避免了冷凝管结垢，增加了换热管的使用寿命。液体雾化装置将每一滴水雾化成原水滴体积的1/500左右，形成微米级或纳米级的水雾，使其与空气接触面积加大，蒸发速度加快300倍以上；细化的水滴从液态到气态吸收的热量则为水升温1℃吸热的540倍左右，可以达到吸收大幅度热量的作用，大大强化换热效果。

本实施例还提供了一种立体分布式液体雾化换热器的控制方法，将雾化头5按照立体分布的方式设置在换热器的壳体1内，控制中心针对雾化头5上的控制装置进行编码，当换热器不需要全负荷运行时，输入需要打开雾化头5的比例，控制中心每隔一段设定的时间根据随机函数选择需要打开或关闭的雾化头5，每个雾化头5的打开或关闭都是随机的，达到壳体1内的雾化液体均匀的效果。随机函数可选择现有的随机函数，本实用新型不作限定，也不再赘述。立体分布的方式指的是呈矩阵形式的分层布置方式。

参见图5所示，本实施例还提供了一种制冷系统，包括依次连接的压缩机7、换热器8、储液器9和蒸发器10，所述换热器8是上述的立体分布式液体雾化换热器。

本实施例还提供了一种二氧化碳多联机中央空调，包括室内换热器和室外机，所述室外机通过管道与所述室内换热器连接，所述室外机包括二氧化碳压缩机、储液器和室外换热器，所述中央空调利用二氧化碳作为单一循环工质，所述室外换热器是上述的立体分布式液体雾化换热器。

在制冷模式下，二氧化碳介质的流向为依次经过二氧化碳压缩机、室外换热器、储液器、室内换热器，完成制冷。在制热模式下，二氧化碳介质流向为依次经过二氧化碳压缩机、室内换热器、储液器、室外换热器，完成制热。通过四通换向阀考实现制冷和制热的换向，本实施例不再赘述。鉴于利用二氧化碳作为循环工质，具有压差大、流动性好、密度小、跨临界相变的优势，能够用于高层建筑，能够在100米以上的高度完成循环，现有氟利昂多联机中央空调是无法做到的，再说现有的载冷剂都需要设置循环泵，耗能的同时造价还高。本实用新型的中央空调，相对于传统空调，效率能够提高2倍以上，能够节能50％以上。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (14)

1.立体分布式液体雾化换热器，包括壳体、抽气装置、换热装置和液体雾化装置，所述抽气装置设置在所述壳体的外部，用于在壳体内形成负压；所述换热装置和所述液体雾化装置设置在所述壳体内；其特征在于：所述液体雾化装置包括供液管、雾化排管、雾化头，所述雾化排管与所述供液管连接，所述雾化头设置在所述雾化排管上，所述雾化排管立体分布式的设置在所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述雾化头周围布置有换热装置，所述换热装置用于流通制冷剂，雾化头用于喷出雾化后的液体，雾化液体弥漫在换热装置周围，在负压的作用下，液体微团与所述换热装置内的二氧化碳完成辐射换热后被抽气装置抽出壳体。

3.根据权利要求2所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：制冷时，腔体内的水微团吸收换热装置内流通的二氧化碳的辐射热时由大微团动态连续地分解为小微团将热量带走，将二氧化碳制冷剂冷凝液化。

4.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述雾化排管呈矩阵形式分层布置，所述雾化排管上设置多个雾化头。

5.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述换热装置由多个换热单元叠装而成，换热单元包括用于流通二氧化碳的多排管和用于固定多排管的翅片，所述多排管和所述翅片通过固定架固定；所述换热单元内设置雾化排管。

6.根据权利要求5所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：多个换热单元的多排管叠装之后相互串接在一起，换热单元固定在壳体上，雾化排管分别连接到供液管。

7.根据权利要求4所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述雾化头上设置有控制雾化头打开或关闭的控制装置，控制装置连通到控制中心；

或者所述雾化排管上设置有控制雾化排管打开或关闭的控制装置，控制装置连通到控制中心。

8.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述雾化头是超声波雾化器，所述超声波雾化器包括超声波雾化片，所述超声波雾化片配合超声波将水雾化。

9.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述抽气装置是负压风机、磁悬浮负压风机或者真空抽气泵。

10.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述壳体为封闭壳体，抽气装置能够在封闭壳体内形成设定负压值，实现更高效的换热；

抽气装置的排风量大于壳体内雾化液体的蒸发量，一方面可充分排出壳体内的蒸汽，提高雾化液体的蒸发效率，另一方面可保持壳体内的负压环境。

11.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：所述换热器包括调压装置，调压装置的进气口设置在壳体外，出气口设置在壳体内，可通过调压装置将调节气流送进壳体内，以促进壳体内蒸汽的流动，并在壳体内形成气溶胶。

12.根据权利要求1所述的立体分布式液体雾化换热器，其特征在于：供液管与壳体外的液体箱相连通，持续向壳体内供液体；

液体为软化水，软化水去除钙、镁等无机盐类物质，减少外界杂质的进入，最大程度避免了冷凝管结垢，增加了换热管的使用寿命。

13.制冷系统，包括依次连接的压缩机、换热器、储液器和蒸发器，其特征在于：所述换热器是权利要求1-12任一所述的立体分布式液体雾化换热器。

14.空调，包括室内换热器和室外机，所述室外机通过管道与所述室内换热器连接，其特征在于：所述室外机包括二氧化碳压缩机、储液器和换热器，所述中央空调利用二氧化碳作为单一循环工质，所述换热器是权利要求1-12任一所述的立体分布式液体雾化换热器。

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