CN215951565U - 一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，包括室内机、室外机、制冷剂管道和冷凝水管道，室内机的机体部件包括蒸发器、冷凝水盘和膨胀阀，室外机的机体部件包括四通换向阀、压缩机和冷凝器，蒸发器通过制冷剂管道及四通换向阀与压缩机相连，冷凝水盘通过冷凝水管道、冷凝器及四通换向阀与压缩机相连；冷凝器包括水冷式冷凝器和风冷式冷凝器，水冷式冷凝器上设置有冷凝水入口和冷凝水出口，冷凝水管道与冷凝水入口相连通；水冷式冷凝器和风冷式冷凝器的制冷剂盘管串联在制冷剂管道上。本案增加的水冷式冷凝器，能解决夏季冷凝水的排放问题，提高夏季空调的制冷效率；在冬季相当于加大了冷凝器的换热面积，提高了空调的制热效果。

Description

一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调

技术领域

本实用新型涉及一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，属于空调设计技术。

技术术语

室内机：空调的室内部分，主要包括蒸发器、膨胀阀、风机、冷凝水盘等。

室外机：空调的室外部分，主要包括风冷式冷凝器、压缩机、四通换向阀等。

蒸发器：蒸发器里的制冷剂是低温低压的液体，当空气从蒸发器里流过时，把热量传递给蒸发器里的制冷剂，制冷剂蒸发，转化为低温低压气体。

压缩机：压缩机可以将制冷剂由低温低压的气体压缩成高温高压的气体。

风冷式冷凝器：冷凝器内高温高压的制冷剂气体把热量传递给流入冷凝器的空气，转化为高温高压液体。

水冷式冷凝器：冷凝器内高温高压的制冷剂气体把热量传递给流入冷凝器的水，转化为高温高压液体。

膨胀阀：膨胀阀将高温高压的制冷剂液体转化为低温低压的气液混合体。

冷凝水：夏季空调制冷时，室内空气与蒸发器中温度较低的制冷剂发生热交换的同时，将空气中的水蒸气凝结成水，即会产生冷凝水。

冷凝水盘：用于收集蒸发器上产生的冷凝水，冷凝水在重力的作用下进入冷凝水盘。

回风口：室内空调会经过回风口进入室内机，这个入口就叫做回风口。

送风口：经过空调室内机处理过后的空气会经过送风口送入室内，这个出口就是送风口。

压焓图：用于分析制冷剂状态变化过程，横坐标为比焓值（表示制冷剂焓值的大小，横坐标值越大，制冷剂焓值越大），纵坐标为绝对压力的对数值（表示制冷剂压力的高低，纵坐标越大，制冷剂压力越高）。

背景技术

随着生活水平的提高，人们要求空调室内机在满足舒适度的同时，其外观也要美观，内机需要与装修相协调，最好是能藏起来，而空调室内机为房间提供冷热量是通过与室内空气进行换热实现的，所以势必会占用一定的换热空间，空调内机的进出风口处不可有任何遮挡，否则会导致空调制冷、制热效果不佳，不能很好地为房间提供冷热风，房间气流组织差，人体舒适度就不高。而这与把室内机藏起来这一要求相矛盾。

夏季室外气温较高时，为了达到房间的制冷效果，通常采用大温差、露点送风方式，导致蒸发器上会出现冷凝水，目前对冷凝水的处理方式都是直接排放，所以需要考虑冷凝水的排放问题，若处理不当会导致空调内机漏水，即使排至室外机处的地漏，若室外机处没有排水立管，还是会导致冷凝水从建筑外立面处滴落下来，对建筑楼下的行人造成一定的困扰。

现有天花板嵌入式空调，其具有不占用室内面积、外形美观、速度场温度场均匀等特点，广泛地应用宾馆、餐厅等高档场合。但是，天花板嵌入式空调存在短路现象，由于送风口与回风口位置较近，使得一部分新处理的风刚从送风口送出，很快又回到了回风口，空调送风的能量利用效率较低，尤其在冬季供暖季节，短路现象更加严重，这无法将处理后的气体有效的送到房间更远的位置，很不利于节能，同时也难以保证房间的舒适度。

现有一种内藏落地式空调，比如大金的FJNP~MNVC、FXNP~MNVC系列空调内机，其室内机暗藏于窗台下，回风口在窗台底部，送风口在窗台顶部；这种室内机机身紧凑，安装不需要吊顶，不需要更改室内吊顶装潢。内藏落地式空调由于窗台顶部容易积灰，顶部的送风口处势必会有较多的积灰，当机组开启时，风口处的灰尘将会在送风气流的带动下进入房间，导致室内空气品质变差。很多住户喜欢在窗台上放置一些东西，比如养植物的花盆，若住户不知道窗台上的送风口用途，甚至可能误以为是装修特色，便很有可能把送风口堵住，冷热风无法进入房间，室内达不到制冷制热效果，时间久了还会损坏室内机。为了不遮挡住户的视野，窗台高度一般在0.9到1.2米之间，所以送风口的高度在1米左右，夏季送风口吹出的是冷风，重力会导致冷空气下沉，所以冷空气主要集中在房间的下部分，为了使冷空气能到达房间上部区域，送风口的风速需要加大，人站在窗台附近会有强烈的吹风感，窗台上送风口附近的物品也容易掉落。这种室内机不可打开窗户长时间运行，否则会发生结露现象。室内机的安装需要和窗台装修一起进行，或者窗台施工时预留出室内机安装空间，对于前期的施工要求较高，且难以拆卸维修，对于后期的维护带来诸多不便，比较适用于有外窗的房间。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，能够在夏天显著提高空调的制冷效果，能够在冬季显著增加空调的制热量。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，包括室内机、室外机、制冷剂管道和冷凝水管道，室内机的机体部件包括蒸发器、冷凝水盘和膨胀阀，室外机的机体部件包括四通换向阀、压缩机和冷凝器，蒸发器通过制冷剂管道及四通换向阀与压缩机相连，冷凝水盘通过冷凝水管道与冷凝器相连；所述冷凝器包括水冷式冷凝器和风冷式冷凝器，水冷式冷凝器上设置有冷凝水入口和冷凝水出口，冷凝水管道与冷凝水入口相连通；冷凝水在重力作用下从冷凝水入口流入到水冷式冷凝器内，冷凝水在水冷式冷凝器内受热汽化，未汽化的冷凝水从冷凝水出口流出（接地漏）；水冷式冷凝器和风冷式冷凝器的制冷剂盘管串联在制冷剂管道上；夏季时，制冷剂先进入风冷式冷凝器内的盘管，再进入水冷式冷凝器内的盘管，其中冷凝水在盘管外侧流动，而制冷剂在盘管内侧流动；冬季时，制冷剂的流向与夏季相反。

也可以考虑将风冷式冷凝器和水冷式冷凝器合为一体，即将冷凝水直接淋到风冷式冷凝器的翅片上，但由于翅片间距较小（一般在1.5~2mm之间），由于水具有一定的粘性，若处理不当，会导致灰尘大量积聚到冷凝器上，增加冷凝器的换热热阻，反而会降低原风冷式冷凝器的换热效率，因而本实用新型更推荐使用串联结构的冷凝器。

具体的，所述制冷剂管道和冷凝水管道均设计有波纹管段。

具体的，所述室内机包括外柜和储物柜，外柜为匚形结构，包括相连通的顶部腔体、后侧部腔体和底部腔体，储物柜放置在外柜的凹腔内；室内机的机体部件安装在外柜的顶部腔体内，顶部腔体的前侧板设置有送风口百叶，顶部腔体和后侧部腔体的连通区域作为回风口，后侧部腔体和底部腔体构成回风通道，底部腔体的前侧板设置有回风入口栅格。该方案，将室内机与储物柜相融合，适于各种家装需求，能够有效提高空间利用率，美化装修；回风通道的设置实现了下回风、上送风的方式，下回上送式可以使得房间气流组织均匀。

也可以考虑将回风口安装在柜底，如是则对柜底与地面的高度增加要求；也可以考虑将送风口安装到柜顶，如是则容易积灰，导致室内空气质量问题。

具体的，所述外柜的底部安装有带刹车结构的万向轮。

具体的，所述回风通道的内壁上贴覆有铁皮内衬。

具体的，所述回风入口栅格内侧设置有过滤网；所述送风口百叶、过滤网和回风入口栅格均为可拆洗结构。

具体的，所述储物柜包括顶板、底板、背板、两片侧板和柜门，顶板和底板为固定结构，背板和两片侧板为可拆卸结构，顶板、底板、背板、两片侧板和柜门包容形成储物柜内腔；储物柜放置在外柜的凹腔内后，侧板同时形成外柜的侧板，柜门同时形成外柜的柜门。

有益效果：本实用新型提供的采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，相对于现有技术，具有如下优势：1、增加水冷式冷凝器，解决了夏季冷凝水的排放问题，提高了夏季空调的制冷效率；2、水冷式冷凝器的加入，在冬季相当于加大了冷凝器的换热面积，提高了空调的制热效果；3、将室内机藏于柜体内，实现了室内机的隐藏，外形美观，适用于各种类型的房间；柜体内部可以储物，同时提高了空间的利用率；4、采用下回风、上送风的空气流动模式，气流均匀；5、风口组件采用可拆洗结构，维护方便；6、柜体的侧板采用可拆卸结构，便于维修。

附图说明

图1为本实用新型中室内机的立体结构示意图；

图2为本实用新型中室内机的俯视结构示意图；

图3为图2的A-A面剖视图；

图4为本实用新型的结构示意图，图中的室内机采用图2的B-B面剖视图；

图5为夏季空调制冷剂循环压焓图；

图6为冬季空调制冷剂循环压焓图；

图中包括：1-室内机；2-室外机；3-储物柜；4-回风通道；5-制冷剂管道；6-冷凝水管道；7-波纹管段；11-风机；12-蒸发器；13-冷凝水盘；14-送风口百叶；15-膨胀阀；21-四通换向阀；22-压缩机；23-风冷式冷凝器；24-水冷式冷凝器；31-储物柜内腔；32-柜门；33-侧板；34-带刹车结构的万向轮；35-背板；41-回风口；42-铁皮内衬；43-过滤网；44-回风入口栅格；241-冷凝水入口；242-冷凝水出口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1~4所示为一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，包括室内机1、室外机2、制冷剂管道5和冷凝水管道6；室内机1的机体部件包括蒸发器12、冷凝水盘13和膨胀阀15，室外机2的机体部件包括四通换向阀21、压缩机22和冷凝器，蒸发器12通过制冷剂管道5及四通换向阀21与压缩机22相连，冷凝水盘13通过冷凝水管道6与冷凝器相连；所述制冷剂管道5和冷凝水管道6均设计有波纹管段7；所述冷凝器包括相串联的风冷式冷凝器23和水冷式冷凝器24。（注意：为了保证空调的安全运行，还会有一些别的部件，例如干燥过滤器、气液分离器等，为了便于理解，这里仅写出了主要部件。）

所述室内机1包括外柜和储物柜3，外柜为匚形结构，包括相连通的顶部腔体、后侧部腔体和底部腔体，储物柜3放置在外柜的凹腔内；室内机1的机体部件安装在外柜的顶部腔体内，顶部腔体的前侧板设置有送风口百叶14，顶部腔体和后侧部腔体的连通区域作为回风口41，后侧部腔体和底部腔体构成回风通道4，底部腔体的前侧板设置有回风入口栅格44；所述回风通道4的内壁上贴覆有铁皮内衬42；所述回风入口栅格44内侧设置有过滤网43；所述送风口百叶14、过滤网43和回风入口栅格44均为可拆洗结构。

所述储物柜3包括顶板、底板、背板35、两片侧板33和柜门32，顶板和底板为固定结构，背板35和两片侧板33为可拆卸结构，顶板、底板、背板35、两片侧板33和柜门32包容形成储物柜内腔31；储物柜3放置在外柜的凹腔内后，侧板33同时形成外柜的侧板，柜门32同时形成外柜的柜门；所述外柜的底部安装有带刹车结构的万向轮34。

空调机在夏季制冷、冬季制热，其工作过程如下：

1、夏季空调制冷

夏季空调机运行时，空气系统、制冷剂系统和冷凝水系统三个系统共同作用。

（1）空气系统中，室内空气从回风入口栅格44进入，经过滤网43过滤后，从回风通道4进入室内机1，与蒸发器12内的制冷剂进行换热，将热量换给制冷剂后，低温空气在风机11的作用下经送风口百叶14送入室内，再与室内空气进行混合并换热，混合后的空气再次进入回风通道4，进行下一个循环，直至室内温度达到设定值。

（2）制冷剂系统中，夏季空调制冷时，制冷剂在系统中的流向如图4中实心箭头所示，制冷剂循环过程在压焓图上如图5中的a-b-c-d-a所示。d-a表示蒸发器12内制冷剂的变化过程，a-b表示压缩机22内制冷剂的变化过程，b-c表示风冷式冷凝器23内制冷剂的变化过程，c-d表示膨胀阀15内制冷剂的变化过程。低温低压的制冷剂液体（d点状态）在蒸发器12内吸收了回风传递过来的热量，蒸发成了低温低压的制冷剂气体（a点状态），低温低压的制冷剂气体（a点状态）被压缩机22压缩成高温高压的气体（b点状态），从压缩机22出来的高温高压气体（b点状态）流过风冷式冷凝器23，将热量传递给流经风冷式冷凝器23的室外空气，释放热量后，制冷剂气体（b点状态）凝结成高温高压的制冷剂液体（c点状态），从风冷式冷凝器23出来的高温高压制冷剂液体（c点状态）经过膨胀阀15的节流，转变为低温低压的制冷剂液体（d点状态），低温低压制冷剂液体再次进入蒸发器12开始下一个循环。单位质量制冷剂的制冷量就是a点和d点的横坐标之差,即图中的L值。

为了充分利用冷凝水，同时提高制冷效率，本案在风冷式冷凝器23出口处增加一台水冷式冷凝器24，制冷剂的循环过程在压焓图上如图5中的a-b-c-c1-d1-d-a所示，比原来的仅有风冷式冷凝器23多了c-c1和d1-d过程。即从风冷式冷凝器23出来的高温高压制冷剂液体（c点状态）再进入水冷式冷凝器24，与水冷式冷凝器24内的冷凝水换热，成为过冷的高温高压制冷剂液体（c1点状态），然后通过膨胀阀15，节流后，转变为低温低压的制冷剂液体（d1点状态），再进入蒸发器12，开始下一个制冷循环，由于d1点的温度低于d点，所以可以吸收更多的房间热量。增加了水冷式冷凝器24后，单位质量制冷剂的制冷量等于a点和d1点的横坐标之差，即图中的L+L1值，比仅有风冷式冷凝器23时制冷量增加了L1值。以南京市某30平方的起居室为例，室内设计温度25℃，相对湿度50%，其夏季冷负荷为6.9kW左右，选用一台型号为FVXF172NC（数据来自大金厂家）的空调机，其额定制冷量为7.2kW，送风量为1000m3/h。由于名义制冷能力1匹的室内机每小时产生2升的冷凝水（数据来自于大金的《空调系统设计手册》），则该室内机每小时可产生6升的冷凝水，即6kg/h，由于冷凝水的温度较低，低于室内空气状态的露点温度（13.7℃），可以查得该温度下冷凝水的汽化潜热为2468kJ/kg，如果冷凝水全部汽化可带走的热量为4.11kW，相当于可以带走房间超过一半的热量，说明增加了水冷式冷凝器24后空调机制冷效果会有显著提高。

（3）冷凝水系统中，夏季时，室内空气与蒸发器12中温度较低的制冷剂发生热交换的同时，将空气中的水蒸气凝结成水，即会产生冷凝水。冷凝水在重力的作用下从冷凝水入口241进入冷凝水盘13，再经过冷凝水管道6进入水冷式冷凝器24（冷凝水管道有一定的坡度且坡向室外机，所以冷凝水可以在重力作用下流入水冷式冷凝器24），冷凝水在水冷式冷凝器24内吸收制冷剂的热量，汽化为水蒸气，剩下只有极小部分冷凝水没有蒸发，直接从冷凝水出口242排入地漏。这种方法不仅可以提高夏季空调的制冷效果，还能解决冷凝水的排放问题。

、冬季空调制热

空调制热时，由于室内机1不会产生冷凝水，所以没有冷凝水系统，只有两个系统共同作用，分别是：空气系统、制冷剂系统。

（1）空气系统中，室内空气从回风入口栅格44进入，经过滤网43过滤后，从回风通道4进入室内机1，与蒸发器12（此时蒸发器相当于夏季的冷凝器）内的制冷剂进行换热，吸收了制冷剂的热量后，高温空气在风机11的作用下经送风口14送入室内，再与室内空气进行混合并换热，混合后的空气再次进入回风通道4，进行下一个循环，直至室内温度达到设定值。

（2）制冷剂系统中，冬季空调制热时，制冷剂在系统中的流向如图4中空心箭头所示，制冷剂循环过程在压焓图上如图6中的a-b-c-d-a所示。d-a表示室外风冷式冷凝器23内制冷剂的变化过程，a-b表示压缩机22内制冷剂的变化过程，b-c表示室内蒸发器12内制冷剂的变化过程，c-d表示膨胀阀15内制冷剂的变化过程。低温低压的制冷剂液体（d点状态）在风冷式冷凝器23内吸收了回风传递过来的热量，蒸发成了低温低压的制冷剂气体（a点状态），低温低压的制冷剂气体（a点状态）被压缩机22压缩成高温高压的气体（b点状态），从压缩机22出来的高温高压气体（b点状态）进入室内蒸发器12，将热量传递给回风，释放热量后，制冷剂气体（b点状态）凝结成高温高压的制冷剂液体（c点状态），从蒸发器12出来的高温高压制冷剂液体（c点状态）经过膨胀阀15的节流，转变为低温低压的制冷剂液体（d点状态），低温低压制冷剂液体再次进入风冷式冷凝器23开始下一个循环。单位质量制冷剂的制热量就是b点和d点的横坐标之差，即图中的L2值。

本案增加了一台水冷式冷凝器24，增加的这台水冷式冷凝器24在冬季转变为风冷式冷凝器，相当于原本的风冷式冷凝器23换热面积增加了，制冷剂的循环过程在压焓图上如图6中的a-a1-b1-b-c-d-a所示，比原来的仅有风冷式冷凝器23多了a-a1和b1-b过程。由于室外增加了水冷式换热器24，可以从室外空气中制取更多的热量。增加了水冷式冷凝器24后，单位质量制冷剂的制热量等于a1点和d点的横坐标之差，即图中的L2+L3值，比仅有风冷式冷凝器时制热量增加了L3值。

日常维护时，可将过滤网43拆卸抽取出来，清洗后再装入，由于过滤网43安装高度较低（距地300mm左右），所以拆卸方便。

当设备出现故障时，可将带刹车结构的万向轮34的刹车打开，移动外柜，取出储物柜3，或将储物柜3的背板35或侧板33移动到方便打开的角度，由于制冷剂管道5和冷凝水管道6均具有可伸缩段7，所以可以将外柜移动一定的距离而不损害设备。打开侧板33或者背板35，对室内机1进行维修。

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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，包括室内机（1）、室外机（2）、制冷剂管道（5）和冷凝水管道（6），室内机（1）的机体部件包括蒸发器（12）、冷凝水盘（13）和膨胀阀（15），室外机（2）的机体部件包括四通换向阀（21）、压缩机（22）和冷凝器，蒸发器（12）通过制冷剂管道（5）及四通换向阀（21）与压缩机（22）相连，冷凝水盘（13）通过冷凝水管道（6）与冷凝器相连；其特征在于：所述冷凝器包括水冷式冷凝器（24）和风冷式冷凝器（23），水冷式冷凝器（24）上设置有冷凝水入口（241）和冷凝水出口（242），冷凝水管道（6）与冷凝水入口（241）相连通；水冷式冷凝器（24）和风冷式冷凝器（23）的制冷剂盘管串联在制冷剂管道（5）上。

2.根据权利要求1所述的采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，其特征在于：所述制冷剂管道（5）和冷凝水管道（6）均设计有波纹管段（7）。

3.根据权利要求1所述的采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，其特征在于：所述室内机（1）包括外柜和储物柜（3），外柜为匚形结构，包括相连通的顶部腔体、后侧部腔体和底部腔体，储物柜（3）放置在外柜的凹腔内；室内机（1）的机体部件安装在外柜的顶部腔体内，顶部腔体的前侧板设置有送风口百叶（14），顶部腔体和后侧部腔体的连通区域作为回风口（41），后侧部腔体和底部腔体构成回风通道（4），底部腔体的前侧板设置有回风入口栅格（44）。

4.根据权利要求3所述的采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，其特征在于：所述外柜的底部安装有带刹车结构的万向轮（34）。

5.根据权利要求3所述的采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，其特征在于：所述回风通道（4）的内壁上贴覆有铁皮内衬（42）。

6.根据权利要求3所述的采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，其特征在于：所述回风入口栅格（44）内侧设置有过滤网（43）；所述送风口百叶（14）、过滤网（43）和回风入口栅格（44）均为可拆洗结构。

7.根据权利要求3所述的采用风冷与水冷相结合的冷凝器的空调，其特征在于：所述储物柜（3）包括顶板、底板、背板（35）、两片侧板（33）和柜门（32），顶板和底板为固定结构，背板（35）和两片侧板（33）为可拆卸结构，顶板、底板、背板（35）、两片侧板（33）和柜门（32）包容形成储物柜内腔（31）；储物柜（3）放置在外柜的凹腔内后，侧板（33）同时形成外柜的侧板，柜门（32）同时形成外柜的柜门。

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