CN219346641U - 一种整体式方舱空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种整体式方舱空调，包括压缩机、换热器、平行流冷凝器、节流装置、蒸发器、离心风机与接水盒；所述压缩机的进气口经管道与所述蒸发器连接，所述压缩机的出气口经换热器与所述平行流冷凝器连接，所述平行流冷凝器经节流装置与所述蒸发器连接，所述蒸发风机设置在蒸发器下方；所述接水盒经管道与换热器的冷凝水排水口连接。本实用新型通过优化核心零部件和空调装置的整体结构布局，提升方舱空调设备的能效比，达到高效、节能的目的。

Description

一种整体式方舱空调

技术领域

本实用新型涉及方舱空调领域，特别涉及一种整体式方舱空调。

背景技术

随着国家军事技术和军用装备现代化的发展，信息化是当前及未来发展的必然趋势；军用方舱作为一种机动性较强的移动装备，在野外执行作战任务或训练时，依靠发电设备提供电源，作为军用方舱辅助设备的方舱空调的电功率消耗必须考虑；同时军用方舱作为一种密闭的装备，其舱内环境对电子设备的散热和工作人员的舒适性也必须考虑，目前军用方舱空调的能效比在2.0～2.5之间，较家用空调的能效比还有很大的提升空间，因此亟需提供一种高效、节能、能效比高的空调设备。

实用新型内容

有鉴于此，旨在解决现有技术的问题，本实用新型的目的是提供一种节能、低功耗、能效比高的整体式方舱空调。

为达到以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种整体式方舱空调，其中，包括压缩机、换热器、平行流冷凝器、节流装置、蒸发器、蒸发风机与接水盒；所述压缩机的进气口经管道与所述蒸发器连接，所述压缩机的出气口经换热器与所述平行流冷凝器连接，所述平行流冷凝器经节流装置与所述蒸发器连接，所述蒸发风机设置在蒸发器下方；所述接水盒经管道与换热器的冷凝水排水口连接。

优选的，所述平行流冷凝器下方设置有冷凝风机。

优选的，所述换热器为双回路的钎焊板式换热器。

优选的，所述接水盒与换热器之间的管道上设置有水泵。

优选的，所述蒸发器采用铜管铝翅片结构。

优选的，所述节流装置为节流短管。

优选的，所述冷凝风机为轴流风机。

优选的，所述蒸发风机为离心风机。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型为整体式结构布局，制冷采用蒸汽压缩方式实现，空调控制系统采用直流变频技术，压缩机选用高效变频双缸旋转式压缩机，冷凝器选用高效过冷式平行流结构，蒸发器选用管片式结构、翅片亲水处理，节流装置选用单向固定式节流阀。本实用新型的制冷空调模式下，在钎焊板式换热器中冷凝水与高温高压冷媒进行热量交换，降低压缩机的排气温度和压力，通过降低压比方式降低压缩机的功耗、同时强化冷凝器仓的换热能力，从而提高方舱空调的能效比。在方舱空调设计时采用高效过冷式平行流结构冷凝器替代传统的管片式冷凝器，节流装置采用结构简单、性能优越的单向固定式节流阀替代传统的毛细管，设计冷凝水与高温制冷剂的换热装置（钎焊板式换热器），通过优化核心零部件和空调装置的整体结构布局，提升方舱空调设备的能效比，达到高效、节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的节流短管的结构示意图；

图3是本实用新型的电气控制原理图。

图中：1-压缩机，2-钎焊板式换热器，3-平行流冷凝器，4-节流装置，5-蒸发器，6-蒸发风机，7-接水盒，8-水泵，9-冷凝风机，201-铜管、202-阀芯，203-过滤网。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

如图1所示，本实施例提供一种整体式方舱空调，包括压缩机1、换热器2、平行流冷凝器3、节流装置4、蒸发器5、蒸发风机6与接水盒7；压缩机1的进气口经管道与蒸发器5连接，压缩机1的出气口经换热器2与平行流冷凝器3连接，平行流冷凝器3经节流装置4与蒸发器5连接，蒸发风机6设置在蒸发器5下方；接水盒7经管道与换热器2的冷凝水排水口连接。平行流冷凝器3下方设置有冷凝风机9，接水盒7与换热器2之间的管道上设置有水泵8。

压缩机是方舱空调的核心，占据了空调耗电量的80%，其自身的能效比对整体性能起决定性作用；变频压缩机可根据负荷的变化实时改变自身的输出，避免了压缩机频繁启停和对电网的冲击；因此，本实施例的压缩机选用高效变频双缸旋转式压缩机。

冷凝器是方舱空调设备中关键换热部件，在空调系统中承担放出热量的作用，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机做功转化的热量在冷凝风机的作用下一起传递给冷却介质带走；它的好坏直接影响空调设备的性能。要提高空调器的能效比，改善冷凝器结构，强化其传热具有重要意义。目前，空调冷凝器主要有管片冷凝器、管带式冷凝器和平行流式冷凝器三种结构类型：

管片式冷凝器管内与制冷剂接触周长小，不利于管内制冷剂的传热，因此管内侧的换热系数不高。管外与肋片采用机械涨管，圆形传热管迎风面较扁管大，不利于空气流动，而且在长时间振动环境下肋片会轻微产生松动，因此在相同的风速下，管外侧的放热系数较扁管式结构低。所以，管片式冷凝器要达到同样的换热性能，必须增大空气侧的换热面积，冷凝器的体积会较大，重量会增加，不利于轻量化的设计目标。

管带式冷凝器由扁管和翅片构成，通过钎焊焊接成型。管带式冷凝器中扁管呈蛇形弯曲，制冷剂在扁管通道中流动而进行热交换。由于其流程长，管道压力损失大；又由于进入冷凝器时制冷剂是气态，体积大，需要的通经大；出冷凝器时已完全变成液态，体积小，只需要较小的通经；而管带式结构的冷凝器内部通经从头至尾是相同的，管道内空间未被充分利用，换热效率不高；采用管带式冷凝器作为方舱空调的换热器会造成压缩机排气温度高，冷凝压力偏大，空调系统冷凝压力与蒸发压力的压比增加，造成压缩机功耗增加，空调能效比实现困难，不利于节能的目的。

平行流冷凝器由扁管、翅片、集流管、过冷式储液干燥过滤器整体钎焊构成，考虑到制冷剂在冷却过程中状态的变化，采用多流程平行流式布局，集流管中有隔板打断，每流程扁管数不同，制冷剂进入冷凝器时呈气态，比容最大，管数最多，随着制冷剂逐渐冷凝成液态，比容减小，扁管数也相应减少，变流程式结构设计使冷凝器的有效容积得到最合理的利用，使制冷剂的流动和换热更趋合理；而且，空气侧传热扁管迎风面积最小，有利于空气流动，背风面涡流区小，平行流式冷凝器芯体换热系数较管片式冷凝器、管带式冷凝器都高；在达到同样换热能力时，平行流式冷凝器的体积最小，重量最轻，符合节能、高效、轻量化的方向。

基于以上三种冷凝器结构的对比分析，本实施例的方舱空调设计时冷凝器采用平行流式结构。

蒸发器在空调系统中承担吸收热量的作用，方舱内的空气流过蒸发器的传热面降温后，由蒸发风机再输出到方舱内，实现方舱内降温、提供舒适环境的目的。层叠式或平行流式蒸发芯体属于紧凑高效型蒸发器芯体，换热系数K较管片式蒸发器要高，换热面积F比管片式蒸发器小很多，根据传热公式Q=KFΔt，要想达到同样制冷能力就必须增大传热温差Δt，在空调系统台架测试时，回风温度是固定，因此必须降低蒸发温度才能增大传热温差；蒸发温度降低意味着蒸发压力要降低，空调系统冷凝压力与蒸发压力的压比会增加，造成压缩机功耗增加，从空调能效比考虑是不利的。另外，从军用方舱方面考虑，方舱内空间大，需要大风量才能保证舱内空气的流通、舱内温度的均匀性和舒适性，若采用高效性蒸发器，由于其迎风面积小，会造成较大的空气流速，空气湿度大时会造成吹水，同时增加了风阻，会制约蒸发风机的性能。

基于上述考虑，方舱空调的蒸发器采用铜管铝翅片结构，适当提高蒸发温度，采用大风量、小焓差的送风模式。

如图2所示，节流短管相较于常用的传统毛细管节流组件，其结构简单、性能优越、调节冷量范围广；且节流短管的加工工艺一致性高、方便安装和更换；因此，方舱空调选用节流短管作为节流装置。节流管包括铜管201、阀芯202和过滤网203，阀芯202和过滤网203穿进铜管201内部，并使过滤网203套在阀芯202的进口端，在铜管201外壁（凹陷位置）施加压力，使阀芯202和过滤网203固定在铜管内部。

全焊接板式换热器（双回路）是由许多波纹型的传热板片，按一定的间隔，通过焊接密封的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间通过焊接来实现密封，板片内部为人字形波纹板，能使流体在低流速下形成湍流，以达到强化传热的效果。两种换热介质制冷剂和冷凝水分别流入各自流道，通过每个板片进行热量的交换。全焊接板式换热器具备体积小、全焊接密封性高、间壁式换热、传热效率高、承受压力、温度高、不锈钢材质、耐腐蚀性能好的特点。

水泵具有功耗低、耐腐蚀、无油免维护，高度气密性、安静微振动、负压高、结构紧凑方便安装等特点，能够传输、抽取空气和液体。本实施例的水泵选用微型水泵。冷凝风机选用高静压、大风量轴流式风扇，蒸发风机选用低噪声、低能耗、高静压离心式风机。

如图3所示，RT1：室内环境温度传感器，AC-L：电源板L输入，RT2：室内盘管温度传感器，AC-N：电源板N输入，RT3：室外环境温度传感器，CAP+：接变频模块板C+，RT4：压机排气温度传感器，CAP-：接变颠模块板C-，KTI：蒸发风机过载保护，PL：电源板L输出，L：控制主板电源输入，PN：电源板输出，N1：控制主板电源输入，E：接地，COOL：控制主板电源L输出。N3：控制主板电源N输出，K2-3电加热1 L输入，L：变频模块板L榆入，K2-4电加热1 L输出，N：变频模块板N输入，K3-3电加热2、3L输入，L1：接电感线圈，K3-4电加热2、3 L输出，L2：接电感线圈，NFAN：蒸发风机输出，K2：控制主板通讯，WFAN：冷凝风机输出，C+：接电源板CMP+，XI：控制面板通讯，C+：接电源板CAP+，X2：变频模块板通讯，U：压缩机U，X3：排水泵控制，V：压缩机V，W：压缩机W。

当空调系统通过操纵面板开启并设置制冷模式及制冷温度时，首先蒸发器侧蒸发风机和排水泵开始运行，由控制主板上输出电源分别供给蒸发风机以及排水泵，控制主板接收到操纵面板发送的制冷指令且通过内部处理器运算符合制冷运行的温度条件后，将发送通讯信号至变频板根据室内外温度变化自动设定输出至电动压缩机的电源频率，以此来驱动冷凝器侧电动压缩机的运行及转速；同时控制主板上电路开关输出电源至冷凝器侧冷凝风机。

本实用新型的制冷原理如下：

制冷剂回路（实心箭头走向）：空调设备制冷采用蒸汽压缩方式实现，压缩机从蒸发器中吸入低温低压过热制冷剂蒸汽，经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽后排入到冷凝器中，制冷剂在冷凝器内流动，利用与外界环境的温差，在冷凝风机的作用下通过传热面把热量传给外界环境空气后，制冷剂蒸汽逐步凝结成高压中温的液体；经节流装置出来的低温低压汽液两相状态制冷剂进入蒸发器，制冷剂在蒸发器内流动，利用与方舱内回风的温差，在蒸发风机的作用下通过传热面吸收回风的热量，使方舱内空气降温、除湿，达到制冷的目的。

冷凝水回路（空心箭头走向）：空调制冷产生的冷凝水在接水盒内收集，通过微型水泵排到钎焊板式换热器，在钎焊板式换热器制冷剂与冷凝水的通道不同中，制冷剂和冷凝水分别在波纹板两侧的流道中流过，经板片进行换热，高温制冷剂释放热量后降温，达到一次降温制冷剂的目的，之后制冷剂排入到冷凝器中，在冷凝风机作用下完成制冷剂二次降温；吸热后的冷凝水排出空调设备。

本实用新型的效果如下：

方舱空调测试工况

方舱空调测试结果

以上给出了具体的实施方式,但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案,对本领域普通技术人员而言,根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种整体式方舱空调，其特征在于：包括压缩机（1）、换热器（2）、平行流冷凝器（3）、节流装置（4）、蒸发器（5）、蒸发风机（6）与接水盒（7）；所述压缩机（1）的进气口经管道与所述蒸发器（5）连接，所述压缩机（1）的出气口经换热器（2）与所述平行流冷凝器（3）连接，所述平行流冷凝器（3）经节流装置（4）与所述蒸发器（5）连接，所述蒸发风机（6）设置在蒸发器（5）下方；所述接水盒（7）经管道与换热器（2）的冷凝水排水口连接；所述节流装置（4）为节流短管，所述节流短管包括铜管（201）、阀芯（202）和过滤网（203），阀芯（202）和过滤网（203）穿进铜管（201）内部，并使过滤网（203）套在阀芯（202）的进口端，所述阀芯（202）和过滤网（203）固定在铜管（201）内部。

2.根据权利要求1所述的一种整体式方舱空调，其特征在于：所述平行流冷凝器（3）下方设置有冷凝风机（9）。

3.根据权利要求1所述的一种整体式方舱空调，其特征在于：所述换热器（2）为双回路的钎焊板式换热器。

4.根据权利要求1所述的一种整体式方舱空调，其特征在于：所述接水盒（7）与换热器（2）之间的管道上设置有水泵（8）。

5.根据权利要求1所述的一种整体式方舱空调，其特征在于：所述蒸发器（5）采用铜管铝翅片结构。

6.根据权利要求2所述的一种整体式方舱空调，其特征在于：所述冷凝风机（9）为轴流风机。

7.根据权利要求1所述的一种整体式方舱空调，其特征在于：所述蒸发风机（6）为离心风机。

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