专利名称：用于跨临界CO<sub>2</sub>热泵热水器的气体冷却器换热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，主要应用于空 间狭小，需要紧凑设计的跨临界(X)2热泵热水器领域。
背景技术：
在跨临界(X)2热泵热水器中，工质(X)2的循环部分处于超临界状态，此时的压力通 常能达到IOObar以上，远远超过普通的热泵热水器压力(常规工质的热泵最高压力一般不 超过40bar)。而用于加热热水的气体冷却器正好处于压缩机排气侧的高压段，用普通的换 热器替代气体冷却器，压力达不到要求，高压下将出现极大的安全隐患。因此要求有一种能 在ω2侧承受高压的换热器，以满足气体冷却器对换热和承压的要求。换热效率与换热器选用有关，不同制冷剂以及载冷剂对换热器要求不同。在家用 CO2热泵热水器中，由于体积趋向于小型化，热水器的水流量比较小，结构都较紧凑，换热器 要求在小的空间内达到大的换热效果。美国ASHRAE 标准(ASHRAE STANDARD, Methods of testing for efficiency ofspace-conditioning/water-heating appliances that include a desuperheater waterheater. 1791,Tullie Circle NE,Atlanta,GA 30329)给出了热泵热水器水箱和换热 器的两种形式一种是套管式换热管外加储水箱；另一种是换热管与水箱做成一体，换热 管在水箱内部，称为沉浸式。但是这两种形式的传统做法都存在一定的缺点，第一种形式套 管长度相对较长，所占体积较大，第二种形式换热管换热性能较差。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述结构存在的所占体积大、换热性能差的缺点，本 实用新型提供一种用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，不同于传统做法的是 采用三根小管缠绕成螺旋状，由于换热面积较大，所需的套管长度较小，所占体积减少；直 接置于储水箱中的三根小管，由于是螺旋形，小管之间留有空隙，水在其间流动，增加了扰 动，换热性能提高，同时满足了跨临界(X)2热泵热水器对气体冷却器换热管的承压和换热的 要求，提高热泵热水系统中(X)2侧管路的安全性，并尽量减小气体冷却器的体积，使其成为 一个安全、紧凑的热交换器。一种用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于所述的换热 管是将三根小管相互缠绕成螺旋状置于水中，三根小管之间留有间隙，CO2在三根小管内流 动，水在三根小管之间的间隙流动。所述的水置于一大管内，三根小管缠绕成螺旋状置于大管内，水在大管内的三根 小管之间的间隙流动，CO2与水两种流体流向相反，呈逆流式换热。所述的水或置于一储水箱中，三根小管相互缠绕成螺旋状后，直接制成盘管形式 置于储水箱中，用以节省空间，盘管之间留有间隙。所述的大管盘成螺旋状盘管形状或涡旋形盘管形状，用以节省空间。[0010]所述的大管或小管均为铜管，其耐受高压的范围在100 160bar。本实用新型用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，CO2在小管内流动， 水在大管内流动，进行逆流换热。CO2侧使用小管径，其优点和积极效果是细管径能承受高 压，同时细小管径内(X)2换热系数较大，第一种方案将三根小管缠绕成螺旋状置于大管内， 再将大管制成盘管，第二种方案将三根小管缠绕成螺旋状后，再制成盘管直接置于水箱内， 都达到了既承压，结构又紧凑，且换热效率高的要求，适用于家用(X)2热泵热水器，在小的空 间内达到大的换热效果。
图1是本实用新型三根小管相互缠绕成螺旋状结构示意图；图2是本实用新型具体实施方案1的结构示意图；图3是本实用新型具体实施方案2的结构示意图。1、三根小管，2大管，3、水箱。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。实施例1:一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，如图1所示换热管是将三 根小管1相互缠绕成螺旋状，图2所示，是将相互缠绕成螺旋状的三根小管1置于大管2中， 水置于大管2内，三根小管1之间留有间隙，(X)2在三根小管内流动，水在三根小管之间的间 隙流动；再将大管2盘成螺旋状盘管或涡旋形盘管，盘管与盘管之间留有间隙，用以节省空 间。所述的大管2或三根小管1均为铜管，其耐受高压的范围在100 160bar。实施例2:一种用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，如图3所示换热管是将三 根小管1相互缠绕成螺旋状，然后制作成盘管形状置于水箱3中，盘管与盘管之间留有间 隙，CO2在三根小管内流动，水箱中的水在三根小管1之间的间隙流动；所述的三根小管1均 为铜管，其耐受高压的范围在100 160bar。图1所示的气体冷却器换热管，在加工过程中必须保证三根小管1之间的间隙，然 后将加工好的的三根小管套于大管2内部，如图2所示，加工时可在大管的两个端部对其进 行定位，或是一定间距一个定位点，在一定间距的地方将大管收缩卡住小管，之后恢复原来 的直径。由于三根小管1扭曲呈螺旋型，加强了水的扰动，可以增加二氧化碳与水之间的传 热，且每根小管是呈螺旋形式，这种形式的气体冷却器拥有很大的换热面积，可以提高换热 效率。图3所示的气体冷却器换热管是考虑到充分利用热泵热水器的储水箱，将流动(X)2 的三根小管1，相互结合扭转绕成螺旋形式，直接放入储水箱3中，这样不但保证了与水的 充分接触，且进一步的节省了空间。由于储水箱3储水量不是很大，只要盘管的大小长度合 适，便能满足所需的散热量。特别是三根小管1并非紧密接触，三根小管之间留有空隙，小 管与水箱中的水完全接触，增加了水与小管的接触面积，可以提高换热效率。本实用新型既承压，结构又紧凑，且换热效率高，适用于家用CO2热泵热水器，在小
4的空间内达到大的换热效果。
权利要求1.一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在于所述的换热管 是将三根小管相互缠绕成螺旋状置于水中，三根小管之间留有间隙，CO2在小管内流动，水 在三根小管之间的间隙流动。
2.根据权利要求1所述的用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在 于所述的水置于一大管内，三根小管缠绕成螺旋状置于大管内，水在大管内的三根小管之 间的间隙流动，CO2与水两种流体流向相反，呈逆流式换热。
3.根据权利要求1所述的用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在 于所述的水或置于一储水箱中，三根小管相互缠绕成螺旋状后，直接制成盘管形式置于储 水箱中，盘管之间留有间隙。
4.根据权利要求1所述的用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特征在 于所述的大管盘成螺旋状盘管形状或涡旋形盘管形状。
5.根据权利要求1或2所述的用于跨临界(X)2热泵热水器的气体冷却器换热管，其特 征在于所述的大管或三根小管均为铜管，其耐受高压的范围在100 160bar。
专利摘要一种用于跨临界CO2热泵热水器的气体冷却器换热管，将三根小管相互缠绕成螺旋状置于大管内，再将大管盘成螺旋状盘管或涡旋形盘管，CO2在三根小管内流动，水在大管和三根小管之间的间隙流动，CO2与水两种流体流向相反，呈逆流式换热。大管或三根小管均为铜管，其耐受高压的范围在100～160bar。本实用新型既承压，结构又紧凑，且换热效率高，适用于家用CO2热泵热水器，在小的空间内达到大的换热效果。
文档编号F28F21/08GK201819601SQ20102019165
公开日2011年5月4日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者刘康, 吕静, 张松波, 杨杰, 黄秀芝 申请人:上海理工大学