一种换热装置及使用该换热装置的空调机组的制作方法

本实用新型涉及一种换热装置及使用该换热装置的空调机组。

背景技术：

目前风冷型换热装置广泛应用于各行各业，如各种商用空调、机房空调、冷库制冷系统的冷凝器，暖通系统、工艺冷却系统的干冷器等。如图1所示为现有技术中的一种换热装置，包括四个支撑腿4以及设置在支撑腿4上方的壳体2，壳体2内水平设置有换热器3，壳体2顶部安装有风机1，当风机1启动时，可以带动空气作为冷却流体强制流经换热器3表面，对换热器3内的介质（可以是制冷剂或载冷剂）进行降温。其空气流向如图中箭头所示，周围的空气经过支撑腿之间的间隔到达换热器3的底部，然后自下而上穿过换热器并从风机的出风口排出。

如图2所示为现有技术中的另一种换热装置，包括支座8和设置在支座8上方的壳体6，壳体6内设置有v形布置的换热器7，壳体6顶部安装有风机5，当风机5启动时，带动空气强制流经换热器7表面，并从风机5的出风口排出，其空气流向如图中箭头所示。

上述两种换热装置均是利用自然风对换热器进行散热，因此比较容易受空气环境温度的限制，冷却效率较低。

授权公告号为cn203190721u的中国实用新型专利公开了一种风冷式冷凝器，包括由顶面、底面以及四个侧面构成的壳体，壳体内设置有冷凝器换热芯（即换热器）。当换热器水平设置时，壳体的四个侧面中至少一个侧面上设置有进风口，其余不设置进风口的侧面采用实心侧板；当换热器呈v形布置时，与换热器相对的两个侧面上设置有进风口，另外两个相对侧面设置为实心侧板。壳体顶部设置有出风口，出风口处设置有风机，进风口处设置有蒸发冷却填料（即加湿装置），壳体上设置有用于给蒸发冷却填料提供循环水的水循环组件，采用蒸发冷却填料对进入壳体内的换热器的新风先进行过滤和降温，从而降低冷凝器冷凝压力。

上述风冷式冷凝器尽管在壳体侧面设置了进风口，但是进风口处都设置有蒸发冷却填料，由蒸发冷却填料与壳体的其他侧面或者是完全由蒸发冷却填料将换热器封闭在壳体内部，这样即使外部环境温度比较低、不需要向蒸发冷却填料供水时，空气依然必须经过蒸发冷却填料才能进入壳体内部，然后才能对换热器进行散热，进气阻力比较大，增加了风机能耗，也即在不需要对空气加湿的时候，风机仍然要承担一部分能耗，造成能源浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种换热装置，以解决现有技术中在不需要对空气加湿时风机仍然承担较大能耗的问题；本实用新型的目的还在于提供一种在不需要对空气加湿时风机能耗比较低的空调机组。

为实现上述目的，本实用新型中的换热装置采用如下技术方案：

一种换热装置，包括壳体，壳体内设置有换热器，壳体的侧面上设置有进风口，进风口处设置有用于对进入壳体内的空气进行加湿降温的加湿装置，壳体上还设置有出风口，出风口处设置有用于将外部空气吸入壳体内部并流经换热器之后排出壳体的风机，壳体的侧面上还设置有风门结构，风门结构具有可开闭的通风口，所述通风口在打开时供外部空气进入壳体内部、在关闭时阻隔壳体内外以使空气仅能经加湿装置进入壳体内部。

上述换热装置的技术方案的有益效果在于：当外部环境温度比较低，不需要对空气进行加湿降温时，可以使通风口打开，此时空气可以通过通风口进入壳体内部，而不是仅能经加湿装置进入壳体内部，相比加湿装置对于气流的阻碍作用而言，空气更容易从通风口直接进入壳体内部，气流更加流畅，从而可以降低风机的能耗；而当外部环境温度比较高，需要对空气进行加湿降温时，可以使通风口关闭，此时空气仅能经加湿装置进入壳体内部，实现较好的加湿降温效果。

进一步的，为了方便壳体的设置和制造加工，同时保证对空气的加湿降温效果，壳体包括四个侧面，所述进风口设置在壳体的至少一个侧面且至多三个侧面上，各进风口处均设置有所述加湿装置。

进一步的，为了方便进风口和风门结构的设置，同时方便外部空气通过风门结构的通风口进入壳体内部，进风口设置在相对的两个侧面上，风门结构设置在另外的两个相对侧面上。

进一步的，为了实现加湿装置和风门结构的自动控制，所述加湿装置包括供水管和设置在供水管上的供水阀，所述风门结构包括用于控制通风口开闭的驱动机构，换热装置还包括与供水阀和驱动机构控制连接的控制器、以及用于检测外部空气温度的传感器，传感器与控制器连接以将检测信号传递至控制器，控制器具有在外部空气温度高于设定值时控制驱动机构关闭以及供水阀打开的第一控制状态，控制器还具有在外部空气温度低于设定值时控制驱动机构打开以及供水阀关闭的第二控制状态，控制器处于第一控制状态时，空气仅能经加湿装置进入壳体内部，控制器处于第二控制状态时，空气能够同时经加湿装置和通风口进入壳体内部。

进一步的，为了优化控制器的工作模式，细化控制效果，所述传感器为可同时检测外部空气温度和湿度的温湿度传感器，所述控制器在外部空气温度高于设定值或者湿度低于设定值时均处于第一控制状态，控制器在外部空气温度低于设定值或者湿度大于设定值时均处于第二控制状态。

为实现上述目的，本实用新型中的空调机组采用如下技术方案：

一种空调机组，包括室内机和用于通过制冷剂管道与室内机相连的换热装置，换热装置包括壳体，壳体内设置有换热器，壳体的侧面上设置有进风口，进风口处设置有用于对进入壳体内的空气进行加湿降温的加湿装置，壳体上还设置有出风口，出风口处设置有用于将外部空气吸入壳体内部并流经换热器之后排出壳体的风机，壳体的侧面上还设置有风门结构，风门结构具有可开闭的通风口，所述通风口在打开时供外部空气进入壳体内部、在关闭时阻隔壳体内外以使空气仅能经加湿装置进入壳体内部。

上述空调机组的技术方案的有益效果在于：当外部环境温度比较低，不需要对空气进行加湿降温时，可以使通风口打开，此时空气可以通过通风口进入壳体内部，而不是仅能经加湿装置进入壳体内部，相比加湿装置对于气流的阻碍作用而言，空气更容易从通风口直接进入壳体内部，气流更加流畅，从而可以降低风机的能耗；而当外部环境温度比较高，需要对空气进行加湿降温时，可以使通风口关闭，此时空气仅能经加湿装置进入壳体内部，实现较好的加湿降温效果。

进一步的，为了方便壳体的设置和制造加工，同时保证对空气的加湿降温效果，壳体包括四个侧面，所述进风口设置在壳体的至少一个侧面且至多三个侧面上，各进风口处均设置有所述加湿装置。

进一步的，为了方便进风口和风门结构的设置，同时方便外部空气通过风门结构的通风口进入壳体内部，进风口设置在相对的两个侧面上，风门结构设置在另外的两个相对侧面上。

进一步的，为了实现加湿装置和风门结构的自动控制，所述加湿装置包括供水管和设置在供水管上的供水阀，所述风门结构包括用于控制通风口开闭的驱动机构，换热装置还包括与供水阀和驱动机构控制连接的控制器、以及用于检测外部空气温度的传感器，传感器与控制器连接以将检测信号传递至控制器，控制器具有在外部空气温度高于设定值时控制驱动机构关闭以及供水阀打开的第一控制状态，控制器还具有在外部空气温度低于设定值时控制驱动机构打开以及供水阀关闭的第二控制状态，控制器处于第一控制状态时，空气仅能经加湿装置进入壳体内部，控制器处于第二控制状态时，空气能够同时经加湿装置和通风口进入壳体内部。

进一步的，为了优化控制器的工作模式，细化控制效果，所述传感器为可同时检测外部空气温度和湿度的温湿度传感器，所述控制器在外部空气温度高于设定值或者湿度低于设定值时均处于第一控制状态，控制器在外部空气温度低于设定值或者湿度大于设定值时均处于第二控制状态。

附图说明

图1为现有技术中换热器水平布置的换热装置的结构示意图；

图2为现有技术中换热器v形布置的换热装置的结构示意图；

图3为本实用新型中空调机组的结构示意图；

图4为图3中换热装置的主视图；

图5为图3中换热装置的侧视图。

图中：1.风机；2.壳体；3.换热器；4.支撑腿；5.风机；6.壳体；7.换热器；8.支座；100.换热装置；101.风机；102.电控箱；103.立柱；104.湿膜加湿装置；105.风阀；106.底板；107.壳体；108.冷凝器；109.供水阀；110.供水管；200.室内机；201.蒸发器；202.压缩机；300.制冷剂管道。

具体实施方式

本实用新型中空调机组的一个实施例如图3所示，本实施例中的空调机组为机房空调，机房空调包括室内机200和换热装置100，换热装置100也即空调机组的室外机，换热装置100和室内机200内均设置有换热器，换热器内设有冷却介质，该冷却介质为制冷剂，室内机200和换热装置100通过制冷剂管道300连接。室内机200内设置的换热器为蒸发器201，此外，室内机200内还设置有压缩机202，压缩机202用于将制冷剂压缩成高温高压蒸汽，然后输送给换热装置100，经过换热装置100冷却成液体后再进入室内蒸发器201进行降温制冷。

换热装置100包括壳体107，壳体107整体呈长方体形，包括上、下两部分，壳体107的下部分包括一个底板106和固定在底板106上的四个立柱103，壳体107的下部分具有四个侧面。换热装置100内的换热器为冷凝器108，冷凝器108水平设置在壳体107的上部分内。壳体107的顶部沿长度方向设置有两个出风口，每个出风口处均安装有风机101，风机101开启时，可以将外部空气吸入壳体内部并流经冷凝器108之后排出壳体。

相邻的立柱103与底板106和壳体107的上部分之间围成矩形框，两个相对的大矩形框作为进风口，其内安装有湿膜加湿装置104，另外两个相对的小矩形框内安装有风门结构，本实施例中的风门结构为风阀105，也即壳体107长度方向上两个相对的侧面上安装有湿膜加湿装置104，宽度方向上两个相对的侧面上安装有风阀105。

如图4和图5所示，湿膜加湿装置104包括固定在壳体上的湿膜材料以及用于向湿膜材料顶部供水的供水管110，供水管110与外部水源连通，且供水管110上设置有供水阀109，供水阀109打开时，水从供水管110输送至湿膜材料顶部，供水管110的出口处设置有布水器（图中未示出），能够将水均匀分配至湿膜材料顶部，水在下流过程中与空气充分接触并大量蒸发，使得经过湿膜加湿装置104进入壳体内部的空气得到等焓降温。多余的水被收集在底部水盘中，由排水管排出。

风阀105包括多个叶片以及在开启时驱动叶片转动的电动执行器，相邻两个叶片之间形成供外部空气进入壳体内部的通风口，在叶片转动的过程中，通风口具有打开和关闭两种工作状态。当通风口打开时，空气可以同时经由湿膜加湿装置104和风阀105进入壳体内部，并且由于湿膜材料的阻碍作用，以及相对的两个风阀的通风口均打开时所形成的空气对流作用，空气更多的是从风阀105进入壳体内部。当通风口关闭时，叶片将壳体内外阻隔，整个壳体上仅有湿膜加湿装置104的位置可以进风，因此空气只能从湿膜加湿装置104进入壳体内部。

换热装置100还包括固定在壳体107上的电控箱102，电控箱102内设置有与供水阀109和电动执行器控制连接的控制器、用于检测外部空气温度和湿度的温湿度传感器，温湿度传感器与控制器连接以将检测信号传递至控制器，控制器具有在外部空气温度高于设定值或者湿度低于设定值时控制电动执行器关闭以及供水阀109打开的第一控制状态，控制器还具有在外部空气温度低于设定值或者湿度大于设定值时控制电动执行器打开以及供水阀109关闭的第二控制状态。

当控制器处于第一控制状态时，此时空气温度比较高，或者空气湿度比较低，仅靠自然风对于冷凝器108的散热效果有限，因此需要对空气进行加湿降温。由于电动执行器关闭，两个风阀的通风口均关闭，空气只能从湿膜加湿装置104进入壳体内部，由于供水阀109打开，能够向湿膜材料顶部供水，因此从湿膜加湿装置104进入壳体内部的空气得到等焓降温，降温后的空气流经冷凝器108时，可以使冷凝器108内的制冷剂降低到更低的温度，从而提高冷凝器108的换热能力，对于冷凝器而言能够降低制冷系统冷凝压力，大幅节约压缩机功耗。

当控制器处于第二控制状态时，此时空气温度比较低，不需要对空气进行降温，或者空气湿度比较大，即使加湿也起不到降温效果，因此将供水阀109关闭、将电动执行器打开，此时空气更多的能够从风阀105进入壳体内部，空气的流通更加顺畅，从而能够降低风机的能耗，减少换热装置100在不需要对空气加湿降温时所产生的能耗，从而使空调机组更加节能。

以名义制冷量为45kw的机房空调为例，在室外空干球温度35℃、相对湿度50%、湿球温度26.2℃天气条件下，空调设计冷凝温度为50℃，蒸发温度7℃，此时制冷量为44.5kw，压缩机功率为12.3kw。

经加湿后空气约下降至27.7℃，冷凝温度约下降至42.7℃，忽略过冷度的变化，此工况下压缩机制冷量达49.1kw，而功率下降至10.65kw。制冷能力提升为原来的110%，功耗降为原来的86.6%。能效比是原来的127%，大大提高了制冷效率。

此外，为了对冷凝器108内制冷剂的压力进行监测，在电控箱102内还设置有用于检测制冷剂压力的压力传感器。

在空调机组的其他实施例中，空调机组可以不是机房空调，而是商用空调或者暖通空调，当然还可以是家用空调。

在空调机组的其他实施例中，传感器可以仅是用于检测外部空气温度的温度传感器，此时控制器仅根据外部空气温度在第一控制状态和第二控制状态之间进行切换。

在空调机组的其他实施例中，风门结构也可以是电动百叶窗，此时驱动机构为驱动百叶窗打开的驱动电机，驱动电机和控制器控制连接。

在空调机组的其他实施例中，换热装置也可以不包括控制器，此时可以由人工来控制供水阀和驱动机构的开闭；当然，风门结构也可以不是自动开启的，例如可以是手动百叶窗或者铰接在壳体上的门板，由人工操作来打开百叶窗或者门板，以开启通风口。

在空调机组的其他实施例中，供水管上也可以不设置供水阀，而是在外部水源的出水口处设置一个阀门；或者，加湿装置也可以不包括供水管，例如可以在湿膜材料的上方设置一个水箱，在水箱底部设置向湿膜材料供水的出水口，当水箱中水量不足时，由人工来加水；或者，加湿装置可以不是湿膜加湿装置，而是喷雾型的加湿器。

在空调机组的其他实施例中，加湿装置也可以设置在宽度方向上两个相对的侧面上，而将风门结构设置在长度方向上的两个相对侧面上；当然，壳体也可以为正方体结构，此时可以选用任意两个相对侧面来设置加湿装置，另外两个相对侧面设置风门结构。

在空调机组的其他实施例中，加湿装置可以仅设置在壳体的一个侧面上，另外三个侧面均设置风门结构，或者与加湿装置相对的那个侧面上设置风门结构，其余两个侧面为实心封闭结构；或者加湿装置也可以设置在壳体的两个相邻侧面上，其余两个相邻侧面设置风门结构；或者加湿装置设置在壳体的三个侧面上，剩下一个侧面上设置风门结构。

在空调机组的其他实施例中，壳体可以不包括立柱，例如壳体是由顶板、底板以及四个侧板构成的六面体结构，加湿装置和风门结构分别设置在侧板上。

在空调机组的其他实施例中，壳体可以不是包括四个侧面，例如可以有三个侧面，壳体整体呈三棱柱形，此时可以在壳体的一个或两个侧面上设置加湿装置，剩余侧面上设置风门结构；当然，在空调机组的其他实施例中，壳体也可以只有一个侧面，壳体整体呈圆筒形，此时加湿装置和风门结构分别设置在壳体的外圆侧面上。

在空调机组的其他实施例中，冷凝器也可以呈v形布置，此时，壳体上与冷凝器的v形面相对的两个侧面上可以设置加湿装置，另外两个相对侧面上设置风门结构。

在空调机组的其他实施例中，冷凝器也可以竖直设置，此时风机和加湿装置设置在两个相对的侧面上，另外两个相对的侧面上设置风门结构。

本实用新型中换热装置的实施例如图3和图5所示，换热装置的具体结构与上述空调机组实施例中的换热装置相同，在此不再重述。不同的是，换热装置除应用在空调机组中，其换热器作为冷凝器使用之外，也可以应用在工艺冷却系统中相当于干冷器使用，此时换热装置中的冷却介质通常是水。