蒸发冷装置及蒸发冷式风冷型中央空调的制作方法

1.本实用新型涉及空调技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种蒸发冷装置及蒸发冷式风冷型中央空调。


背景技术：

2.风冷型多联机中央空调发明于上世纪80年代的日本，该种中央空调主要特点是使用的便利性及舒适性，可制冷、制暖双工况运行，适用于从南方到北方的广阔市场。该风冷型多联机中央空调作为大型中央空调的一种新的细分市场的创新，一出现后就被市场接受并得到长足的发展，特别在中国市场，每年至少以50％的市场增长率在突飞猛进的发展，发展势头远远超过传统的大型离心、螺杆类的中央空调。已经形成了以万亿为单位的存量市场。这种中央空调之所以能取得如此骄人的市场业绩，主要来源于这类风冷型多联机中央空调使用的便利性，以及高效的控制功能和舒适性。
3.风冷型空调采用风冷冷却方式冷凝冷媒的方法，其换热效率不高，严重影响了空调在制冷工况下的能效比，通常在3.3这个数据上下波动，特别是在南方高温天气持续的恶劣天气下，更多的弊端凸显，在国家提出双碳目标的今天，这种消耗大量电能的空调设备在制冷模式下运行，对其提出节能更新改造，非常有必要。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的旨在提供一种能有效提高蒸发冷式风冷型中央空调的能效的蒸发冷装置及具有该蒸发冷装置的蒸发冷式风冷型中央空调。
5.为实现以上目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.第一方面，提供了一种蒸发冷装置，适用于与风冷式主机连接，对来自主机压缩机的高温高压冷媒气体进行换热，所述蒸发冷装置包括机箱及均设于机箱内的水箱、水泵、换热器、喷淋水管、湿帘和风机；所述水箱用于储存换热用常温水；所述换热器与所述水箱连接并用于与主机相接，包括相互嵌套并具有传输间隙的内管和外管，所述内管一端通过水泵连接水箱，另一端连接到喷淋水管以将换热后的水输出到喷淋水管，所述传输间隙用于供来自主机的冷媒流动与内管中的水进行换热；所述湿帘设于喷淋水管下方并承载喷淋水管喷出的水流；所述风机设于湿帘的上方，用于将湿帘上的水分蒸发成水蒸气散发到机箱外部。
7.在其中一种实施方式中，所述换热器为套管式换热器、管壳式换热器或板式换热器，所述换热器具有冷媒入口、冷媒出口，冷水入口和热水出口，所述冷媒入口用于将高温高压的冷媒接入换热器内，所述冷媒出口用于供换热后的冷媒流出，所述冷水入口与水泵连接，所述热水出口与喷淋水管相接。
8.在其中一种实施方式中，当所述换热器为套管式换热器时，所述冷水入口和热水出口分设于所述内管的顶端和底端；所述冷媒入口靠近所述热水出口设置于所述外管上，所述冷媒出口靠近冷水入口设置于所述外管上。
9.在其中一种实施方式中，还包括导管和单向阀组；所述导管包括进端导管和出端导管，所述进端导管连接于冷媒入口并用于将冷媒接入冷媒入口，出端导管连接于冷媒出口并用于供换热后的冷媒流出；所述单向阀组包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀连接于出端导管上并且阻止冷媒由出端导管流向冷媒出口，所述第二单向阀连接于进端导管和出端导管之间并可供冷媒从出端导管流向进端导管。
10.在其中一种实施方式中，所述冷媒入口和冷媒出口分设于套管式换热器径向的两侧。
11.在其中一种实施方式中，所述水箱设于换热器的上方，所述湿帘设于水箱上方，所述喷淋水管通过管道与热水出口连接。
12.在其中一种实施方式中，所述湿帘为具有蜂窝状空隙的纸芯湿帘膜。
13.第二方面，提供一种蒸发冷式风冷型中央空调，包括风冷式主机、上锁蒸发冷装置及冷媒管，所述风冷式主机包括压缩机组、冷凝器，所述冷媒管沿压缩机组、换热器、冷凝器的顺序将压缩机组、换热器和冷凝器连接起来构成冷媒回路。
14.在其中一种实施方式中，所述冷媒管包括第一冷媒管和第二冷媒管，当所述蒸发冷装置设置导管时，第一冷媒管连接于压缩机组与进端导管之间，第二冷媒管连接于冷凝器与出端导管之间。
15.在其中一种实施方式中，所述压缩机组与第一冷媒管之间通过四通阀连接。
16.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的蒸发冷装置，通过水箱、水泵、换热器对来自风冷式主机压缩机的高温高压冷媒进行热交换，使得冷媒变成常温高压液态回到风冷式主机，通过喷淋水管将换热后的热水喷到湿帘上，并由风机带动气流蒸发成水蒸气，并带走机箱内的热量，避免热量积聚在机箱内，在其应用于风冷式中央空调时可提高换热效率，大大提高风冷式中央空调的能效比。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
18.图1为本实用新型一种实施例提供的蒸发冷装置的结构示意图；
19.图2为本实用新型一种实施例提供的管壳式换热器的结构示意图；
20.图3为本实用新型一种实施例提供的板式换热器的结构示意图；
21.图4为本实用新型另一种实施例提供的蒸发冷装置的结构示意图；
22.图5为本实用新型一种实施例提供的蒸发冷式风冷型中央空调的结构示意图，示出在制冷工况下的冷媒的流经路径，为便于示意，省去压缩机回路；
23.图6为图5所示的蒸发冷式风冷型中央空调工况下的结构示意图，示出制热工况下冷媒的流经路径，为便于示意，省去压缩机排气回路。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的实施例。虽然附图中显示了本实用新型的某些实施例，然而应当理解的是，本实用新型可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实用
新型。应当理解的是，本实用新型的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实用新型的保护范围。
25.应当理解，本实用新型的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本实用新型的范围在此方面不受限制。
26.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“连接”可以是直接相接，也可是通过中间部件(元件)间接连接。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
27.需要注意，本实用新型中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元一定为不同的装置、模块或单元，也并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
28.参见图1至图6，本实用新型涉及一种蒸发冷装置100及应用该蒸发冷装置100的蒸发冷式风冷型中央空调，采用蒸发冷装置100(也即蒸发冷凝器)替换风冷冷凝器进行热交换，使整个蒸发冷式风冷型中央空调系统和压缩机最高节能40％以上。
29.所述蒸发冷装置100包括机箱10、水箱20、水泵30、换热器40、湿帘60、喷淋水管50及风机70，所述水箱20、水泵30、换热器40、湿帘60、喷淋水管50及风机70均设于所述机箱10内。
30.所述水箱20设于机箱10沿高度方向的中部，用于储存换热用常温水，水箱储水为大气相连的一个标准大气压，该常温水优选为与大气相连的水。
31.所述换热器40用于通过冷媒管与蒸发冷式风冷型中央空调的风冷式主机200连接，构成冷媒回路。换热器40设于水箱20下方，其包括相互嵌套的内管和外管，所述内管一端通过水泵30与水箱20连通，另一端与喷淋水管50连通；所述内管与外管之间具有传输间隙，用于供冷媒在其内流动与内管中的水交换热量。
32.所述喷淋水管50横设于水箱20上方，并可将其内的水自然流出至湿帘之上，并充分浸润整个湿帘。
33.应当理解的，内管通过水管80连接到水泵30进而连接到水箱20，另一端通过水管80连接到喷淋水管50上，从而可通过水泵30将换热用的常温水从水箱20泵入内管，并提供压力供换热后的水上升到喷淋水管50中。
34.所述湿帘60设于水箱20与喷淋水管50之间，用于承载喷淋水管50喷下的水分。优选的，所述湿帘60为具有蜂窝状空隙的纸芯湿帘膜，以使湿帘60具有足够大的展开面积，具有较大的蓄水和水蒸发能力。
35.所述风机70设于湿帘60上方，用于将湿帘60上的水分蒸发成水蒸气散发到机箱10外。
36.由此，通过换热器40实现常温水与高温高压的冷媒之间的热交换，使得来自空调主机压缩机的高温高压冷媒(通常温度高达65～90度)变成常温高压液态冷媒回到风冷式主机200参与节流蒸发制冷，换热后的热水(相对换热前提高5～6度)通过喷淋、湿帘60和风机70相配合蒸发散发到机箱10外，由此，可通过采用蒸发冷装置100替代风冷冷凝器，可以提高蒸发冷式风冷型中央空调的能效比，实现节能目的。
37.请结合图1，在其中一种实施方式中，所述换热器40为套管式换热器，即管路绕设成螺旋状盘管，其外管设置有冷媒入口41和冷媒出口42，冷媒入口41和冷媒出口42用于与冷媒管构成冷媒回路，内管设有冷水入口43和热水出口44，所述冷媒入口41靠近冷水入口43设置，冷媒出口42靠近热水出口44设置。
38.在其中一种实施方式中，所述冷媒入口41和冷媒出口42分设于盘管径向的两侧。
39.请结合图2，在另一种实施方式中，所述换热器40为套管式换热器，即管路绕设成螺旋状盘管，其外管设置有冷媒入口41和冷媒出口42，冷媒入口41和冷媒出口42用于与冷媒管构成冷媒回路，内管设有冷水入口43和热水出口44，所述冷媒入口41靠近热水出口44设置，冷媒出口42靠近冷水入口43设置，提高换热效率。
40.所述换热器40还可为管壳式换热器(参见图3)或板式换热器(参见图4)，各自设置冷媒入口41、冷媒出口42、冷水入口43和热水出口44。
41.所述蒸发冷装置100还包括导管和单向阀组；所述导管包括进端导管81和出端导管82，所述进端导管连接于冷媒入口41并用于将冷媒接入冷媒入口，出端导管82连接于冷媒出口42并用于供换热后的冷媒流出。所述单向阀组包括第一单向阀91和第二单向阀92，所述第一单向阀连接于出端导管上并且阻止冷媒由出端导管流向冷媒出口，所述第二单向阀连接于进端导管和出端导管之间并可供冷媒从出端导管流向进端导管。沿进端导管81长度方向上，所述第一单向阀91相对第二单向阀92远离压缩机组201。
42.由此，充分利用机箱10内部空间，在保证冷媒流动路径长度基础上，有效缩小蒸发冷装置100的体积，减小占地空间，蒸发冷装置100的尺寸相对原风冷冷凝器约缩小了20％。
43.以上实施方式示出蒸发冷装置100的结构，下面结合风冷式主机200来描述本实用新型的蒸发冷式风冷型中央空调的结构。
44.所述风冷式主机200包括压缩机组201和冷凝器202，所述蒸发冷式风冷型中央空调还具有冷媒管，所述冷媒管沿压缩机组201、换热器40、冷凝器202的顺序将压缩机组201、换热器40和冷凝器202连接起来构成冷媒回路。
45.其中，冷媒管与压缩机组201之间通过四通阀500连接，压缩机组201的排气管2011连接于四通阀500的输入端相接，压缩机组201的回气管2012与四通阀500的回流出口相接，冷媒管连接于四通阀500的回流入口。
46.所述冷媒管包括第一冷媒管301和第二冷媒管302，所述第一冷媒管301连接于压缩机组201与进端导管81之间，第二冷媒管302连接于冷凝器202与出端导管82之间。
47.由此，请结合图5，该蒸发冷式风冷型中央空调在制冷工况下运行时，高温高压的冷媒从压缩机组201的排气管2011出发，经四通阀500、第一冷媒管301、进端导管81、冷媒入口41进入换热器40的传输间隙内，经冷媒出口42、出端导管82、第二冷媒管302流向冷凝器202参与节流蒸发制冷。
48.对原风冷式主机200通过充分利用了水的高比热吸收热量蒸发效率的原理，接入蒸发冷装置100后，压缩机组201压缩出来的高温高压气态冷媒首先进入蒸发冷装置100，此时高效节能的水热交换系统使得冷媒充分散热降温，当经过降温的冷媒回到原主机系统时已经相变成常温液态冷媒，原风冷式主机200的风冷散热系统无需工作就能得到比自身工作后温度更低特性更稳定的液态冷媒状态(经测试比原系统低5～6度)，这个结果对于整机制冷系统的效率非常有利。
49.由于比原系统更低温度和压力的高压液态冷媒通过冷媒铜管管道进入到室内制冷端蒸发区，由于其更高的稳定性，冷媒在进入室内机蒸发前不会发生提前蒸发(液相变气相，该提前蒸发对室内机制冷效率大打折扣)，保证了制冷效果的高效性。根据冷媒蒸发效率曲线特性，液态冷媒温度越低，其蒸发效率越高，因此，室内制冷能效进一步提高，比如，能更快地降低室内温度、缩短制冷工作时间、室内机风机70可以低功率运行等等，从而有更高效率的制冷运行效率，该部分能为整个系统提高效率到20～25％，是室内机端节能另一种表现。
50.请结合图6，由于制热模式下，冷媒流向刚好与制冷模式相反，且冷媒处于低压低温(低于大气温度)吸热状态下，蒸发冷装置100内换热器40中的水无法供应相应的热量，反而会使得水结冰涨爆套管而损坏套管部件，对节能提升没有任何用处，因此制热模式下必须避免低温冷媒流经蒸发冷套管与水产生热交换。需要理解的，在制热模式下，需提前将水箱20中的水排空，以避免在环境低温下结冰而胀爆换热器40的铜管。
51.在制热状态时，冷媒由第二冷媒管302进入出端导管82，由于出端导管82前端设有处于逆向的第一单向阀91阻止冷媒流经，因此只能通过旁通管上的第二单向阀92流出，通过第一冷媒管301回去四通阀500，最终通过回气管2012回到压缩机组201的吸气端。
52.更巧妙的是，由于制热模式下，系统中冷媒的使用量比制冷模式下减少，此时通过第二单向阀92过来的冷媒首先向第一冷媒管301远离压缩机的一端回填整个换热器40的铜管内，冷媒不会通过第一单向阀91流出，第二单向阀92至换热器40的冷媒入口41之间的进端导管81起到了储存冷媒的作用，从而通过第一单向阀91、第二单向阀92的巧妙组合，完成了制冷与制热模式下冷媒流向的转换。
53.以上描述仅为本实用新型的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中实用新型的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
54.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。