專利名稱：3段式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熱泵熱水機組的水側(cè)熱交換器，特別是涉及一種直熱式空氣源 熱泵熱水機組的水側(cè)3段式熱交換器。
技術(shù)背景現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水機組多是由壓縮機、風側(cè)熱交換器、風機、水側(cè)熱交換器、 節(jié)流元件、智能控制系統(tǒng)及相應(yīng)的水系統(tǒng)組成，其工作原理是制冷劑在風側(cè)換交熱器中 蒸發(fā)吸收空氣中的熱量，經(jīng)壓縮機壓縮后在水側(cè)熱交換器中冷凝放熱，把吸收的熱量釋 放到水系統(tǒng)中，向用戶提供生活熱水，這種制熱水方式COP值高，節(jié)能環(huán)保，綜合經(jīng)濟 效益好。水側(cè)熱交換器一般為套管式或板式，熱交換器的流體介質(zhì)為水和氟里昂，兩種流體 在各自的流道中逆向流動，通過共有的流道壁面進行熱量交換。現(xiàn)有的熱交換器為一個 氟利昂流道和一個水流道，根據(jù)水側(cè)流道進水狀態(tài)的不同，大致分為循環(huán)加熱式和直熱 式兩種。循環(huán)加熱式空氣源熱泵熱水機組由于自身的特點，存在以下突出問題1、 出水溫度受限，不能滿足高水溫要求。現(xiàn)有的氟里昂制冷系統(tǒng)對冷凝溫度有一限定值，所以循環(huán)加熱式空氣源熱泵熱水機 組的水箱最終溫度不能超過某一極限值(一般為5(TC)，當溫度超過此值時，機組的壓力 和溫度急劇升高，機組不能正常工作甚至造成事故。2、 水箱溫度波動大，減小了水箱的有效容積，影響使用的舒適性。循環(huán)加熱式空氣源熱泵熱水機組補水直接到水箱中，再經(jīng)過機組循環(huán)加熱使水溫逐 漸達到使用要求，這就造成機組剛開啟時，水箱水溫很低，隨著機組的運行水溫逐漸升 高，直到水溫達到使用要求，因而等待時間較長，另外，在使用過程中為保證水位要求， 冷水直接補入水箱與水箱中的高溫水混合，使水箱水溫下降，導(dǎo)致最終不能使用，減小 了水箱的有效容積，影響使用的舒適性。直熱式空氣源熱泵熱水機組釆用的是冷水進熱水出的加熱方式，冷水經(jīng)過機組出來 就是高溫熱水直接到保溫水箱，所以不存在循環(huán)式的上述弊端，并且在相同的出水溫度下，機組的冷凝溫度低，效率更高，但這種方式也有其先天不足1、在冬季低環(huán)境溫度、低水溫條件下，由于機組的制熱量衰減大，為獲得高的水溫，經(jīng)過機組的水流量很小，從而造成調(diào)節(jié)過程中水溫波動很大，制冷系統(tǒng)的冷凝壓力或高 或低，制冷系統(tǒng)極不穩(wěn)定。2、由于水流量小，對流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度提出了更高要求，機器在短時間內(nèi)不能 達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。啟動過程中，為避免機器壓力過大，水流量調(diào)節(jié)幅度大，再加上 冷機器的熱損失，水箱中會混入大量的涼水，影響后續(xù)的儲水過程，甚至在水箱制滿水 時水溫還達不到設(shè)定值。為滿足使用要求，上述兩種方式都需要配備大水箱，而大水箱帶來的弊端是成本 高；安裝空間受限；水箱保溫需要消耗更多的能量。 發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種直熱式空氣源熱泵熱水機 組的3段式熱交換器，在低溫工況下使機組迅速進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，避免了啟動過程中 的系統(tǒng)波動和熱量損失，提高了制熱效率，可有效減小儲水箱的容積。本實用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案一種3段式熱交換器，包括具有公共流道壁面的氟利昂流道及水流道，氟利昂流道 和水流道內(nèi)的介質(zhì)逆向流動以在公共流道壁面完成熱交換，其特征在于，所述水流道自 入口端至出口端分為依次串聯(lián)的過冷段、飽和段和過熱段，在所述飽和段上并聯(lián)有一循 環(huán)水泵，所述循環(huán)水泵的入口及出口分別連通所述飽和段的出口及入口，所述循環(huán)水泵 的開/關(guān)由進入所述過冷段的水溫決定。在所述過冷段的入口前端設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與一控制器及循環(huán)水 泵電連接，當進入過冷段內(nèi)的水溫低于設(shè)定值時，控制器控制循環(huán)水泵啟動；當進入過 冷段內(nèi)的水溫高于設(shè)定值時，控制器控制循環(huán)水泵關(guān)閉。與已有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在1、在冬季低環(huán)境溫度、低水溫條件下，由于熱泵機組的制熱量衰減大、進水溫度降 低，欲維持出水溫度不下降則進出機組的冷卻水量需減小，而減小冷卻水流量的弊端在 于水系統(tǒng)調(diào)節(jié)困難，溫度波動大制冷系統(tǒng)的冷凝壓力變化大、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。為 使制冷系統(tǒng)的冷凝壓力變化平穩(wěn)，本技術(shù)方案在不改變機組進出水流量的前提下加大了 熱交換器內(nèi)部的冷卻水循環(huán)量，解決措施就是將水流道自入口至出口依次分為串聯(lián)的過 冷段、飽和段和過熱段，并在飽和段的進出口并聯(lián)一循環(huán)水泵，開啟循環(huán)水泵，飽和段 的冷卻水循環(huán)量即可增大。具體來說，飽和段為制冷系統(tǒng)水側(cè)熱交換器的主換熱段，對 冷凝壓力的大小起主要作用，當冬季低環(huán)境溫度、低水溫時開啟飽和段的循環(huán)水泵，飽 和段的冷卻水循環(huán)量大大增加，加大的冷卻水循環(huán)量可使制冷系統(tǒng)的冷凝壓力變化平穩(wěn)，而熱交換器總的進出水量(流經(jīng)過冷段和過熱段)并不加大，有效保證了機組出水溫度 不下降。2、過熱段可使熱泵熱水機組獲得高于冷凝溫度的出水溫度；由于飽和段增大了循環(huán) 水流量，使冷凝壓力變化小，制冷系統(tǒng)運行平穩(wěn)、可靠；過冷段改善了熱泵熱水機組的 冷凝條件，減小了壓縮機的壓縮比，提高了制冷系統(tǒng)的COP值。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實用新型工作原理圖。圖中標號l壓縮機，2風側(cè)換熱器，3風機，4節(jié)流元件，5為3段式熱交換器，6、 水路系統(tǒng)，61溫度傳感器，62控制器，7氟利昂流道，8水流道，81過冷段，82飽和段， 83過熱段，9公共流道壁面，IO循環(huán)水泵。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
，非限定實施例如下所述實施例圖1所示，3段式熱交換器，其具有一氟利昂流道7及一水流道8，兩流道 具有公共流道壁面9，氟利昂流道7和水流道8內(nèi)的介質(zhì)相互逆向流動以在公共流道壁面 9完成熱交換，水流道自入口端至出口端分為依次串聯(lián)過冷段81、飽和段82和過熱段83， 為在必要時增加飽和段內(nèi)水的循環(huán)量，而又不改變水流道內(nèi)總的進出水量，在飽和段82 上并聯(lián)有一循環(huán)水泵10，循環(huán)水泵10的入口及出口分別連通飽和段82的出口及入口， 循環(huán)水泵的開/關(guān)由進入過冷段81內(nèi)的水溫決定。圖2所示，本實施例中機組包括以壓縮機l、風側(cè)換熱器2、風機3、節(jié)流元件4 和本實用新型的水側(cè)3段式換交換器5為主要零部件構(gòu)成一個封閉的制冷循環(huán)系統(tǒng)，3 段式熱交換器的另一側(cè)為常規(guī)設(shè)置的水路系統(tǒng)6，水路系統(tǒng)6的循環(huán)水由3段式熱交換器 水流道過冷段81流入，受熱后由過熱段83流出，在過冷段的入口前端設(shè)置有溫度傳感 器61，溫度傳感器61和控制器62及循環(huán)水泵10電連接。工作時，圖2所示，高溫、高壓的制冷劑由壓縮機l排出，在3段式熱交換器5中冷凝 放熱，經(jīng)過節(jié)流元件4降壓后到風側(cè)熱交換器2中蒸發(fā)，吸收空氣中的熱量，返回壓縮 機1再壓縮，形成一個循環(huán)；水路系統(tǒng)6中的低溫自來水進入3段式熱交換器5吸熱升 溫后由過熱段83流出以供使用。在機組上電后，控制器62通過溫度傳感器61自動檢測 自來水溫度，當溫度小于設(shè)定值時，3段式熱交換器5中循環(huán)水泵IO得電工作，以增大 3段式熱交換器5的內(nèi)部循環(huán)水流量，當溫度大于設(shè)定值時，循環(huán)水泵IO失電停止工作。
權(quán)利要求1、一種3段式熱交換器，包括具有公共流道壁面的氟利昂流道(7)及水流道(8)，氟利昂流道和水流道內(nèi)的介質(zhì)逆向流動以在公共流道壁面(9)完成熱交換，其特征在于，所述水流道(8)自入口端至出口端分為依次串聯(lián)的過冷段(81)、飽和段(82)和過熱段(83)，在所述飽和段(82)上并聯(lián)有一循環(huán)水泵(10)，所述循環(huán)水泵的入口及出口分別連通所述飽和段(82)的出口及入口，所述循環(huán)水泵(10)的開/關(guān)由進入所述過冷段(81)的水溫決定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的3段式熱交換器，其特征在于，在所述過冷段(81)的 入口前端設(shè)置有溫度傳感器(61)，所述溫度傳感器與一控制器及循環(huán)水泵(10)電連 接，當進入過冷段(81)內(nèi)的水溫低于設(shè)定值時，控制器控制循環(huán)水泵(10)啟動；當 進入過冷段(81)內(nèi)的水溫高于設(shè)定值時，控制器控制循環(huán)水泵(10)關(guān)閉。
專利摘要本實用新型公開了一種3段式熱交換器，包括具有公共流道壁面的氟利昂流道及水流道，氟利昂流道和水流道內(nèi)的介質(zhì)逆向流動以在公共流道壁面完成熱交換，其特征在于，水流道自入口端至出口端分為依次串聯(lián)的過冷段、飽和段和過熱段，在飽和段上并聯(lián)有一循環(huán)水泵，循環(huán)水泵的入口及出口分別連通飽和段的出口及入口，循環(huán)水泵的開/關(guān)由進入過冷段的水溫決定。過熱段可使熱泵熱水機組獲得高于冷凝溫度的出水溫度；由于飽和段增大了循環(huán)水流量，使冷凝壓力變化小，制冷系統(tǒng)運行平穩(wěn)、可靠；過冷段改善了熱泵熱水機組的冷凝條件，減小了壓縮機的壓縮比，提高了制冷系統(tǒng)的COP值。
文檔編號F25B39/00GK201327244SQ200820215390
公開日2009年10月14日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者曾曉程, 沈增友, 陳凌云 申請人:滁州揚子必威中央空調(diào)有限公司