蒸发冷却装置、室外机和空调系统的制作方法

专利查询2022-05-21  9



1.本技术涉及空气调节技术领域,具体涉及一种蒸发冷却装置、室外机和空调系统。


背景技术:

2.空调机室外换热器多数采用风冷形式,室外换热器以空气为冷源。当室外环境温度升高时,空调系统的冷凝压力也会升高,空调机组的性能下降,能耗增加。为获得同样的制冷量,制冷压缩机的容量需增大;另一个突出的问题是空冷式冷凝器的传热系数小,这样造成运行费用和设备成本较高。
3.现如今,蒸发冷却技术作为高能效的手段之一在制冷领域有广泛应用。传统的蒸发式冷凝器有三种,喷淋式、湿帘式及降膜式。喷淋式采用喷嘴或喷管喷洒冷却水,水雾蒸发吸收换热器周围环境热量,提高冷凝器换热效果。但是此种方式造成大量水的消耗,冷却水的利用率较低。湿帘式采用水泵将水输送至水帘上方,通过水帘蒸发吸热,降低周围空气的温度,增强换热。但是此种方式水帘布置在换热器迎风侧,使得风阻增大。降膜蒸发将水滴淋在外机冷凝器上,利用水蒸发潜热对冷凝器进行强化换热。此种方式水与换热器直接接触,换热器表面容易结垢。


技术实现要素:

4.因此,本技术要解决的技术问题在于提供一种蒸发冷却装置、室外机和空调系统,能够有效提高换热器的换热效果,提高空调能效比,同时有效减少换热器表面结垢现象。
5.为了解决上述问题,本技术提供一种蒸发冷却装置,包括换热器、湿帘冷却装置和降膜冷却装置,湿帘冷却装置设置在换热器的迎风侧,降膜冷却装置设置在换热器的上方,冷却液进入湿帘冷却装置过滤之后,进入降膜冷却装置对换热器进行冷却。
6.优选地,湿帘冷却装置包括湿帘和湿帘喷淋装置,湿帘喷淋装置设置在湿帘的上方,并对湿帘供应冷却液。
7.优选地,换热器包块过冷段,湿帘设置在过冷段的进风前侧,湿帘的高度小于或等于过冷段的高度。
8.优选地,湿帘的高度与过冷段的高度持平。
9.优选地,换热器包括气相区、气液两相区和液相区,过冷段为液相区。
10.优选地,湿帘冷却装置底部设置有收集湿帘冷却装置的冷却液的第一储液盒,降膜冷却装置底部设置有收集降膜冷却装置的冷却液的第二储液盒,第一储液盒和第二储液盒间隔开,第二储液盒向湿帘冷却装置供液,第一储液盒向降膜冷却装置供液。
11.优选地,第一储液盒与降膜冷却装置之间通过第一供液管路连接,第一供液管路上设置有第一泵。
12.优选地,第二储液盒与湿帘冷却装置之间通过第二供液管路连接,第二供液管路上设置有第二泵。
13.优选地,第二储液盒上设置有补水管路。
14.优选地,补水管路上设置有控制阀。
15.根据本技术的另一方面,提供了一种室外机,包括蒸发冷却装置,该蒸发冷却装置为上述的蒸发冷却装置。
16.根据本技术的另一方面,提供了一种空调系统,包括室内机、室外机、压缩机和节流装置,该室外机为上述的室外机,压缩机、室外机、节流装置和室内机依次设置。
17.本技术提供的蒸发冷却装置,包括换热器、湿帘冷却装置和降膜冷却装置,湿帘冷却装置设置在换热器的迎风侧,降膜冷却装置设置在换热器的上方,冷却液进入湿帘冷却装置过滤之后,进入降膜冷却装置对换热器进行降膜冷却。该蒸发冷却装置采用湿帘与降膜相结合的方式,将湿帘冷却装置设置在换热器的迎风侧,将降膜喷淋装置设置在换热器的上方,能够利用湿帘冷却装置降低经过换热器的空气温度,增大换热器的过冷度,提高制冷效果,同时可以利用降膜喷淋装置将冷却液喷淋在换热器上,利用冷却液吸热降低换热器表面温度,对换热器进行强化换热,降低冷凝温度,提升系统能效,此外,冷却液先经过湿帘冷却装置过滤掉大部分杂质后再通过降膜冷却装置流经换热器表面,能够有效减少喷淋孔堵塞及换热器表面结垢等现象,提高空调系统的运行可靠性。
附图说明
18.图1为本技术一个实施例的蒸发冷却装置的结构示意图;
19.图2为本技术一个实施例的室外机的结构示意图;
20.图3为本技术一个实施例的换热器的结构示意图;
21.图4为本技术一个实施例的蒸发冷却装置的液体流路系统图;
22.图5为本技术一个实施例的空调系统运行图。
23.附图标记表示为:
24.1、压缩机;2、室外机;3、节流装置;4、室内机;5、风机;6、换热器;7、湿帘;8、湿帘喷淋装置;9、降膜喷淋装置;10、第一泵;11、第二泵;12、第一储液盒;13、第二储液盒;14、换热管;15、翅片;16、控制阀;17、气相区;18、气液两相区;19、液相区。
具体实施方式
25.结合参见图1至图5所示,根据本技术的实施例,蒸发冷却装置包括换热器6、湿帘冷却装置和降膜喷淋装置9,湿帘冷却装置设置在换热器6的迎风侧,降膜喷淋装置9设置在换热器6的上方,冷却液进入湿帘冷却装置过滤之后,进入降膜喷淋装置9对换热器6进行降膜冷却。
26.该蒸发冷却装置采用湿帘与降膜相结合的方式,将湿帘冷却装置设置在换热器6的迎风侧,将降膜喷淋装置9设置在换热器6的上方,能够利用湿帘冷却装置降低经过换热器6的空气温度,增大换热器6的过冷度,提高制冷效果,同时可以利用降膜喷淋装置9将冷却液喷淋在换热器6上,利用冷却液吸热降低换热器6表面温度,对换热器6进行强化换热,降低冷凝温度,提升系统能效,此外,冷却液先经过湿帘冷却装置过滤掉大部分杂质后再通过降膜喷淋装置9流经换热器6表面,能够有效减少喷淋孔堵塞及换热器6表面结垢等现象,提高空调系统的运行可靠性。
27.在一个实施例中,湿帘冷却装置包括湿帘7和湿帘喷淋装置8,湿帘喷淋装置8设置
在湿帘7的上方,并对湿帘7供应冷却液。
28.上述的冷却液例如为水,或者其他能够进行降温的液体。
29.湿帘7的材质类似于多孔介质,水从上往下流,在湿帘7表面形成水膜,增大换热面积,保证好的降温效果。水中的杂质在湿帘7处会被阻挡,经过湿帘7过滤后的水在到达降膜喷淋装置9时,水中杂质含量降低。降膜喷淋装置9的出水口一般是小孔,孔径小于2mm,减少了降膜喷淋装置9的堵塞。
30.在一个实施例中,换热器6包块过冷段,湿帘7设置在过冷段的进风前侧,湿帘7的高度小于或等于过冷段的高度。
31.在一个实施例中,湿帘7的高度与过冷段的高度持平。
32.换热器6包括气相区17、气液两相区18和液相区19,过冷段为液相区19。
33.在本实施例中,湿帘7仅针对过冷段进行设置,对经过过冷段的气体进行降温。过冷段内制冷剂为液体,液体区域换热系数对换热的影响大于两相区,湿帘7设置在过冷段可以有效提升液体区换热系数,同时风阻比相对整个换热器设置湿帘要小很多。
34.在其他的实施例中,湿帘7也可以相对整个换热器设置。
35.在一个实施例中,湿帘冷却装置底部设置有收集湿帘冷却装置的冷却液的第一储液盒12,降膜喷淋装置9底部设置有收集降膜喷淋装置9的冷却液的第二储液盒13,第一储液盒12和第二储液盒13间隔开,第二储液盒13向湿帘冷却装置供液,第一储液盒12向降膜喷淋装置9供液。
36.湿帘喷淋装置8喷淋的水流经湿帘7之后,沿着湿帘7流下,落入第一储液盒12内进行储存,第一储液盒12内的水为湿帘7过滤后的水,因此可以由第一储液盒12向降膜喷淋装置9进行水的供应,减小降膜喷淋装置9的喷淋孔堵塞以及换热器6表面结垢的可能。
37.在换热器6的背风侧设置有风机5,风机5采用吸风方式提供空气流动动力,不会在换热器6的进风侧形成阻碍,可以保证换热器6具有更大的换热面积,提高更加良好的换热效率。
38.降膜喷淋装置9喷淋至换热器6表面的水与换热器6换热之后,沿着换热器6向下流动至第二储液盒13内,水在流经换热器6表面的同时,能够清洁换热器6的表面,到达第二储液盒13内后,可以对湿帘冷却装置进行冷却水供应,并利用湿帘冷却装置的过滤效果降低冷却水清洁换热器6表面之后对冷却系统的影响。
39.在本实施例中,冷却水经湿帘喷淋装置8淋在湿帘7上,湿帘7上与风进行换热后的水流到下方的第一储液盒12中。随后,由泵将水送至降膜喷淋装置9后淋在换热器6上进行换热,经过换热升温后的水流入到在外机底部的第二储液盒13中,由泵将冷凝水再次输送到湿帘喷淋装置8中,形成一次循环。
40.在一个实施例中,第一储液盒12与降膜喷淋装置9之间通过第一供液管路连接,第一供液管路上设置有第一泵10。
41.在一个实施例中,第二储液盒13与湿帘冷却装置之间通过第二供液管路连接,第二供液管路上设置有第二泵11。
42.在一个实施例中,第二储液盒13上设置有补水管路,能够对第二储液盒13进行补水,以避免冷却水不足的问题。
43.在一个实施例中,补水管路上设置有控制阀16,能够控制补水管路的通断,从而对
第二储液盒13的冷却水供应进行控制。
44.蒸发冷却装置的工作过程如下:
45.当系统处于制冷工况时,冷却水经补水口进入第二储液盒13中,经由第一泵10将水送至湿帘喷淋装置8后流入湿帘7中。制冷剂在换热器6的换热管14中的流动过程先后经历三个阶段:气相区、气液两相区及液相区,制冷剂为液相区域的称之为过冷段。换热器6的过冷段出口温度与冷凝温度的差值为过冷度。湿帘7的高度与换热器6的过冷段高度持平。冷却水在湿帘7中与外界空气进行充分换热,换热后的低温空气再与换热器翅片15表面进行换热。湿帘式蒸发冷却增大了换热器6的过冷段换热温差与换热系数,同时增加换热器6的出口过冷度,有效的提高了换热器6的换热能力,增强系统制冷效果。与此同时,水经过湿帘7过滤掉其中的小颗粒杂质,对水起到净化的作用。经过湿帘7的水向下汇入下部的第一储液盒12中,由第二泵11送至降膜喷淋装置9中。
46.降膜蒸发形式中,水一般是通过降膜喷淋装置9中设置的小孔或窄缝流出,水中的杂质容易聚集在小孔或窄缝处,造成喷淋装置堵塞,而本技术流入降膜喷淋装置9的水经过湿帘7过滤掉易堵塞的杂质,降低了喷淋孔堵塞的可能性,提高了喷淋装置的使用寿命。此外,降膜式蒸发冷却过程水与换热器6表面直接接触,运行一段时间后换热器6表面会产生水垢,而经过湿帘7过滤后的水同时也减少了换热器6表面的结垢。
47.从降膜喷淋装置9中流出的水成均匀膜状在换热器6表面自上而下流动。流动过程中,水膜吸收换热器6的热量蒸发,降低换热器6表面的温度,强化换热器6与空气间的换热,提高系统制冷效果。未蒸发的水经换热器6汇入底部的第二储液盒13中,由第二泵11将水送至湿帘喷淋装置8,由此形成循环。另外,第二储液盒13侧面设有补水口,若系统中缺水可由控制阀16控制向系统中补水。
48.根据本技术的实施例,室外机包括蒸发冷却装置,该蒸发冷却装置为上述的蒸发冷却装置。
49.根据本技术的实施例,空调系统包括室内机4、室外机2、压缩机1和节流装置3,该室外机2为上述的室外机2,压缩机1、室外机2、节流装置3和室内机4依次设置。
50.空调系统在工作过程中,压缩机1不断地抽吸蒸发器中产生的制冷气体,将制冷气体压缩后产生高温高压制冷气体,送往室外机换热器,与空气进行换热。本技术中通过在室外机的换热器6上方布置喷淋装置,喷淋液体以成膜方式布于换热器6表面,利用水的蒸发吸热降低换热器表面温度,增强换热效果,同时降低冷凝温度,有效提高空调的能效比。此外,在换热器6的过冷段迎风侧布置湿帘7,与空气进行换热,降低空气温度,增强过冷段换热效果。室外机的换热器6冷凝的制冷液体通过节流装置3降温降压后变成气液混合物,进入室内机4的蒸发器,混合物中的液体在蒸发器中蒸发,吸收热量变成制冷剂气体重新回到压缩机1中,形成循环流动。
51.本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
52.以上仅为本技术的较佳实施例而已,并不用以限制本技术,凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本技术的保
护范围。

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