一种节能型空气源热泵用换热器的制作方法

本实用新型涉及空气源热泵装置技术领域，具体为一种节能型空气源热泵用换热器。

背景技术：

随着经济、社会的发展和人们生活水平的提高，人们对建筑内舒适性的要求越来越高，空调也得到越来越广泛的应用。

然而关于空调系统的运行费用也成为了用户关心的重点和行业研究的热点。目前空调系统(指以空气源热泵为主机的空调系统)的能耗主要由三大部分组成：空调主机的能耗、水泵的能耗、末端设备的能耗。在空调系统中，虽然大多数情形下水泵的额定功率比空调主机的额定功率低，但是由于水泵的运行时间较长，在整个供冷、供暖期水泵的运行能耗不可低估。很多统计数据得出仅仅水泵的全年能耗占整个空调系统全年运行能耗的30％以上，甚至达到50％。因此，在空调系统中，水泵能耗有巨大的节能空间。

变频技术是一项非常好的节能技术。有种节能理念就是可以通过调节水泵的运行频率来节省水泵的运行能耗。当建筑物需要的冷量或者热量大时，水泵高频运行；当建筑物所需要的冷量或者热量小时，降低水泵的运行频率。以实现在满足建筑物需求的冷量或者热量的前提下，降低水泵能耗的目的。然而目前这项技术在空气源热泵系统中应用并没有特别广泛。因为当空气源热泵主机处于制冷模式时，流经空气源热泵水侧换热器的流量降低后，极有可能造成冻结风险。假如由于冻结，将水侧换热器内的铜管胀裂会造成水与制冷剂的掺混，这将导致整个空气源热泵主机报废。而在空气源热泵主机处于制热模式时，虽然空气源热泵内水侧换热器内不存在冻结风险，但是当空气源热泵水侧换热器内水流量过小时，会造成水侧换热器的换热效率大幅降低，导致换热不良，使得空气源热泵主机不能正常工作。因此目前空气源系统不论是夏季制冷工况、还是冬季制热工况，水泵均定频运行。造成水泵的全年运行能耗非常高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种节能型空气源热泵用换热器，用于解决目前空气源热泵主机配备的水泵能耗高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种节能型空气源热泵用换热器，包括泵体、换热器本体、换热管、第一连接管、第二连接管以及流量调节装置，所述换热器本体的侧壁设置有制冷剂入口和制冷剂出口；

其中，所述换热管置于所述换热器本体的内腔，所述换热器本体内腔对应所述换热管的进水端设置有混合水室，所述换热器本体内腔对应所述换热管的出水端设置有回流水室，所述换热器本体外壁对应所述混合水室的位置设置有空调回水进口和调节入口，所述换热器本体外壁对应所述回流水室的位置设置有空调供水出口；

其中，所述第一连接管的一端与所述空调供水出口连接，且第一连接管的另一端与所述泵体的输入端连接；

其中，所述第二连接管的一端连接于所述泵体的输出端；

其中，所述流量调节装置的输入端与所述第二连接管的另一端连接，所述流量调节装置的输出端与所述调节入口连接，所述流量调节装置用于调节所述泵体的输出端与所述调节入口之间的水流量；

所述泵体为功率可调节的泵，所述泵体的输出端与空调系统的供水端连接，所述空调回水进口与空调系统的回水端连接。

优选的，所述换热器本体内壁的靠近一端位置垂直固定连接有端板，所述换热管的进水端分别垂直连接于所述端板内侧面的上半部，所述换热管的出水端分别垂直连接于所述端板内侧面的下半部，所述端板对应所述换热管的端口分别设置有通孔，所述端板外侧面的水平中线位置与所述换热器本体的内壁之间连接有隔板，所述隔板、所述端板的上半部与所述换热器本体的内壁构成所述混合水室，所述隔板、所述端板的下半部与所述换热器本体的内壁构成所述回流水室。

优选的，所述换热管整体呈u形。

优选的，所述换热管的外壁设置有翅片。

优选的，所述制冷剂入口连接于所述换热器本体底部的靠近所述端板内侧位置，所述制冷剂出口连接于所述换热器本体顶部远离所述端板的一端。

优选的，所述流量调节装置为截止阀。

优选的，所述流量调节装置为电磁截止阀。

优选的，所述泵体为变频水泵。

优选的，所述泵体由两台功率不同的水泵并联组成，而且两台水泵分别设置有控制开关。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型涉及的换热器结构简单、集成，便于同空调系统连接使用。

2.本实用新型涉及的换热器不仅大大降低了泵体运行的能耗，而且同时避免了空气源热泵在夏季制冷时发生冻结风险，也避免了空气源热泵水侧换热器在冬季制热时因增大供回水温差，水流量减小，造成空气源热泵主机不能正常工作的问题。

附图说明

图1为本实用新型整体的结构示意图；

图2为本实用新型节能机理示意图。

图中：100-泵体；200-换热器本体；201-制冷剂入口；202-制冷剂出口；203-空调回水进口；204-调节入口；205-空调供水出口；206-隔板；207-混合水室；208-回流水室；300-端板；400-换热管；500-第一连接管；600-第二连接管；700-流量调节装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案，一种节能型空气源热泵用换热器，包括泵体100、换热器本体200、换热管400、第一连接管500、第二连接管600以及流量调节装置700，换热器本体200的侧壁设置有制冷剂入口201和制冷剂出口202；

其中，换热管400置于换热器本体200的内腔，换热器本体200内腔对应换热管400的进水端设置有混合水室207，换热器本体200内腔对应换热管400的出水端设置有回流水室208，换热器本体200外壁对应混合水室207的位置设置有空调回水进口203和调节入口204，换热器本体200外壁对应回流水室208的位置设置有空调供水出口205；

其中，第一连接管500的一端与空调供水出口205连接，且第一连接管500的另一端与泵体100的输入端连接；

其中，第二连接管600的一端连接于泵体100的输出端；

其中，流量调节装置700的输入端与第二连接管600的另一端连接，流量调节装置700的输出端与调节入口204连接，流量调节装置700用于调节泵体100的输出端与调节入口204之间的水流量；

泵体100为功率可调节的泵，泵体100的输出端与空调系统的供水端连接，空调回水进口203与空调系统的回水端连接。

本实施例中，换热器本体200内壁的靠近一端位置垂直固定连接有端板300，换热管400的进水端分别垂直连接于端板300内侧面的上半部，换热管400的出水端分别垂直连接于端板300内侧面的下半部，端板300对应换热管400的端口分别设置有通孔，端板300外侧面的水平中线位置与换热器本体200的内壁之间连接有隔板206，隔板206、端板300的上半部与换热器本体200的内壁构成混合水室207，隔板206、端板300的下半部与换热器本体200的内壁构成回流水室208。

本实施例中，换热管400整体呈u形。换热管400的外壁设置有翅片。

本实施例中，制冷剂入口201连接于换热器本体200底部的靠近端板300内侧位置，制冷剂出口202连接于换热器本体200顶部远离端板300的一端。

本实施例中，流量调节装置700为电磁截止阀。

本实施例中，泵体100为变频水泵。

综上，空气源热泵主机处于夏季制冷模式时，通过流量调节装置700关闭泵体100输出端与调节入口204之间的通路，从空调系统末端回流的水经过空调回水进口203进入混合水室207，再进入换热管400内进行换热；换热后的低温冷水(7℃)经回流水室208和空调供水出口205全部被泵体100输送到末端装置去释放冷量，然后12℃的空调回水再次由空调回水进口203进入换热器本体200内腔进行换热，如此不断循环。此时流经换热器本体200的水流量为该换热器本体200的设计水流量，不会发生冻结风险。

当空气源热泵主机处于冬季制热模式时，通过流量调节装置700开通泵体100输出端与调节入口204之间的通路，空调供水出水口205处流出的水被分为两部分，其中50％的空调热水(50℃)被送到末端装置去放热，另外50％的空调热水(50℃)经第二连接管600和流量调节装置700后由调节入口204进入混合水室207与从空调末端经空调回水进口203回流的水(水温40℃)掺混后进入换热管400继续吸收制冷剂的热量，如此不断循环。此时供到空调末端的水量减小了一半，供回水温差加大，变为10℃；此时虽然从空调末端回来的水量只有原来的一半，但是经第二连接管600、流量调节装置700和调节入口204中也回来50％的水量，所以流经换热器本体200的水量没有减少，仍然为该换热器的额定流量值，该换热器可以冬季制热工况正常运行，不会造成空气源热泵主机因水侧换热器换热不良而报故障。

节能机理：如图2所述，对于一个固定的空调水系统来说，在不对水系统阻力部件进行调整的条件下，它的管网特性曲线不会发生改变。即水系统的管网特性系数s为恒定值。根据空调水系统管网特性曲线公式δp＝s·q²其中δp为空调水系统的压力损失，q为管网的水流量。虽然不论流经空调末端的温差是5℃还是10℃，水泵的流量均为水侧换热器的额定流量m,但是由于采用本实用新型所述的节能型空气源热泵水侧换热器后，可以在保证空气源热泵主机正常运行的条件下，通过减小管网特性系数的方式，降低空调水系统的的压力损失。根据水泵的轴功率计算公式得知，水泵流量不变、水泵扬程减小，水泵消耗的功率减小。

假定在应用本实用新型所涉及的换热器之前管网特性系数为s1,为了实现水侧换热器要求的额定流量，水泵的扬程需要达到p1，此时水泵运行的频率为n1hz，水泵的工作状态点为水泵性能曲线1与管网特性曲线1的交点(m,p1)，此时水泵的耗功率为n1。在应用本实用新型所涉及的换热器后，由于空调水环路没有发生变化，接至空调末端的管网特性系数仍然为s1。流经空调末端与流量调节装置的流量均为0.5m，所以从水泵出口到流量调节装置末端之间的管网特性系数数值也为s1，对水泵来说整个水环路的管网特性系数s2＝s1/4,(根据管网特性系数并联法则：1/√s2＝1/√s1+1/√s1，得出s2＝s1/4)。所以此时水泵的工作状态点为水泵性能曲线2与管网特性曲线2的交点(m,p2),此时水泵的运行频率为n2hz。根据相似原理,水泵变频后的功率n2＝(n2/n1)³·n1，由于n2<n1，所以水泵的运行能耗大幅降低。

通过调节流量调节装置700使得冬季运行的管网特性系数s2数值等于s1/4,以实现夏季5℃供回水温差运行，冬季10℃供回水温差运行的目的。在满足夏季、冬季空调效果的同时保证空气源热泵主机正常运行；也可以通过调节量调节装置700使得冬季运行的管网特性系数s2数值等于s1/5或者s1/6等，以实现更大的换热温差运行，但是节能机理是一致的。

实施例二，请参阅图1，在实施例一的基础上，将泵体100为变频水泵改为由两台功率不同的水泵并联组成，而且两台水泵分别设置有控制开关，泵体100设置有用于切换两台水泵启停的控制装置；在夏季制冷模式，运行大扬程、大功率的水泵；冬季制热模式时，运行小扬程、小功率的水泵，从而实现节能的效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。