一种单通道风路的空调热水器融合主机及其设备平台的制作方法

本发明属于建筑设计，尤其涉及一种单通道风路的空调热水器融合主机及其设备平台。

背景技术：

1、现在精装房设备平台上设置空调主机，还同时设置空气能热水器，如图1所示。目前现实精装房项目中，空气能热水器主机与水箱在设备平台上的安装位置很随意，基本上见缝插针，更不可能着力解决热水器主机吸热蒸发器的对环境通风问题。

2、空气能热水器的热量源于空气，空气能热水器冷凝器的放热量，主体是蒸发器从空气中吸取的热量；热水器主机蒸发器不能对环境大气有效通风，导致蒸发器出风在设备平台的小空间内部循环短路，造成设备平台小空间温度持续下降，反过来又进一步造成蒸发器蒸发压力降低、制热量严重衰减；低温季节这种现象更为严重，热水器的热泵主机退化为一只电热管。

3、如图2所示，建筑设计师、业主和社会对建筑物外立面视觉效果的追求，导致设备平台上空调主机被外立面百叶窗隐藏起来，风路后进前出的经典空调主机对楼外大气环境的排风受到阻碍、换热性能出现严重衰减；中速排风(7m/s以下)空调主机对设备平台外大气环境的排风受到阻碍，排风静压升高、排风速度降低、风量减少，已经减少的排风风量中还有相当一部分气流被百叶窗阻拦返回设备平台又被外换热器再次吸入造成气流短路，排风穿越外立面百叶窗射入环境大气扩散稀释效果受到严重抑制。致使空调主机夏天制冷运行时外换热器冷凝压力过高冷凝液过冷不足、冬天制热运行时外换热器蒸发压力过低制冷剂循环量大幅衰减，空调器作为热量搬运工的任务无法足额完成，设备平台上的空调主机性能相比实验室数据出现大幅降低。

4、家用中央空调主机和空气能热水器，目下已经成为精装房设备平台上的标准配置；归纳起来，处在早期的经典家用中央空调主机和空气能热水器，还存在着如下问题：

5、①设备平台上空调主机空气能热水器性能衰减

6、处在设备平台外立面百叶窗后面的空调主机、空气能热水器主机对楼外大气环境的排风受到阻碍，排风穿越外立面百叶窗射入环境大气扩散稀释效果受到严重抑制，致使空调主机夏天制冷运行时外换热器冷凝压力过高冷凝液过冷不足、冬天制热运行时外换热器蒸发压力过低制冷剂循环量大幅衰减，空调器空气能热水器作为热量搬运工的任务无法足额完成，设备平台上的空调主机空气能热水器的热工性能相比实验室数据出现大幅降低。

7、②设备资源重复配置

8、空调主机与空气能热水器主机都是蒸汽压缩式制冷设备，不仅工作原理相同，其机电结构也十分相近，都是压缩机驱动的由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器连接而成的氟路系统，以及风机、水泵驱动的高温热源介质系统、低温热源介质系统。

9、在狭小的设备平台空间里，如此配置两套物理上相互独立的原理相同、结构相近的空调热水器融合主机和热泵热水设备，是制冷设备资源的重复配置，是制冷设备资源的浪费。

10、③设备平台无效低效面积增加

11、家用中央空调主机和空气能热水器(包括主机和水箱)，已经成为住宅设备平台上的标准配置；

12、住宅设备平台上由于空调主机、空气能热水器等设备作为独立单元需要分散布置，并且还要为采用后进前出、侧进侧出风路结构的空调主机的设置于后侧的外换热器预留进风通道，为空气能热水器主机蒸发器预留进风和出风通道，造成设备平台上中央空调主机、空气能热水器主机及水箱等设备之间距离增加，无效低效面积增加。

技术实现思路

1、为解决上述的现有技术问题，本发明提供一种单通道风路的空调热水器融合主机；

2、本发明的另一目的在于提供一种装配单通道风路的空调热水器融合主机的设备平台。

3、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

4、一种单通道风路的空调热水器融合主机，包括壳体、至少2组设置于壳体内的制冷剂循环系统，以及排风腔；所述制冷剂循环系统包括外换热器和压缩机；所述制冷剂循环系统共用一个外换热器以及外换热器负压腔；

5、所述外换热器负压腔由包括外换热器、部分壳体和背板组成；所述背板上设置有若干个外换热器负压腔的排风口，所述排风口设有风机，排风腔的出风口位于风机对面的排风腔面板上；所述空调热水器融合主机的进风口、外换热器、外换热器负压腔、风机、排风腔和出风口，构成了外换热器后置、风机和排风腔前置的递进布局的进出风路。

6、进一步地，所述外换热器为水平截面v字型翅片管换热器总成或锯齿状折线型翅片管换热器总成；所述水平截面v字型翅片管换热器总成包括至少2个平板式翅片管换热器；或者是由平板式翅片管换热器弯曲而成的v型翅片管换热器组成；或者是由平板式翅片管换热器和所述由平板式翅片管换热器弯曲而成的v型翅片管换热器组成；所述水平截面v字型翅片管换热器总成垂直于翅片长边的断面为折线型。

7、所述平板式翅片管换热器的翅片长边设置在水平风道中的竖直方向或接近于竖直方向。

8、进一步地，所述水平截面v字型翅片管换热器总成垂直于翅片长边的断面为v型、n型，或由至少2个垂直于翅片长边断面为v型翅片管换热器连续布置构成。

9、优选地，所述水平截面v字型翅片管换热器总成的垂直于翅片长边的断面为w型；优选地，所述v型翅片管换热器的顶角α为15°～110°。

10、优选地，所述v型翅片管换热器的顶角α为30°～90°。

11、优选地，所述v型翅片管换热器的顶角α为30°～60°。

12、进一步地，所述水平截面v字型翅片管换热器总成垂直于翅片长边的断面的一侧为换热器进风面，另一侧为换热器出风面；出风面属于外换热器负压腔区域。

13、进一步地，进风气流的入射面为水平截面v字型翅片管换热器总成中的每一个平板式翅片管换热器，进风气流与每一个平板式翅片管换热器上每一张翅片板尖部交角均为钝角；钝角β为97.5°～145°；进风气流以钝角β撞击水平截面v字型翅片管换热器总成中的每一张翅片板尖部，被翅尖板反射进入翅片间隙流向外换热器负压腔。

14、进一步地，进入每一个翅片间隙d的气流流量，等于水平截面v字型翅片管换热器总成中的平板式翅片管换热器前后两张翅片板尖部在进风断面上的垂直距离δ所拦截的进风气流；

15、δ＝d·sinα/2，其中α为v型翅片管换热器的顶角；

16、平板式翅片管换热器前后两张翅片板翅尖部在进风断面上的垂直距离δ值为0.13d～0.7d之间。

17、优选地，翅片间隙气流速度为进风速度1/3，对应于v型翅片管换热器的顶角α为39°入射钝角β为109.5°。

18、进一步地，所述平板式翅片管换热器包括翅片板和换热管；若干张互相平行并相隔一定间距的翅片板组成翅片组；沿垂直于翅片板的方向穿设换热管；沿翅片板短边方向，并排平行设置至少2组穿设于翅片板的换热管组；换热管组中的换热管沿翅片板长边方向布置；并排平行设置换热管组连接至不同制冷剂循环系统的压缩机；各个换热管组之间的翅片在横向竖向形成翅片热桥。

19、进一步地，同排的换热管组并联至同一制冷系统的氟路管道。

20、进一步地，至少2组穿设于翅片板的换热管组中，至少1组换热管组为空气能热水器换热管组。

21、进一步地，翅片板上包括至少2组用于空调系统的换热管组，空气能热水器换热管组位于相邻的用于空调系统的换热管组之间。

22、进一步地，所述锯齿状折线型翅片管换热器总成由平板式翅片管换热器、v型翅片管换热器、隔板组合而成；锯齿状折线型翅片管换热器总成在垂直于翅片长边截面上呈锯齿状。

23、锯齿状折线型翅片管换热器总成的翅片管铜管平行于锯齿边；翅片管换热器的翅片板组，正交套设于铜管。

24、锯齿状折线型翅片管换热器总成与上下底板、左右侧板组合为外换热器负压腔。

25、翅片管铜管与上下底板平行或基本平行，与左右侧板呈斜交关系。

26、锯齿状折线型翅片管换热器总成将换热风道分隔为前腔和后腔，前腔为进风腔，后腔连通风机组吸风口，为外换热器负压腔；

27、优选地，翅片管铜管与相邻的外换热器负压腔侧壁呈钝角。

28、进一步地，所述背板设置有至少2个排风口；每个排风口处均设有风机，构成风机墙；优选地，所述风机采用离心风机或轴流风机；进一步优选地，所述离心风机为后倾式外转子离心风机。

29、优选地，所述背板设置有2、4或6个排风口；每个排风口处均设有风机，构成风机墙。

30、进一步地，所述排风腔的出风口面积为外换热器负压腔进风面面积的15～60％。

31、进一步地，所述排风腔的出风口位于排风腔面板的中部或下部；优选地，所述出风口包括水平条状或竖向条状的出风口，设置于排风腔面板的中部或下部。

32、进一步地，所述出风口处设置排风段。

33、进一步地，所述排风段内设置有若干张导流板片；所述导流板片平行于或接近平行于百叶窗片设置，或导流板片竖直设置且设有引导排风气流偏离空调主机的角度。

34、进一步地，所述出风口处设置俯冲式排风段；所述俯冲式排风段内设置有若干张导流板片。

35、进一步地，所述出风口处设置外凸式排风段；所述外凸式排风段内设置有若干张导流板片。

36、进一步地，外换热器负压腔和排风腔的侧面设置用于放置包括压缩机、气液分离器、四通阀、膨胀阀和电气箱的氟路电路组件的压缩机腔。

37、进一步地，所述空调主机还设有中间换热器，所述中间换热器的两路换热介质通道分别为空调主机的制冷剂通道和空调水通道；所述制冷剂通道连接空调主机的氟路；所述空调水通道连接空调室内换热器。

38、一种设备平台，所述空调热水器融合主机设置于外廊式设备平台内，所述排风腔的出风口朝向外廊式设备平台的外立面。

39、进一步地，所述出风口处设置排风段；所述排风段比邻外廊式设备平台外立面百叶窗设置。

40、进一步地，所述出风口处设置俯冲式排风段；所述俯冲式排风段比邻外廊式设备平台外立面百叶窗设置；俯冲式排风段的导流板片平行于或接近平行于百叶窗片。

41、进一步地，所述出风口处设置排风段；所述外廊式设备平台的外立面百叶窗上设置有匹配位于排风腔中部或下部的排风段的开口结构；所述排风腔中部或下部的排风段嵌入所述百叶窗开口结构。

42、进一步地，所述出风口处设置外凸式排风段；所述外廊式设备平台的外立面百叶窗上设置有匹配位于排风腔中部或下部的外凸式排风段的开口结构；所述排风腔中部或下部的外凸式排风段嵌入所述百叶窗开口结构。

43、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

44、①构建低阻力贯穿外立面百叶窗的外换热器风路

45、本发明在外换热器排风腔面板设置竖向条形小面积出风口，出风口设置在竖向风机墙的横向中点位置附近，与各只风机距离相等，出风口前排风腔内汇集各只风机排风的流通截面大、路径短、阻力小；出风口之后，排风气流进入竖向条形俯冲式排风段，在竖向条形俯冲式排风段中设置的多只俯冲式导流板片的约束和诱导下，排风气流流线与外立面百叶窗窗片呈现平行或接近平行状态，排风气流低阻力贯穿百叶窗窗片组向外部环境大气高速排出，实现远射程扩散稀释。

46、本发明以设备平台外立面作为基准面测算，空调热水器融合主机的外换热器出风口面积很小，显著小于外立面进风区域面积(1/3以下)，进风面积大、进风风速低、进风阻力几近于零；排风速度达到进风平均速度3倍以上，外立面上排风动压头达到进风动压头的9倍以上，排风气流穿越外立面百叶窗射入环境大气射程远，扩散稀释效果好；本发明构建了克服排风气流回流短路的外换热器总成全程低阻力风路路径，设备平台上的空调热水器融合主机热工性能相比实验室数据没有降低，空调器和空气能热水器作为“热量搬运工”的任务得到高质量高效率完成。

47、②构建外换热器总成结构，提高本体能量密度

48、本发明在外换热器风路气流的中速进风→翅片刨刀分散减速→总和巨大通风面上巨量翅片换热面积上热量交换→汇集加速→风机升压→俯冲式排风段高速排出的链式流程中，以风机为动力源、以巨量连续布置水平截面v字型翅片管换热器总成翅片刨刀为核心，完成对翅片间隙的减速布风，高效流畅，构建了空调和热水器空调热水器融合主机内部高效换热的风路结构，提高了外换热器总成和空调热水器融合主机的能量密度；

49、本发明风机竖向布置，吸风口直面外换热器，降低了传统上出风多联机风机吸入口之前的气流向上拐弯局部阻力，再组合翅片刨刀梯次刨削和翅片间隙的节流作用，外换热器通风换热均匀性得到改善。

50、本发明因为突破了传统多联机外换热器竖向通风换热的不均匀性问题，外换热器高度能够突破多联机1200mm左右的传统设计，提高到2000mm以上，进一步提高了空调热水器融合主机的本体能量密度。

51、③减少设备数量、简化空间结构关系、降低占地面积

52、本发明将空调主机空气能热水器主机合二为一，减少了设备平台上设备数量和安装工程量；并且，本发明空调热水器融合主机在设备平台上的安装，还极为方便快捷，移动安放主机至外换热器俯冲式排风段“靠近”外立面百叶窗即可；“靠近”而非“接触”，更不需要在排风段与百叶窗之间实施硬连接或者软连接，降低了空调主机安装施工的难度和工程量，还降低了空调主机震动噪声通过硬连接方式在百叶窗中放大扩散。

53、本发明将空调主机空气能热水器主机合二为一，大幅度简化了设备平台、设备平台外立面上的设备关系、空间结构关系，包括空调主机空气能热水器主机的动力电路、信号电路、制冷剂管路、冷凝水水路、外换热器风路的相互关系以及它们与设备平台、设备平台外立面的空间结构关系，设备平台因此变得简洁，设备运维也更加方便。

54、本发明将空调主机空气能热水器主机合二为一，撤销了空气能热水器外换热器的送排风专用通道，降低了设备平台的占地面积。

55、④实现了外立面装饰性与空调主机优良热工性能的完美统一

56、因为建筑现代化时尚化，因为建筑设计师、业主对建筑物外立面视觉效果的追求，因为全社会对“建筑是凝固的音乐”的钟爱，以及百叶窗遮风避雨防止风霜雨雪对设备平台及空调热水器融合主机侵蚀的功能，采用百叶窗将设备平台上空调主机隐藏起来的空调主机安装方法将全面普及、固化，经典空调主机外换热器“后进前排”风路的对建筑物外大气环境的排风受到百叶窗阻碍抑制、排风静压升高风量减少、外换热器换热性能出现严重衰减的问题不可避免；

57、本发明空调热水器融合主机的排风腔俯冲式出风口在空调热水器融合主机本体外表面竖向居中设置，在设备平台外立面中下部居中设置；设备平台上空调热水器融合主机运行时，对应于空调热水器融合主机两侧及上部的外立面百叶窗构成进风区，对应于空调热水器融合主机排风腔面板上小面积中央竖向条形排风口区域的百叶窗构成排风区，进风区排风区互相分离，阻断排风回流短路。

58、本发明排风腔俯冲式出风口契合设备平台外立面上的百叶窗窗片组，外换热器排风顺畅；以设备平台外立面作为基准面测算，外换热器出风口面积很小，显著小于外立面进风区域面积(1/3以下)，排风速度达到进风速度3倍以上，外立面上排风动压头达到进风动压头的9倍以上，排风气流穿越外立面百叶窗射入环境大气射程远，扩散稀释效果好，设备平台上的空调热水器融合主机热工性能相比实验室数据没有降低，作为“热量搬运工”的任务得到高质量高效率完成。

59、本发明既消除百叶窗对外换热器排风的阻碍、有效贯通外换热器风路、保障空调热水器融合主机的热工性能，又保持维护了百叶窗外立面的装饰性，实现了设备平台外立面的装饰性、建筑物外立面视觉效果与空调热水器融合主机优良热工性能的完美统一。

60、⑤利用翅片纵横向热桥，提高独立运行能效比

61、本发明将水平截面v字型翅片管换热器作为空调主机外换热器总成的基本单元，构成水平截面v字型翅片管换热器的两只平板式翅片管换热器中包括空调空气能热水器多个制冷剂循环系统的多个制冷剂支路，多个制冷剂支路共用一套翅片组，一套翅片组包括若干张互相平行的翅片；

62、本发明处在运行状态的空调或空气能热水器制冷系统的外换热器，可以通过翅片横向热桥作用，征用处在停止运行状态的空气能热水器或空调制冷系统外换热器的翅片换热面积，使得运行系统换热器的翅片换热面积得到放大，实现蒸发压力提升、冷凝压力降低、压缩机排气温度降低、制冷制热功率增加、能效比提高的技术效果。