[发明专利]一种复合式风冷管翅式换热器结构

说明书

技术领域

本发明涉及空调制冷技术领域，特别是复合式风冷管翅式换热器结构。

背景技术

随着城市化进程的发展和人民生活水平的提升，供暖需求在数量和质量上日益增长。而传统采用锅炉作为热源的供暖方式存在能效低，污染重，调控难等问题，清洁节能的空气源热泵机组近年来逐渐受到关注和青睐。

空气源热泵机组相比传统的锅炉，不仅清洁节能，无污染物直接排放，能效高，而且冷暖两用，可节约初投资。此外，还具有安装、使用方便，分户灵活控制等优点。

现有技术中，空气源热泵的风换热器一般采用铜管套整体翅片式结构，管型、翅片类型、排数等均可根据具体需求调整。对于同一种换热器，只采用一种管型和翅片类型。参看图1，为目前制冷热泵领域常见的翅片换热器，主体由一定的管型和整体式翅片构成，两侧有端板，上下有顶板和底板，构成框架1予以固定。为了保证制冷剂分配，利用集管2将制冷剂分为若干支路，每个支路采用完全相同的布管形式。

上述现有结构风换热器的设计存在如下几个问题，导致其性能无法进一步提高：

1）风换热器采用风机强制对流换热，根据风机安装位置一般可分为上出风和侧出风两种类型。风机的安装位置无法保证风换热器表面的风速均匀。特别对于上出风设计，风换热器下部的迎面风速往往低于上部，造成下部换热能力较差，相当于换热面积无法有效利用。

2）制冷剂在风换热器的铜管4内部流动将随换热的进行发生相变，比容随之变化，由于制冷剂通道的管径不变，因此在相变前后，管内流速变化较大，可达20倍左右。风换热器的设计往往很难达到流阻和传热强度的平衡。

3）小管径风换热器因其节省材料和充注量，换热效率高等特点逐渐扩大应用，但由于小管径风换热器的翅片间距也往往较小，造成换热器阻力变大，使得制热状态的除霜更加频繁，影响制热性能。

4）由于每片翅片均一体成型，因此空气流道的翅片连续，空气流经翅片时气流相对平顺，扰动不剧烈，阻碍了换热系数的增大。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种复合式风冷管翅式换热器结构。它能有效克服风速不均匀、管内制冷剂流速变化大以及小管径风换阻力大等问题，显著提高风换热器的综合性能，从而优化空气源热泵的性能。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种复合式风冷管翅式换热器结构，它包括外部的矩形框架和集管。其结构特点是，它还包括由两种或两种以上的子风换热器经串联、并联或者串并联混合拼接而成的换热器组。各子风换热器中的铜管和翅片相互独立，且各子风换热器中铜管的管径不相同。串联结构的换热器组中各子风换热器根据铜管管径大小依次排列，并联结构的换热器组中各子风换热器根据其空气侧阻力大小依次排列。并联结构换热器组中各冷媒流道只在同一子风换热器中经过，串联或者串并联混合结构的换热器组中各冷媒流道依次经过各子风换热器。

在上述复合式风冷管翅式换热器结构中，所述各子风换热器的翅片类型、翅片间距为相同或者不同；各子风换热器的高度为相同或者不同；各子风换热器中铜管的排数为相同或者不同。

本发明由于采用了上述结构，各子风换热器采用不同的管径，不仅具备小管径风换热器减小耗材和尺寸、重量，增大传热系数的优点，也兼具了大管径风换热器翅片间距大，风侧阻力小，结霜速率低的优点。本发明的串联结构中，冷媒通道的管径不一致，与冷媒的相变过程适配，有利于实现冷媒传热和流阻的平衡；同时不同子风换的翅片独立，而非传统的整体式翅片结构，空气流动时有利于破换边界层，提高换热效率。本发明的并联结构中，换热器垂直方向上风侧流动阻力不一致，能够与风侧不均匀的风速相匹配，有利于实现总体换热效率的提升。而串并联混合结构则兼具串联和并联结构的优点。同现有技术相比，本发明更易于实现换热器成本和传热性能的平衡，从风侧和冷媒侧两个方面改善换热效果，从而提高风换热器的整体换热效率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为现有技术中风换热器的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明实施例一的制冷工况示意图；

图4为本发明实施例一的制热工况示意图；

图5为本发明实施例二的示意图；

图6为本发明实施例三的示意图；

图7为本发明实施例四的示意图。

具体实施方式