用于跨臨界CO₂熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管的制作方法

專利名稱：用于跨臨界CO₂熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于跨臨界CO2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，主要應用于空 間狹小，需要緊湊設計的跨臨界(X)2熱泵熱水器領域。
背景技術：
在跨臨界(X)2熱泵熱水器中，工質(X)2的循環(huán)部分處于超臨界狀態(tài)，此時的壓力通 常能達到IOObar以上，遠遠超過普通的熱泵熱水器壓力(常規(guī)工質的熱泵最高壓力一般不 超過40bar)。而用于加熱熱水的氣體冷卻器正好處于壓縮機排氣側的高壓段，用普通的換 熱器替代氣體冷卻器，壓力達不到要求，高壓下將出現(xiàn)極大的安全隱患。因此要求有一種能 在ω2側承受高壓的換熱器，以滿足氣體冷卻器對換熱和承壓的要求。換熱效率與換熱器選用有關，不同制冷劑以及載冷劑對換熱器要求不同。在家用 CO2熱泵熱水器中，由于體積趨向于小型化，熱水器的水流量比較小，結構都較緊湊，換熱器 要求在小的空間內達到大的換熱效果。美國ASHRAE 標準(ASHRAE STANDARD, Methods of testing for efficiency ofspace-conditioning/water-heating appliances that include a desuperheater waterheater. 1791,Tullie Circle NE,Atlanta,GA 30329)給出了熱泵熱水器水箱和換熱 器的兩種形式一種是套管式換熱管外加儲水箱；另一種是換熱管與水箱做成一體，換熱 管在水箱內部，稱為沉浸式。但是這兩種形式的傳統(tǒng)做法都存在一定的缺點，第一種形式套 管長度相對較長，所占體積較大，第二種形式換熱管換熱性能較差。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述結構存在的所占體積大、換熱性能差的缺點，本 實用新型提供一種用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，不同于傳統(tǒng)做法的是 采用三根小管纏繞成螺旋狀，由于換熱面積較大，所需的套管長度較小，所占體積減少；直 接置于儲水箱中的三根小管，由于是螺旋形，小管之間留有空隙，水在其間流動，增加了擾 動，換熱性能提高，同時滿足了跨臨界(X)2熱泵熱水器對氣體冷卻器換熱管的承壓和換熱的 要求，提高熱泵熱水系統(tǒng)中(X)2側管路的安全性，并盡量減小氣體冷卻器的體積，使其成為 一個安全、緊湊的熱交換器。一種用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，其特征在于所述的換熱 管是將三根小管相互纏繞成螺旋狀置于水中，三根小管之間留有間隙，CO2在三根小管內流 動，水在三根小管之間的間隙流動。所述的水置于一大管內，三根小管纏繞成螺旋狀置于大管內，水在大管內的三根 小管之間的間隙流動，CO2與水兩種流體流向相反，呈逆流式換熱。所述的水或置于一儲水箱中，三根小管相互纏繞成螺旋狀后，直接制成盤管形式 置于儲水箱中，用以節(jié)省空間，盤管之間留有間隙。所述的大管盤成螺旋狀盤管形狀或渦旋形盤管形狀，用以節(jié)省空間。[0010]所述的大管或小管均為銅管，其耐受高壓的范圍在100 160bar。本實用新型用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，CO2在小管內流動， 水在大管內流動，進行逆流換熱。CO2側使用小管徑，其優(yōu)點和積極效果是細管徑能承受高 壓，同時細小管徑內(X)2換熱系數(shù)較大，第一種方案將三根小管纏繞成螺旋狀置于大管內， 再將大管制成盤管，第二種方案將三根小管纏繞成螺旋狀后，再制成盤管直接置于水箱內， 都達到了既承壓，結構又緊湊，且換熱效率高的要求，適用于家用(X)2熱泵熱水器，在小的空 間內達到大的換熱效果。

圖1是本實用新型三根小管相互纏繞成螺旋狀結構示意圖；圖2是本實用新型具體實施方案1的結構示意圖；圖3是本實用新型具體實施方案2的結構示意圖。1、三根小管，2大管，3、水箱。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。實施例1:一種用于跨臨界CO2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，如圖1所示換熱管是將三 根小管1相互纏繞成螺旋狀，圖2所示，是將相互纏繞成螺旋狀的三根小管1置于大管2中， 水置于大管2內，三根小管1之間留有間隙，(X)2在三根小管內流動，水在三根小管之間的間 隙流動；再將大管2盤成螺旋狀盤管或渦旋形盤管，盤管與盤管之間留有間隙，用以節(jié)省空 間。所述的大管2或三根小管1均為銅管，其耐受高壓的范圍在100 160bar。實施例2:一種用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，如圖3所示換熱管是將三 根小管1相互纏繞成螺旋狀，然后制作成盤管形狀置于水箱3中，盤管與盤管之間留有間 隙，CO2在三根小管內流動，水箱中的水在三根小管1之間的間隙流動；所述的三根小管1均 為銅管，其耐受高壓的范圍在100 160bar。圖1所示的氣體冷卻器換熱管，在加工過程中必須保證三根小管1之間的間隙，然 后將加工好的的三根小管套于大管2內部，如圖2所示，加工時可在大管的兩個端部對其進 行定位，或是一定間距一個定位點，在一定間距的地方將大管收縮卡住小管，之后恢復原來 的直徑。由于三根小管1扭曲呈螺旋型，加強了水的擾動，可以增加二氧化碳與水之間的傳 熱，且每根小管是呈螺旋形式，這種形式的氣體冷卻器擁有很大的換熱面積，可以提高換熱 效率。圖3所示的氣體冷卻器換熱管是考慮到充分利用熱泵熱水器的儲水箱，將流動(X)2 的三根小管1，相互結合扭轉繞成螺旋形式，直接放入儲水箱3中，這樣不但保證了與水的 充分接觸，且進一步的節(jié)省了空間。由于儲水箱3儲水量不是很大，只要盤管的大小長度合 適，便能滿足所需的散熱量。特別是三根小管1并非緊密接觸，三根小管之間留有空隙，小 管與水箱中的水完全接觸，增加了水與小管的接觸面積，可以提高換熱效率。本實用新型既承壓，結構又緊湊，且換熱效率高，適用于家用CO2熱泵熱水器，在小
4的空間內達到大的換熱效果。
權利要求1.一種用于跨臨界CO2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，其特征在于所述的換熱管 是將三根小管相互纏繞成螺旋狀置于水中，三根小管之間留有間隙，CO2在小管內流動，水 在三根小管之間的間隙流動。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，其特征在 于所述的水置于一大管內，三根小管纏繞成螺旋狀置于大管內，水在大管內的三根小管之 間的間隙流動，CO2與水兩種流體流向相反，呈逆流式換熱。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，其特征在 于所述的水或置于一儲水箱中，三根小管相互纏繞成螺旋狀后，直接制成盤管形式置于儲 水箱中，盤管之間留有間隙。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，其特征在 于所述的大管盤成螺旋狀盤管形狀或渦旋形盤管形狀。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的用于跨臨界(X)2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，其特 征在于所述的大管或三根小管均為銅管，其耐受高壓的范圍在100 160bar。
專利摘要一種用于跨臨界CO2熱泵熱水器的氣體冷卻器換熱管，將三根小管相互纏繞成螺旋狀置于大管內，再將大管盤成螺旋狀盤管或渦旋形盤管，CO2在三根小管內流動，水在大管和三根小管之間的間隙流動，CO2與水兩種流體流向相反，呈逆流式換熱。大管或三根小管均為銅管，其耐受高壓的范圍在100～160bar。本實用新型既承壓，結構又緊湊，且換熱效率高，適用于家用CO2熱泵熱水器，在小的空間內達到大的換熱效果。
文檔編號F28F21/08GK201819601SQ20102019165
公開日2011年5月4日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權日2010年5月13日
發(fā)明者劉康, 呂靜, 張松波, 楊杰, 黃秀芝 申請人:上海理工大學