一种用于家用空调器排气能量回收的热虹吸管热水系统

摘要

本发明涉及一种用于家用空调器排气能量回收的热虹吸管热水系统，属于制冷系统余热回收技术领域；本发明基于热管原理，利用低沸点工质相变时释放的大量汽化潜热，获得高换热效率，余热回收效果显著；本发明可以降低压缩机排气管路温度、冷凝器负荷，提高原制冷系统的性能系数；以蓄热的方式将热水蓄存在水箱中，满足不同的生活需求，解决普通家庭使用空调和热水的时间不同步这一问题；本发明结构简单、安装拆卸方便，改装家用空调器时，不会对原制冷系统的结构做任何更改，不会对系统的安全稳定性造成任何影响；因不需对原制冷系统做任何工程上的更改，故安装成本低，投资回收期短，便于推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于家用空调器排气能量回收的热虹吸管热水系统， 属于制冷系统余热回收技术领域。

背景技术

随着我国对于节能减排重视程度的不断上升以及能源成本的不断提 高，制冷系统能源的充分利用受到越来越多的关注。家用空调器压缩机的 排气温度较高，一般在90～120℃范围内，如果将这部分能量通过空调器冷 凝器排放至冷却介质即自然环境中，无疑是一种能源的浪费。

为了回收空调器压缩机的排气能量，目前较为普遍的做法是在制冷系 统的压缩机与冷凝器之间的连接管道上安装特制的余热回收换热器，从而 对该能量进行回收。制冷系统余热回收装置（200810188212.1）、一种简易 的制冷系统热回收装置（200920265752.5）、一种新型制冷系统余热回收换 热器（200920278916.8）三项专利的提出均是专注于制冷压缩机排气能量的 回收。上述专利的方案是，在压缩机的排气管路上安装直流式套管换热器， 以水为介质在套管中单向流动，回收排气能量使水升温。但是，这些方案 最大的缺点是水在直流式套管换热器中单向流动，水的温升小，换热效果 差，余热回收效果不显著；另外对于普通家庭而言，使用空调和热水的时 间并不同步，采用直流式的余热回收方案并不理想。

为更高效地回收空调器压缩机的排气能量，解决上述热回收装置在回 收家用空调器压缩机排气余热时的问题，设计出本发明的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于家用空调器排气能量回收的热虹吸管 热水系统，基于热管原理，使用低沸点工质，采用蓄热式结构，回收家用 空调器压缩机排气管路的热量，用于制取生活热水，实现能源的充分利用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于家用空调器排气 能量回收的热虹吸管热水系统，该系统包括家用空调器压缩机、压缩机高 温排气管路、冷凝器、节流装置、蒸发器，还包括连接在所述压缩机出口 与冷凝器进口之间管路上的热虹吸管热水系统。压缩机不断抽吸蒸发器中 产生的低压低温制冷剂蒸气，压缩为高温高压制冷剂蒸气，经压缩机排气 管输送到冷凝器，在冷凝器中经冷却和凝结过程，制冷剂变为常温高压液 体状态，经节流装置变为常温低压制冷剂液体流入蒸发器，制冷剂液体在 蒸发器内蒸发，并从被冷却对象吸热，循环往复产生制冷作用。热虹吸管 热水系统安装在压缩机排气管上，用以回收压缩机排气管余热，供给生活 热水，达到节能的目的。

所述的热虹吸管热水系统包括吸热模块、热虹吸管、保温水箱、温控 器、温控阀；吸热模块紧贴压缩机排气管，热虹吸管的一端与吸热模块连 接，其另一端插入保温水箱内，温控阀装在保温水箱的进出水管上；所述 温控器控制保温水箱的水温在40～80℃范围内，水温达到设定值时，温控器 动作，打开温控阀，向外供热水，否则温控阀关闭，继续加热水直至水温 达到设定值。

所述的吸热模块为两半壳体结构，每半壳体包括热虹吸管换热器内侧、 热虹吸管换热器外侧、热虹吸管换热器下端盖、热虹吸管换热器上端盖、 凸台、螺栓孔、螺栓；所述每半壳体开有相互对称的沉孔，用以与热虹吸 管连接；所述连接方式为螺纹连接或焊接；所述沉孔通过与热虹吸管连接 后形成密闭空腔，沉孔位于热虹吸管换热器下端盖与热虹吸管换热器上端 盖之间；所述热虹吸管与保温水箱连接段设有工质充注口，用以向密闭空 腔内添加热虹吸管工质；所述每半壳体外侧设有两组凸台，凸台开有螺栓 孔，两半壳体通过螺栓连接在一起。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、基于热管原理，利用低沸点工质相变时释放的大量汽化潜热，获得 高换热效率，余热回收效果显著。

2、本发明可以降低压缩机排气管路温度、冷凝器负荷，提高原制冷系 统的性能系数。

3、以蓄热的方式将热水蓄存在水箱中，满足不同的生活需求，解决普 通家庭使用空调和热水的时间不同步这一问题。

4、本发明结构简单、安装拆卸方便，改装家用空调器时，不会对原制 冷系统的结构做任何更改，不会对系统的安全稳定性造成任何影响。

5、因不需对原制冷系统做任何工程上的更改，故安装成本低，投资回 收期短，便于推广应用。

附图说明

图1是一种用于家用空调器排气能量回收的热虹吸管热水系统示意图；

图2是实施例一热虹吸管热水系统示意图；

图3是图2中热虹吸管换热器的分解结构示意图；

图4是图2中热虹吸管换热器的俯视图；

图5是图2中热虹吸管换热器的左视图；

图6是实施例二热虹吸管热水系统示意图。

图中：1-吸热模块，2-热虹吸管，2.1-热虹吸管a，2.2-热虹吸管b，2.3- 热虹吸管c，3-保温水箱，4-温控器，5-温控阀，6-热虹吸管工质，7-密闭 空腔，8-直立排管换热器，11-热虹吸管换热器内侧，12-热虹吸管换热器外 侧，13-热虹吸管换热器下端盖，14-热虹吸管换热器上端盖，15-工质充注 口，16-凸台，17-螺栓孔，18-螺栓，21-压缩机，22-冷凝器，23-节流装置， 24-蒸发器，25-压缩机排气管，26-热虹吸管热水系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例一

如图1-图5所示，一种用于家用空调器排气能量回收的热虹吸管热水 系统，该系统包括家用空调器压缩机21、压缩机高温排气管路25、冷凝器 22、节流装置23、蒸发器24，还包括连接在所述压缩机出口与冷凝器进口 之间管路上的热虹吸管热水系统26。压缩机21不断抽吸蒸发器24中产生 的低压低温制冷剂蒸气，压缩为高温高压制冷剂蒸气，经压缩机排气管25 输送到冷凝器22，在冷凝器25中经冷却和凝结过程，制冷剂变为常温高压 液体状态，经节流装置23变为常温低压制冷剂液体流入蒸发器24，制冷剂 液体在蒸发器24内蒸发，并从被冷却对象吸热，循环往复产生制冷作用。 热虹吸管热水系统26安装在压缩机排气管25上，用以回收压缩机排气管 25余热，供给生活热水，达到节能的目的。

所述的热虹吸管热水系统26包括吸热模块1、热虹吸管2、保温水箱3、 温控器4、温控阀5；吸热模块1紧贴压缩机排气管25，热虹吸管2的一端 与吸热模块1连接，其另一端插入保温水箱3内，温控阀5装在保温水箱3 的进出水管上；所述温控器4控制保温水箱3的水温在40～80℃范围内，水 温达到设定值时，温控器4动作，打开温控阀5，向外供热水，否则温控阀 5关闭，继续加热水直至水温达到设定值。

所述的吸热模块1为两半壳体结构，每半壳体包括热虹吸管换热器内 侧11、热虹吸管换热器外侧12、热虹吸管换热器下端盖13、热虹吸管换热 器上端盖14、凸台16、螺栓孔17、螺栓18；所述每半壳体开有相互对称 的沉孔，用以与热虹吸管2连接；所述连接方式为螺纹连接或焊接；所述 沉孔通过与热虹吸管2连接后形成密闭空腔7，沉孔位于热虹吸管换热器下 端盖13与热虹吸管换热器上端盖14之间；所述热虹吸管2与保温水箱3 连接段设有工质充注口15，用以向密闭空腔7内添加热虹吸管工质6；所 述每半壳体外侧设有两组凸台16，凸台16开有螺栓孔17，两半壳体通过 螺栓18连接在一起；

所述热虹吸管2为n（1-10）根单管，也可以是m（2-10）根尾段连通 的排管，可以平行于压缩机排气管25安放，也可以随着远离压缩机排气管 25逐渐与压缩机排气管25呈0～90°安放。

所述热虹吸管2浸在保温水箱3部分为一盘管或直立排管换热器。

所述的热虹吸管工质6为R22、R32、R134a、R152a、R245fa、R290 中的一种或其中若干种的混合物。

图2所示即为实施例一热虹吸管热水系统示意图。所述壳体由导热性 能良好的金属材料（如铜或铝）制造，各部分的尺寸可以依据压缩机排气 管25的外径以及家用空调器室外机内部空间确定。

热虹吸管2为一根折叠的U型管，下部平行于压缩机排气管25安放， 上部与压缩机排气管25呈45°的角度安放，通过将U型管折叠以增加换 热面积。

本发明在安装时，首先在空调器压缩机排气管25上的安装部位涂抹导 热硅胶，使热虹吸管换热器内侧11的表面紧密地与高温压缩机排气管25 的外表面接触，以提高导热性能，然后将吸热模块1的两半壳体用螺栓连 接的方式固定在压缩机排气管25上。

本发明所有换热器与热水管路采用保温材料对系统进行保温，以提高 能源的使用效率。

空调器排气能量回收的过程为：热虹吸管工质6由工质充注口15注入 密闭空腔7，开启家用空调器，制冷系统开始运行，制冷系统中高温制冷剂 蒸气的热量传递至压缩机排气管25的管壁，然后通过导热硅胶，传递至热 虹吸管换热器内侧11，通过导热性能良好的金属材料（如铜或铝）再传递 至密闭空腔7，使密闭空腔7内的热虹吸管工质6吸热蒸发，由液相变为气 相，气态热虹吸管工质6沿热虹吸管2上行至保温水箱3内遇冷水放热凝 结，由气相变为液相，并由于重力作用沿热虹吸管2内壁下行返回至密闭 空腔7底部，如此循环往复，将压缩机排气管25的余热废热不断输送到保 温水箱3，用于制取生活热水，并以蓄热的方式将热水蓄存，实现家用空调 器排气能量的回收、传递与再利用。

实施例二

图6所示即为实施例二热虹吸管热水系统示意图。本实施例中，空调 器压缩机排气管25位于水平位置。

吸热模块1为压缩机排气管25外的套管结构，所述套管由导热性能良 好的金属材料（如铜或铝）制造。

热虹吸管换热器下端盖13和热虹吸管换热器上端盖14与套管和压缩 机排气管25钎焊起来，热虹吸管2一端与套管连接，另一端与保温水箱3 内一直立排管换热器8连接；所述热虹吸管2包括热虹吸管a2.1、热虹吸 管b2.2、热虹吸管c2.3；气态热虹吸管工质6沿热虹吸管a2.1、热虹吸管 b2.2上行至直立排管换热器8，凝结后沿热虹吸管c2.3回流至套管内。

空调器排气能量回收的过程为：制冷系统中高温制冷剂蒸气的热量传 递至压缩机排气管25的管壁，然后通过导热硅胶，传递至套管管壁，通过 导热性能良好的金属材料（如铜或铝）再传递至热虹吸管工质6，使热虹吸 管工质6吸热蒸发，由液相变为气相，气态热虹吸管工质6沿热虹吸管a2.1、 热虹吸管b2.2上行至直立排管换热器8，凝结后由气相变为液相，沿热虹 吸管c2.3回流至套管内。

其余部分与实施例一相同，工作方法也相同。

以上所述，仅是本发明较佳可行的实施例，不能因此即局限本发明的 权利范围，对熟悉本领域的普通技术人员来说，举凡运用本发明的技术方 案和技术构思做出其他各种相应的改变和变形都应属在本发明权利要求的 保护范围之内。