CN213872957U - 水侧换热结构、换热***及空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水侧换热结构、换热***及空调，该水侧换热结构包括n级依次串联连接的水侧换热器，水侧换热器包括供冷媒流通的冷媒通道和供与冷媒通道内的冷媒换热的水流通的水流通道，且第n级水侧换热器用于通过降低第n‑1级水侧换热器中冷媒通道内的冷媒温度以再次降低第n‑1级水侧换热器中水流通道内水的温度。冷媒进入冷媒通道内与水流通道内的水进行换热，由于第n级水侧换热器用于通过降低第n‑1级水侧换热器中冷媒通道内的冷媒温度以再次降低第n‑1级水侧换热器中水流通道内水的温度，所以使得初始进水温度和最终出水温度之间差值变大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵尺寸和功率。

Description

水侧换热结构、换热***及空调

技术领域

本实用新型涉及空调***技术领域，特别是涉及一种水侧换热结构、换热***及空调。

背景技术

随着工业技术的不断发展，中央空调技术也不断的在进步；目前，大众用户在选择中央空调时，往往会关注中央空调自身的产品成本和工程安装成本。

然而，传统的中央空调在使用时，需要选用较大尺寸和型号的水泵，水泵能耗成本较大，进而间接提升了中央空调的成本，制约中央空调的普及推广应用。

实用新型内容

基于此，针对传统的中央空调在使用时，需要选用较大尺寸和型号的水泵，水泵成本较大，进而间接提升了中央空调的成本，制约中央空调的普及推广应用的问题，提出了一种水侧换热结构、换热***及空调，该水侧换热结构、换热***及空调在使用时可以在保证输出能力不变的情况下减少水流量，从而降低水泵尺寸和功率，进而减低水泵的能耗，节约成本。

具体技术方案如下：

一方面，本申请涉及一种水侧换热结构，包括n级依次串联连接的水侧换热器，所述水侧换热器包括供冷媒流通的冷媒通道和供与所述冷媒通道内的冷媒换热的水流通的水流通道，且第n级所述水侧换热器用于通过降低第n-1级所述水侧换热器中所述冷媒通道内的冷媒温度以再次降低第n-1级所述水侧换热器中所述水流通道内水的温度，其中，n≥2。

上述水侧换热结构在使用时，冷媒进入冷媒通道内与水流通道内的水进行换热，由于所述第n级所述水侧换热器通过降低第n-1级所述水侧换热器中所述冷媒通道内的冷媒温度以再次降低第n-1级所述水侧换热器中所述水流通道内水的温度，所以使得在水侧换热结构中初始进水温度和最终出水温度之间差值变大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵尺寸和功率，进而减低水泵的能耗，节约成本。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，位于第n-1级所述水侧换热器的所述冷媒通道与第n 级所述水侧换热器的冷媒通道连通，位于第n-1级所述水侧换热器的所述水流通道的出水端与第n级所述水侧换热器的水流通道的进水端连通，且位于第1级水侧换热器的水流通道的进水端用于与水源连通，第n级水侧换热器的水流通道的出水端用于与末端连通。如此，位于前一级中水侧换热器中的冷媒在蒸发吸热后形成的气液混合态的冷媒还可以进入下一级所述水侧换热器的冷媒通道内进行再一次蒸发吸热，以实现再次降温。同时，水源向第1级水侧换热器的水流通道的进水端供应水，然后通过第1级水侧换热器的水流通道的出水端向下一级水侧换热器的水流通道继续输送直至通过第n级水侧换热器的水流通道的出水端向末端供应，后一级水侧换热器中水流通道内的水的温度比前一级水流通道内的水的温度较低，如此，第1级水侧换热器中初始进来的水的温度与第n级水侧换热器向末端供应的水的水温温差较大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵尺寸和功率，进而减低水泵的能耗，节约成本。

在其中一个实施例中，所述冷媒通道包括冷媒流入通道，第n-1级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道与第n级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道连通，其中，第1级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道的冷媒进口端用于与冷凝器的出口端连通。

在其中一个实施例中，所述冷媒通道还包括冷媒排出通道，第n级所述水侧换热器的所述冷媒排出通道与第n-1级所述水侧换热器的所述冷媒排出通道连通，第1级所述水侧换热器的冷媒排出通道的出口端与压缩机的冷媒进口端连通，第n级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道的出口端与第n级所述水侧换热器的所述冷媒排出通道的冷媒进口端连通。如此，冷凝器向第1级水侧换热器输送冷媒，具体地，沿冷凝器输出的冷媒需要经过节流元件的节流作用后再向第1级水侧换热器输送冷媒。从第1级水侧换热器至所述第n级水侧换热器的方向，冷媒流入通道内的冷媒逐次进行蒸发吸热。此外，所述第n级水侧换热器至第1级水侧换热器方向，冷媒排出通道内的冷媒逐次进行蒸发吸热，最后通过第1级所述水侧换热器的冷媒排出通道的出口端向压缩机的冷媒进口端输送。

在其中一个实施例中，所述水侧换热器为壳管换热器。

另一方面，本申请还涉及一种换热***，包括上述任一实施例中的所述的水侧换热结构。

上述换热***包括上述任一实施例中的水侧换热结构，因此在使用时，冷媒进入冷媒通道内与水流通道内的水进行换热，由于所述第n级所述水侧换热器用于通过降低第n-1级所述水侧换热器中所述冷媒通道内的冷媒温度以再次降低第n-1级所述水侧换热器中所述水流通道内水的温度，所以使得在水侧换热结构中初始进水温度和最终出水温度之间差值变大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵尺寸和功率，进而减低水泵的能耗，节约成本。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，还包括压缩机，所述压缩机的冷媒进口端与所述第n 级所述水侧换热器的冷媒通道的出口端连通。

在其中一个实施例中，还包括冷凝器，所述冷凝器的冷媒出口端与第1级所述水侧换热器的冷媒通道的进口端连通。

在其中一个实施例中，还包括水源，所述水源包括水泵，所述水泵与第1 级水侧换热器的水流通道的进水端连通。

另一方面，本申请还涉及一种空调，包括上述任一实施例中的水侧换热器或包括上述的换热***。

上述空调包括上述任一实施例中的水侧换热器或包括上述的换热***，因此该空调在使用时，冷媒进入冷媒通道内与水流通道内的水进行换热，由于所述第n级所述水侧换热器用于通过降低第n-1级所述水侧换热器中所述冷媒通道内的冷媒温度以再次降低第n-1级所述水侧换热器中所述水流通道内水的温度，所以使得在水侧换热结构中初始进水温度和最终出水温度之间差值变大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵尺寸和功率，进而减低水泵的能耗，节约成本。

附图说明

构成本申请的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明书用于解释说明本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

此外，附图并不是1:1的比例绘制，并且各个元件的相对尺寸在附图中仅示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。

图1为一实施例中换热***的结构示意图；

图2为一实施例中水侧换热结构的示意图。

附图标记说明：

10、换热***；100、水侧换热器；110、水流通道；120、冷媒通道；122、冷媒流入通道；124、冷媒排出通道；200、冷凝器；300、节流元件；400、压缩机；500、水泵。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

针对传统的中央空调在使用时，需要选用较大尺寸和型号的水泵，水泵成本较大，进而间接提升了中央空调的成本，制约中央空调的普及推广应用的问题，基于上述问题，本申请提出了一种水侧换热结构、换热***10及空调，该水侧换热结构、换热***10及空调在使用时可以在保证输出能力不变的情况下减少水流量，从而降低水泵500尺寸和功率，进而减低水泵500的能耗，节约成本。

请参照图1，一实施例中的换热***10包括水侧换热结构、压缩机400、冷凝器200及水源，水侧换热结构、压缩机400、冷凝器200按照空调制冷***的安装方式进行安装，以实现正常的制冷和制热功能，当然了，为了实现换热***10正常的使用换热(制冷或制热)功能，换热***10还需要其他的制冷部件，例如节流元件300、相关的阀体和管体，但这些都是空调***中常规的部件，在此不一一赘述。

请参照图1和图2，具体地，水侧换热结构包括n级依次串联连接的水侧换热器100，水侧换热器100包括供冷媒流通的冷媒通道120和供与冷媒通道120 内的冷媒换热的水流通的水流通道110，压缩机400的冷媒进口端与第n级水侧换热器100的冷媒通道120的出口端连通，冷凝器200的冷媒出口端与第1级水侧换热器100的冷媒通道120的进口端连通，其中，n≥2。如此，水侧换热结构、压缩机400及冷凝器200可以形成一个供冷媒循环流通的通道，以实现制冷或制热功能。

请参照图1和图2，由于，水侧换热结构中n级依次串联的水侧换热器100 形成一个整体，冷媒依次在各个水侧换热器100中的冷媒通道120中流通，待换热的水同样也在各个水侧换热器100中的水流通道110内流通。同样，也就因为水侧换热结构中n级依次串联的水侧换热器100形成一个整体，因此，第n 级水侧换热器100可以通过降低第n-1级水侧换热器100中冷媒通道120内的冷媒温度以再次降低第n-1级水侧换热器100中水流通道110内水的温度。

请参照图1和图2，水源包括水泵500，水泵500与第1级水侧换热器100 的水流通道110的进水端连通，如此，在使用时，通过水泵500的泵送作用将待换热的水输送至第1级水侧换热器100的水流通道110内，以便待换热的水能够在各个水侧换热器100中的水流通道110内流通。

请参照图1和图2，在使用时，冷媒进入冷媒通道120内与水流通道110内的水进行换热，由于第n级水侧换热器100用于通过降低第n-1级水侧换热器 100中冷媒通道120内的冷媒温度以再次降低第n-1级水侧换热器100中水流通道110内水的温度，所以使得在水侧换热结构中初始进水温度和最终出水温度之间差值变大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵500尺寸和功率，进而减低水泵500的能耗，节约成本。此外，降低水泵500的水流量，不仅可以降低水泵500功率，还可以节约工程安装费用，比如：可以降低管路尺寸大小，降低水***管路阀件大小，从而降低安装成本，如此，不仅在节能减排方面起到重大作用，而且对工程成本能起到很好的控制作用。

具体地，请参照图2，在本实施例中，位于第n-1级水侧换热器100的冷媒通道120与第n级水侧换热器100的冷媒通道120连通，如此，位于前一级中水侧换热器100中的冷媒在蒸发吸热后形成的气液混合态的冷媒还可以进入下一级水侧换热器100的冷媒通道120内进行再一次蒸发吸热，以实现再次降温。

进一步地，请参照图2，在前述实施例的基础上，位于第n-1级水侧换热器 100的水流通道110的出水端与第n级水侧换热器100的水流通道110的进水端连通，且位于第1级水侧换热器100的水流通道110的进水端用于与水源连通，第n级水侧换热器100的水流通道110的出水端用于与末端连通。如此，水源向第1级水侧换热器100的水流通道110的进水端供应水，然后通过第1级水侧换热器100的水流通道110的出水端向下一级水侧换热器100的水流通道110 继续输送，直至通过第n级水侧换热器100的水流通道110的出水端向末端供应，后一级水侧换热器100中水流通道110内的水的温度比前一级水流通道110 内的水的温度较低，如此，第1级水侧换热器100中初始进来的水的温度与第n 级水侧换热器100向末端供应的水的水温温差较大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵500尺寸和功率，进而减低水泵500 的能耗，节约成本。

进一步地，请参照图2，冷媒通道120包括冷媒流入通道122，第n-1级水侧换热器100的冷媒流入通道122与第n级水侧换热器100的冷媒流入通道122 连通，其中，第1级水侧换热器100的冷媒流入通道122的冷媒进口端用于与冷凝器200的出口端连通。如此，冷凝器200向第1级水侧换热器100输送冷媒，具体地，沿冷凝器200输出的冷媒需要经过节流元件300的节流作用后再向第1级水侧换热器100输送冷媒。从第1级水侧换热器100至第n级水侧换热器100的方向，冷媒流入通道122内的冷媒逐次进行蒸发吸热。

请参照图2，冷媒通道120还包括冷媒排出通道124，第n级水侧换热器100 的冷媒排出通道124与第n-1级水侧换热器100的冷媒排出通道124连通，第1 级水侧换热器100的冷媒排出通道124的出口端与压缩机400的冷媒进口端连通，第n级水侧换热器100的冷媒流入通道122的出口端与第n级水侧换热器 100的冷媒排出通道124的冷媒进口端连通。如此，从第n级水侧换热器100至第1级水侧换热器100方向，冷媒排出通道124内的冷媒逐次进行蒸发吸热，最后通过第1级水侧换热器100的冷媒排出通道124的出口端向压缩机400的冷媒进口端输送。

具体地，上述任一实施例中所使用的水侧换热器100可以为壳管换热器。

请参照图1和图2，关于上述任一实施例中，在增大第1级水侧换热器100 中初始进来的水的温度与第n级水侧换热器100向末端供应的水的水温温差时，保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵500尺寸和功率，进而减低水泵500的能耗的具体论证如下：

根据能力运算公式：Q＝CMΔT；其中，Q为换热能力，单位：kw；C为水的比热容，单位：kJ/kg·℃；M为水的质量，单位：Kg；ΔT为水侧换热结构的对数平均温差，单位：℃；水侧换热结构的对数平均温差为：ΔT＝[(Ta-T1)-(Tb-T2)]/In((Ta-T1)/(Tb-T2)；其中，Ta为第1级水侧换热器100中的初始进水温度；Tb为第n级水侧换热器100中的出水温度；T1为第1级水侧换热器100中冷媒输入管道的冷媒进入温度；T2为第1级水侧换热器100中的冷媒排出管道中冷媒排出温度。

假设Ta-T1＝X，Tb-T2＝m，则ΔT＝(X-m)/In(X/m)，对ΔT进行求导，则ΔT’＝[X/In/(X/m)]’-m.[1/In/(X/m))]；

经过求证，当Ta增加的情况下，则ΔT一定上升，也就是水侧换热结构的对数平均温差ΔT是随着第1级水侧换热器100中的初始进水温度的增大而增大的，则根据公式：Q＝CMΔT，当换热能力Q一定的情况下，ΔT在上升时，则水流量M可降低，也就是水，当ΔT在上升，水泵500流量降低，进而可以降低水泵500能耗，达到减少工程能耗的目的。

此外，一实施例中还涉及一种空调，包括上述任一实施例中的水侧换热器 100或包括上述的换热***10。

该空调由于包括上述任一实施例中的水侧换热器100或包括上述的换热***10，因此在使用时，冷媒进入冷媒通道120内与水流通道110内的水进行换热，由于第n级水侧换热器100用于通过降低第n-1级水侧换热器100中冷媒通道120内的冷媒温度以再次降低第n-1级水侧换热器100中水流通道110内水的温度，所以使得在水侧换热结构中初始进水温度和最终出水温度之间差值变大，进而可以在保证输出能力不变的情况下减少水的流量，从而降低水泵500尺寸和功率，进而减低水泵500的能耗，节约成本。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水侧换热结构，其特征在于，包括n级依次串联连接的水侧换热器，所述水侧换热器包括供冷媒流通的冷媒通道和供与所述冷媒通道内的冷媒换热的水流通的水流通道，且第n级所述水侧换热器用于通过降低第n-1级所述水侧换热器中所述冷媒通道内的冷媒温度以再次降低第n-1级所述水侧换热器中所述水流通道内水的温度，其中，n≥2。

2.根据权利要求1所述的水侧换热结构，其特征在于，位于第n-1级所述水侧换热器的所述冷媒通道与第n级所述水侧换热器的冷媒通道连通，位于第n-1级所述水侧换热器的所述水流通道的出水端与第n级所述水侧换热器的水流通道的进水端连通，且位于第1级水侧换热器的水流通道的进水端用于与水源连通，第n级水侧换热器的水流通道的出水端用于与末端连通。

3.根据权利要求2所述的水侧换热结构，其特征在于，所述冷媒通道包括冷媒流入通道，第n-1级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道与第n级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道连通，其中，第1级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道的冷媒进口端用于与冷凝器的出口端连通。

4.根据权利要求3所述的水侧换热结构，其特征在于，所述冷媒通道还包括冷媒排出通道，第n级所述水侧换热器的所述冷媒排出通道与第n-1级所述水侧换热器的所述冷媒排出通道连通，第1级所述水侧换热器的冷媒排出通道的出口端与压缩机的冷媒进口端连通，第n级所述水侧换热器的所述冷媒流入通道的出口端与第n级所述水侧换热器的所述冷媒排出通道的冷媒进口端连通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的水侧换热结构，其特征在于，所述水侧换热器为壳管换热器。

6.一种换热***，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的水侧换热结构。

7.根据权利要求6所述的换热***，其特征在于，还包括压缩机，所述压缩机的冷媒进口端与所述第n级所述水侧换热器的冷媒通道的出口端连通。

8.根据权利要求6所述的换热***，其特征在于，还包括冷凝器，所述冷凝器的冷媒出口端与第1级所述水侧换热器的冷媒通道的进口端连通。

9.根据权利要求6所述的换热***，其特征在于，还包括水源，所述水源包括水泵，所述水泵与第1级水侧换热器的水流通道的进水端连通。

10.一种空调，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的水侧换热器或包括权利要求6至9任一项所述的换热***。

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