壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置製造方法
2023-07-09 08:52:56 1
壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置及其控制方法，安裝在冷凝器盤管處，其包括導流罩、電動通風機、空氣導流板、水泵、傳感器組、MCU控制模塊、水霧射流管組、噴嘴組、水管；所述導流罩包裹在冷凝器盤管外圍；所述電動通風機安裝在導流罩一端；所述空氣導流板安裝在導流罩另一端；所述MCU控制模塊，其電性連接於電動通風機、水泵、傳感器組；所述MCU控制模塊通過接收分析來自傳感器的溫度信號和壓力信號，來控制電動通風機和水泵的運轉情況。本實用新型可以用於取代水冷式制冷機組的散熱水塔及循環管路系統，加裝在風冷式制冷機時，可以大幅度提高在極端環境中的運行效率。
【專利說明】壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及冷凝器散熱裝置【技術領域】，尤其涉及一種用於壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]常用散熱器的結構及優缺點分析:
[0003]水冷式冷凝器的結構
[0004]水冷式冷凝器需要一套系統支持其運行，該系統包括包裹冷凝器散熱盤管的冷卻水箱，連接冷卻水箱和散熱塔的冷卻水循環管路、主水泵、備用水泵、控制閥門及旁通管路等等，而散熱塔的結構大多是由塔身外殼，內裝有波紋狀填料，填料上方有冷卻水噴淋管路，塔頂有電動機驅動的扇葉將外界的空氣從散熱塔下部吸入，與流經波紋狀填料表面的較熱的冷卻水實現熱交換，將冷卻水降溫，被加熱的空氣從散熱塔頂部排入大氣。降溫後的冷卻水被水泵送往冷卻水箱進入下一循環。
[0005]水冷式冷凝器的優點
[0006]水冷方式的好處是冷卻效果較好。
[0007]水冷式冷凝器的缺點表現在:
[0008]1、系統的佔地面積大，結構複雜，造價高，管路較長，水泵和風扇的驅動電機功率較大，此功耗沒有參與製冷，屬於無用功。以XX型水冷機組為例，製冷量100KW，如果配渦旋式壓縮機的功率為25KW，假設散熱塔在八樓屋頂，冷卻水泵揚程30米，水泵功率為11KW，配套散熱水塔風扇的裝機電功率為2.5KW，機組總裝機電功率為38.5KW，而屬於無用功的水泵、水塔風扇電機的功率為13.5KW，佔到裝機總電功率的35%。
[0009]2、散熱塔風扇還會把水沫吹向四周，稱為「飛水」，這種「飛水」汙染一些國家或地區的法律規定是會被處罰金的。同時散熱塔的低頻振動和噪音往往會引起投訴。
[0010]3、剛裝機的時候散熱效率還好，但因為散熱塔是開式的，空氣中的粉塵、微生物以及藻類，在與冷卻水接觸進行熱交換的過程中被大量地吸收，隨冷卻水進入循環水管路沉積並大量繁殖，附著在冷媒管路的換熱面上，降低了熱交換的效率，而且換熱效率會隨著時間的推移而加速下降。由於循環水管路存在著不同程度的長度和彎曲度，各種嘗試進行管路清洗的效果都不好。在沙塵較大的地區，散熱塔和管路甚至可能會淤塞而造成制冷機組停機。
[0011]4、冷卻塔填料因為在陽光、空氣、熱水和微生物的作用下，老化速度很快，所以必須定期停機更換，成本很高。對於一些要求製冷系統持續工作的用戶(如冷庫等)，因為上述原因造成的被迫停機是不能接受的。
[0012]風冷式冷凝器的結構
[0013]風冷式制冷機的在工作時，冷媒從壓縮機的出口端以較高的溫度和壓力進入冷凝器上的盤管，位於盤管一側的電動機帶動風扇葉片，在冷凝器盤管的兩側製造壓力差，實現強制通風，將冷媒的熱量傳導給流經冷凝器盤管的空氣，冷媒的溫度和壓力下降到一定程度後經節流閥以液態進入蒸發器蒸發製冷，然後冷媒以氣態回到壓縮機入口端進入下一循環。
[0014]風冷式冷凝器的優點
[0015]體積小，佔地面積小，系統簡單，製造、安裝和運行成本相對較低，維護工作量小，在環境溫度適中的情況下可靠性較好。
[0016]風冷式冷凝器的缺點表現在:
[0017]1、風冷式冷凝器的冷卻介質是空氣，通過空氣與冷凝器盤管進行傳導和輻射來散熱，而空氣的熱容量只有1.0*103J / (kg.°C )，散熱效果取決於環境溫度低於冷凝器盤管溫度的差額，當此差額不足時，流經冷凝器盤管的空氣不能帶走足夠的熱量，使冷凝器出口端冷媒的溫度和壓力高於理想工作溫度和壓力，，壓縮機負荷加重，造成耗電量急劇上升而製冷量卻不能相應提高。在環境溫度趨近於冷凝器盤管溫度的極端條件下，壓縮機甚至可能因負荷過重而停機。
[0018]2、由於傳統的冷凝器布局和風扇的結構有缺陷，使得冷凝器散熱盤管表面的空氣流場分布不合理，或多或少存在著「幹點」，即冷凝器表面局部空氣流動不暢而造成散熱器局部溫度偏高，從而拖累冷凝器總體的散熱效率。
[0019]3、部分風冷式冷凝器在環境溫度過高時，採取在冷凝器上直接噴淋水(包括蒸發器收集來的冷凝水和外來水源)來降低溫度，耗水量較大，不適用於缺水地區，如果循環使用噴淋水也會遇到水受到沙塵及微生物汙染的問題，增加維護量，最終還是會導致散熱效率大幅下降；另一方面，當環境溫度和溼度都較高時，噴淋水的蒸發率下降，冷卻效率就隨之下降，這種方式並不能解決極端工作環境下製冷效率下降的問題。
[0020]提高冷凝器效率的意義
[0021]不管是水冷式冷凝器還是傳統的風冷式冷凝器，在散熱效率下降，冷媒壓力和溫度高於理想工作溫度和壓力時，製冷效率都會下降，功耗上升。據統計，在特定區間內，蒸發器入口端冷媒溫度每降低I攝氏度，壓縮機的功耗就降低5%。所以將冷媒溫度控制在理想工作溫度範圍內，具有巨大的節能潛力。
[0022]提高冷凝器散熱效率的途徑
[0023]根據熱學原理，熱的散發方式包括蒸發、對流，傳導和輻射。
[0024]在冷凝器採用水冷散熱塔散熱時，因為水的比熱容量大，且系統工作時上述四種散熱方式都在發揮作用，所以散熱效果好。而當循環冷卻水受到粉塵和微生物汙染時，冷凝器盤管表面結成的水垢妨礙了冷媒向冷卻水傳導熱量，使散熱效率降低。如果能夠利用水的熱容量較大的特點，又不依賴散熱水塔，還能夠同時利用蒸發、對流、傳導和輻射來進行散熱，就能夠大幅度提高冷凝器的散熱效率。
【發明內容】
[0025]本發明的目的在於對上述問題不足之處，提供壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，具有結構簡單，可靠性高，降低運行費用的優點，可以用於取代水冷式制冷機組的散熱水塔及循環管路系統，加裝在風冷式制冷機時，可以大幅度提高在極端環境中的運行效率。
[0026]為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0027]壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，安裝在冷凝器盤管處，所述冷凝器盤管分為入口端和出口端，其包括:
[0028]導流罩，套設於冷凝器外圍，其內部設有自一端往另一端貫通的流通道；
[0029]電動通風機，其固定在流通道一端；
[0030]空氣導流板，其固定在流通道另一端，且設有若干個用於配合空氣流動的開口及擋板；
[0031]水霧裝置，所述水霧裝置包括水泵、噴嘴組、水霧射流管組和水管；所述水泵，其設有進水口和出水口 ；水霧射流管組，其固定在流通道的空氣導流板端內部，由若干並聯的水霧射流管組成；所述噴嘴組，其固定在流通道的空氣導流板端內部，由若干個噴嘴組成，每個噴嘴對應安裝在水霧射流管；水管，其一端與所述水泵所設的出水口連接，另一端與所述水霧射流管連接；
[0032]傳感器組，由安裝在所述入口端的第一溫度傳感器，安裝在所述出口端的第二溫度傳感器，以及安裝在所述出水口的壓力傳感器組成；
[0033]MCU控制模塊，其電性連接於所述電動通風機、水泵、電源模塊、輸入模塊、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器及壓力傳感器。
[0034]MCU (Micro Control Unit)中文名稱為微控制單元,又稱單片微型計算機(SingleChip Microcomputer)或者單片機。
[0035]所述流通道自電動通風機端往空氣導流板端依次分為用於安裝電動通風機的第一區域、用於安裝冷凝器的第二區域、用於安裝水霧射流管和噴嘴組的第三區域。所述流通道三個區域的分布決定了冷卻氣流的方向，提高冷卻效果。
[0036]所述流通道自第二區域往電動通風機端逐漸收縮成圓環形函道，有利於提高冷卻效果。
[0037]所述空氣導流板與所述導流罩通過卡扣結構連接，或通過螺栓固定連接。
[0038]所述噴嘴射流方向與所述冷凝器盤管端面之間的夾角在0° -180°度之間，有利於提聞冷卻效果。
[0039]壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置控制方法，其特徵在於步驟為:
[0040]Al、所述MCU控制|吳塊判斷壓縮式制冷機是否開機，如果是轉入步驟A2 ；
[0041]A2、所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器分別探測所述冷凝器所設入口和出口的冷媒溫度，轉入步驟A3 ；
[0042]A3、所述MCU控制模塊接收第一溫度傳感器及第二溫度傳感器的溫度信號，所述MCU控制模塊的內置處理器對溫度信號進行分析判斷，如果溫度低於預設低溫線，那麼轉入A4，如果溫度高於低溫線、且低於最高預設溫度線，那麼轉入A5，如果溫度高於最高預設溫度線，那麼轉入A6;
[0043]A4、所述MCU控制模塊向所述電動通風機發出風冷信號，電動通風機啟動運轉；
[0044]A5、所述MCU控制模塊向所述水泵發出水冷信號，水泵正常運轉，所述MCU控制模塊向所述電動通風機發出風冷信號，電動通風機正常運轉；
[0045]A6、所述MCU控制模塊向所述水泵發出增強水冷信號，水泵加速運轉增強水壓，所述MCU控制模塊向所述電動通風機發出增強風冷信號，電動通風機加速運轉增大流量。
[0046]本發明壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置控制方法，其根據實際溫度情況來調節水泵及電動通風機的運行情況，以達到節能高效的散熱效果。[0047]本發明採用上述結構具有結構簡單，成本低廉，可靠性高，降低運行費用的優點；用於改造水冷式制冷機組，取代散熱塔和水循環系統時，可以大幅度提高這類制冷機系統的效率，加裝在風冷式制冷機時，可以大幅度提高在極端環境中的運行效率和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖推導出其他類似的附圖。
[0049]圖1為本發明結構示意圖；
[0050]圖2為本發明電路模塊示意圖；
[0051]圖3為本發明步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0052]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0053]如圖1至圖3所示，本發明壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，安裝在冷凝器盤管4處，所述冷凝器盤管4分為入口端和出口端，其包括:
[0054]導流罩1，套設於冷凝器外圍，其內部設有自一端往另一端貫通的流通道；
[0055]電動通風機3，其固定在流通道一端；
[0056]空氣導流板2，其固定在流通道另一端，且設有若干個用於配合空氣流動的開口及擋板；
[0057]水泵8，其設有進水口和出水口；
[0058]電源模塊；
[0059]輸入模塊；
[0060]傳感器組，由安裝在所述入口端的第一溫度傳感器，安裝在所述出口端的第二溫度傳感器，以及安裝在所述出水口的壓力傳感器組成；
[0061]MCU控制模塊,其電性連接於電動通風機、水泵、電源模塊、輸入模塊、第一溫度傳感器10、第二溫度傳感器11及壓力傳感器12 ；
[0062]水霧射流管組，其固定在流通道的空氣導流板端內部，由若干個噴嘴5組成，每個噴嘴5對應安裝在水霧射流管6 ；
[0063]水管7，其一端與所述水泵所設的出水口連接，另一端與所述水霧射流管6連接；
[0064]噴嘴組，其固定在流通道的空氣導流板端內部，由若干個噴嘴5組成，每個噴嘴對應安裝在水霧射流管。
[0065]為了消除冷卻氣流的回流區和冷凝器上的「幹點」，使冷卻效果更好，所述流通道自安裝冷凝器的第二區域往電動通風機端逐漸收縮成圓環形函道。
[0066]為了方便拆裝，所述空氣導流板2與所述導流罩I通過卡扣結構連接，或通過螺栓固定連接。
[0067]所述流通道自電動通風機端往空氣導流板端依次分為用於安裝電動通風機3的第一區域、用於安裝冷凝器4的第二區域、用於安裝噴嘴組的第三區域。
[0068]所述噴嘴5射流方向與所述冷凝器盤管成適當的角度。
[0069]為了能夠更加準確的控制水壓，所述壓力傳感器安裝在所述水泵8所設的出水口，所述壓力傳感器與所述MCU控制模塊9電性連接。所述壓力傳感器用於探測水泵8加壓後的水壓值，有利於更加節能的方式為冷凝器4進行冷卻工作。
[0070]如圖3所示，壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置控制方法，其步驟為:
[0071]Al、所述MCU控制模塊9判斷壓縮式制冷機是否開機，如果是轉入步驟A2 ；
[0072]A2、所述第一溫度傳感器10和所述第二溫度傳感器11分別探測所述冷凝器4所設入口和出口的冷媒溫度，轉入步驟A3 ；
[0073]A3、所述MCU控制模塊9接收第一溫度傳感器10及第二溫度傳感器11的溫度信號，所述MCU控制模塊9內置的處理器對溫度信號進行分析判斷，如果溫度低於預設低溫線，那麼轉入A4，如果溫度高於低溫線、且低於最高預設溫度線，那麼轉入A5，如果溫度高於最高預設溫度線，那麼轉入A6 ；
[0074]A4、所述MCU控制模塊9向所述電動通風機3發出風冷信號，電動通風機3啟動運轉；
[0075]A5、所述MCU控制模塊9向所述水泵8發出水冷信號，水泵8正常運轉，所述MCU控制模塊9向所述電動通風機3發出風冷信號，電動通風機3正常運轉；
[0076]A6、所述MCU控制模塊9向所述水泵8發出增強水冷信號，水泵8加速運轉增強水壓，所述MCU控制模塊9向所述電動通風機3發出增強風冷信號，電動通風機3加速運轉增
大流量。
[0077]本發明壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置控制方法，其根據實際溫度情況來調節水泵及電動通風機的運行情況，以達到節能高效的散熱效果。
[0078]空調系統開機後，電控系統啟動壓縮機，冷媒以高溫高壓的氣態進入冷凝器4，裝在流通道中的電動通風機3開始抽風，水泵8以適當的壓力將水通過水管7輸送到水霧射流管6從噴嘴5中噴射出，形成水霧射流，因為冷凝器4是被導風罩I和空氣導流板2包裹的，所以導風罩I內形成小於環境氣壓的低壓區，外部的空氣在壓力差的作用下被迫經過空氣導流板2引導加速並與水霧射流混合，並均勻地導向整個冷凝器4，水霧在冷凝器4形成一層極薄的水膜，冷凝器4中冷媒的熱量通過傳導，蒸發，輻射和對流的綜合作用被吹襲的空氣和水霧射流吸收並被電動通風機3排入大氣，冷媒的溫度和壓力下降到適當程度後，經管路和節流閥，進入蒸發器與需要製冷的介質進行熱交換，再以氣態流入壓縮機的入口端進入下一個循環。
[0079]電控系統通過把MCU控制模塊9接收到的冷凝器入口端的第一溫度傳感器10和出口端的第二熱傳感器11探測到的冷媒溫度信號，與MCU控制模塊9內程序設定值進行比照，發出控制信號提高或降低電動通風機3的轉速，並以同樣的方式控制水泵8的流量，來達到既保證冷媒溫度處在理想工作溫度區間，又能夠最大限度節水節電的目的。
[0080]當環境溫度偏低，電控系統的MCU控制模塊9接收到的第一溫度傳感器10和第二溫度傳感器11探測到的冷媒溫度，經過與程序設定值比照低於理想工作溫度區間時，MCU控制模塊9控制水泵8降低轉速，減少水泵8的輸出流量，以減少耗水和耗電。在此工況下探測到的冷媒溫度，經過與程序設定值比照仍然低於理想工作溫度區間時，MCU控制模塊9將停止水泵8的工作，只靠電動通風機3進行散熱。
[0081]當環境溫度較高，電控系統的MCU控制模塊9接收到的第一溫度傳感器10、第二溫度傳感器11探測到的冷媒溫度，經過與程序設定值比照高於理想工作溫度區間時，MCU控制模塊9控制水泵8加速，將加大水泵8的輸出流量，或同時提高電動通風機3的轉速，以提升散熱效能。
[0082]電控系統的特點在於，電控系統通過把MCU控制模塊9接收到的冷凝器4入口端的第一溫度傳感器10和出口端的第二溫度傳感器11探測到的冷媒溫度信號，與程序設定值進行比照，發出控制信號提高或降低電動通風機3的轉速，並通過MCU控制模塊9控制水泵8的流量，來達到既保證冷媒溫度處在理想工作溫度區間，又能夠最大限度節水節電的目的。
[0083]所述電動通風機的安裝位置有兩種選擇，第一種位置選擇為:所述電動通風機所在的第一區域部件安裝在所述導流罩的空氣導流板端，此時所述電動通風機起吹風作用，第二種位置選擇為:所述電動通風機安裝在所述導流罩的空氣導流板另一端，此時所述電動通風機起抽風作用，也就是所述電動通風機所在的第一區域部件既可以安裝在流通道的一端，也可以安裝在流通道的另一端。
[0084]本發明採用上述結構具有結構簡單，成本低廉，可靠性高，降低運行費用的優點，用於改造水冷式制冷機組，取代散熱塔和水循環系統時，可以大幅度提高這類制冷機系統的效率，加裝在風冷式制冷機時，可以大幅度提高在極端環境中的運行效率和可靠性。
[0085]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，本發明同樣適用於其他相應的散熱器，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，安裝在冷凝器盤管處，所述冷凝器盤管分為入口端和出口端，其特徵在於包括: 導流罩，套設於冷凝器外圍，其內部設有自一端往另一端貫通的流通道； 電動通風機，其固定在流通道一端； 空氣導流板，其固定在流通道另一端，且設有若干個用於配合空氣流動的開口及擋板； 水霧裝置，所述水霧裝置包括水泵、噴嘴組、水霧射流管組和水管；所述水泵，其設有進水口和出水口 ；水霧射流管組，其固定在流通道的空氣導流板端內部，由若干並聯的水霧射流管組成；所述噴嘴組，其固定在流通道的空氣導流板端內部，由若干個噴嘴組成，每個噴嘴對應安裝在水霧射流管；水管，其一端與所述水泵所設的出水口連接，另一端與所述水霧射流管連接； 傳感器組，由安裝在所述入口端的第一溫度傳感器，安裝在所述出口端的第二溫度傳感器，以及安裝在所述出水口的壓力傳感器組成； MCU控制模塊,其電性連接於所述電動通風機、水泵、電源模塊、輸入模塊、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器及壓力傳感器。
2.根據權利要求1所述壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，其特徵在於:所述流通道自電動通風機端往空氣導流板端依次分為用於安裝電動通風機的第一區域、用於安裝冷凝器的第二區域、用於安裝水霧射流管和噴嘴組的第三區域。
3.根據權利要求2所述壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，其特徵在於:所述流通道自第二區域往電動通風機端逐漸收縮成圓環形函道。
4.根據權利要求1所述壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，其特徵在於:所述空氣導流板與所述導流罩通過卡扣結構連接，或通過螺栓固定連接。
5.根據權利要求1所述壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置，其特徵在於:所述噴嘴射流方向與所述冷凝器盤管端面之間的夾角在0° -180°度之間。
【文檔編號】F25B49/02GK203561118SQ201320657784
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】譚擁政 申請人:珠海風合節能科技開發有限公司