本發(fā)明涉及空調(diào)制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是復(fù)合式風(fēng)冷管翅式換熱器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著城市化進程的發(fā)展和人民生活水平的提升，供暖需求在數(shù)量和質(zhì)量上日益增長。而傳統(tǒng)采用鍋爐作為熱源的供暖方式存在能效低，污染重，調(diào)控難等問題，清潔節(jié)能的空氣源熱泵機組近年來逐漸受到關(guān)注和青睞。

空氣源熱泵機組相比傳統(tǒng)的鍋爐，不僅清潔節(jié)能，無污染物直接排放，能效高，而且冷暖兩用，可節(jié)約初投資。此外，還具有安裝、使用方便，分戶靈活控制等優(yōu)點。

現(xiàn)有技術(shù)中，空氣源熱泵的風(fēng)換熱器一般采用銅管套整體翅片式結(jié)構(gòu)，管型、翅片類型、排數(shù)等均可根據(jù)具體需求調(diào)整。對于同一種換熱器，只采用一種管型和翅片類型。參看圖1，為目前制冷熱泵領(lǐng)域常見的翅片換熱器，主體由一定的管型和整體式翅片構(gòu)成，兩側(cè)有端板，上下有頂板和底板，構(gòu)成框架1予以固定。為了保證制冷劑分配，利用集管2將制冷劑分為若干支路，每個支路采用完全相同的布管形式。

上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)風(fēng)換熱器的設(shè)計存在如下幾個問題，導(dǎo)致其性能無法進一步提高：

1）風(fēng)換熱器采用風(fēng)機強制對流換熱，根據(jù)風(fēng)機安裝位置一般可分為上出風(fēng)和側(cè)出風(fēng)兩種類型。風(fēng)機的安裝位置無法保證風(fēng)換熱器表面的風(fēng)速均勻。特別對于上出風(fēng)設(shè)計，風(fēng)換熱器下部的迎面風(fēng)速往往低于上部，造成下部換熱能力較差，相當(dāng)于換熱面積無法有效利用。

2）制冷劑在風(fēng)換熱器的銅管4內(nèi)部流動將隨換熱的進行發(fā)生相變，比容隨之變化，由于制冷劑通道的管徑不變，因此在相變前后，管內(nèi)流速變化較大，可達20倍左右。風(fēng)換熱器的設(shè)計往往很難達到流阻和傳熱強度的平衡。

3）小管徑風(fēng)換熱器因其節(jié)省材料和充注量，換熱效率高等特點逐漸擴大應(yīng)用，但由于小管徑風(fēng)換熱器的翅片間距也往往較小，造成換熱器阻力變大，使得制熱狀態(tài)的除霜更加頻繁，影響制熱性能。

4）由于每片翅片均一體成型，因此空氣流道的翅片連續(xù)，空氣流經(jīng)翅片時氣流相對平順，擾動不劇烈，阻礙了換熱系數(shù)的增大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合式風(fēng)冷管翅式換熱器結(jié)構(gòu)。它能有效克服風(fēng)速不均勻、管內(nèi)制冷劑流速變化大以及小管徑風(fēng)換阻力大等問題，顯著提高風(fēng)換熱器的綜合性能，從而優(yōu)化空氣源熱泵的性能。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn)：

一種復(fù)合式風(fēng)冷管翅式換熱器結(jié)構(gòu)，它包括外部的矩形框架和集管。其結(jié)構(gòu)特點是，它還包括由兩種或兩種以上的子風(fēng)換熱器經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)混合拼接而成的換熱器組。各子風(fēng)換熱器中的銅管和翅片相互獨立，且各子風(fēng)換熱器中銅管的管徑不相同。串聯(lián)結(jié)構(gòu)的換熱器組中各子風(fēng)換熱器根據(jù)銅管管徑大小依次排列，并聯(lián)結(jié)構(gòu)的換熱器組中各子風(fēng)換熱器根據(jù)其空氣側(cè)阻力大小依次排列。并聯(lián)結(jié)構(gòu)換熱器組中各冷媒流道只在同一子風(fēng)換熱器中經(jīng)過，串聯(lián)或者串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)的換熱器組中各冷媒流道依次經(jīng)過各子風(fēng)換熱器。

在上述復(fù)合式風(fēng)冷管翅式換熱器結(jié)構(gòu)中，所述各子風(fēng)換熱器的翅片類型、翅片間距為相同或者不同；各子風(fēng)換熱器的高度為相同或者不同；各子風(fēng)換熱器中銅管的排數(shù)為相同或者不同。

本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，各子風(fēng)換熱器采用不同的管徑，不僅具備小管徑風(fēng)換熱器減小耗材和尺寸、重量，增大傳熱系數(shù)的優(yōu)點，也兼具了大管徑風(fēng)換熱器翅片間距大，風(fēng)側(cè)阻力小，結(jié)霜速率低的優(yōu)點。本發(fā)明的串聯(lián)結(jié)構(gòu)中，冷媒通道的管徑不一致，與冷媒的相變過程適配，有利于實現(xiàn)冷媒傳熱和流阻的平衡；同時不同子風(fēng)換的翅片獨立，而非傳統(tǒng)的整體式翅片結(jié)構(gòu)，空氣流動時有利于破換邊界層，提高換熱效率。本發(fā)明的并聯(lián)結(jié)構(gòu)中，換熱器垂直方向上風(fēng)側(cè)流動阻力不一致，能夠與風(fēng)側(cè)不均勻的風(fēng)速相匹配，有利于實現(xiàn)總體換熱效率的提升。而串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)則兼具串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明更易于實現(xiàn)換熱器成本和傳熱性能的平衡，從風(fēng)側(cè)和冷媒側(cè)兩個方面改善換熱效果，從而提高風(fēng)換熱器的整體換熱效率。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明實施例一的制冷工況示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例一的制熱工況示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例二的示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例三的示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例四的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明復(fù)合式風(fēng)冷管翅式換熱器結(jié)構(gòu)包括外部的矩形框架1和集管2。它還包括由兩種或兩種以上的子風(fēng)換熱器3經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)混合拼接而成的換熱器組。各子風(fēng)換熱器3中的銅管4和翅片相互獨立，且各子風(fēng)換熱器3中銅管4的管徑不相同。串聯(lián)結(jié)構(gòu)的換熱器組中各子風(fēng)換熱器3根據(jù)銅管4管徑大小依次排列，并聯(lián)結(jié)構(gòu)的換熱器組中各子風(fēng)換熱器3根據(jù)其空氣側(cè)阻力大小依次排列。并聯(lián)結(jié)構(gòu)換熱器組中各冷媒流道5只在同一子風(fēng)換熱器3中經(jīng)過，串聯(lián)或者串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)的換熱器組中各冷媒流道5依次經(jīng)過各子風(fēng)換熱器3。各子風(fēng)換熱器3的翅片類型、翅片間距為相同或者不同；各子風(fēng)換熱器3的高度為相同或者不同；各子風(fēng)換熱器3中銅管4的排數(shù)為相同或者不同。

實施方式一

參看圖3和圖4，為兩種子風(fēng)換熱器3串聯(lián)的示意圖，子風(fēng)換熱器3中銅管4的排數(shù)都是兩排。冷媒通道依次經(jīng)過大、小兩種管徑的銅管4。

制冷工況下，冷媒從集管2流出，先經(jīng)過大管徑的通道，冷媒呈氣態(tài)，在大管徑下流速有所降低。隨著冷凝的進行，冷媒的比容減小。到后半程，冷媒進入小管徑的通道，此時由于通道內(nèi)截面積減小，冷媒的流速不至于大幅度減小，從而保證了管內(nèi)一定的流速，使得換熱效果得以保證。

在制熱工況下，冷媒流向反向，兩相狀態(tài)的冷媒先經(jīng)過小管徑的通道，由于此時管徑減小，而冷媒的比容也較小，冷媒的流速保持在一定的水平，有利于提高換熱效率。在后半程，進入大管徑的通道，此時冷媒的比容大幅度增大，而通道截面積也增大，保證了管內(nèi)冷媒流速不至于過高，從而降低流阻。

對于本發(fā)明中采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)的換熱器組綜合了大、小兩種管徑風(fēng)換熱器的優(yōu)點，不僅總體消耗材料減小，充注量，尺寸和重量略有下降，風(fēng)換熱器的空氣側(cè)阻力也較小，有利于換熱效果的增強和結(jié)霜強度的減弱。此外，由于各子風(fēng)換熱器的翅片獨立，在空氣通道上翅片不連續(xù)。因此空氣流經(jīng)子風(fēng)換熱器的交界處時，空氣的擾動劇烈，有利于破換邊界層，提高空氣側(cè)的換熱系數(shù)，從而提高整體換熱效果。

實施方式二

參看圖5，為兩種子風(fēng)換熱器3并聯(lián)的示意圖，各子風(fēng)換熱器3中銅管4的排數(shù)也不同。下方的子風(fēng)換熱器3采用大管徑，兩排結(jié)構(gòu)，子風(fēng)換熱器3的空氣側(cè)阻力較小。風(fēng)機6位于上部，為上出風(fēng)形式。

對于上出風(fēng)的形式，由于傳統(tǒng)換熱器上下結(jié)構(gòu)一致，因此換熱器上部和下部的風(fēng)速差別較大，下部的風(fēng)速低于上部，特別是對于V型結(jié)構(gòu)的風(fēng)換熱器。從而造成下部換熱面積未充分利用，影響整體換熱效果。而本發(fā)明并聯(lián)結(jié)構(gòu)的組合風(fēng)換熱器，下部可采用排數(shù)較少，翅片間距較大的大管徑風(fēng)換熱器，從而減小該部分風(fēng)側(cè)的流動阻力。因此該處的迎面風(fēng)速有所提高，使得風(fēng)換熱器上部和下部的風(fēng)速更為均勻，換熱面積利用更充分，換熱效率更高。

除了解決風(fēng)速不均勻問題之外，與串聯(lián)風(fēng)換熱器類似，本發(fā)明并聯(lián)結(jié)構(gòu)也兼具了大管徑換熱器空氣側(cè)阻力小，結(jié)霜速率慢以及小管徑換熱器減少耗材，充注量的優(yōu)點。

實施方式三

參看圖6，為三種子風(fēng)換熱器3串聯(lián)的示意圖，子風(fēng)換熱器3的排數(shù)都是1排，且不同子風(fēng)換熱器3的高度不一致。冷媒通道依次經(jīng)過大、中、小三種管徑的銅管4。

相比實施方式一，該結(jié)構(gòu)的子風(fēng)換熱器3更多，冷媒通道中的管徑變化更多，冷媒流速變化與冷媒比容變化的一致性更好，因此冷媒的阻力與傳熱的平衡效果更優(yōu)。而且由于翅片的間斷更多，空氣的流動擾動更大，有利于提高空氣側(cè)換熱效果。與實施方式一不同的是，該結(jié)構(gòu)的三種子風(fēng)換熱器3的高度不一致，從上部到下部，風(fēng)換熱器的實際排數(shù)呈階梯狀減小，因此空氣側(cè)阻力也逐漸減小。對于上出風(fēng)的換熱器，這種結(jié)構(gòu)同實施方式二相似，能夠減小風(fēng)換垂直方向的風(fēng)速不均勻性，提高整體換熱效果。

實施方式四

參看圖7，為三種子風(fēng)換熱器3串并聯(lián)混合的示意圖。

串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)兼具了上述串聯(lián)和并聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)的特點。利用串聯(lián)結(jié)構(gòu)使得冷媒通道變徑，增大冷媒側(cè)綜合傳熱性能，在空氣通道上，翅片不連續(xù)，增大空氣擾動，破換邊界層，提高空氣側(cè)的換熱系數(shù)。利用并聯(lián)結(jié)構(gòu)形成垂直方向上的風(fēng)側(cè)阻力梯度，從而緩解因空氣側(cè)風(fēng)速差導(dǎo)致的換熱效率下降的問題。同時本結(jié)構(gòu)也兼具了大管徑換熱器空氣側(cè)阻力小，結(jié)霜速率慢以及小管徑換熱器減少耗材，充注量的優(yōu)點。