热交换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种热交换装置，可以使用在利用压缩机及热源介质（冷媒）取热的热泵式热水器系统中，并且在热交换时能够有效吸收热源介质的潜热及显热，以提高水温，节省能源。本实用新型专利技术的热交换装置包含供水流流通的加热管，以及一包覆于加热管外部供热源介质流通的热源导管；其中，加热管水流方向与热源导管的热源介质流通方向相反，使加热管上游的预热区段水流可先吸收热源介质的潜热，加热管下游高温区段则可在水流已升温的情形下进一步吸收热源介质的显热，如此即可以让水流在经过热交换后，几乎能完全吸收热源介质的总热，并且能突破现有技术在温度上的限制，达成提高水温、节省能源的目的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

热交换装置
本技术为一种热交换装置，可以使用在利用压缩机及热源介质(冷媒)取热的热泵式热水器系统中，并且在热交换时能够有效吸收热源介质的潜热及显热，以提高水温， 节省能源。
技术介绍
热泵式热水器的工作原理，是利用热源介质(即冷媒)收集空气中的热能，通过热泵(即压缩机)加压蓄存后，再将热源介质通过热交换器与冷水进行热交换，使冷水逐渐地被加温而转换成热水。由于热泵式热水器将冷水热交换成为热水的过程中，是利用运转冷媒来做能源转换，其能源转换效率理论上可超过300%以上，相较于电力或火力转换效率无法到达100%的限制，热泵式热水器仅需使用极少的电能即能达到良好的加热效果，不但具有显著的经济效益，而且产生的污染甚少，是目前最环保也最省能源的制热设备。如图I所示，现有的热泵式热水器系统包括有一压缩机I、一热交换器2、一膨胀阀 3以及一蒸发器4 ;运作时，压缩机I将冷媒压缩成高温高压的气态冷媒，以该高温高压的气态冷媒做为热源介质进入热交换器2内，并且在热交换器2中与水流进行热交换而释放热能，使水流得以被加热升温，同时高温高压的气态冷媒经释放热能而冷凝，并透过膨胀阀 3 (或毛细管)的高低压差成为气液混合冷媒后，再借助于蒸发器4吸收外界热源，并通过压缩机I再将冷媒压缩成高温高压的气态冷媒进入热交换器2内，如此不断循环作热能移转的动作，即可以让水流在热交换器2中被加热升温。由上述过程可知，热泵式热水器的热交换的运作过程，大致是由高温高压的气态冷媒在热交换器内冷凝，然后再由压缩机压缩成为高温气态进行下一次热交换。而冷媒蓄存热能的过程中，其总热能包括潜热(latent heat)以及显热(sensible heat),但是在热交换器内冷凝时，由于冷水在热交换的初期吸收了冷媒释放的显热而不断地被提高温度， 直到冷水升温、冷媒降温到二者相同的温度时，冷媒即不再释放热能。举例来说，冷水在热交换的初期大约25°C，冷媒温度大约在7(Tl00°C，此时，冷水可以大幅吸收冷媒的热能而快速升温，同时高温高压的冷媒因释放热能而降温，二者一升温一降温而且彼此温度趋近，当冷水升温到大约55°C时，冷媒亦降温到大约55°C，此时，由于二者温度已趋近于相同，因此冷媒就无法再对水流释放热能，水流亦无法再升温。换言之，上述现有热泵式热水器在冷媒与冷水进行热交换时，水并没有完全吸收到冷媒所蓄存的总热，尤其是在潜热的部分，因为冷水升温、冷媒降温到相同温度而使冷媒不再释放热能时，冷媒仍然尚未到达释放潜热(由气体转换为液体相态变化时所释放的热能)的温度，因此也造成冷水加热温度上的限制；目前，热泵式热水器加热温度大约到达 55°C即无法突破，这也是业界一直无法克服的重大问题。有鉴于此，专利技术人于是累积多年相关领域的实务经验与研究心得，特技术出一种「热交换装置」，不但能够有效吸收热源介质的总热，而且能够突破现有技术在温度上的限制，达成提高水温、节省能源的目的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种热交换装置，不但能够有效吸收冷媒蓄存的总热能包括潜热(latent heat)以及显热(sensible heat),还能够突破现有技术在温度上的限制，达成提高水温、节省能源的目的，具有极高的产业价值。为达成上述目的，本技术的热交换装置包含一供水流流通的加热管，以及一包覆于加热管外部供热源介质流通的热源导管，其中该加热管依水流方向依序包括一水流入口、一连接于水流入口以吸收热源导管内热源介质的潜热的预热区段、一连接于预热区段以吸收热源导管内热源介质的显热的高温区段，以及一连接于高温区段以排出高温热水的出水口；该热源导管依热源介质流通方向，依序包括一与出水口相对应供热源介质进入的热源介质入口、一连接于热源介质入口并且相对于加热管的高温区段用来释放热源介质的显热释放区段、一连接于显热释放区段并且相对于加热管的预热区段用来释放热源介质的潜热释放区段，以及一连通于潜热释放区段并且相对于水流入口的热源介质出口。上述构造中，依热源介质在热源导管内流通方向来说，热源介质先在热源导管的上游释放显热，然后在热源导管的下游释放潜热；相对的，而由于加热管内的水流方向与热源导管的热源介质流通方向相反，使加热管上游预热区段的水流可先吸收热源介质的潜热，下游高温区段则可在水流已升温的情形下进一步吸收热源介质的显热。换言之，在进行热交换的过程中，对热源介质而言，温度由高至低逐步释放热能， 水温则相对应由低至高逐步吸收热能，如此即可以让水流在经过热交换后，几乎能够完全吸收热源介质的总热，并且能突破现有技术在温度上的限制，达成提高水温、节省能源的目的。值得一提的是，在现有技术中，并未考虑到热源介质的总热包括显热与潜热，所以其水流与热源介质热交换时，温度为相向式的递增及递减，使递增的水温最多只能到达与递减后热源介质相同的温度，热源介质即无法再释放热能，一般大约在55°C左右。反观本技术，由于低温水流先在预热区段吸收热源介质处于较低温的潜热，之后在水流已升温的情形下又进一步吸收热源介质处于较高温的显热，因此其温度可以突破现有技术的限制，到达趋近于冷媒初期释放显热的温度；根据本技术的专利技术人实际实验的结果，水流可以升温到7(T10(TC，不仅能够突破现有技术温度大约在55°C左右的限制，还能有效提高能源效率比值C. O. P。根据上述结构特征，本技术实施时，所述的热源导管以及位于热源导管内供水流流通的加热管，二者的管体是呈直线形状或者连续弯曲形状，连续弯曲形状可以在相同热交换距离的情形下节省配置长度，以便于安装实施。根据上述结构特征，本技术实施时，所述的热源导管外部披覆有一层隔热层， 能使热源介质只对内部加热管的水流释放热能。根据上述结构特征，本技术实施时，所述热源导管的热源介质出口依序连接一膨胀阀、一蒸发器、一压缩机，再由压缩机连接于热源介质入口，使热源介质循环流通。根据上述结构特征，本技术实施时，所述加热管的出水口进一步连接至储存热水的储水桶，以供蓄存热水。4相较于现有技术，本技术热交换装置中的水流可以先在预热区段吸收热源介质的潜热，之后在水流已升温的情形下进一步吸收热源介质的显热，因此其温度可以突破现有技术大约在55°C左右的限制，被加热到达7(Tl00°C，不但能突破现有技术温度的限制，而且能有效提升热交换效率，提高能源效率比值，达到节省能源的目的，具有极高的产业价值。附图说明图I为现有热泵式热水器的系统示意图；图2为本技术热交换装置的第一实施例结构示意图；图3为本技术热交换装置的第二实施例结构示意图；图4为本技术配合一般热泵式热水器系统的使用示意图。附图标记说明10_加热管；11-水流入口 ；12_预热区段；13-闻温区段；14-出水口 ；20_热源导管；21-热源介质入口 ；22_显热释放区段；23-潜热释放区段；24-热源介质出口 ；25_隔热层；30_膨胀阀；40_蒸发器；50_压缩机；60_储水桶。具体实施方式以下依据本技术的技术手段，列举出适于本技术的实施方式，并配合附图说明如后如图2所示，本技术的热交换装置包含一供水流流通的加热管10，以及一包覆于加热管10外部供热源介质流通的热源导管20，其中该加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换装置，其特征在于，包含一供水流流通的加热管，以及一包覆于加热管外部供热源介质流通的热源导管，其中：该加热管依水流方向依序包括一水流入口、一连接于水流入口以吸收热源导管内热源介质的潜热的预热区段、一连接于预热区段以吸收热源导管内热源介质的显热的高温区段，以及一连接于高温区段以排出高温热水的出水口；该热源导管依热源介质流通方向，依序包括一与出水口相对应供热源介质进入的热源介质入口、一连接于热源介质入口并且相对于加热管的高温区段用来释放热源介质的显热释放区段、一连接于显热释放区段并且相对于加热管的预热区段用来释放热源介质的潜热释放区段，以及一连通于潜热释放区段并且相对于水流入口的热源介质出口。

【技术特征摘要】
1.ー种热交換装置，其特征在于，包含一供水流流通的加热管，以及ー包覆于加热管外部供热源介质流通的热源导管，其中 该加热管依水流方向依序包括一水流入ロ、一连接于水流入口以吸收热源导管内热源介质的潜热的预热区段、一连接于预热区段以吸收热源导管内热源介质的显热的高温区段，以及ー连接于高温区段以排出高温热水的出水ロ； 该热源导管依热源介质流通方向，依序包括一与出水ロ相对应供热源介质进入的热源介质入ロ、ー连接于热源介质入ロ并且相对于加热管的高温区段用来释放热源介质的显热释放区段、一连接于显热释放区段并且相对于加热管的预热区段用来释放热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉仁，
申请(专利权)人：睿士绮机电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：