[實用新型]套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器

有效

• 申請號: 201520305183.8
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN204678928U
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 王建良;陳炳泉;張吉恒
• 申請（專利權）人: 青島海爾新能源電器有限公司
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10;F24H4/04;F24H9/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 薛峰;范曉斌

技術領域

本實用新型涉及熱泵領域，特別是涉及一種套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器。

背景技術

熱泵熱水器一般性可包括外機、水箱、水循環管路和循環泵，其中外機主要由壓縮機、套管式換熱裝置、節流裝置和蒸發器等幾大部件組成，其工作原理是由壓縮機工作產生高壓高溫的冷媒氣體進入套管式換熱裝置后被冷凝降溫，然后到節流裝置進行節流膨脹，后進入蒸發器吸收空氣的熱量蒸發成低壓蒸汽，低壓冷媒蒸汽被吸入壓縮機重新被壓縮成高溫高壓氣體。水循環管路可配置成將水箱內的水引入套管式換熱裝置內，被套管式換熱裝置內的冷媒加熱后引流返回水箱，以使水箱的冷水由低溫變為高溫。

然而，現有套管式換熱裝置通常采用一根內管和一根外管，內管和外管同軸設置，使冷媒與水進行熱交換的熱交換面積小，換熱效率比較低，尤其不適用于采用二氧化碳作為冷媒的跨臨界二氧化碳熱泵熱水器中。此外，在家用二氧化碳熱泵熱水器中，由于體積趨向于小型化，熱水器的水流量比較小，結構都較緊湊，套管式換熱裝置進一步地被要求在小的空間內達到大的換熱效果，現有的套管式換熱裝置滿足不了該要求。

實用新型內容

本實用新型第一方面的一個目的旨在克服現有的套管式換熱裝置的至少一個缺陷，提供一種新穎的套管式換熱裝置，顯著提高了套管式換熱裝置的熱交換系數。

本實用新型第一方面的一個進一步的目的是使套管式換熱裝置的結構緊湊。

本實用新型第二方面的一個目的是提供一種具有上述套管式換熱裝置的二氧化碳熱泵熱水器。

根據本實用新型的第一方面，本實用新型提供了一種用于二氧化碳熱泵熱水器的套管式換熱裝置，其包括：

外管，其兩端分別具有供流體流入流出所述外管的外管進口和外管出口；和

在所述外管內延伸的多根內管，每根所述內管的兩端分別具有供流體流入流出該內管的內管進口和內管出口，其中

所述多根內管的至少部分管段彼此相互纏繞呈螺旋狀，且

每根所述內管的外壁與所述外管的內壁接觸抵靠。

可選地，所述多根內管的纏繞成螺旋狀的管段彼此相互接觸抵靠。

可選地，所述內管為兩根，所述兩根內管中一根內管的全部管段與另一內管的全部管段相互纏繞呈雙螺旋狀。

可選地，每根所述內管的纏繞成螺旋狀的管段的導程角均為55°至70°。

可選地，每根所述內管的內管進口臨近所述外管的一端，每根所述內管的內管出口臨近所述外管的另一端，以使多根所述內管內的流體沿同一方向流動。

可選地，每根所述內管的內管進口臨近所述外管的外管出口，每根所述內管的內管出口臨近所述外管的外管進口，以使每根所述內管內的流體與所述外管和每根所述內管之間的流體逆向流動換熱。

可選地，每根所述內管內流動的流體為二氧化碳；所述外管和每根所述內管之間流動的流體為水。

根據本實用新型的第二方面，本實用新型提供了一種二氧化碳熱泵熱水器，其包括：上述任一種套管式換熱裝置，所述套管式換熱裝置的每根內管的內管進口利用管路連接至所述二氧化碳熱泵熱水器的壓縮機的冷媒出口，每根所述內管的內管出口利用管路連接至所述二氧化碳熱泵熱水器的節流裝置的冷媒進口。

可選地，所述二氧化碳熱泵熱水器還包括：殼體，其具有底板和安裝于所述底板的分隔板，所述分隔板配置成將所述殼體限定的容納空腔分隔成壓縮機腔和送風腔；且所述套管式換熱裝置位于所述送風腔內，并安裝于所述底板；所述壓縮機和所述節流裝置安裝在所述壓縮機腔內。

可選地，所述套管式換熱裝置的外管的外管進口利用管路連接至自來水管網，所述套管式換熱裝置的外管的外管出口利用管路連接至用戶用水管網或儲存所述套管式換熱裝置加熱后的水的水箱；或，所述二氧化碳熱泵熱水器還包括儲存所述套管式換熱裝置加熱后的水的水箱，所述水箱的下部利用管路經由循環泵連接至所述套管式換熱裝置的外管的外管進口，所述套管式換熱裝置的外管的外管出口利用管路連接至所述水箱的上部。

本實用新型的套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器中因為每根內管具有螺旋延伸段，且每根內管和外管接觸抵靠，顯著提高了內管內的流體與外管內的流體之間的進行熱交換的換熱面積，進而提高了套管式換熱裝置的內管內的流體與外管內的流體之間的進行熱交換的熱交換系數。

進一步地，由于本實用新型的套管式換熱裝置及具有其的二氧化碳熱泵熱水器中，每根內管具有螺旋延伸段，可加速每根內管外側流體流動時的擾動，減薄流體流動的平流層，進一步提高了套管式換熱裝置的熱交換系數。