[发明专利]热交换器装置和热泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及包括热交换器的热交换器装置，所述热交换器具有能够连接到流体循环系统的主侧以及暴露于气体的次侧。

此外，本发明涉及一种热泵系统，所述热泵系统包括用于循环流体的回路，所述回路包括流体驱动部、热侧热交换器、膨胀阀以及冷侧热交换器。

背景技术

在热泵系统中，能够是液相和气相的制冷剂循环通过回路。在压缩机驱动系统中，蒸汽由压缩机来压缩。蒸汽的温度升高。该热蒸汽被引导通过热侧热交换器。从热侧热交换器排放的热量可被用于空间加热或自来水加热。该蒸汽冷却并且将其相改变为液体。该液体被允许在膨胀阀中膨胀。膨胀的液体被引导通过冷侧热交换器。在冷侧热交换器中，液体从空气吸收热量并且蒸发。如吸收或吸附热泵系统的其他系统在没有压缩机的情况下运行，而仍具有冷侧热交换器和热侧热交换器。

通常，风扇或其他驱动机构被使用，以便驱动足够的空气通过冷侧热交换器。然而，这种风扇需要附加能量。此外，风扇是有噪音的。

发明内容

本发明解决的问题是以极少的能量消耗来操作热交换器。

该目的通过包括权利要求1的特征的热交换器装置来实现。

具体地，热交换器的次侧被连接到沿重力方向向下延伸的管道。

当热量从冷侧热交换器的空气被吸收时，该空气冷却并且该冷的空气与周围空气相比具有较高密度。想法是使用该重空气的势能，以驱动空气流通过热交换器。借助该管道，增加了用于驱动空气通过热交换器的最大可用势能。在没有该管道的情况下，最大可用势能来自于热交换器的厚度本身。然而，如果使用该管道，那么由热交换器冷却的空气不能够直接逃逸到环境或周围空气，而是以由管道沿垂直于其运动的方向来限制的体积的形式下落。因此，较大体积的冷空气被保持在一起，这增加了势能。

在优选实施方式中，管道沿竖直方向延伸。因此，重力可作用在冷空气上而没有任何偏离。

优选地，所述管道的截面对应于覆盖所述热交换器的所述次侧的区域。在该情况下，流经热交换器的全部空气都被用于形成冷空气体积，所述冷空气体积继而驱动空气通过热交换器。

在有利的实施方式中，所述截面沿远离所述热交换器的方向减小。在该实施方式中，从管道逃逸的空气被加速。增加了驱动空气通过热交换器的抽吸力。与具有恒定截面的情况相比，这可用于驱动更多的空气通过热交换器。

优选地，所述管道至少在其长度的一部分上具有圆形截面。该截面与周围壁沿周向方向的长度之间的关系在管道的具有圆形截面的部段中是最优的。因此，管道中的空气受环境温度热影响较少。

优选地，所述管道包括绝热的壁。这是替代特征或附加特征，以避免管道内的空气由该管道外部的较热空气加热。由于管道内部的空气与该管道外部的环境空气之间的温差不太高，因此相当小的绝热就已足够。

优选地，所述管道具有至少0.5 m的长度。管道越长，则更多的势能可用。至少0.5 m的长度是指管道沿重力方向的竖直长度。

在优选实施方式中，所述次侧没有流体驱动装置。该管道允许用较少风扇能量操作，即，能够使用较小风扇或者借助较少功率来驱动的风扇。在优化构造中，管道足以驱动足够空气通过热交换器的次侧。

优选地，在所述管道的出口处设置有间隔装置。所述间隔装置防止管道关闭，尤其保持至所述管道竖立在其上的基板的足够距离。

该问题由具有权利要求10的特征的热泵系统来解决。

借助于空气的势能（当使用管道时，所述势能增加），空气（或任何其他气体或液体）被驱动通过冷侧热交换器。

优选地，所述冷侧热交换器暴露于户外环境空气。在该情况下，户外环境空气能够被用作热泵系统的热源。然而，极少或甚至没有功率用于驱动空气通过冷侧热交换器。这导致热泵系统具有非常好的效率。

附图说明

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式，在附图中：

图1是热泵系统的示意图；

图2示出了热交换器装置的第一实施方式；

图3示出了热交换器装置的第二实施方式；以及

图4示出了热交换器装置的第三实施方式。

具体实施方式

图1示意性地示出了热泵系统1，所述热泵系统包括用于循环制冷剂的回路2。制冷剂是在回路2内能够具有液相和气相的流体。流体的状态取决于在回路2的一些部段内的温度和压力状况。

回路2包括压缩机3，所述压缩机作为压缩气态流体的流体驱动部段操作。该压缩所必需的能量从例如电功率源被取用。在压缩期间，流体的温度增加。