CN100516702C - 热泵空调器的制冷系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种热泵空调器的制冷系统，包括压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、节流装置、室内侧换热器，其特征是：至少该室内、外侧换热器中之一是由至少两个分换热器组成，各分换热器通过阀门构成联接于四通换向阀与节流装置之间的并、串联管路。各分换热器根据制热和制冷的不同要求，通过阀门构成相应的并、串联管路，从而达到在冷凝过程中，各分换热器串联，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在制热过程中，各分换热器并联，降低制冷剂流速，减少压力损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调器，特别是一种热泵空调器的制冷系统及其实现方法。
背景技术
典型的热泵空调制冷系统是由压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、节流装置、室内侧换热器五个部分组成，在变频空调中多用电子膨胀阀作节流装置，为防止系统中杂质堵塞节流装置，通常安装有过滤器。图1为一个典型的热泵空调制冷系统图，其中，压缩机的进气口和排气口通过四通阀分别连接室外侧换热器和室内侧换热，室外侧换热器和室内侧换热之间连接有节流装置和过滤器，控制四通换向阀的位置实现室内冷暖空调。图中实线箭头为制冷运转时制冷剂流动的方向，虚线为制热运转时制冷剂流动的方向。
以室外侧换热器为例，制冷运转时，压缩机排出的高温高压过热气态制冷剂在室外换热器冷却成为液体。制热运转时，气液混合制冷剂在室外换热器中蒸发成为制冷剂蒸汽。由于换热器管道内表面粗糙不平和制冷剂流向改变，制冷剂在换热器管道内流动，有沿程阻力损失和局部阻力损失，制冷剂在管道内流动的同时，压力会下降。压力下降会导致换热器传热的对数平均温差减小，换热效果劣化。对于沿程阻力损失来讲，它与制冷剂流速的二次方成正比，ΔP～V2。另一方面，流速的提高会使制冷剂与管壁间的换热系数增大。但是对制冷剂的管内的冷凝过程和蒸发过程，就同一换热器来讲，压力损失的幅度是不同的，冷凝过程的压力损失较少，而管内蒸发器的压力损失较大。
对室外换热器来讲，制冷时因为是冷凝过程，其压力损失较小，这时我们希望能采用较少的分路数，以提高流速，增大换热系数。而对制热来讲，因为是蒸发过程，压力损失较大，与流速对换热系数的影响相比，压力损失产生的对数平均温差减小对换热量影响占主导，这时我们往往希望采用较多的分路数，以降低制冷剂流速，减少压力损失。如此一来，对于同一个换热器就无法做到制冷、制热都是最佳的分路设计，不能做到兼顾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，提供一种能在冷凝过程中，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在制热过程中，降低制冷剂流速，减少压力损失的热泵空调器的制冷系统及其实现方法。
本发明所提供的热泵空调器的制冷系统及其实现方法是由如下技术方案来实现的。
一种热泵空调器的制冷系统，包括压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、节流装置、室内侧换热器，其特征是：至少该室内、外侧换热器中之一是由至少两个分换热器组成，各分换热器通过阀门构成联接于四通换向阀与节流装置之间的并、串联管路。
除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的阀门是单向阀，所述的分换热器的与四通换向阀的连接端，除第一个分换热器外，均通过一通向四通换向阀的单向阀连接该四通换向阀；所述的分换热器的与节流装置的连接端，除最后一个分换热器外，均通过一通向分换热器的单向阀连接该节流装置；前一分换热器与下一个分换热器之间通过通向下一个分换热器的单向阀构成串联管路。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的阀门是电磁阀，或电子膨胀阀、或手动阀门。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的分换热器之间的串联阀门是电磁阀。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室外侧换热器的串联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号可以直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室内侧换热器的串联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的分换热器之间的并联阀门是电磁阀。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室外侧换热器的并联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室内侧换热器的串联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的节流装置是电子膨胀阀，或具有类似作用的毛细管、热力膨胀阀等其它节流装置。
所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：于制冷管路中，还设有截止阀、压力控制阀、气液分离装置、干燥、消音装置等。
本发明还提供一种实现如权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统的方法。
一种如权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统的实现方法，其特征是：将室内侧换热器和室外侧换热器均设置成有多个分换热器，在冷凝过程中，将各分换热器通过阀门构成串联连接，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在制热过程中，将各分换热器通过阀门构成并联连接，降低制冷剂流速，减少压力损失。
本发明的优点在于：
各分换热器根据制热和制冷的不同要求，通过阀门构成相应的并、串联管路，从而达到在冷凝过程中，各分换热器串联，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在制热过程中，各分换热器并联，降低制冷剂流速，减少压力损失。
为对本发明的结构特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附图详细说明如下：
附图说明
图1是现有热泵空调器的制冷系统的示意图。
图2是本发明热泵空调器的制冷系统的实施例一的示意图。
图3是本发明热泵空调器的制冷系统的实施例二的示意图。
图4是本发明热泵空调器的制冷系统的实施例三的示意图。
图5、图6、图7是本发明热泵空调器的换热器的不同实施方式的示意图。
具体实施方式
图2所示是本发明所提供的一种热泵空调器的制冷系统，包括压缩机1、四通换向阀2、室外侧换热器3、节流装置5、室内侧换热器6，为能实现本发明所提出的，能在冷凝过程中，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在制热过程中，降低制冷剂流速，减少压力损失的目的。本发明所提供的热泵空调器的制冷系统中，至少该室内、外侧换热器6、3中之一是由至少两个分换热器3a、3b、(6a、6b)组成，各分换热器通过阀门构成联接于四通换向阀4与节流装置5之间的并、串联管路。
上述阀门可以是单向阀(如图5所示)，所述的分换热器的与四通换向阀的连接端，除第一个分换热器外，均通过一通向四通换向阀的单向阀连接该四通换向阀；所述的分换热器的与节流装置的连接端，除最后一个分换热器外，均通过一通向分换热器的单向阀连接该节流装置；前一分换热器与下一个分换热器之间通过通向下一个分换热器的单向阀构成串联管路。
所述的阀门还可以是电磁阀(如图6所示)，或电子膨胀阀、或手动阀门。还可以是，分换热器之间的串联阀门采用电磁阀，并联阀门采用单向阀(如图7所示)或相反。
当室外侧换热器的串联阀门是电磁阀7时(如图2所示)，该电磁阀7的控制信号可直接取自电磁四通换向阀2的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀7选用常开型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀7选用常闭型电磁阀。若所述的分换热器之间的并联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号也可直接取自电磁四通换向阀2的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀。
当室内侧换热器的串联阀门是电磁阀7a时(如图3)所示，该电磁阀7a的控制信号也可直接取自电磁四通换向阀2的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀。若所述室内侧换热器的分换热器之间的并联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀2的控制信号时，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀。
实施例一
图2所示为本发明的实施例一的示意图，是以室外侧换热器为例进行具体说明，在本实施例中，该该室外侧散热器3是由两个分散热器3a、3b所组成，分散热器3a、3b之间用电磁阀7构成串联管路。二分散热器3a、3b中，分散热器3a是第一个与四通换向阀连接的分换热器，因此直接与四通换向阀连接，而另一端，则通过一通向四通换向阀的单向阀8连接节流装置5；分散热器3b则通过一通向四通换向阀的单向阀连接该四通换向阀2，由于本实施例中，该室外侧散热器3是由两个分散热器3a、3b所组成，因此分散热器3b是最后一个分换热器，因此，分换热器3b与节流装置直接连接，构成并联于四通换向阀与节流装置之间的并联管路。
实施例二
图3所示为本发明的实施例二的示意图，除室外侧与实施例一作相同改进外，并对室内侧换热器也作了相同改进。在本实施例中，该室内侧散热器6也是由两个分散热器6a、6b所组成，分散热器6a、6b之间用电磁阀7a构成串联管路，二分散热器6a、6b中，分散热器6a是第一个与四通换向阀连接的分换热器，因此直接与四通换向阀连接，而另一端，则通过一通向四通换向阀的单向阀8a连接节流装置5；分散热器6b则通过一通向四通换向阀的单向阀连接该四通换向阀2，由于本实施例中，该室内侧散热器6是由两个分散热器6a、6b所组成，因此分散热器6b是最后一个分换热器，因此，分换热器6b与节流装置直接连接，构成并联于四通换向阀与节流装置之间的并联管路。
实施例三
图4所示为本发明的实施例三的示意图，其与实施例二的区别在于，室外侧散热器3是由三分散热器3a、3b和3c组成，分散热器3a、3b之间用电磁阀7和单向阀构成串并联管路后再与3c分散热器串联，构成另一种连接与四通换向阀与节流装置之间的并联管路。
以上所列举的实施例仅仅是一小部分，从上述实施例中可以看出，本发明主要是提供一种能在冷凝过程中，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在制热过程中，降低制冷剂流速，减少压力损失的热泵空调器的制冷系统的实现方法。该方法是将室内侧换热器和室外侧换热器设置成有多个分换热器，在冷凝过程中，将各分换热器通过阀门构成串联连接，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在蒸发过程中，将各分换热器通过阀门构成并联连接，降低制冷剂流速，减少压力损失。
本发明对室外侧换热器构造进行简单改造，增加两个单向阀和一个电磁阀，在不增加太多成本的情况下，实现制冷、制热不同的分路数，使制冷和制热状态换热器的效果都趋于最佳。如图2所示制冷系统，8、9为两个单向阀，流动方向为箭头所示方向，7为一个电磁阀，制冷时导通，制冷剂沿箭头所示方向流动，制热时关闭，不允许制冷剂流过电磁阀。
图2所示制冷系统，制冷时室外换热器的3a和3b两部分为串联连接，为一个流程，制热时室外换热器的3a和3b两部分为并联连为两个流程。制冷时利用冷凝过程压力损失较小的特点，采用较少的分路数(一个分路)，以提高流速，增大换热系数。制热时根据是蒸发器过程压力损失较大的特点，采用较多的分路数(两个分路)，以降低制冷剂流速，减少压力损失。
图2与图1相比，增加单向阀8、9和电磁阀7，电磁阀7制冷时开启，制热运转时关闭。
制冷运转如图实线所示，因为单向阀8、9的截止作用，制冷剂在流经3a段后，经电磁阀7引入3b段，对整个室外换热器来讲，流程分路数为1，较图1中流程数减半，流速提高，而此时压力损失所引起误差下降不明显，使得制冷能力，COP提以提高。
制热运转时，如图2虚线所示，为2个流程，与一个流程相比，压力损失小，换热效果好。
Claims (12)
1、一种热泵空调器的制冷系统，包括压缩机、四通换向阀、室外侧换热器、节流装置、室内侧换热器，其特征是：至少该室内、外侧换热器中之一是由至少两个分换热器组成，各分换热器通过阀门构成联接于四通换向阀与节流装置之间的并、串联管路。
2、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的阀门是单向阀，所述的分换热器的与四通换向阀的连接端，除第一个分换热器外，均通过一通向四通换向阀的单向阀连接该四通换向阀；所述的分换热器的与节流装置的连接端，除最后一个分换热器外，均通过一通向分换热器的单向阀连接该节流装置；前一分换热器与下一个分换热器之间通过通向下一个分换热器的单向阀构成串联管路。
3、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的阀门是电磁阀，或电子膨胀阀、或手动阀门。
4、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的分换热器之间的串联阀门是电磁阀。
5、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室外侧换热器的串联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀。
6、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室内侧换热器的串联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀。
7、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的分换热器之间的并联阀门是电磁阀。
8、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室外侧换热器的并联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀。
9、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：当室内侧换热器的串联阀门是电磁阀时，该电磁阀的控制信号直接取自电磁四通换向阀的控制信号，对于制热四通阀上电模式，电磁阀选用常开型电磁阀；对于制冷四通阀上电模式，电磁阀选用常闭型电磁阀。
10、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：所述的节流装置是电子膨胀阀，或具有类似作用的毛细管、热力膨胀阀或其它节流装置。
11、根据权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统，其特征是：于制冷管路中，还设有截止阀、压力控制阀、气液分离装置、干燥、消音装置。
12、一种如权利要求1所述的热泵空调器的制冷系统的实现方法，其特征是：将室内侧换热器和室外侧换热器至少其中的一个，设置成有多个分换热器，在冷凝过程中，将各分换热器通过阀门构成串联连接，提高制冷剂流速以增大换热系数，而在制热过程中，将各分换热器通过阀门构成并联连接，降低制冷剂流速，减少压力损失。
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