CN104949318B - 换热器、空调系统以及换热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器、空调系统以及换热方法，所述换热器包括第一集流管(1)、第二集流管(2)、多根第一换热管(6)、多根第二换热管(7)、多根第三换热管(8)、第一总管(3)和第二总管(4)等，并且，所述第二支管(32)上设置有第一阀门(34)，所述第四支管(42)上设置有第二阀门(44)。当开始对换热器进行化霜时，打开第一阀门同时关闭第二阀门，高温冷媒从第一总管经第一集流管流入第一换热管与第三换热管，第二换热管位于第一换热管与第三换热管之间，第一换热管与第三换热管在完成自身化霜的同时，共同对冷媒反向流动的第二换热管进行化霜，以缩短化霜所消耗的时间来提升换热器的化霜效率。

Description

换热器、空调系统以及换热方法

技术领域

本发明涉及换热技术领域，具体地，涉及一种换热器、空调系统以及换热方法。

背景技术

空调的结构包括压缩机、位于室外的冷凝器、四通阀、单向阀以及毛细管组件等。其中，平行流换热器常作为空调的室外冷凝器使用，而空调中常用的平行流换热器是一种全铝换热器，其换热效率高，结构紧凑，成本较普通铜管换热器更具优势，越来越受到各空调厂商的重视。然而，当平行流换热器作为冷暖机室外冷凝器使用时，有一个较明显的弊端，就是低温工况表现较差，换热能力不如同等规格的铜管换热器。分析其原因，主要是因为在低温工况下平行流换热器相比于铜管换热器，其结霜速度较快，而化霜速度又较慢。而空调在化霜期间是没有能力输出的，即此时的制热量为零，所以化霜时间哪怕可以缩短几秒钟，对整个周期内制热能力的平均值都有较大的提升。

现在的空调一般采用四通阀切向化霜，即在低温工况下将空调转为制冷模式，冷媒经过压缩机压缩后直接进入室外的换热器，利用较高温度的冷媒对换热器进行化霜。但是随着换热的进行，冷媒的温度会沿着流程逐渐降低，所以靠近制冷流路进口(即第一流程(图1至图3中扁管内从左至右的流向)入口处)的那部分霜总是最先化干净，而靠近制冷流路出口(即第二流程(图1至图3中扁管内从右至左的流向)出口处)的那部分霜总是最后化干净。由于平行流换热器的换热性能较好，所以这一点表现得更加明显，化霜时冷媒到达制冷流路进口(即第一流程入口处)时温度可以达到80℃左右，而经过第一流程后到达折弯侧集流管时温度可能只有45℃左右，所以第二流程的最末端也就是靠近制冷流路出口处的那部分霜是最难化干净，耗时最长。参见图1，虽然第一流程中最下部扁管中的高温冷媒可以通过热传导的方式帮助融化第二流程最上部的两至三根扁管上的霜层，但第二流程一般具有八至十二根扁管，所以这种“帮助”的效果是十分有限的，且仅对第二流程上部有效，对第二流程下部却无能为力。

所以，要想提升平行流换热器的化霜效率，在保证霜层能够完全融化的前提下，尽可能的去缩短化霜所消耗的时间是一个重要且行之有效的解决途径，也是本领域的技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够缩短化霜所消耗的时间来提升化霜效率的换热器。

为了实现上述目的，本发明提供一种换热器，该换热器包括第一集流管、第二集流管、多根第一换热管、多根第二换热管、多根第三换热管、第一总管和第二总管，所述第一集流管沿延伸方向依次分为相互独立的第一腔、第二腔和至少一个第三腔，所述第一换热管的一端与所述第一腔连通且另一端与所述第二集流管连通，所述第二换热管的一端与所述第二腔连通且另一端与所述第二集流管连通，所述第三换热管的一端与所述第三腔连通且另一端与所述第二集流管连通，所述第一总管通过第一支管与所述第一腔连通且通过第二支管与第三腔连通，所述第二总管通过第三支管与第二腔连通且通过第四支管与第三腔连通，所述第二支管上设置有第一阀门，所述第四支管上设置有第二阀门。

优选地，每个所述第三腔所连通的所述第三换热管的数量与所述第二换热管的数量相等。

优选地，所述第二集流管分为相互连通的第四腔和第五腔，所述第一换热管的一端与所述第一腔连通且另一端与所述第四腔连通，所述第二换热管的一端与所述第二腔连通且另一端与所述第五腔连通，所述第三换热管的一端与所述第三腔连通且另一端与所述第五腔连通。

优选地，所述第一集流管的延伸方向与所述第二集流管的延伸方向相互平行，和/或，所述第一换热管、所述第二换热管和所述第三换热管的延伸方向均与所述第一集流管的延伸方向垂直。

优选地，所述第一换热管、所述第二换热管和所述第三换热管均为扁管。

优选地，所述第一腔与所述第二腔之间以及所述第二腔与所述第三腔之间均设有第一隔板。

优选地，所述第四腔与所述第五腔之间设有第二隔板，所述第二隔板上设有通孔。

优选地，所述第四腔与所述第五腔通过连通管连通。

优选地，所述第一阀门和所述第二阀门均为电磁阀。

另外，本发明还提供一种空调系统，其中，所述空调系统包括压缩机、四通阀以及上述的换热器。

另外，本发明还提供一种根据上述的换热器进行的换热方法，其中，所述换热方法包括：对所述换热器进行化霜时，打开第一阀门同时关闭第二阀门

优选地，所述换热方法还包括：进行制热/制冷时，关闭第一阀门同时打开第二阀门。

上述技术方案中，当空调系统处于制冷模式或者制热模式时，第二换热管和第三换热管中的冷媒为同向流动。然而，当开始对换热器进行化霜时，打开第一阀门同时关闭第二阀门，高温冷媒从第一总管经第一集流管流入第一换热管与第三换热管，高温冷媒使第一换热管与第三换热管变热而对其表面进行化霜，第二换热管位于第一换热管与第三换热管之间，流入第二换热管内的冷媒温度降低，第一换热管与第三换热管内的高温冷媒还能够共同对冷媒反向流动的第二换热管进行化霜，以缩短化霜所消耗的时间来提升换热器的化霜效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的换热器的制冷模式的结构示意图；

图2是本发明的换热器的制热模式的结构示意图；

图3是本发明的换热器的化霜模式的结构示意图。

其中，

1 第一集流管 11 第一腔

12 第二腔 13 第三腔

14 第一隔板 2 第二集流管

21 第四腔 22 第五腔

23 第二隔板 3 第一总管

31 第一支管 32 第二支管

33 第二三通接头 34 第一阀门

4 第二总管 41 第三支管

42 第四支管 43 第一三通接头

44 第二阀门 6 第一换热管

7 第二换热管 8 第三换热管

9 连通管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种换热器，该换热器包括第一集流管1、第二集流管2、多根第一换热管6、多根第二换热管7、多根第三换热管8、第一总管3和第二总管4，第一集流管1沿延伸方向依次分为相互独立的第一腔11、第二腔12和至少一个第三腔13，第一换热管6的一端与第一腔11连通且另一端与第二集流管2连通，第二换热管7的一端与第二腔12连通且另一端与第二集流管2连通，第三换热管8的一端与第三腔13连通且另一端与第二集流管2连通，第一总管3通过第一支管31与第一腔11连通且通过第二支管32与第三腔13连通，第二总管4通过第三支管41与第二腔12连通且通过第四支管42与第三腔13连通，第二支管32上设置有第一阀门34，第四支管42上设置有第二阀门44。当空调系统处于制冷模式或者制热模式时，第二换热管7和第三换热管8中的冷媒为同向流动。然而，当开始对换热器进行化霜时，打开第一阀门34同时关闭第二阀门44，高温冷媒从第一总管3经第一集流管1流入第一换热管6与第三换热管8(即第一流程)，高温冷媒使第一换热管6与第三换热管8变热而对其表面进行化霜，第二换热管7位于第一换热管6与第三换热管8之间，流入第二换热管7内的冷媒温度降低，第一换热管6与第三换热管8内的高温冷媒还能够共同对冷媒反向流动(即第二流程)的第二换热管7进行化霜，以缩短化霜所消耗的时间来提升换热器的化霜效率。其中，如图1至图3所示，第二换热管7设于第一换热管6与第三换热管8之间，从而更利于共同对第二换热管7进行化霜。

作为一种优选的实施方式，参见图2，每个第三腔13所连通的第三换热管8的数量与第二换热管7的数量相等。由于连通第一集流管1的各个铜管的内径相同，即第三支管41与第四支管42的内径相同，从而从第二总管4分别进入第二腔12以及各个第三腔13的冷媒流量相同。因此，当每个第三腔13所连通的第三换热管8的数量与第二换热管7的数量相等时，各根第二换热管7与各根第三换热管8中的流量均衡。具体地，在制热模式时，从第二总管4进入的冷媒，在各根第二换热管7与各根第三换热管8中的流量都均衡。

其中，在本实施方式中，第二集流管2分为相互连通的第四腔21和第五腔22，第一换热管6的一端与第一腔11连通且另一端与第四腔21连通，第二换热管7的一端与第二腔12连通且另一端与第五腔22连通，第三换热管8的一端与第三腔13连通且另一端与第五腔22连通。将第二集流管2分隔为相互连通的腔的第四腔21和第五腔22，从而在制冷模式和制热模式中，减少冷媒的第一流程与第二流程之间的相互影响，保证冷媒在完成第一流程后再开始第二流程，使换热器内的冷媒流动有序且可靠。

另外，集流管与换热管的排列形式可多种形式，其中，如图作为一种优选的实施方式，第一集流管1的延伸方向与第二集流管2的延伸方向相互平行，从而使多根换热管能够均匀地布置于第一集流管1与第二集流管2之间，且各根换热管的长度相等。具体地，第一换热管6、第二换热管7和第三换热管8的延伸方向均与第一集流管1的延伸方向垂直，即所有的换热管均相互平行，且所有的换热管都与第一集流管1以及第二集流管2的延伸方向垂直，从而形成整齐的排列方式，以便于换热管之间的热传递。其中，此处的延伸方向是指管道的轴线方向。同时，换热器还可以设置多根连接换热管的翅片，翅片的延伸方向(其中，此处的延伸方向是指长度方向)与第一集流管1的延伸方向平行且翅片的长度与第一集流管1的长度基本相同，不同的换热管可以通过翅片进行热传递，以进一步地提高换热器的换热效率。

进一步地，为了方便各个总管以及各个支管的安装连接，在优选的实施方式中采用三通接头进行连接。其中，第一总管3的一端设置有第二三通接头33，第一支管31、第二支管32均通过第二三通接头33与第一总管3连通。第四支管42的第二阀门44与第三腔13之间的位置设置有第一三通接头43，第二支管32通过第一三通接头43与第四支管42连通。通过第一三通接头43，顺利实现第一总管3到第一支管31、第二支管32的分流，而通过第二三通接头33，顺利地实现第二支管32与第四支管42的汇流。

其中，第一换热管6、第二换热管7和第三换热管8均为扁管，即第一换热管6、第二换热管7和第三换热管8的横截面可为多种形状，例如长方形、正方形、圆形或者椭圆形，等等。作为优选的实施方式，第一换热管6、第二换热管7和第三换热管8的横截面均优选为长方形(即第一换热管6、第二换热管7和第三换热管8均为扁管)，且第一换热管6、第二换热管7和第三换热管8的横截面的长边均与第一集流管1的延伸方向垂直，从而使相邻的换热管之间具有较大的对应面积(对应面积是指两根相邻换热管的相互最靠近的管壁之间相互对应的且用于相互传热的面积)，而提高换热管之间的换热效率。

如图1至图3所示，第一腔11与第二腔12之间以及第二腔12与第三腔13之间均设有第一隔板14，而将第一集流管1分隔成多个相互独立的腔室。在设置有多个第三腔13时，相邻的第三腔之间也是通过第一隔板14进行分隔。然而，第四腔21与第五腔22之间可设有第二隔板23，第二隔板23上设有通孔，从而使冷媒在第四腔21与第五腔22之间能够顺畅流动。另外，第四腔21与第五腔22还可以通过连通管9连通。在一个换热器中，可以选择设置第二隔板23与连通管9中的一者，也可以同时设置两者，以在万一第二隔板23或者连通管9被堵塞时，冷媒还能够在第四腔21与第五腔22之间顺畅流动。

进一步地，第一阀门34和第二阀门44可以为电磁阀、液压阀或者手动阀，等等。作为一种优选的实施方式，第一阀门34和第二阀门44均优选为电磁阀，通过控制元件对电磁阀的通断进行控制，而这些控制元件可以与空调系统的控制模块集成，从而使得换热器各个模式之间的相互转换更加便捷灵活。

另外，本发明还提供一种空调系统，其包括压缩机、四通阀以及上述的换热器。第一换热管6与第三换热管8内的高温冷媒能够共同对冷媒反向流动(即第二流程)的第二换热管7进行化霜，以缩短化霜所消耗的时间来提升换热器的化霜效率。

进一步地，本发明还提供一种根据上述的换热器进行的换热方法，其包括：对换热器进行化霜时，打开第一阀门34同时关闭第二阀门44。

具体地，当开始对换热器进行化霜时，打开第一阀门34同时关闭第二阀门44。高温冷媒从第一总管3流入(此处冷媒的流入位置与制冷模式时相同)，经第一支管31进入第一腔11后再经第一换热管6进入第二集流管2，同时，经第二支管32进入第三腔13后再经第三换热管8进入第二集流管2，第一换热管6与第三换热管8共同对第二换热管7进行化霜。然后，第二集流管2内经第二换热管7流入第二腔12，并经第三支管41、第二总管4流出。最后，在化霜结束后，关闭第一阀门34同时打开第二阀门44，换热器进入制热模式。

当空调系统处于制冷模式或者制热模式时，第二换热管7和第三换热管8中的冷媒为同向流动。具体地，如图1所示，制冷模式时，关闭第一阀门34同时打开第二阀门44，冷媒从第一总管3流入，经第一支管31进入第一腔11后再经第一换热管6进入第四腔21，然后，冷媒从第四腔21流入第五腔22，经第二换热管7与第三换热管8进入第二腔12或者第三腔13，最后分别经第三支管41和第四支管42，从第二总管4流出，其中，第二换热管7和第三换热管8中的冷媒的流向相同。如图2所示，制热模式时，关闭第一阀门34同时打开第二阀门44，冷媒的流动方向与制冷模式中冷媒的流动方向刚好相反。

然而，当预计各换热管上有结霜时，开始对换热器进行化霜，打开第一阀门34同时关闭第二阀门44，冷媒第一换热管6与第三换热管8内的高温冷媒能够共同对冷媒反向流动的第二换热管7进行化霜，以缩短化霜所消耗的时间来提升换热器的化霜效率。从开始化霜到结束化霜所用的时间大概是三到四分钟，完成化霜可以提高空调系统的制热效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.换热器，其特征在于，所述换热器包括第一集流管(1)、第二集流管(2)、多根第一换热管(6)、多根第二换热管(7)、多根第三换热管(8)、第一总管(3)和第二总管(4)，所述第一集流管(1)沿延伸方向依次分为相互独立的第一腔(11)、第二腔(12)和至少一个第三腔(13)，所述第一换热管(6)的一端与所述第一腔(11)连通且另一端与所述第二集流管(2)连通，所述第二换热管(7)的一端与所述第二腔(12)连通且另一端与所述第二集流管(2)连通，所述第三换热管(8)的一端与所述第三腔(13)连通且另一端与所述第二集流管(2)连通，所述第一总管(3)通过第一支管(31)与所述第一腔(11)连通且通过第二支管(32)与第三腔(13)连通，所述第二总管(4)通过第三支管(41)与第二腔(12)连通且通过第四支管(42)与第三腔(13)连通，所述第二支管(32)上设置有第一阀门(34)，所述第四支管(42)上设置有第二阀门(44)；当开始对换热器进行化霜时，打开所述第一阀门(34)同时关闭所述第二阀门(44)，高温冷媒从所述第一总管(3)经所述第一集流管(1)流入所述第一换热管(6)与所述第三换热管(8)。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，每个所述第三腔(13)所连通的所述第三换热管(8)的数量与所述第二换热管(7)的数量相等。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第二集流管(2)分为相互连通的第四腔(21)和第五腔(22)，所述第一换热管(6)的一端与所述第一腔(11)连通且另一端与所述第四腔(21)连通，所述第二换热管(7)的一端与所述第二腔(12)连通且另一端与所述第五腔(22)连通，所述第三换热管(8)的一端与所述第三腔(13)连通且另一端与所述第五腔(22)连通。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述第一集流管(1)的延伸方向与所述第二集流管(2)的延伸方向相互平行，和/或，

所述第一换热管(6)、所述第二换热管(7)和所述第三换热管(8)的延伸方向均与所述第一集流管(1)的延伸方向垂直。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述第一换热管(6)、所述第二换热管(7)和所述第三换热管(8)均为扁管。

6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一腔(11)与所述第二腔(12)之间以及所述第二腔(12)与所述第三腔(13)之间均设有第一隔板(14)。

7.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述第四腔(21)与所述第五腔(22)之间设有第二隔板(23)，所述第二隔板(23)上设有通孔。

8.根据权利要求3或7所述的换热器，其特征在于，所述第四腔(21)与所述第五腔(22)通过连通管(9)连通。

9.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一阀门(34)和所述第二阀门(44)均为电磁阀。

10.空调系统，其特征在于，所述空调系统包括压缩机、四通阀以及根据权利要求1-9中任一项所述的换热器。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的换热器进行的换热方法，其特征在于，所述换热方法包括：对所述换热器进行化霜时，打开第一阀门(34)同时关闭第二阀门(44)。

12.根据权利要求11中所述的换热方法，其特征在于，所述换热方法还包括：进行制热/制冷时，关闭第一阀门(34)同时打开第二阀门(44)。