CN110243108A - 一种冷凝器及换热系统和空调 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷凝器及换热系统和空调，其中冷凝器包括高效换热区和低效换热区，冷媒流经所述高效换热区后，从所述低效换热区流出冷凝器。本发明通过将冷凝器分为高效换热区和低效换热区，调整冷凝器中支路的管路长度，并结合冷凝器的安装位置，适当调整每一支路的进口和出口位置，达到在冷凝器支路中流动的冷媒均匀的目的，实现系统性能提升，有效解决冷凝器因换热不均导致的性能不佳及制热易结霜问题。

Description

一种冷凝器及换热系统和空调

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种冷凝器及换热系统和空调。

背景技术

翅片管式冷凝器作为空调系统中最重要的四大部件之一，被广泛应用于制冷空调行业。对于壁挂式空调产品而言，翅片式冷凝器系统间流路布置的合理性关系到冷凝器能否充分发挥换热效果。但实际产品中，流路的均匀与否受多方面因素的影响，如流程长度、分流的合理性，风场的分布情况以及冷媒进入冷凝器时的状态等等。目前冷凝器流路受限于风场限制，很难做到流路均匀。目前的解决方案基本是通过分流器及分流毛细管分流的方式实现不同换热场的热量均衡，但此种方案增加了生产难度，同时也增加了成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种冷凝器及换热系统和空调，通过流路走向和布局，能够更好的匹配风场分布，解决冷凝器流路不均问题，以提升空调的性能及可靠性。

本发明提供的一种冷凝器，其包括高效换热区和低效换热区，

所述高效换热区包括一组以上的冷凝支路，每组所述冷凝支路包括第一冷凝支路和第二冷凝支路，所述第一冷凝支路的外漏管线组成倒“U”型，所述第二冷凝支路的外漏管线组成倒“N”型；所述第一冷凝支路包括第一冷凝支路入口和第一冷凝支路出口，所述第二冷凝支路包括第二冷凝支路进口和第二冷凝支路出口，所述第一冷凝支路进口和所述第二冷凝支路进口相邻，所述第一冷凝支路出口和所述第二冷凝支路出口不相邻；

所述低效换热区包括一个以上的过冷支路，每个所述过冷支路的外漏管线组成“U”型或倒“U”型；所述过冷支路包括过冷支路进口和过冷支路出口；

所述第一冷凝支路进口、所述第二冷凝支路进口和所述过冷支路进口均于位背风侧，所述第一冷凝支路出口、所述第二冷凝支路出口和所述过冷支路出口均位于迎风侧；所述高效换热区的所述第一冷凝支路出口和所述第二冷凝支路出口均与所述低效换热区的所述过冷支路入口连接；

冷媒流经所述高效换热区后，从所述低效换热区流出冷凝器。

采用以上技术方案：在保证机组结构不动的情况下实现了冷凝器中的流路均匀分布，进一步提高了冷凝器的换热效率；此外本发明实现方式简单，无需分流器及分流毛细管，单纯调整流路长度及跳管分布即可实现。

可选的，一组所述冷凝支路与一个所述过冷支路对应。该种结构，能够加快冷媒流速，提高过冷支路的换热效率。

可选的，所述高效换热区所占冷凝器的总面积大于所述低效换热区所占冷凝器的总面积。该种设置能够结合冷媒的换热效率以及风场的布局，实现换热效率的最大化。

可选的，所述高效换热区和所述低效换热区所占冷凝器总面积的比例为9:1-7:3。通过实验证实，该种比例，换热效率最优。

可选的，所述第一冷凝支路和所述第二冷凝支路均分别包括四根U管，其中两根所述U管分布在迎风侧，两根所述U管分布在背风侧；所述过冷支路包括三根U管，两根所述U管分布在迎风侧，一根所述U管分布在背风侧；或两根所述U管分布在背风侧，一根所述U管分布在迎风侧。该种结构为根据风场的分布，对冷凝器中的U管进行合理布置。

可选的，所述第一冷凝支路进口和第二冷凝支路进口通过Y型三通连接。通过Y型三通连接，第一冷凝支路进口和第二冷凝支路进口通过Y型三通与同一个管路连通，进而使通过第一冷凝支路进口进入第一冷凝支路的冷媒和第二冷凝支路进口进入第二冷凝支路的冷媒温度相同或近似相同，同时能够节省空间，以便在空调内部合理布局。

可选的，所述第一冷凝支路出口和所述第二冷凝支路出口通过集流管组件连接后，连接至所述过冷支路的所述过冷支路进口。该种结构，能够通过一个集流管将第一冷凝支路和第二冷凝支路中的两路冷媒汇合到一起，进而加快冷媒流速，提高换热效率。

可选的，当所述过冷支路为两个以上时，所述过冷支路的所述过冷支路出口通过集流管组件连接。

本发明还提供了一种换热系统，其包括权如上述的冷凝器。

本发明还提供了一种空调，其包括如上述的冷凝器。

附图说明

图1为本发明一种冷凝器的结构示意图；

图2为图1的侧视图(省略集流管组件、进气管组件和节流元件)；

图3为图1的侧视图(省略集流管组件、进气管组件、节流元件和跳管)；

图4为过冷支路为四个时，过冷支路出口的连接示意图。

附图标记说明：

1-高效换热区；11-冷凝支路；111-第一冷凝支路；1111-第一冷凝支路进口；1112-第一冷凝支路出口；112-第二冷凝支路；1121-第二冷凝支路进口；1122-第二冷凝支路出口；2-低效换热区；21-过冷支路；211-过冷支路进口；212-过冷支路出口；3-U管；4-跳管；5-集流管组件；6-进气管组件；7-节流元件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-4之一所示，本发明实施例提供一种冷凝器及换热系统和空调，通过将冷凝器分为高效换热区1和低效换热区2，调整冷凝器中支路的管路长度，并结合冷凝器的安装位置，适当调整每一支路的进口和出口位置，达到在冷凝器支路中流动的冷媒均匀的目的，实现系统性能提升，有效解决冷凝器因换热不均导致的性能不佳及制热易结霜问题。

本发明实施例中，一种冷凝器，包括高效换热区1和低效换热区2，

高效换热区1包括一组以上的冷凝支路11，每组冷凝支路11包括第一冷凝支路111和第二冷凝支路112，第一冷凝支路111的外漏管线组成倒“U”型，第二冷凝支路112的外漏管线组成倒“N”型；第一冷凝支路111包括第一冷凝支路111入口和第一冷凝支路出口1112，第二冷凝支路112包括第二冷凝支路进口1121和第二冷凝支路出口1122，第一冷凝支路进口1111和第二冷凝支路进口1121相邻，第一冷凝支路出口1112和第二冷凝支路出口1122不相邻；

低效换热区2包括一个以上的过冷支路21，每个过冷支路21的外漏管线组成“U”型或倒“U”型；过冷支路21包括过冷支路进口211和过冷支路出口212；

第一冷凝支路进口1111、第二冷凝支路进口1121和过冷支路进口211均于位背风侧，第一冷凝支路出口1112、第二冷凝支路出口1122和过冷支路出口212均位于迎风侧；高效换热区1的第一冷凝支路出口1112和第二冷凝支路出口1122均与低效换热区2的过冷支路21入口连接；冷媒流经高效换热区1后，从低效换热区2流出冷凝器。

本实施例将冷凝器分为高效换热区1和低效换热区2，通过调整高效换热区1的冷凝支路11中的管路长度和低效换热区2过冷支路21中的管路长度，来匹配风场的分布，具体调整管路长度的方式为：在高效换热区1设置一组以上的冷凝支路11，其中每组冷凝支路11中的第一冷凝支路111的外漏管线组成倒“U”型，第二冷凝支路112的外漏管线组成倒“N”型，以及每个过冷支路21的外漏管线组成“U”型或倒“U”型，以此形成不同的管路长度；其中外漏管线为跳管4。

此外本实施例中结合冷凝器的安装位置，适当调整每一支路的进口和出口的位置，结合上述对冷凝器中支路的管路长度调整，达到在冷凝器的支路中流动的冷媒均匀的目的，进而实现系统性能提升，有效解决冷凝器因换热不均导致的性能不佳及制热易结霜问题。具体调整每一支路的进口和出口的位置为：第一冷凝支路进口1111、第二冷凝支路进口1121和过冷支路进口211均设于背风侧，第一冷凝支路出口1112、第二冷凝支路出口1122和过冷支路出口212均设于迎风侧，第一冷凝支路进口1111和第二冷凝支路进口1121相邻，第一冷凝支路出口1112和第二冷凝支路出口1122不相邻，高效换热区1的第一冷凝支路出口1112和第二冷凝支路出口1122均与低效换热区2的过冷支路21入口连接；冷媒流经高效换热区1后，从低效换热区2流出冷凝器。该种结构，冷媒从背风侧流向迎风侧，温度由高至低；而空气则从迎风侧流向背风侧，温度由低至高，因此冷媒与空气的换热平均温差最大，换热系数及换热效率最优。

在本发明实施例中，一组冷凝支路11与一个过冷支路21对应。即当高效换热区1中设置一组冷凝支路11时，低效换热区2中设置一个过冷支路21，也就是高效换热区1一组冷凝支路11中的第一冷凝支路111和第二冷凝支路112，对应低效换热区2一个过冷支路21。具体冷凝支路11和过冷支路21的数量可根据空调机组能力需求大小进行选择，作为目前大部分空调的设置，优选为高效换热区1设置两组冷凝支路11，低效换热区2设置两个过冷支路21。该种结构，冷媒在冷凝支路11的进口时为高温高压的气态，冷媒流速较快，换热效率较高；当冷媒经过冷凝支路11冷凝后，冷媒由高温高压的气态逐渐冷凝至高温高压的饱和液态或接近于此状态的两相态(即气态和液态的两相态)，此时冷媒流速降低，换热效率降低，故在冷凝支路11的出口将第一冷凝支路111和第二冷凝支路112两个支路的冷媒通过集流管组件5合并为一路进入所对应的过冷支路21，进而加快冷媒流速，提高过冷支路21的换热效率。

在本发明实施例中，高效换热区1所占冷凝器的总面积大于低效换热区2所占冷凝器的总面积。作为该实施例的优选方式，高效换热区1和低效换热区2所占冷凝器总面积的比例为9:1-7:3。如高效换热区1占冷凝器总面积的70％-90％，具体为70％、75％、80％、85％、90％等，低效换热区2占冷凝器总面积的10％-30％，具体为10％、15％、20％、25％、30％等。该种设置能够结合冷媒的换热效率以及风场的布局，实现换热效率的最大化。

在本发明实施例中，根据风场的分布，冷凝器中的U管3也进行合理的布置，具体为高效换热区1中每组冷凝支路11中的第一冷凝支路111和第二冷凝支路112均分别包括四根U管3，其中两根U管3分布在迎风侧，两根U管3分布在背风侧；过冷支路21包括三根U管3，两根U管3分布在迎风侧，一根U管3分布在背风侧；或两根U管3分布在背风侧，一根U管3分布在迎风侧。

在本发明实施例中，第一冷凝支路进口1111和第二冷凝支路进口1121通过Y型三通连接。通过Y型三通连接，第一冷凝支路进口1111和第二冷凝支路进口1121通过Y型三通与同一个管路连通，进而使通过第一冷凝支路进口1111进入第一冷凝支路111的冷媒和第二冷凝支路进口1121进入第二冷凝支路112的冷媒温度相同或近似相同，同时能够节省空间，以便在空调内部合理布局。

冷媒高效换热区1进入冷凝器后，冷媒的状态从高温高压的气态逐渐冷凝至气态和液态的两相态或饱和液态，此时冷媒流速减慢，换热效率变差，在本发明实施例中，将第一冷凝支路出口1112和第二冷凝支路出口1122通过集流管组件5连接后，连接至过冷支路21的过冷支路进口211。该种结构，能够通过一个集流管将第一冷凝支路111和第二冷凝支路112中的两路冷媒汇合到一起，进而加快冷媒流速，提高换热效率。

在本发明实施例中，当过冷支路21为两个以上时，过冷支路21的过冷支路出口212通过集流管组件5连接。两个过冷支路21中心对称设置。如图4所示，当过冷支路出口212为四个时，四个过冷支路出口(212a、212b、212c、212d)均与集流管组件5连接,此时通过集流管组件5将四个过冷支路出口(212a、212b、212c、212d)流出的四路冷媒汇合到一起，然后冷媒经过节流元件7流向空调室内机。

通过本发明的结构设置和合理布局，在保证机组结构不动的情况下实现了冷凝器中的流路均匀分布，进一步提高了冷凝器的换热效率；此外本发明实现方式简单，无需分流器及分流毛细管，单纯调整流路长度及U管4分布即可实现。

本发明中涉及的高效换热区1和低效换热区2，具体为高效换热区1为冷媒从高温高压的气态逐渐冷凝至饱和液态或者接近于此状态的两相态的区域；此过程中冷媒温度较高，与环境换热温差较大，流速较快，整体换热效率较高；

低效换热区2为冷媒从饱和液态或接近于此状态的两相态逐渐过冷至过冷液态的区域；此过程中，冷媒温度较低，与环境换热温差较小，流速较慢，整体换热效率较低。

本发明中涉及的冷凝器的迎风侧为空调中气流吹向冷凝器的一侧，冷凝器的迎风侧与气流流动方向相迎；冷凝器的背风侧为空调中气流吹离冷凝器的一侧，空调中气流经过冷凝器后，冷凝器的背风侧与气流流动方向相背。

本发明的另一方面，还提供了一种换热系统，其包括上述的冷凝器。

本发明的再一方面，还提供了一种空调，其包括如上述的冷凝器。空调的其他组件均为现有，在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种冷凝器，其特征在于，其包括高效换热区(1)和低效换热区(2)，

所述高效换热区(1)包括一组以上的冷凝支路(11)，每组所述冷凝支路(11)包括第一冷凝支路(111)和第二冷凝支路(112)，所述第一冷凝支路(111)的外漏管线组成倒“U”型，所述第二冷凝支路(112)的外漏管线组成倒“N”型；所述第一冷凝支路(111)包括第一冷凝支路(111)入口和第一冷凝支路出口(1112)，所述第二冷凝支路(112)包括第二冷凝支路进口(1121)和第二冷凝支路出口(1122)，所述第一冷凝支路进口(1111)和所述第二冷凝支路进口(1121)相邻，所述第一冷凝支路出口(1112)和所述第二冷凝支路出口(1122)不相邻；

所述低效换热区(2)包括一个以上的过冷支路(21)，每个所述过冷支路(21)的外漏管线组成“U”型或倒“U”型；所述过冷支路(21)包括过冷支路进口(211)和过冷支路出口(212)；

所述第一冷凝支路进口(1111)、所述第二冷凝支路进口(1121)和所述过冷支路进口(211)均于位背风侧，所述第一冷凝支路出口(1112)、所述第二冷凝支路出口(1122)和所述过冷支路出口(212)均位于迎风侧；所述高效换热区(1)的所述第一冷凝支路出口(1112)和所述第二冷凝支路出口(1122)均与所述低效换热区(2)的所述过冷支路(21)入口连接；

冷媒流经所述高效换热区(1)后，从所述低效换热区(2)流出冷凝器。

2.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：一组所述冷凝支路(11)与一个所述过冷支路(21)对应。

3.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述高效换热区(1)所占冷凝器的总面积大于所述低效换热区(2)所占冷凝器的总面积。

4.根据权利要求3所述的冷凝器，其特征在于：所述高效换热区(1)和所述低效换热区(2)所占冷凝器总面积的比例为9:1-7:3。

5.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述第一冷凝支路(111)和所述第二冷凝支路(112)均分别包括四根U管(3)，其中两根所述U管(3)分布在迎风侧，两根所述U管(3)分布在背风侧；所述过冷支路(21)包括三根U管(3)，两根所述U管(3)分布在迎风侧，一根所述U管(3)分布在背风侧；或两根所述U管(3)分布在背风侧，一根所述U管(3)分布在迎风侧。

6.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述第一冷凝支路进口(1111)和第二冷凝支路进口(1121)通过Y型三通连接。

7.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述第一冷凝支路出口(1112)和所述第二冷凝支路出口(1122)通过集流管组件连接后，连接至所述过冷支路(21)的所述过冷支路进口(211)。

8.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：当所述过冷支路(21)为两个以上时，所述过冷支路(21)的所述过冷支路出口(212)通过集流管连接。

9.一种换热系统，其特征在于：其包括权利要求1-8任一项所述的冷凝器。

10.一种空调，其特征在于：其包括权利要求1-8任一项所述的冷凝器。