CN110887219B - 自动调节流量的换热装置及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自动调节流量的换热装置及空调系统，自动调节流量的换热装置包括：不少于一根的换热管，换热管排布在分水器和集水器之间，换热管的一端与分水器连通、另一端与集水器连通，分水器连接有进水管，集水器连接有出水管，至少有一根换热管为配置有热膨胀件的专用换热管，热膨胀件根据其所接触的液体温度膨胀或收缩，以调节对应的专用换热管的通断状态。本发明提出的空调包括：压缩机、冷凝器、蒸发器和电控箱，内导热绝缘管通过管路连接到空调中以参与其冷媒循环。本发明可以根据水温自动调节流量，从而控制制冷量或制热量的大小，无需另行设置制热换热管，减少换热管数量，降低风机盘管的尺寸及重量，提高换热效率。

Description

自动调节流量的换热装置及空调系统

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及自动调节流量的换热装置及空调系统。

背景技术

风机盘管是空调系统的末端，风机盘管有两管制和有四管制，其中四管制是为了满足不同人或不同场合的不同需求，比如春或秋季节时天气温和，但是有人感觉温度适宜不需要开空调，有人感觉寒凉需要制热，有的人感觉热需要制冷。又如厨房的人需要制冷，而卧式或客厅的人需要制热，这就出现了分歧，而两管制风机盘管只能满足制冷或制热，但四管制可以同时满足制冷和制热。

四管制风机盘管由两个换热器组成，换热器1a用来制冷，换热器1b用来制热，当不同的人对制冷或制热需求不同时，就可同时进行制冷和制热，原理如图1所示，当需要制冷时，水阀1c关闭、水阀2c打开，冷水机5供冷，此时为制冷模式；当需要制热时，水阀1c打开、水阀2c关闭，热水机4供热，此时为制热模式。

因为不同地区气候不同，所以人们对四管制风机盘管也有不同的需求，比如南方地区，天气相对闷热，不是特别冷，所以需要的热量也非常小，用户选择的四管制风机盘管一般制冷量很大，而制热量却很小，所以用来制热的换热器排数要少于制冷的换热器排数。常见的四管制风机盘管有3+1排管（3排用来制冷、1排用来制热）、3+2排管（3排用来制冷、2排用来制热）等。而此结构的换热器排数较多，导致空调系统的成本增加，风机盘管的尺寸以及重量也变大，而且换热时风阻变大，换热效率低。

因此，如何设计能根据水温自动调节流量的换热装置及空调系统是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有换热管排数多、换热效率低的缺陷，本发明提出能自动调节流量的换热装置及空调系统。

本发明采用的技术方案是，设计自动调节流量的换热装置，包括：不少于一根的换热管，至少有一根换热管为配置有热膨胀件的专用换热管，热膨胀件根据其所接触的液体温度膨胀或收缩，以调节对应的专用换热管的通断状态。

优选的，换热管排布在分水器和集水器之间，换热管的一端与分水器连通、另一端与集水器连通，分水器连接有进水管，集水器连接有出水管。

优选的，热膨胀件安装在分水器的内部。

优选的，热膨胀件正对专用换热管与分水器的连通部位，热膨胀件上正对连通部位的一侧为膨胀侧，热膨胀件上与膨胀侧位置相对的另一侧为固定侧，固定侧通过一固定杆安装在分水器上。

优选的，固定杆的一端设有固定在热膨胀件内的钩爪，固定杆的另一端焊接在分水器的内壁上。

优选的，专用换热管设有仅允许液体向集水器流动的单向阀。

优选的，进水管的进水口和出水管的出水口均安装有快速接头，通过快速接头连接到外部管路或阀件上。

本发明还提出了空调系统，其包括：热水机、冷水机和至少一个风机盘管，风机盘管中的换热器采用上述的换热装置。

优选的，换热装置的进水口通过第一三通阀分别连接在热水机的热水出水管和冷水机的冷水出水管上，换热装置的出水口通过第二三通阀分别连接在热水机的热水回水管和冷水机的冷水回水管上。

优选的，换热装置中未设置热膨胀件的换热管为两用换热管，换热装置中换热管的总数与空调系统制冷时单个风机盘管所需的制冷换热管数量相同，换热装置中两用换热管的数量与空调系统制热时单个风机盘管所需的制热换热管数量相同。

与现有技术相比，本发明给至少一个换热管配置有热膨胀件，当进水为冷水时，热膨胀件冷缩，此热膨胀件对应的换热管通畅，水流量大、制冷量大；当进水为热水时，热膨胀件热胀，此热膨胀件对应的换热管堵住，水流量小、制热量小。通过上述方式，换热装置可以根据水温自动调节流量，从而控制制冷量或制热量的大小，无需另行设置制热换热管，减少换热管数量，降低风机盘管的尺寸及重量，提高换热效率。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是现有技术中空调系统的管路连接示意图；

图2是本发明中换热装置的结构示意图；

图3是本发明中空调系统的管路连接示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明提出的换热装置1，包括：不少于一根的换热管，至少有一根换热管为配置有热膨胀件2的专用换热管11，换热装置中未设置热膨胀件的换热管为两用换热管12，热膨胀件2受热时膨胀堵塞专用换热管11，逐渐使专用换热管11的水流量减少直至完全关断专用换热管11，热膨胀件2遇冷时收缩打开专用换热管11，逐渐使专用换热管11的水流量增大直至完全接通专用换热管11。热膨胀件2根据其所接触的液体温度膨胀或收缩，以调节该热膨胀件2对应的专用换热管11的通断状态。

在优选实施例中，换热管排布在分水器13和集水器14之间，分水器13和集水器14竖直设置，换热管相互平行，换热管中的液体沿水平方向流动，换热管的一端与分水器13连通、另一端与集水器14连通，分水器13连接有进水管15，集水器14连接有出水管16。此处的分水器13你可为分水管，所有换热管的一端与分水管连通，此处的集水器14可为集水管，所有换热管的另一端与集水管连通。

热膨胀件2安装在分水器13的内部，在优选实施例中，每个热膨胀件2对应一个专用换热管11，热膨胀件2采用圆球状的热膨胀球，且热膨胀件2正对专用换热管11与分水器13的连通部位，热膨胀件2上正对连通部位的一侧为膨胀侧，热膨胀件2上与膨胀侧位置相对的另一侧为固定侧，固定侧通过一固定杆3安装在分水器13上，热膨胀件2与分水器13的内壁之间相隔固定杆3长度的距离，制热时热膨胀件2被热水包围，膨胀后体积变大，堵住该连通部位以切断专用换热管11，制冷时热膨胀件2被冷水包围，收缩后体积变小，打开该连通部位以接通专用换热管11。

具体来说，固定杆3的一端设有固定在热膨胀件2内的钩爪，固定杆3的另一端焊接在分水器13的内壁上，为了便于热膨胀件2的安装，可在分水器13的侧壁上设置大于热膨胀件2外径的安装口，将热膨胀件2和固定杆3从该安装口装入分水器13再进行焊接，专用换热管11上与分水器13连接的一端设置延伸部，延伸部的轮廓形状与安装口匹配，安装完热膨胀件2后再将专用换热管11的延伸部焊接在安装口上。

进一步的，专用换热管11设有仅允许液体向集水器14流动的单向阀，单向阀优选设置在专用换热管11上靠近集水器14的一端，以防止制热时专用换热管11中积存热水，延长专用换热管11使用寿命，同时可以防止降温后的液体从专用换热管11靠近集水器14的一端进入专用换热管11与热膨胀件2接触，导致热膨胀件2一侧受热、一侧受冷，影响其正常的热胀冷缩，提高制热时热膨胀件2封堵专用换热管11的可靠性。再进一步的，进水管15的进水口和出水管16的出水口均安装有快速接头，通过快速接头连接到外部管路或阀件上，通过快速接头实现换热装置1的快捷安装及拆卸，方便外部管路匹配不同型号的换热装置1以及换热装置1的售后维护。

如图3所示，本发明还提出了空调系统，其包括：热水机4、冷水机5和至少一个风机盘管，风机盘管的数量不限，空调系统中可以设置多个并联接在热水机4和冷水机5之间的风机盘管，风机盘管中的换热器采用上述的换热装置1。

每个换热装置1的进水口通过第一三通阀6分别连接在热水机4的热水出水管41和冷水机5的冷水出水管51上，每个换热装置1的出水口通过第二三通阀7分别连接在热水机4的热水回水管42和冷水机5的冷水回水管52上。在优选实施例中，进水管15的进水口通过第一三通阀6分别连接在热水机4的热水出水管41和冷水机5的冷水出水管51上，出水管16的出水口通过第二三通阀7分别连接在热水机4的热水回水管42和冷水机5的冷水回水管52上。

当空调系统制热时，热水机4提供热水、冷水机5不工作，此时第一三通阀6接通热水机4的热水出水管41和换热装置1的进水口，切断冷水机5的冷水出水管51和换热装置1的进水口，第二三通阀7接通热水机4的热水回水管42和换热装置1的出水口，切断冷水机5的冷水回水管52和换热装置1的出水口，热水通过热水出水管41、第一三通阀6、第二三通阀7及热水回水管42返回热水机4，实现制热功能，换热装置1中的专用换热管11均被遇热膨胀的热膨胀件2堵住，两用换热管12正常使用，参与制热循环的制热换热管数量为两用换热管12的数量。

当空调系统制冷时，冷水机5提供冷水、热水机4不工作，此时第一三通阀6接通冷水机5的冷水出水管51和换热装置1的进水口，切断热水机4的热水出水管41和换热装置1的进水口，第二三通阀7接通冷水机5的冷水回水管52和换热装置1的出水口，切断热水机4的热水回水管42和换热装置1的出水口，冷水通过冷水出水管51、第一三通阀6、第二三通阀7及冷水回水管52返回冷水机5，实现制冷功能，换热装置1中的专用换热管11均被遇冷收缩的热膨胀件2打开，专用换热管11和两用换热管12均正常使用，参与制冷循环的制冷换热管数量为专用换热管11和两用换热管12的总和。

在实际应用时，换热装置1中换热管的总数与空调系统制冷时单个风机盘管所需的制冷换热管数量相同，换热装置1中专用换热管11的数量与空调系统制热时单个风机盘管所需的制热换热管数量相同。

下面以具体实施例进行详细说明，某用户选择四管制风机盘管时选择3+1排管的换热装置，那么可选用此发明的三排管换热器即可，而制热量通过在其中两个换热管增加热膨胀件以调节分路及流量，匹配出一排管的制热量，即可满足用户选择3+1排管的四管制风机盘管的需求。

假设用户根据制冷量和制热量进行此发明的风机盘管型号选择，制冷量为Q1，制热量Q2。用户选择的风机盘管管路分路数为N，此风机盘管对应的制冷量为Q1，如果不加本发明的热膨胀件2，则制热时参与热循环的分路数为N，即风机盘管的全部管路均参与制热循环，其对应的制热量为Q3，则Q3 > Q2，明显不符合用户的需求。采用本发明的结构后，可根据对热量的需求计算出实际需要的分路数M，此分路数M即为两用换热管12的数量，将制热时不需要的专用换热管11处安装热膨胀件2即可。当空调系统供冷时，热膨胀件2遇冷收缩，换热装置1以分路数N参与制冷，制冷量为用户需求的制冷量Q1；当空调系统供热时，热膨胀件2遇热膨胀，专用换热管11被堵住，换热装置1以分路数M参与制热，制热量为用户需求的制热量Q2。

本发明通过在换热管配置热膨胀件2，以减少换热装置1的换热管数量，制热或制冷时换热气流的风阻较小，提高换热效率。热膨胀件2可以根据其接触的液体温度自行膨胀或收缩，无需人工或电子设备干预控制，全程自动调节，准确性高且成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动调节流量的换热装置，包括：不少于一根的换热管，其特征在于，至少有一根所述换热管为配置有热膨胀件的专用换热管，未设置热膨胀件的换热管为两用换热管，所述热膨胀件根据其所接触的液体温度膨胀或收缩，以调节对应的专用换热管的通断状态；

所述换热装置中参与制热循环的制热换热管数量为两用换热管的数量；

所述换热装置中参与制冷循环的制冷换热管数量为专用换热管和两用换热管的总和。

2.如权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述换热管排布在分水器和集水器之间，所述换热管的一端与所述分水器连通、另一端与所述集水器连通，所述分水器连接有进水管，所述集水器连接有出水管。

3.如权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述热膨胀件安装在所述分水器的内部。

4.如权利要求3所述的换热装置，其特征在于，所述热膨胀件正对所述专用换热管与所述分水器的连通部位，所述热膨胀件上正对所述连通部位的一侧为膨胀侧，所述热膨胀件上与所述膨胀侧位置相对的另一侧为固定侧，所述固定侧通过一固定杆安装在所述分水器上。

5.如权利要求4所述的换热装置，其特征在于，所述固定杆的一端设有固定在所述热膨胀件内的钩爪，所述固定杆的另一端焊接在所述分水器的内壁上。

6.如权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述专用换热管设有仅允许液体向所述集水器流动的单向阀。

7.如权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述进水管的进水口和所述出水管的出水口均安装有快速接头，通过所述快速接头连接到外部管路或阀件上。

8.一种空调系统，包括：热水机、冷水机和至少一个风机盘管，其特征在于，所述风机盘管中的换热器采用如权利要求1至7任一项所述的换热装置。

9.如权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述换热装置的进水口通过第一三通阀分别连接在所述热水机的热水出水管和所述冷水机的冷水出水管上，所述换热装置的出水口通过第二三通阀分别连接在所述热水机的热水回水管和所述冷水机的冷水回水管上。

10.如权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述换热装置中换热管的总数与所述空调系统制冷时单个风机盘管所需的制冷换热管数量相同，所述换热装置中两用换热管的数量与所述空调系统制热时单个风机盘管所需的制热换热管数量相同。

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