CN111412565B - 一种换热器、空调的水循环系统及其控制方法 - Google Patents

一种换热器、空调的水循环系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种换热器、空调的水循环系统及其控制方法，换热器包括容器、换热管、外循环连接管、内循环连接管和外循环第一接口，容器内填充有液体，换热管内流通有制冷剂，容器内存在液体内循环和液体外循环。空调的水循环系统包括压缩机、四通阀、翅片换热器、膨胀阀和上述的换热器。控制方法是通过液体外循环的进出口温度和换热器的出口温度调节内循环泵、外循环泵的运行。本发明提供的换热器、空调水循环系统及其控制方法，其通过液体内循环和液体外循环进行换热，二者可独立运行，降低了泵的能耗，减少了能量消耗，实现节能，提高了能量的利用率，并显著提高了经济效益。

Description

一种换热器、空调的水循环系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及换热领域，尤其涉及一种换热器、空调的水循环系统及其控制方法。
背景技术
常规的冷暖型水循环空调系统为了便于调节供水量，常常采用二次回路系统，二次回路会有二次水泵损耗。对于中小型系统而言，长期运行的水泵能耗在系统总能耗中占比也是不可忽视的，所以减少循环泵的能耗可以较好的提高系统能效比。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种换热器、空调的水循环系统及其控制方法，其目的是减少泵的消耗。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种换热器，包括容器、换热管、外循环连接管、内循环连接管和外循环第一接口，所述容器内填充有液体，所述换热管内流通有制冷剂，所述内循环连接管上连接有内循环泵，所述外循环连接管上连接有外循环泵，所述内循环泵使所述容器内的液体沿着所述换热管循环流动形成液体内循环，所述外循环泵使所述容器内的液体或从用户侧抽入的液体沿着所述换热管流动并使液体从所述外循环第一接口排出，形成液体外循环。
作为优选，所述换热管为螺旋形，所述换热管的一端连接有换热管第一接口，所述换热管的另一端连接有换热管第二接口。
作为优选，所述容器上设置有泄压口和补水口。
作为优选，所述换热管位于所述容器内，所述换热管第一接口与所述换热管第二接口位于所述容器外部，所述内循环连接管的一端通过内循环第一接口与所述容器相通连接，所述内循环连接管的另一端通过内循环第二接口与所述容器相通连接，所述外循环连接管通过外循环第二接口与所述容器连接，所述外循环第一接口安装在所述容器上。
作为优选，所述容器内设置有填充物，所述换热管缠绕在所述填充物上。
作为优选，所述液体内循环的液体依次经过内循环第一接口、容器内部、内循环第二接口、内循环连接管形成循环。
作为优选，所述换热管包括内管和第一外管，所述内管设置在所述第一外管内，所述换热管上设置有与所述内管内部相通的内管第一接口和内管第二接口，所述内循环第一接口通过管道与所述内管第一接口连接，所述液体内循环的液体依次经过内循环第一接口、内管第一接口、内管内部、内管第二接口、容器内部、内循环第二接口、内循环连接管，所述制冷剂在所述第一外管与所述内管之间流通。
作为优选，所述换热管还包括第二外管，所述第一外管在所述第二外管内，所述换热管上设置有与所述第一外管、第二外管之间相通的外管第一接口和外管第二接口，所述外循环第二接口通过管道与所述外管第一接口连接，所述换热器的两端通过所述换热管第一接口和所述换热管第二接口与空调的制冷剂管路连接。
作为优选，所述换热管位于所述容器外，所述换热管从内到外依次包括内管、第一外管和第二外管，所述换热管上设置有与所述内管内部相通的内管第一接口和内管第二接口，所述换热管上设置有与所述第一外管、第二外管之间相通的外管第一接口，所述内循环连接管一端通过内循环第二接口与所述容器连接，所述内循环连接管另一端通过内循环第一接口与所述内管第一接口连接，所述内管第二接口通过管道与所述容器连接，所述外循环连接管的一端通过外循环第二接口与所述容器连接，所述外循环连接管的另一端与所述外管第一接口连接，所述外循环第一接口与所述第一外管、第二外管之间的区域相通，所述制冷剂在所述第一外管与所述内管之间流通。
本发明还提供了一种空调的水循环系统，其目的是减少能量消耗。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种空调的水循环系统，包括压缩机、四通阀、翅片换热器、膨胀阀和上述的换热器，所述压缩机与所述四通阀连接，所述翅片换热器与所述四通阀连接，所述换热管的一端与所述四通阀连接，所述换热管的另一端通过所述膨胀阀与所述翅片换热器连接。
本发明还提供了一种空调水循环系统的控制方法，技术方案如下：一种空调的水循环系统的控制方法，压缩机为定频或变频；
S1、判定压缩机为定频时，采用以下步骤：
S11、在压缩机启动之前，启动内循环泵运行；
S12、采集换热器的出口温度T11；
S13、当T11达到设定温度范围时，判断外循环泵是否开启；
当外循环泵开启时采集液体外循环中进出换热器的温差T12，若T12小于5℃则降低内循环泵频率直至T12达到5℃；
当外循环泵未开启时保持内循环泵工作至压缩机停止工作；
S2、判定压缩机为变频时，采用以下步骤：
S21、在压缩机启动之前，判断外循环泵已经运行且液体外循环进出换热器的温差T21不超过5℃，进入下一流程，否则启动内循环泵直至压缩机停机；
S22、增加压缩机运行频率至50Hz，判断换热器出口温度T22达到设定温度，是则进入下一流程，否则启动内循环泵并循环本流程直至T22达到设定温度；
S23、通过T21是否超过5℃以调节内循环泵的工作频率，当T21超过5℃提高内循环泵频率，当T21不超过5℃降低内循环泵频率。
本发明的有益效果：本发明提供的换热器、空调的水循环系统及其控制方法，通过液体内循环和液体外循环进行换热，二者可独立运行，降低了泵的能耗，减少了能量消耗，实现节能，提高了能量的利用率，并显著提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例二换热管的截面图；
图4为本发明实施例三的结构示意图；
图5为本发明实施例三和实施例四的换热管的截面图；
图6为本发明实施例四的结构示意图；
图7为本发明实施例五的结构示意图；
图8为本发明的压缩机为定频时的控制逻辑图；
图9为本发明的压缩机为变频时的控制逻辑图；
其中：1.容器，2.换热管，21.内管，22.第一外管，23.第二外管，3.填充物，4.内循环连接管，5.外循环连接管，6.内循环泵，7.外循环泵，8.压缩机，9.四通阀，10.翅片换热器，11.膨胀阀；
101.外循环第一接口，102.外循环第二接口，103.内循环第一接口，104.内循环第二接口，105.泄压口，106.补水口。
201.换热管第一接口，202.换热管第二接口，203.内管第一接口，204.内管第二接口，205.外管第一接口，206.外管第二接口；
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种换热器，包括容器1、换热管2、外循环连接管5、内循环连接管4和外循环第一接口101。
容器1内填充有液体，换热管2内流通有制冷剂。容器1上设置有泄压用的泄压口105和补水用的补水口106。
换热管2为螺旋形，换热管2的一端连接有换热管第一接口201，换热管2的另一端连接有换热管第二接口202。换热管2的主体位于容器1内，换热管第一接口201与换热管第二接口202位于容器1外部。
内循环连接管4上连接有内循环泵6，外循环连接管5上连接有外循环泵7，内循环泵6使容器内的液体沿着换热管2循环流动形成液体内循环，外循环泵7使从用户侧抽入的液体沿着换热管2流动并使液体从外循环第一接口101排出，形成液体外循环。本实施例中的用户侧为空调。
其中，内循环连接管4的一端通过内循环第一接口103与容器1相通连接，内循环连接管4的第二端通过内循环第二接口104与容器1相通连接。内循环第一接口103位于内循环第二接口的下方，内循环泵6将内循环连接管4内的液体通过内循环第一接口103引入容器1中。外循环连接管5通过外循环第二接口102与容器1连接，外循环第一接口101安装在容器1上。外循环第一接口101位于外循环第二接口102的上方。
液体内循环的液体依次经过内循环第一接口103、容器1内部、内循环第二接口104、内循环连接管4形成循环，液体外循环的液体从外循环连接管5进入容器1内再从外循环第一接口101排出。
作为上述技术方案的进一步优选，容器1内设置有填充物3，换热管2缠绕在填充物3上。填充物3的一个作用是支撑换热管2，另一个作用是保证液体的流动是位于换热管的表面的，提高换热效率。
作为上述技术方案的进一步优选，为了提高热交换的效率，换热管第一接口201在换热管第二接口202的上方，制冷剂从换热管第一接口201进入，并从换热管第二接口202排出。
实施例二
如图2所示，本实施例提供了一种换热器，包括容器1、换热管2、外循环连接管5、内循环连接管4和外循环第一接口101。
容器1内填充有液体，换热管2内流通有制冷剂。容器1上设置有泄压用的泄压口105和补水用的补水口106。
换热管2为螺旋形，换热管2的一端连接有换热管第一接口201，换热管2的另一端连接有换热管第二接口202。换热管2的主体位于容器1内，换热管第一接口201与换热管第二接口202位于容器1外部。
如图3所示，换热管2包括内管21和第一外管22，内管21设置在第一外管22内。换热管2上设置有与内管21内部相通的内管第一接口203和内管第二接口204。制冷剂在第一外管22与内管21之间流通，内管21流动有液体。内管第一接口203位于内管第二接口204的下方。
内循环连接管4上连接有内循环泵6，外循环连接管5上连接有外循环泵7，内循环泵6使容器内的液体沿着换热管2循环流动形成液体内循环，外循环泵7使从用户侧抽入的液体沿着换热管2流动并使液体从外循环第一接口101排出，形成液体外循环。本实施例中的用户侧为空调。
其中，内循环连接管4的一端通过内循环第一接口103与容器1相通连接，内循环连接管4的第二端通过内循环第二接口104与容器1相通连接。内循环第一接口103通过管道与内管第一接口203连接。内循环泵6将内循环连接管4内的液体通过内循环第一接口103传送至容器1内。
外循环连接管5通过外循环第二接口102与容器1连接，外循环第一接口101安装在容器1上。外循环第一接口101位于外循环第二接口102的上方。
液体内循环的液体依次经过内循环第一接口103、内管第一接口203、内管21内部、内管第二接口204、容器1内部、内循环第二接口104、内循环连接管4，形成一个循环。液体外循环从外循环连接管5进入容器1内再从外循环第一接口102排出。液体内循环和液体外循环产生的液体流动对换热管2内的制冷剂进行换热。相比于实施例一，本实施例的内循环换热效果得到提升。
作为上述技术方案的进一步优选，容器1内设置有填充物3，换热管2缠绕在填充物3上。填充物3的一个作用是支撑换热管2，另一个作用是保证液体的流动是位于换热管的表面的，提高换热效率。
作为上述技术方案的进一步优选，为了提高热交换的效率，换热管第一接口201在换热管第二接口202的上方，制冷剂从换热管第一接口201进入，并从换热管第二接口202排出。
换热器的两端通过换热管第一接口201和换热管第二接口202与空调的制冷剂管路连接。
实施例三
如图4所示，本实施例提供了一种换热器，包括容器1、换热管2、外循环连接管5、内循环连接管4和外循环第一接口101。
容器1内填充有液体，换热管2内流通有制冷剂。容器1上设置有泄压用的泄压口105和补水用的补水口106。
换热管2为螺旋形，换热管2的一端连接有换热管第一接口201，换热管2的另一端连接有换热管第二接口202。换热管2的主体位于容器1内，换热管第一接口201与换热管第二接口202位于容器1外部。
如图5所示，换热管2从内到外依次包括内管21、第一外管22和第二外管23。换热管2上设置有与内管21内部相通的内管第一接口203和内管第二接口204。换热管2上设置有与第一外管22、第二外管23之间相通的外管第一接口205和外管第二接口206，内管第一接口103与内管第二接口104均位于容器1内部。制冷剂在第一外管22与内管21之间流通，内管21流动有内循环的液体。第一外管22和第二外管23之间流动有外循环的液体。内管第一接口203位于内管第二接口204的下方，外管第一接口205位于外管第二接口206的下方。
内循环连接管4上连接有内循环泵6，外循环连接管5上连接有外循环泵7，内循环泵6使容器1内的液体沿着换热管2循环流动形成液体内循环，外循环泵7使从用户侧抽入的液体沿着换热管2流动并使液体从外循环第一接口101排出，形成液体外循环。本实施例中的用户侧为空调。
其中，内循环连接管4的一端通过内循环第一接口103与容器1相通连接，内循环连接管4的第二端通过内循环第二接口104与容器1相通连接。内循环第一接口103通过管道与内管第一接口203连接。内循环泵6将内循环连接管4内的液体通过内循环第一接口103传送至容器1内。
外循环连接管5通过外循环第二接口102与容器1连接，外循环第一接口101安装在容器1上。外循环第二接口102通过管道与外管第一接口205连接。液体内循环的液体依次经过内循环第一接口103、内管第一接口203、内管21内部、内管第二接口204、容器1内部、内循环第二接口104、内循环连接管4，形成一个循环。液体外循环的液体依次经过外循环连接管5、外管第一接口205、第一外管22与第二外管23之间的区域、外管第二接口206、容器1内部，最后从外循环第一接口101排出。液体内循环和液体外循环产生的液体流动对换热管2内的制冷剂进行换热。相比于实施例二，本实施例的外循环换热效果得到提升。
作为上述技术方案的进一步优选，容器1内设置有填充物3，换热管2缠绕在填充物3上。填充物3的一个作用是支撑换热管2，另一个作用是保证液体的流动是位于换热管的表面的，提高换热效率。
作为上述技术方案的进一步优选，为了提高热交换的效率，换热管第一接口201在换热管第二接口202的上方，制冷剂从换热管第一接口201进入，并从换热管第二接口202排出。
实施例四
如图6所示，本实施例提供了一种换热器，包括容器1、换热管2、外循环连接管5、内循环连接管4和外循环第一接口101。
容器1内填充有液体，换热管2内流通有制冷剂。容器1上设置有泄压用的泄压口105和补水用的补水口106。
换热管2为螺旋形，换热管2的一端连接有换热管第一接口201，换热管2的另一端连接有换热管第二接口202。换热管2位于容器1外。
如图5所示，换热管2从内到外依次包括内管21、第一外管22和第二外管23。换热管2上设置有与内管21内部相通的内管第一接口203和内管第二接口204，换热管2上设置有与第一外管22、第二外管23之间相通的外管第一接口205。外循环第一接口101设置在换热管2上，并与第一外管22、第二外管23之间的区域相通。内管第一接口203位于内管第二接口204的下方。制冷剂在第一外管22与内管21之间流通，内管21流动有内循环的液体。第一外管22和第二外管23之间流动有外循环的液体。
内循环连接管4上连接有内循环泵6，外循环连接管5上连接有外循环泵7，内循环泵6使容器内的液体沿着换热管2循环流动形成液体内循环，外循环泵7使容器内的液体沿着换热管2流动并使液体从外循环第一接口101排出，形成液体外循环。
内循环连接管4的一端通过内循环第二接口104与容器1连接，内循环连接管4另一端通过内循环第一接口103与内管第一接口203连接。内管第二接口204通过管道与容器1连接。外循环连接管5的一端通过外循环第二接口102与容器1连接，外循环连接管5的另一端与外管第一接口205连接。外循环第一接口101与第一外管22、第二外管23之间的区域相通。液体内循环的液体从容器1中通过内管第一接口203进入内管21中，再从内管第二接口204进入容器1中形成循环。液体外循环的液体从容器1中通过外管第一接口205进入第一外管22与第二外管23之间的区域，再从外循环第一接口101排出。液体内循环和液体外循环产生的液体流动对换热管2内的制冷剂进行换热。
作为上述技术方案的进一步优选，为了提高热交换的效率，换热管第一接口201在换热管第二接口202的上方，制冷剂从换热管第一接口201进入，并从换热管第二接口202排出。
需要说明的是，实施例一至四中，从外循环第一接口101排出的液体进入用户侧，然后再从用户侧返回到容器1中。
实施例五
如图7所示，本实施例提供了一种空调的水循环系统，包括压缩机8、四通阀9、翅片换热器10、膨胀阀11和换热器。本实施例中的换热器可以选择实施例一至四的任意一个，本实施例以实施例二中的换热器为例。
压缩机8与四通阀9连接，翅片换热器10与四通阀9连接，换热管2的一端与四通阀9连接，换热管2的另一端通过膨胀阀11与翅片换热器10连接。
在空调做制热运行时，压缩机8出来的制冷剂通过四通阀9进入换热器，在换热器内换热、膨胀阀1节流后再在翅片管换热器10内吸热气化，经过四通阀4的低压回路回到压缩机8。
本实施例的控制方法如下：
如图8所示，压缩机8是定频压缩机时，当压缩机8启动之前，无论外循环泵7是否工作均启动内循环泵6运行。当换热器的出口温度达到设定温度范围时，采集外循环连接管5中进出换热器的温差，如果进出口温差低于5度，则内循环泵6降低频率，直至进出口温差达到5度左右，或者直至内循环泵6停止工作。
如图9所示，压缩机8是可变频压缩机时，当压缩机8启动之前，如果外循环泵7已经运行且外循环连接管5中进出换热器的温差不超过5度，则内循环泵6不启动，逐渐增加压缩机8运行频率。首先保证换热器出口的温度在设定温度范围内，再来维持换热器的进出口温差在5度左右；当压缩机8频率达到50Hz时如果换热器出口温度无法达到设定温度范围则启动内循环泵6运行，在达到设定温度范围后再通过进出口温差是否在5度左右来调节内循环泵6的工作频率。
压缩机1是可变频压缩机时，当压缩机8启动之前，如果外循环泵7没有运行则内循环泵6启动并全频运行，直至压缩机8停机为止。
其他设备与部件的控制按照常规进行。
本发明通过液体外循环的进出口温度和换热器的出口温度调节内循环泵、外循环泵的运行，最大化提高了换热效果，且降低了泵的损耗。常规的冷暖型水循环空调系统的二次回路系统，外循环泵向容器中取水或抽水，内循环泵抽取容器中的液体进入换热器中进行换热，泵的能量损耗比本发明泵的能量损耗高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种换热器，其特征在于，包括容器（1）、换热管（2）、外循环连接管（5）、内循环连接管（4）和外循环第一接口（101），所述容器（1）内填充有液体，所述换热管（2）为螺旋形，所述换热管（2）的一端连接有换热管第一接口（201），所述换热管（2）的另一端连接有换热管第二接口（202），所述换热管第一接口（201）与所述换热管第二接口（202）位于所述容器（1）外部，所述换热管（2）内流通有制冷剂，所述内循环连接管（4）上连接有内循环泵（6），所述内循环连接管（4）一端通过内循环第二接口（104）与所述容器（1）连接，所述内循环连接管（4）另一端通过内循环第一接口（103）与内管第一接口（203）连接，所述外循环连接管（5）上连接有外循环泵（7），所述外循环第一接口（101）安装在所述容器（1）上，所述内循环泵（6）使所述容器（1）内的液体沿着所述换热管（2）循环流动形成液体内循环，所述外循环泵（7）使所述容器内的液体或从用户侧抽入的液体沿着所述换热管（2）流动并使液体从所述外循环第一接口（101）排出，形成液体外循环；
所述换热管（2）从内到外依次包括内管（21）、第一外管（22）和第二外管（23），所述外循环第一接口（101）与所述第一外管（22）、第二外管（23）之间的区域相通，所述换热管（2）上设置有与所述内管（21）内部相通的内管第一接口（203）和内管第二接口（204），所述内管第二接口（204）通过管道与所述容器（1）连接，所述内循环第一接口（103）通过管道与所述内管第一接口（203）连接，所述液体内循环的液体依次经过内循环第一接口（103）、内管第一接口（203）、内管（21）内部、内管第二接口（204）、容器（1）内部、内循环第二接口（104）、内循环连接管（4），所述制冷剂在所述第一外管（22）与所述内管（21）之间流通；
所述换热管（2）上设置有与所述第一外管（22）、第二外管（23）之间相通的外管第一接口（205）和外管第二接口（206），外循环第二接口（102）通过管道与所述外管第一接口（205）连接，所述外循环连接管（5）一端通过外循环第二接口（102）与所述容器（1）连接，所述外循环连接管（5）的另一端与所述外管第一接口（205）连接，所述换热器的两端分别通过所述换热管第一接口（201）和所述换热管第二接口（202）与空调的制冷剂管路连接；
所述容器（1）内设置有填充物（3），所述换热管（2）缠绕在所述填充物（3）上。
2.一种空调的水循环系统，其特征在于，包括压缩机（8）、四通阀（9）、翅片换热器（10）、膨胀阀（11）和权利要求1所述的换热器，所述压缩机（8）与所述四通阀（9）连接，所述翅片换热器（10）与所述四通阀（9）连接，所述换热管（2）的一端与所述四通阀（9）连接，所述换热管（2）的另一端通过所述膨胀阀（11）与所述翅片换热器（10）连接。
3.一种权利要求2所述的空调的水循环系统的控制方法，其特征在于，压缩机为定频或变频；
S1、判定压缩机（8）为定频时，采用以下步骤：
S11、在压缩机（8）启动之前，启动内循环泵（6）运行；
S12、采集换热器的出口温度T11；
S13、当T11达到设定温度范围时，判断外循环泵（7）是否开启；
当外循环泵（7）开启时采集液体外循环进出换热器的温差T12，若T12小于5℃则降低内循环泵（6）频率直至T12达到5℃；
当外循环泵（7）未开启时保持内循环泵（6）工作至压缩机（8）停止工作；
S2、判定压缩机（8）为变频时，采用以下步骤：
S21、在压缩机（8）启动之前，判断外循环泵（7）已经运行且液体外循环进出换热器的温差T21不超过5℃，进入下一流程，否则启动内循环泵（6）直至压缩机（8）停机；
S22、增加压缩机（8）运行频率至50Hz，判断换热器出口温度T22达到设定温度，是则进入下一流程，否则启动内循环泵（6）并循环本流程直至T22达到设定温度；
S23、通过T21是否超过5℃以调节内循环泵（6）的工作频率，当T21超过5℃提高内循环泵（6）频率，当T21不超过5℃降低内循环泵（6）频率。
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