CN111912144A - 热交换装置 - Google Patents

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CN111912144A CN201910375084.XA CN201910375084A CN111912144A CN 111912144 A CN111912144 A CN 111912144A CN 201910375084 A CN201910375084 A CN 201910375084A CN 111912144 A CN111912144 A CN 111912144A
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李申
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Abstract

本申请提供热交换装置。其中，该热交换装置包括：流体通道；两个或更多个换热器，换热器与流体通道之间存在热连接并且分别带有输入管线和输出管线，其中，各个输入管线与输出管线均构造为能够选择性地连通和封闭；并且其中，各个输入管线通过输入支管与其他所有输入管线连接，并且各个输出管线通过输出支管与其他所有输出管线连接；各个输入支管和输出支管均构造为能够选择性地连通和封闭。本申请的热交换装置具有结构简单、易于制造、使用方便等优点，能够有效地提高热交换的效率，并且提供了额外的操作模式，从而提高了用户体验。

Description

热交换装置
技术领域
本申请涉及流体的热交换领域。更具体而言，本申请涉及一种热交换装置，其旨在提高调节效率并提供额外的热交换模式。
背景技术
HVAC或空调系统中常设置有风机盘管作为热交换装置。典型的四管制风机盘管装置包括至少两个换热器，换热器分别连接到较高温度流体供应源和较低温度流体供应源上，以便根据需要对流经风机盘管的空气进行制热或制冷处理。在一种典型的四管制风机盘管结构中，各个换热器的流动路径上分别设置有阀。阀可以选择性地开启或关闭，以使得换热器中的流体参与制热或制冷。
然而，现有的风机盘管中的各个换热器是单独附接到流体供应源上的，因此风机盘管仅能单独进行制热或单独进行制冷。此外，在进行制冷或制热时，流路被关闭的换热器中的流体会降低制冷或制热的效率。
因此，本领域中存在对改善的热交换装置的持续需求，所期望的是新的解决方案能够提供改善的操作效率和操作选择。
发明内容
本申请一方面的目的在于提供一种热交换装置，其旨在提高热交换效率并向用户提供额外的操作选项。
本申请的目的是通过如下技术方案实现的：
一种热交换装置，包括：
流体通道；
两个或更多个换热器，每个换热器与流体通道之间存在热连接并且分别带有输入管线和输出管线；并且
其中，各个输入管线通过输入支管与其他所有输入管线连接，并且各个输出管线通过输出支管与其他所有输出管线连接；各个输入管线、输出管线、输入支管和输出支管均构造为能够选择性地连通和封闭。
在上述热交换装置中，可选地，各个输入管线、输出管线、输入支管和输出支管上分别设置有阀，并且各个输入支管或输出支管分别在各个输入管线或输出管线上的阀与换热器之间连接到各个输入管线或输出管线。
可选地，热交换装置包括：
第一换热器，其与流体通道之间建立热连接，并且带有第一输入管线和第一输出管线；
第二换热器，其与流体通道之间建立热连接，并且带有第二输入管线和第二输出管线；
其中，第一输入支管连接在第一输入管线和第二输入管线之间，并且第一输出支管连接在第一输出管线和第二输出管线之间。
在上述热交换装置中，可选地，第一输入管线和第一输出管线上分别设置有第一阀和第二阀，第二输入管线和第二输出管线上分别设置有第三阀和第四阀，第一输入支管和第一输出支管上分别设置有第五阀和第六阀；
其中，第一输入支管在第一换热器与第一阀之间连接到第一输入管线上，且第一输入支管在第二换热器与第三阀之间连接到第二输入管线上；并且
其中，第一输出支管在第一换热器与第二阀之间连接到第一输出管线上，且第一输出支管在第二换热器与第四阀之间连接到第二输出管线上。
在上述热交换装置中，可选地，热交换装置还包括加湿器，加湿器与流体通道之间建立流体连通。
在上述热交换装置中，可选地，第一输入管线和第一输出管线连接到具有第一温度的第一工作流体供应源上，并且第二输入管线和第二输出管线连接到具有第二温度的第二工作流体供应源上，其中，第一温度低于第二温度。
在上述热交换装置中，可选地，热交换装置具有第一模式，其中，第三阀和第四阀关闭，并且第一阀、第二阀、第五阀和第六阀打开，使得具有第一温度的工作流体经过第一换热器和第二换热器。
在上述热交换装置中，可选地，热交换装置具有第二模式，其中，第一阀和第二阀关闭，并且第三阀、第四阀、第五阀和第六阀打开，使得具有第二温度的工作流体经过第一换热器和第二换热器。
在上述热交换装置中，可选地，热交换装置具有第三模式，其中，第五阀和第六阀关闭，并且第一阀、第二阀、第三阀和第四阀打开，使得具有第一温度的工作流体经过第一换热器，并且具有第二温度的工作流体经过第二换热器。
在上述热交换装置中，可选地，流体通道构造为用于输送空气。
本申请的热交换装置具有结构简单、易于制造、使用方便等优点。通过采用本申请的热交换装置，能够有效地提高热交换的效率，并且提供了额外的操作模式，从而提高了用户体验。
附图说明
以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
图1是本申请的热交换装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述本申请的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本申请的保护范围。
首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。
此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本申请的其他实施例。
应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的组件。
本申请提出了一种热交换装置，其包括流体通道、与流体通道之间存在热连接的两个或更多个换热器、从换热器延伸出的输入和输出管线、连接在各个输出管线之间的输出支管以及连接在各个输入管线之间的输入支管。其中，各个输入管线、输出管线、输入支管和输出支管上分别设置有开关通断阀门装置或节流装置，并且各个输入支管和输出支管在换热器与各个输入管线和输出管线上的开关通断阀门装置或节流装置之间连接到各个输入管线和输出管线上。
具体而言，流体通道用于热交换介质的输送，该热交换介质例如为空气等。在本申请的一个实施例中，热交换装置包括用于空调装置的风机盘管，因此，流体通道中存在流动的空气。空气可由任何合适的风扇来驱动，或由空调装置所产生的压力差来驱动。
换热器可为空调装置中任何合适的热交换器或热交换装置。在本申请的一个实施例中，换热器包括翅片盘管或板式换热器等。换热器内部也存在工作流体的流动，并且换热器与流体通道之间建立有热连接，使得换热器内部的工作流体能够与流体通道内的热交换介质进行热交换，从而传递热量。例如，换热器可设置在流体通道中，并且流体通道中的热交换介质可流动经过换热器的外表面。
本申请的热交换装置可包括两个或更多个的换热器，各个换热器分别带有输入管线和输出管线，输入管线和输出管线上分别设置有开关通断阀门装置或节流装置，使得输入管线和输出管线能够选择性地连通或封闭。各个输入管线通过一个或多个输入支管来与其他所有的输入管线选择性地连通或封闭，并且各个输出管线也通过一个或多个输出支管来与其他所有输出支管选择性地连通或封闭。因此，各个输入支管和各个输出支管上也分别设置有开关通断阀门装置或节流装置，使得输入支管和输出支管均能够选择性地连通或封闭。
在根据本申请的热交换装置中，在具有N个换热器的情况下，热交换装置将包括N个输入管线和N个输出管线，以及N×(N-1)/2个输入支管和N×(N-1)/2个输出支管。因此，各个管线上共设置有2×N+N×(N-1)个开关通断阀门装置或节流装置。
以下将结合附图中的实施例来详细说明具有两个换热器的热交换装置的结构和工作原理。容易理解的是，下文中所示的实施例的结构和工作原理容易推广至具有N个换热器的情况。
图1是本申请的热交换装置的一个实施例的结构示意图。其中，热交换装置100包括：流体通道101，其用于提供热交换介质的流；第一换热器110，其与流体通道101之间建立热连接，并且带有第一输入管线111和第一输出管线112；第二换热器120，其与流体通道101之间建立热连接，并且带有第二输入管线121和第二输出管线122；其中，第一输入支管131连接在第一输入管线111和第二输入管线121之间，并且第一输出支管132连接在第一输出管线112和第二输出管线122之间。
如图所示，第一输入管线111和第一输出管线112上分别设置有第一阀141和第二阀142，第二输入管线121和第二输出管线122上分别设置有第三阀143和第四阀144，第一输入支管131和第一输出支管132上分别设置有第五阀145和第六阀146。第一输入支管131在第一换热器110与第一阀141之间连接到第一输入管线111上，且第一输入支管131在第二换热器120与第三阀143之间连接到第二输入管线121上。第一输出支管132在第一换热器110与第二阀142之间连接到第一输出管线112上，且第一输出支管132在第二换热器120与第四阀144之间连接到第二输出管线122上。
出于清楚的缘故，流体通道101的轮廓用虚线画出。实际上，流体通道可以是连续的密封通道，并且流体通道101的周边与各个换热器之间建立热连接的方式可以有多种。例如，换热器的一部分可以延伸到流体通道101中，或换热器的一部分与流体通道101的周边直接接触，且接触的部分用热传导材料制成。
在本申请的一个实施例中，热交换装置100还包括加湿器150，加湿器150与流体通道101之间建立流体连通。加湿器150可以选择性地对流体通道101内的热交换介质(如空气)进行加湿操作，尤其是在冬季干燥的季节使用加湿器150。类似地，还可设置其他用于对热交换介质进行物理性质调整操作的部件。
第一输入管线111、第一输出管线112与第二输入管线121、第二输出管线122可布置在同一侧或两侧，图中仅示例了布置在两侧的情况。
在本申请的一个实施例中，第一阀141、第二阀142、第三阀143、第四阀144、第五阀145和第六阀146为开关通断阀门装置。各个阀可以选择性地打开或关闭。此外，还可采用其他类型的节流装置，例如电子膨胀阀等。
第一输入管线111和第一输出管线112连接到具有第一温度的第一工作流体供应源(未示出)上，并且第二输入管线121和第二输出管线122连接到具有第二温度的第二工作流体供应源(未示出)上，其中，第一温度低于第二温度。在本申请的一个实施例中，第一、第二工作流体均为水。
以下将结合图示的实施例来描述根据本申请的热交换装置的不同的工作模式。
热交换装置100具有第一模式，其中，第三阀143和第四阀144关闭，并且第一阀141、第二阀142、第五阀145和第六阀146打开。具有第一温度的工作流体的一部分从第一输入管线111进入第一换热器110，并且工作流体的另一部分经由第一输入支管131抵达第二输入管线121并进入第二换热器120，从而形成第一换热器110与第二换热器120并联的流体流路结构。具有第一温度的工作流体在第一换热器110和第二换热器120中与流体通道101内的热交换介质交换热量。然后，工作流体的一部分经由第一输出管线112离开，工作流体的另一部分经由第二输出管线122和第二输出支管132，最终返回至第一输出管线112，与工作流体的一部分汇合。
由于工作流体具有相对较低的第一温度，故上述第一模式又称为制冷模式。第一模式典型地用于对流体通道101内的空气进行冷却，从而获得冷空气并产生制冷的效果。相比之下，常规热交换装置仅能采用单个换热器来进行制冷操作，而根据本申请的热交换装置能够采用所有换热器来进行制冷操作。因此，根据本申请的热交换装置具有提高的制冷效率。
热交换装置100还具有第二模式，其中，第一阀141和第二阀142关闭，并且第三阀143、第四阀144、第五阀145和第六阀146打开。具有第二温度的工作流体的一部分从第二输入管线121进入第二换热器120，并且工作流体的另一部分经由第一输入支管131抵达第一输入管线111并进入第一换热器110，从而形成第一换热器110与第二换热器120并联的流体流路结构。具有第二温度的工作流体在第一换热器110和第二换热器120中与流体通道101内的热交换介质交换热量。然后，工作流体的一部分经由第二输出管线122离开，工作流体的另一部分经由第一输出管线112和第二输出支管132，最终返回至第二输出管线122，与工作流体的一部分汇合。
由于工作流体具有相对较高的第二温度，故上述第二模式又称为制热模式。第二模式典型地用于对流体通道101内的空气进行加热，从而获得热空气并产生制热的效果。相比之下，常规热交换装置仅能采用单个换热器来进行制热操作，而根据本申请的热交换装置能够采用所有换热器来进行制热操作。因此，根据本申请的热交换装置具有提高的制热效率。
热交换装置100还具有第三模式，其中，第五阀145和第六阀146关闭，并且第一阀141、第二阀142、第三阀143和第四阀144打开，使得具有第一温度的工作流体经过第一输入管线111进入第一换热器110，并从第一输出管线112离开。同时，具有第二温度的工作流体经过第二输入管线121进入第二换热器120，并从第二输出管线122离开。
在第三模式中，第一换热器110和第二换热器120中分别具有不同温度的工作流体，因此对流体通道101内的空气产生了冷却后再加热的效果。第三模式又称为再热模式，其效果在于提高最终输出的空气的温度，从而改善在制冷模式下的用户舒适度，尤其是在夏天湿度较高的情况下，必须进行制冷除去室内的湿度而不可避免地使室内温度降低到舒适值以下，在该情况下就需要对流体通道101内的被冷却的空气进行加热。相比之下，常规热交换装置无法提供再热模式。因此，根据本申请的热交换装置提供了更多的操作模式来供用户选择，从而提高了用户体验。
除此之外，根据本申请的热交换装置也能采用与常规热交换装置相同的模式来运行。例如，可将第一阀141和第二阀142打开，并关闭其他所有阀，使得热交换装置单独利用第一换热器110中的工作流体来进行温度调节操作。又例如，可将第三阀143和第四阀144打开，并关闭其他所有阀，使得热交换装置单独利用第二换热器120中的工作流体来进行温度调节操作。
尽管上文采用两个换热器的实施例来描述根据本申请的热交换装置的工作模式，但容易理解的是，在具有N个换热器的热交换装置中，各个换热器可以连接到具有不同温度的工作流体供应源上。通过对节流装置或阀进行适当的开关操作，可以实现制冷、制热或再热等模式，或进行期望的温度调节操作。例如，在期望用某一输入管路中的工作流体进行温度调节时，可以打开该输入管路通向其他各个输入管路的各个输入支管上的阀，并且关闭其他所有输入支管上的阀，同时，打开该输入管路所在的换热器上的输出管路通向其他各个输出管路的各个输出支管上的阀，并且关闭其他所有输出支管上的阀，即可实现用所有换热器来使用某一输入管路中的工作流体来进行温度调节操作。
根据本申请的热交换装置可用于需要进行热交换的任何装置或场景中。在本申请的一个实施例中，热交换装置结合在空调系统的风机盘管中。在另一个实施例中，热交换装置结合在风机盘管中，并且可用于其他系统。
本说明书参考附图来公开本申请，并且还使本领域中的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本申请的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于由本申请请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热交换装置，其特征在于，包括：
流体通道；
两个或更多个换热器，每个换热器与所述流体通道之间存在热连接并且分别带有输入管线和输出管线；
其中，各个输入管线通过一个或多个输入支管与其他所有输入管线连接，并且各个输出管线通过一个或多个输出支管与其他所有输出管线连接；并且
其中，各个输入管线、输出管线、输入支管和输出支管均构造为能够选择性地连通或封闭。
2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，各个输入管线、输出管线、输入支管和输出支管上分别设置有阀，并且各个输入支管或输出支管分别在各个输入管线或输出管线上的阀与换热器之间连接到各个输入管线或输出管线。
3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换装置包括：
第一换热器，其与所述流体通道之间建立热连接，并且带有第一输入管线和第一输出管线；
第二换热器，其与所述流体通道之间建立热连接，并且带有第二输入管线和第二输出管线；
其中，第一输入支管连接在所述第一输入管线和所述第二输入管线之间，并且第一输出支管连接在所述第一输出管线和所述第二输出管线之间。
4.根据权利要求3所述的热交换装置，其特征在于，所述第一输入管线和所述第一输出管线上分别设置有第一阀和第二阀，所述第二输入管线和所述第二输出管线上分别设置有第三阀和第四阀，所述第一输入支管和所述第一输出支管上分别设置有第五阀和第六阀；
其中，所述第一输入支管在所述第一换热器与所述第一阀之间连接到所述第一输入管线上，且所述第一输入支管在所述第二换热器与所述第三阀之间连接到所述第二输入管线上；并且
其中，所述第一输出支管在所述第一换热器与所述第二阀之间连接到所述第一输出管线上，且所述第一输出支管在所述第二换热器与所述第四阀之间连接到所述第二输出管线上。
5.根据权利要求3所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换装置还包括加湿器，所述加湿器与所述流体通道之间建立流体连通。
6.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于，所述第一输入管线和所述第一输出管线连接到具有第一温度的第一工作流体供应源上，并且所述第二输入管线和所述第二输出管线连接到具有第二温度的第二工作流体供应源上，其中，所述第一温度低于所述第二温度。
7.根据权利要6所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换装置具有第一模式，其中，所述第三阀和所述第四阀关闭，并且所述第一阀、所述第二阀、所述第五阀和所述第六阀打开，使得具有第一温度的工作流体经过所述第一换热器和所述第二换热器。
8.根据权利要求6所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换装置具有第二模式，其中，所述第一阀和所述第二阀关闭，并且所述第三阀、所述第四阀、所述第五阀和所述第六阀打开，使得具有第二温度的工作流体经过所述第一换热器和所述第二换热器。
9.根据权利要求6所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换装置具有第三模式，其中，所述第五阀和所述第六阀关闭，并且所述第一阀、所述第二阀、所述第三阀和所述第四阀打开，使得具有第一温度的工作流体经过所述第一换热器，并且具有第二温度的工作流体经过所述第二换热器。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述流体通道构造为用于输送空气。
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