CN113340011B - 用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构及方法，包括第一换热器、第二换热器、循环管道，循环管道内具有工质，第一换热器和第二换热器分别为待切换离开和待切换进入制冷及热泵循环系统的换热器，循环管道上设置有并联的第一管道和第二管道，第一管道中间嵌入连接有第一换热器，第一管道上还设置连接有第一换热器调节阀，由第一换热器调节阀调节逐步减少流过第一换热器的工质流量，第二管道中间嵌入连接有第二换热器，第二管道上还设置连接有第二换热器调节阀，由第二换热器调节阀调节逐步增加流过第二换热器的工质流量，循环管道上设置有工质缓冲器，从而解决现有技术无法在系统运行中快速切换换热器的问题。

Description

用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构及方法

技术领域

本发明涉及制冷及热泵循环系统领域，更具体的说，本发明主要涉及用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构及方法。

背景技术

制冷及热泵循环系统的换热器包括冷凝装置和蒸发装置等各种换热器。由于制冷及热泵循环系统运行及使用用途的需要，往往需要经常对换热器进行切换。如果在系统运行中通过连接待离开循环系统的换热器和待接入循环系统的换热器的阀门的简单切换，在切换过程中间会出现循环管道内的工质被阀门短暂阻隔而出现工质流动减缓甚至停滞的情况，由此造成压缩装置入口和出口流量和压力急剧变化，也会出现换热器换热量急剧变化的情况，这些后果不仅极大影响系统的正常运行，也影响压缩装置寿命，甚至损坏压缩装置。目前制冷及热泵循环系统的换热器切换只能在系统停机时进行，这种方式不仅花费更多的时间，影响系统工作的效率，而且停开机也会耗费更多的能源。

发明内容

本发明的目的在于解决上述不足，提供用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构及方法，以期望解决现有技术无法在制冷及热泵循环系统运行中快速切换换热器的问题，提高制冷及热泵循环系统运行效率，同时节约能源。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，包括第一换热器、第二换热器、循环管道，上述循环管道连通制冷及热泵循环系统的压缩装置、冷凝装置、膨胀装置、蒸发装置等，上述压缩装置包括压缩机，上述膨胀装置包括节流阀、膨胀机，上述循环管道内具有工质，上述第一换热器为已经接入但待切换离开制冷及热泵循环系统的换热器，上述第二换热器为尚未接入但待切换进入制冷及热泵循环系统的换热器，上述第一换热器与第二换热器是在制冷及热泵循环系统中包括蒸发器和冷凝器在内的任何在制冷及热泵循环系统中担负同样功能的有工质流过的换热器，上述循环管道上设置有并联的第一管道和第二管道，由上述循环管道连通第一管道和第二管道，上述第一管道中间嵌入连接有第一换热器，上述第一管道上还设置连接有第一换热器调节阀，上述第一管道连通第一换热器和第一换热器调节阀，由第一换热器调节阀调节逐步减少流过第一换热器的工质流量，上述第二管道中间嵌入连接有第二换热器，上述第二管道上还设置连接有第二换热器调节阀，上述第二管道连通第一换热器和第二换热器调节阀，由第二换热器调节阀调节逐步增加流过第二换热器的工质流量，第一换热器调节阀与第二换热器调节阀可以由自动控制装置调节流量。

进一步的技术方案是，上述第一换热器由单个换热器构成或由多个换热器组成的组合体构成。

进一步的技术方案是，上述第二换热器由单个换热器构成或由多个换热器组成的组合体构成。

作为优选，上述并联的第一管道和第二管道汇合与并联结构出口管连通的位置，设置有工质缓冲器。

进一步的技术方案是，上述的工质缓冲器内，并联结构出口管的开口在工质缓冲器容器的上部/下部且开口方向向上/向下，工质在并联结构出口管开口处呈现从管外向管里流动，第一管道和第二管道的开口在工质缓冲器容器的下部/上部且开口方向向下/向上，工质在第一管道和第二管道开口处呈现从管里向管外流动；在切换过程中，由于流过第一换热器和第二换热器的工质的流量会出现比较大的差别，从而经换热器换热后工质的温度也会出现比较大的不同，采用这样的结构设置，利于工质流体在工质缓冲器内呈现折返流动，让从第一换热器和第二换热器出来的工质有更好的混合，同时工质缓冲器内的容积，要保证工质缓冲器内有一定的贮液量，对循环管道内工质的流量变化有一定的减少波动的作用。

进一步的技术方案是，需要说明的是，上述的工质缓冲器内的“上部”与“下部”，以及“向上”与“向下”并不限定是绝对的空间上下部位与方向，可以是任何其它部位与方向。

作为优选，上述并联的第一管道和第二管道汇合与并联结构入口管连通的位置，设置有工质分液器，工质分液器可以是一般制冷及热泵循环系统采用的分液器。

作为优选，上述第一换热器调节阀可以设置在第一管道上的第一换热器靠近并联结构入口管的一侧，上述第二换热器调节阀可以设置在第二管道上的第二换热器靠近并联结构入口管的一侧。

本发明还公开了制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构用于快速切换换热器的使用方法，包括如下操作步骤：

步骤a,准备工作，在上述第一管道上接入第一流量计，在上述第二管道上接入第二流量计，在上述邻近膨胀装置的工质入口处设置第一测温点和第一测压点，在上述邻近压缩装置的工质入口处设置第二测温点和第二测压点与电加热器，得到各温度测量点处循环管道内工质的温度值和各压力测量点处循环管道内工质的压力值，由此得到系统的过冷度和过热度；

步骤b, 换热器切换，关注第一流量计和第二流量计的读数，一边逐渐打开第二换热器调节阀，另一边同步逐渐关闭第一换热器调节阀，使第二管道内工质增加的流量和第一管道内工质减少的流量相等，直到第二管道内工质的流量达到最大值和第一管道内工质的流量为零， 从而完成第一换热器断离系统和第二换热器接入系统，上述过程中由电加热器辅助控制系统的工况。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少是如下之一：

由于制冷及热泵循环系统运行及使用用途的需要，往往需要经常对换热器进行切换。如果在系统运行中通过连接待离开循环系统的换热器和待接入循环系统的换热器的阀门的简单切换，在切换过程中间会出现循环管道内的工质被阀门短暂阻隔而出现工质流动减缓甚至流动停滞的情况，由此造成压缩装置入口和出口流量和压力急剧变化，出现换热器换热量急剧变化的情况，这些后果不仅极大影响系统的正常运行，也影响压缩装置寿命，甚至造成压缩装置损坏。目前制冷及热泵循环系统的换热器切换只能在系统停机时进行，这种方式不仅花费更多的时间，影响系统工作的效率，而且停开机也会耗费更多的能源。

本发明提供用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构及方法，以期望解决现有技术无法在制冷及热泵循环系统运行中快速切换换热器的问题；避免目前制冷及热泵循环系统的换热器切换只能在系统停机时进行，不仅花费更多的时间，影响系统工作的效率，而且停开机也会造成耗费更多的能源的后果。

附图说明

图1为本发明机构示意图。

图2为本发明机构用来切换蒸发装置与制冷及热泵循环系统的连接示意图。

图3为本发明机构用来切换冷凝装置与制冷及热泵循环系统的连接示意图。

附图标记说明：

101-第一换热器、102-第二换热器、201-第一换热器调节阀、202-第二换热器调节阀、3-工质分液器、4-工质缓冲器、5-循环管道、501-第一管道、502-第二管道、503-并联结构入口管、504-并联结构出口管、Y-压缩装置、L-冷凝装置、P-膨胀装置、Z-蒸发装置、A1-第一流量计、A2-第二流量计、B1-第一测温点、B2-第二测温点、 C1-第一测压点、C2第二测压点、D-电加热器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

参考图1所示，本发明的一个实施例是，用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，包括第一换热器101、第二换热器102、循环管道5，上述循环管道5连通制冷及热泵循环系统的压缩装置Y、冷凝装置L、膨胀装置P、蒸发装置Z等，上述压缩装置包括压缩机，上述膨胀装置包括节流阀、膨胀机，上述循环管道5内具有工质；上述第一换热器101为已经接入但待切换离开制冷及热泵循环系统的换热器，上述第二换热器102为尚未接入但待切换进入制冷及热泵循环系统的的换热器，上述第一换热器101与第二换热器102是在制冷及热泵循环系统中包括蒸发器和冷凝器在内的任何担负同样功能的有工质流过的换热器，上述循环管道5上设置有并联的第一管道501和第二管道502，由上述循环管道5连通第一管道501和第二管道502，上述第一管道501中间嵌入连接有第一换热器101，上述第一管道501上还设置连接有第一换热器调节阀201，上述第一管道501连通第一换热器101和第一换热器调节阀201，由第一换热器调节阀201调节逐步减少流过第一换热器101的工质流量，上述第二管道502中间嵌入连接有第二换热器102，上述第二管道502上还设置连接有第二换热器调节阀202，上述第二管道502连通第一换热器102和第二换热器调节阀202，由第二换热器调节阀202调节逐步增加流过第二换热器102的工质流量，第一换热器调节阀与第二换热器调节阀可以由自动控制装置调节流量。

实施例2：

基于上述实施例，参考图1所示，本发明的另一个实施例，上述第一换热器101由单个换热器构成或由多个换热器组成的组合体构成。

实施例3：

基于上述实施例，参考图1所示，本发明的另一个实施例，上述第二换热器102由单个换热器构成或由多个换热器组成的组合体构成。

实施例4：

基于上述实施例，参考图1所示，本发明的另一个实施例，上述并联的第一管道501和第二管道502汇合与并联结构出口管504连通的位置，设置有工质缓冲器4。

实施例5：

基于上述实施例，参考图1所示，本发明的另一个实施例，上述的工质缓冲器4内，并联结构出口管504的开口在工质缓冲器4容器的上部/下部且开口方向向上/向下，工质在并联结构出口管504开口处呈现从管外向管里流动，第一管道501和第二管道502的开口在工质缓冲器4容器的下部/上部且开口方向向下/向上，工质在第一管道501和第二管道502开口处呈现从管里向管外流动；在切换过程中，由于流过第一换热器101和第二换热器102的工质的流量会出现比较大的差别，从而经换热器换热后工质的温度也会出现比较大的不同，采用这样的结构设置，利于工质流体在工质缓冲器4内呈现折返流动，让从第一换热器101和第二换热器102出来的工质有更好的混合，同时工质缓冲器4内的容积，要使工质缓冲器4内有一定的贮液量，对循环管道5内工质的流量变化有一定的减少波动的作用。

实施例6：

基于上述实施例，参考图1所示，本发明的另一个实施例，上述的工质缓冲器4内，并联结构出口管504的开口设置在工质缓冲器4容器的“上部/下部”，第一管道501和第二管道502的开口设置在工质缓冲器4容器的“下部/上部”，上述描述的“上部/下部”与“下部/上部”的部位并不限定是绝对的空间上下部位；并联结构出口管504的开口方向设置为“向上/向下”,第一管道501和第二管道502的开口方向设置为“向下/向上”,上述描述的“向上/ 向下”与“向下/向上”的方向并不限定是绝对的空间上下方向。

实施例7：

基于上述实施例，参考图1所示，本发明的另一个实施例，上述并联的第一管道501和第二管道502汇合与并联结构入口管503连通的位置，设置有工质分液器3, 工质分流器3可以是一般制冷及热泵循环系统采用的分液器。

实施例8：

基于上述实施例，参考图1所示，本发明的另一个实施例，上述第一换热器调节阀201可以设置在第一管道501上的第一换热器101靠近并联结构入口管503的一侧，上述第二换热器调节阀202可以设置在第二管道502上的第二换热器102靠近并联结构入口管503的一侧。

实施例9：

基于上述实施例，本实施例，为本发明的操作实施例，用于快速切换第一换热器101与第二换热器102，配合上述的用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构进行使用，参考图2和图3所示，图2是制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构用于切换蒸发装置时与制冷及热泵循环系统的连接示意图，图3是制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构用于切换冷凝装置时与制冷及热泵循环系统的连接示意图，包括如下操作步骤：

步骤a,准备工作，在上述第一管道501上接入第一流量计A1，在上述第二管道502上接入第二流量计A2，在上述邻近膨胀装置P的工质入口处设置第一测温点B1和第一测压点C1，在上述邻近压缩装置Y的工质入口处设置第二测温点B2和第二测压点C2与电加热器D，得到各温度测量点处循环管道5内工质的温度值和各压力测量点处循环管道5内工质的压力值，由此得到系统的过冷度和过热度；

步骤b, 换热器切换，关注第一流量计A1和第二流量计A2的读数，一边逐渐打开第二换热器调节阀202，另一边同步逐渐关闭第一换热器调节阀201，使第二管道502内工质增加的流量和第一管道501内工质减少的流量大体相等，直到第二管道502内工质的流量达到最大值和第一管道501内工质的流量为零， 从而完成第一换热器101断离系统和第二换热器102接入系统，上述过程中由电加热器D辅助控制系统的工况。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (7)

1.用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，包括第一换热器（101）、第二换热器（102）、循环管道（5），所述循环管道（5）连通制冷及热泵循环系统的压缩装置Y、冷凝装置L、膨胀装置P、蒸发装置Z，所述循环管道（5）内具有工质，其特征在于：所述第一换热器（101）为已经接入但待切换离开制冷及热泵循环系统的换热器，所述第二换热器（102）为尚未接入但待切换进入制冷及热泵循环系统的换热器，所述第一换热器（101）与第二换热器（102）为在制冷及热泵循环系统中担负同样功能的有工质流过的换热器，所述循环管道（5）上设置有并联的第一管道（501）和第二管道（502），由所述循环管道（5）连通第一管道（501）和第二管道（502），所述第一管道（501）中间嵌入连接有第一换热器（101），所述第一管道（501）上还设置连接有第一换热器调节阀（201），所述第一管道（501）连通第一换热器（101）和第一换热器调节阀（201），由第一换热器调节阀（201）调节逐步减少流过第一换热器（101）的工质流量，所述第二管道（502）中间嵌入连接有第二换热器（102），所述第二管道（502）上还设置连接有第二换热器调节阀（202），所述第二管道（502）连通第一换热器（102）和第二换热器调节阀（202），由第二换热器调节阀（202）调节逐步增加流过第二换热器（102）的工质流量。

2.根据权利要求1所述的用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，其特征在于：所述第一换热器（101）由单个换热器构成/由多个换热器组成的组合体构成。

3.根据权利要求1所述的用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，其特征在于：所述第二换热器（102）由单个换热器构成/由多个换热器组成的组合体构成。

4.根据权利要求2或3任意一项所述的用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，其特征在于：所述并联的第一管道（501）和第二管道（502）汇合与并联结构出口管（504）连通的位置，设置有工质缓冲器（4）。

5.根据权利要求4所述的用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，其特征在于：所述的工质缓冲器（4）内，并联结构出口管（504）的开口设置在工质缓冲器（4）容器的上部/下部且开口方向设置向上/向下，由工质在并联结构出口管（504）开口处呈现从管外向管里流动，第一管道（501）和第二管道（502）的开口设置在工质缓冲器（4）容器的下部/上部且开口方向设置向下/向上，由工质在第一管道（501）和第二管道（502）开口处呈现从管里向管外流动。

6.根据权利要求2或3任意一项所述的用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构，其特征在于：所述并联的第一管道（501）和第二管道（502）汇合与并联结构入口管（503）连通的位置，设置有工质分液器（3）。

7.用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构的使用方法，用于快速切换第一换热器（101）与第二换热器（102），配合权利要求1至6任意一项所述的用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构进行使用，其特征在于，包括如下操作步骤：

步骤a,准备工作，在所述第一管道（501）上接入第一流量计A1，在所述第二管道（502）上接入第二流量计A2，在所述邻近膨胀装置P的工质入口处设置第一测温点B1和第一测压点C1，在所述邻近压缩装置Y的工质入口处设置第二测温点B2和第二测压点C2与电加热器D，得到循环管道（5）内工质在各温度测量点处的温度值和各压力测量点处的压力值，由此得到系统的过冷度和过热度；

步骤b,换热器切换，关注第一流量计A1和第二流量计A2的读数，一边逐渐打开第二换热器调节阀（202），另一边同步逐渐关闭第一换热器调节阀（201），使第二管道（502）内工质增加的流量和第一管道（501）内工质减少的流量相等，直到第二管道（502）内工质的流量达到最大值和第一管道（501）内工质的流量为零， 从而完成第一换热器（101）断离系统和第二换热器（102）接入系统，上述过程中由电加热器D辅助控制系统的工况。

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