CN114704940B - 换热器的调节方法、调节装置、换热器以及空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了换热器的调节方法、调节装置、换热器以及空调，换热器具有至少两条换热支路，换热支路并联连接于集中管的进口，调节方法包括：检测各条换热支路的支路出管温度Tn和集中管的总出管温度T，分别计算各个支路出管温度Tn与总出管温度T的温差值；根据温差值调节其对应换热支路的流量，直至所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内。调节装置包括：支路温度传感器、集中温度传感器、流量控制器以及控制单元，控制单元执行上述调节方法。本发明通过支路出管温度Tn和总出管温度T调节换热器的流量，实现方式简单、准确且成本低。

Description

换热器的调节方法、调节装置、换热器以及空调

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及换热器的调节方法、调节装置、换热器以及空调。

背景技术

目前空调研发中对换热器的最佳换热能力的调节是必不可少的一项工作，目前出现的调节装置结构复杂、效率低且实用性差，例如采用流量差和温差对换热器流量进行调节的技术方案，其在换热器的各个支路分别连接有电子膨胀阀，获取各个支路的流量信息及温度信息，温度信息包括第一温差和第二温差，该第一温差为第一温差是同一支路内支路电子膨胀阀前后温度的差值，反映的是支路电子膨胀阀调节温差；第二温差是不同支路的支路电子膨胀阀前温度的差值，或不同支路的支路电子膨胀阀后温度的差值，反映的是不同支路之间的流路均匀性，流量差是不同支路的流量的差值。

这种调试存在以下缺陷：

1、流量差通过设置在电子膨胀阀后侧的流量计检测，温差通过设置在电子膨胀阀前后两侧的热电偶检测，但支路的换热是否均匀还与支路换热风场及流路长度有关，通过检测局部的温度或流量变化不能准确反映换热器支路是否换热均匀；

2、每条支路需要配置两个热电偶和一个流量计，流量计价格昂贵，且换热器支路最高可达几十路，流量差、第一温差等计算难度大，调节动作频繁、效率低，不具备实用性。

因此，如何设计更简单准确的换热器调节方法、调节装置、换热器及空调是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术难以实现准确调节的缺陷，本发明提出换热器的调节方法、调节装置、换热器以及空调，具有成本低、调节准确、易于实施等优点。

本发明采用的技术方案是，设计换热器的调节方法，换热器具有至少两条换热支路，换热支路并联连接于集中管的进口，调节方法包括：检测各条换热支路的支路出管温度Tn和集中管的总出管温度T，分别计算各个支路出管温度Tn与总出管温度T的温差值；根据温差值调节其对应换热支路的流量，直至所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内，预设温差范围优选为2℃至0.5℃。

优选的，根据温差值调节其对应换热支路的流量包括：

取各个温差值的绝对值，选择绝对值最大的温差值作为优先温差值△T；

判断优先温差值△T是否处于预设温差范围；

若否，则根据优先温差值△T的大小调节其对应换热支路的流量，每次调节换热支路的流量之后，返回检测各个支路出管温度Tn和所述总出管温度T；

若是，则判定所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内。

优选的，根据优先温差值△T的大小调节其所在换热支路的流量包括：

预先建立有温差区间与流量变化量的对照关系表；

从对照关系表调取优先温差值所在温差区间对应的流量变化量；

按照流量变化量调节优先温差值对应换热支路的流量。

优选的，对照关系表包含蒸发对照关系表和冷凝对照关系表中的至少一种；

当换热器作为蒸发器时，从蒸发对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，优先温差值△T高于所述预设温差范围的最大值时流量变化量为正数、低于所述预设温差范围最小值时流量变化量为负数；

和/或当换热器作为冷凝器时，从冷凝对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，优先温差值△T高于所述预设温差范围的最大值时流量变化量为负数、低于所述预设温差范围的最小值时流量变化量为正数。

本发明还提出了换热器的调节装置，换热器具有至少两条换热支路，换热支路并联连接于集中管的进口，调节装置包括：

支路温度传感器，每条换热支路的出口均单独安装有支路温度传感器；

集中温度传感器，集中管的出口安装有集中温度传感器；

流量控制器，每条换热支路均单独安装有流量控制器；

控制单元，其接收各个支路温度传感器检测的支路出管温度Tn和集中温度传感器检测的总出管温度T；

其中，控制单元分别计算各个支路出管温度Tn与总出管温度T的温差值，根据温差值调节其对应换热支路的流量控制器，直至所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内，预设温差范围优选为2℃至0.5℃。

优选的，控制单元取各个温差值的绝对值并选择绝对值最大的温差值作为优先温差值△T，在优先温差值△T超出预设温差范围时，根据优先温差值△T的大小调节其对应换热支路的流量。

优选的，控制单元存储有温差区间与流量变化量的对照关系表，从对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，按照流量变化量调节优先温差值△T对应换热支路的流量控制器。

优选的，对照关系表包含蒸发对照关系表和冷凝对照关系表中的至少一种；

当换热器作为蒸发器时，控制单元从蒸发对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，蒸发对照关系表是高于预设温差范围的温差区间对应的流量变化量为正数、低于所述预设温差范围的温差区间对应的流量变化量为负数；

和/或当换热器作为冷凝器时，控制单元从冷凝对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，冷凝对照关系表是高于预设温差范围的温差区间对应的流量变化量为负数、低于预设温差范围的温差区间对应的流量变化量为正数。

本发明还提供了换热器，该换热器采用上述的调节方法或者上述的调节装置。

本发明还提供了空调，包括：压缩机、室内换热器、室外换热器以及节流元件，室内换热器和/或室外换热器采用上述的调节方法或者上述的调节装置。

在一些实施例中，压缩机、室内换热器以及室外换热器通过四通阀连接形成可切换冷媒流向的循环回路。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过检测换热支路的支路出管温度Tn和集中管的总出管温度T计算温差值，支路出管处的温度和总出管处的温度更能体现冷媒换热后的冷媒状态，以此计算的温差值能够准确判断各个换热支路是否换热均匀；

2、计算各个温差值之后，寻找绝对值最大的温差值作为优先温差值，调节该优先温差值对应的换热支路，减小调节次数，提高调节效率，快速达到换热器的最佳换热能力。

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是本发明中调节装置的连接示意图；

图2是本发明中调节方法的流程示意图；

图3是本发明中空调的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提出换热器1的调节方法，该换热器1包括但不限于翅片式换热器，换热器1具有至少两条换热支路，换热支路的进口连接分流器2，换热支路的出口并联连接于集中管3的进口，即换热支路的冷媒流出到集中管3内汇总，再从集中管3的出口流出。

如图2所示，调节方法包括：

步骤S1、安装调节装置，即将流量控制器4安装在换热支路的进口，支路温度传感器5安装在换热支路的出口，集中温度传感器6安装在集中管3的出口；

步骤S2、换热器1所在设备开机运行，运行到设定时间后进入稳定状态；

步骤S3、检测各条换热支路的支路出管温度T1、T2、T3……Tn-1、Tn和集中管3的总出管温度T，分别计算各个支路出管温度T1、T2、T3……Tn-1、Tn与总出管温度T的温差值，根据温差值调节其对应换热支路的流量，直至所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内，温差值通常在±3℃以内换热比较均匀，因此预设温差范围的上限最高可以取值为3℃、下限最低可以取值为-3℃，预设温差范围越窄换热越均匀，以两种不同的范围设计进行举例说明，第一种预设温差范围设计为3℃至-3℃，第二种预设温差范围设计为2℃至0.5℃，两者相比较而言，第一种预设温差范围的换热均匀性差于第二种预设温差范围。当然，也可以将预设温差范围设计为1℃至0.5℃，预设温差范围更窄，均匀性更好，但调节所需的时间也会加长，实际应用时应当根据具体需求设计预设温差范围。

本发明通过采集换热支路的支路出管温度Tn和集中管的总出管温度T调节换热器的流量，不需要使用流量计，实现方式更简单且成本低，自动化程度高，适合应用于不同规格的换热器。

为了提高调节效率，在本发明的优选实施例中，根据温差值调节其对应换热支路的流量包括：

步骤S3.1、取各个温差值的绝对值，选择绝对值最大的温差值作为优先温差值△T，即△T＝max(Tn-T)，温差值的绝对值最大的换热支路优先调整，原因是该支路的换热状态与其他支路相比差异最大，优先调节该支路能够快速缩小换热支路之间的换热不均，提高调节效率；

步骤S3.2、判断优先温差值△T是否处于预设温差范围，若否，则执行步骤S3.3，若是，则执行步骤S3.4；

步骤S3.3、根据优先温差值△T的大小调节其对应换热支路的流量，每次调节换热支路的流量之后，返回检测各个支路出管温度Tn和总出管温度T；

步骤S3.4、判定所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内，此时换热器达到最佳换热能力。

需要说明的是，根据优先温差值△T的大小调节其对应换热支路的流量的方式有多种，例如预先建立温差区间与流量变化量之间的对照关系表，从对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，按照流量变化量调节优先温差值对应换热支路的流量。再例如，也可以将优先温差值△T作为变量，预先建立流量变化量的计算模型，根据计算结果调节其对应换热支路的流量。

在本发明的可行实施例中，步骤3.3的流量变化量从对照关系表中获取，详细过程如下：

预先建立有温差区间与流量变化量的对照关系表，对照关系表通过多次实验并采集实验数据统计得到，对照关系表建立过程仅需进行数据统计分析，逻辑简单且易于实施；

从对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量；

按照流量变化量调节优先温差值△T对应换热支路的流量。

应当理解的是，换热支路的流量通常是由流量控制器进行调节，每条换热支路的进口单独安装有流量控制器4，流量变化量实际上是流量控制器4的开度变化量△P，从对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，按照开度变化量调节优先温差值△T对应换热支路的流量控制器开度P，P＝P0+△P，P0为换热支路调节之前的开度，△P为开度变化量，优先温差值△T偏离预设温差范围越远，则对应的开度变化量△P绝对值越大，即流量控制器4的开度变化越大。

由于换热器1作为蒸发器或冷凝器时的冷媒温度变化不同，对照关系表包含蒸发对照关系表和冷凝对照关系表中的至少一种，蒸发对照关系表是温差值高于预设温差范围的最大值时流量变化量为正数、低于预设温差范围的最小值时流量变化量为负数，冷凝对照关系表是温差值高于预设温差范围的最大值时流量变化量为负数、低于预设温差范围的最小值时流量变化量为正数。

当换热器1作为蒸发器时，换热支路内的低温冷媒吸热之后向集中管3流动，优先温差值△T高于预设温差范围则说明优先温差值所在换热支路的换热状态差于其他支路，冷媒量不够，需要提供更多的低温冷媒以降低该换热支路的支路出管温度Tn，即增大流量控制器4的开度，反之，优先温差值△T低于预设温差范围则需要减少提供低温冷媒以提升该换热支路的支路出管温度Tn，即减小流量控制器4的开度，因此应当从蒸发对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的开度变化量△P。

为便于理解，下表1是本发明一些可行实施例的蒸发对照关系表，预设温差范围：2℃＞△T＞0.5℃。

开度变化量△P	△T值
		10	△T≥10℃
7	10℃＞△T≥8℃
		4	8℃＞△T≥4℃
1	4℃＞△T≥2℃
		0	2℃＞△T＞0.5℃
-1	0.5℃≥△T＞-2℃
		-4	-2℃≥△T＞-4℃
-7	-4℃≥△T＞-12℃
		-10	-12℃≥△T

表1

当换热器1作为冷凝器时，换热支路内的高温冷媒放热之后向集中管3流动，优先温差值△T高于预设温差范围则说明优先温差值所在换热支路的换热状态差于其他支路，冷媒量太多，需要减少提供高温冷媒以降低该换热支路的支路出管温度Tn，即减小流量控制器4的开度，反之，优先温差值△T低于预设温差范围则需要提供更多的高温冷媒以提升该换热支路的支路出管温度Tn，即增大流量控制器4的开度，因此应当从冷凝对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量。

为便于理解，下表2是本发明一些可行实施例的冷凝对照关系表，预设温差范围：2℃＞△T＞0.5℃。

开度变化量△P	△T值
		-10	△T≥10℃
-7	10℃＞△T≥8℃
		-4	8℃＞△T≥4℃
-1	4℃＞△T≥2℃
		0	2℃＞△T＞0.5℃
1	0.5℃≥△T＞-2℃
		4	-2℃≥△T＞-4℃
7	-4℃≥△T＞-12℃
		10	-12℃≥△T

表2

实际应用中，对照关系表中的温差区间跨度可以增大或减小，温差区间跨度越小，则调节精度越高，温差区间跨度越大，则调节精度越低。当然，“根据温差值调节对应换热支路的流量”的实施方式并不限于本发明的优选实施例中，例如，将换热支路排序并标记，按顺序依次调节各个换热支路，从对照关系表调取当前换热支路的温差值所在温差区间对应的流量变化量，按照流量变化量调节当前换热支路，完成后继续调节下一条换热支路，直至所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内。再例如，将温差值的绝对值由大至小排序，按顺序依次调节对应的换热支路，其调节逻辑同样是从对照关系表调取流量变化量再调节当前换热支路。

如图1所示，本发明还提出了换热器1的调节装置，调节装置包括：流量控制器4、支路温度传感器5、集中温度传感器6和控制单元7，每条换热支路的进口单独安装有流量控制器4，每条换热支路的出口均单独安装有支路温度传感器5，支路温度传感器5安装于换热支路的管壁，通过支路温度传感器5检测各条换热支路的支路出管温度T1、T2、T3……Tn-1、Tn，集中管3的出口安装有集中温度传感器6，集中温度传感器6安装于集中管3的管壁，通过集中温度传感器6检测集中管3的总出管温度T，支路温度传感器5和集中温度传感器6可以采用感温包，流量控制器4可以采用电子膨胀阀。支路温度传感器5、集中温度传感器6和流量控制器4均与控制单元7连接，由控制单元7执行上述调节方法。

具体来说，控制单元7接收支路出管温度T1、T2、T3……Tn-1、Tn和总出管温度T，分别计算各个支路出管温度T1、T2、T3……Tn-1、Tn与总出管温度T的温差值，根据温差值调节其对应换热支路的流量控制器4，直至所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内。

为了提高调节效率，在本发明的优选实施例中，控制单元7计算得到各个换热支路的温差值之后，取各个温差值的绝对值并选择绝对值最大的温差值作为优先温差值△T，即△T＝max(Tn-T)，选择优先温差值△T之后，控制单元7需要判断优先温差值△T是否超出预设温差范围，若超出预设温差范围，则根据优先温差值△T的大小调节其对应换热支路的流量，若未超出预设温差范围，则判定所有换热支路的温差值均处于预设温差范围内，此时换热器1达到最佳换热能力。

具体来说，控制单元7存储有温差区间与流量变化量的对照关系表，流量变化量为流量控制器的开度变化量△P，从对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的开度变化量△P，按照开度变化量△P调节优先温差值△T对应换热支路的流量控制器开度P，P＝P0+△P，P0为换热支路调节之前的开度，△P为开度变化量。

上述对照关系表包含蒸发对照关系表和冷凝对照关系表中的至少一种，蒸发对照关系表是高于预设温差范围的温差区间对应的开度变化量△P为正数、低于预设温差范围的温差区间对应的开度变化量△P为负数，冷凝对照关系表是高于预设温差范围的温差区间对应的开度变化量△P为负数、低于预设温差范围的温差区间对应的开度变化量△P为正数。

当换热器1作为蒸发器时，控制单元7从蒸发对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，当换热器1作为冷凝器时，控制单元7从冷凝对照关系表调取优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量。

如图3所示，上述调节方法或调节装置适用于换热器以及空调，空调包括：压缩机8、室内换热器9、室外换热器10以及节流元件11，室内换热器9和室外换热器10之中至少有一个采用上述的调节方法或调节装置，调节换热器的流量状态，以使其达到最佳换热能力。压缩机8、室内换热器9以及室外换热器10通过四通阀12连接形成可切换冷媒流向的循环回路，制冷模式下，室内换热器9作为蒸发器，室外换热器10作为冷凝器，制热模式下，室内换热器9作为冷凝器，室外换热器10作为蒸发器。根据换热器的不同状态从冷凝对照关系表或蒸发对照关系表中调取对应的流量变化量，进而完成换热器的流量调节。

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.换热器的调节方法，其特征在于，所述换热器具有至少两条换热支路，所述换热支路并联连接于集中管的进口，所述调节方法包括：

检测各条所述换热支路的支路出管温度Tn和所述集中管的总出管温度T，所述集中管的出口安装有集中温度传感器，通过所述集中温度传感器检测所述总出管温度T，分别计算各个所述支路出管温度Tn与所述总出管温度T的温差值；

取各个所述温差值的绝对值，选择绝对值最大的温差值作为优先温差值△T，根据所述优先温差值△T调节其对应换热支路的流量，直至所有所述换热支路的温差值均处于预设温差范围内。

2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，根据所述优先温差值△T调节其对应换热支路的流量包括：

判断所述优先温差值△T是否处于预设温差范围；

若否，则根据所述优先温差值△T的大小调节其对应换热支路的流量，每次调节所述换热支路的流量之后，返回检测各个所述支路出管温度Tn和所述总出管温度T；

若是，则判定所有所述换热支路的温差值均处于预设温差范围内。

3.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于，根据所述优先温差值△T的大小调节其所在换热支路的流量包括：

预先建立有温差区间与流量变化量的对照关系表；

从所述对照关系表调取所述优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量；

按照所述流量变化量调节所述优先温差值△T对应换热支路的流量。

4.根据权利要求3所述的调节方法，其特征在于，所述对照关系表包含蒸发对照关系表和冷凝对照关系表中的至少一种；

当所述换热器作为蒸发器时，从所述蒸发对照关系表调取所述优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，所述优先温差值△T高于所述预设温差范围的最大值时流量变化量为正数、低于所述预设温差范围最小值时流量变化量为负数；

和/或当所述换热器作为冷凝器时，从所述冷凝对照关系表调取所述优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，所述优先温差值△T高于所述预设温差范围的最大值时流量变化量为负数、低于所述预设温差范围的最小值时流量变化量为正数。

5.根据权利要求1至4任一项所述的调节方法，其特征在于，所述预设温差范围为2℃至0.5℃。

6.换热器的调节装置，所述换热器具有至少两条换热支路，所述换热支路并联连接于集中管的进口，其特征在于，所述调节装置包括：

支路温度传感器，每条所述换热支路的出口均单独安装有所述支路温度传感器；

集中温度传感器，所述集中管的出口安装有所述集中温度传感器；

流量控制器，每条所述换热支路均单独安装有所述流量控制器；

控制单元，其接收各个支路温度传感器检测的支路出管温度Tn和集中温度传感器检测的总出管温度T，所述控制单元分别计算各个所述支路出管温度Tn与所述总出管温度T的温差值，根据所述温差值调节其对应换热支路的流量控制器，直至所有所述换热支路的温差值均处于预设温差范围内。

7.根据权利要求6所述的调节装置，其特征在于，所述控制单元取各个所述温差值的绝对值并选择绝对值最大的温差值作为优先温差值△T，在所述优先温差值△T超出预设温差范围时，根据所述优先温差值△T的大小调节其对应换热支路的流量。

8.根据权利要求7所述的调节装置，其特征在于，所述控制单元存储有温差区间与流量变化量的对照关系表，从所述对照关系表调取所述优先温差值△T所在温差区间对应的流量变化量，按照所述流量变化量调节所述优先温差值△T对应换热支路的流量控制器。

9.换热器，其特征在于，所述换热器采用权利要求1至5任一项所述的调节方法或者权利要求6至8任一项所述的调节装置。

10.空调，包括：压缩机、室内换热器、室外换热器以及节流元件，其特征在于，所述室内换热器和/或室外换热器采用权利要求1至5任一项所述的调节方法或者权利要求6至8任一项所述的调节装置。

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