CN117006742A - 换热器、换热器的流路控制方法、存储介质及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种换热器、换热器的流路控制方法、存储介质及家用电器。换热器包括流入管、流出管、气液分离器、可分离模块、可变流路模块及节流件,气液分离器的气体端连通有第一管路;可变流路模块的第一换热管组的一端通过第四管路连通另一液体端;第二换热管组的两端通过第五管路和第六管路分别连通另一液体端和流出管,第一控制阀设于第五管路;切换阀组的第一端连通流出管,第二端连通第一换热管组远离另一液体端的一端,第三端连通第二换热管组靠近第一控制阀的一端;节流件设于第一管路或,节流件设于第二管路,并位于气液分离器与可分离模块的另一端之间。本发明技术方案能在不同的负荷变化之间切换不同数量的换热流路。
Description
技术领域
本发明涉家用电器技术领域,特别涉及一种换热器、换热器的流路控制方法、存储介质及和应用该换热器的家用电器。
背景技术
空调器或热水器在不同运行频率下室内外换热器的最佳流路是不相同的。当在小负荷或低频状态下运行时其压力损失较小,这时我们需要采用较少的分路数来提高冷媒流速增大换热系数;当在大负荷或中高频状态下运行时,与流速对换热系数的影响相比,压力损失产生的对数平均温差减小对换热量的影响占主导因素,这时我们需要采用较多的分路数来提高换热量。
现有的技术中也有针对高频和低频不同模式时改变流路的换热器,但现有的换热器特异性较强,模块化程度低,难以适应换热面积大的大能力空调;流路变化时仅限于增加或减少若干条流路,变化方式少,适应负荷变化的能力弱。同时,单换热过程中仍存在气相(液相)制冷剂恶化蒸发(冷凝)传热系数,限制换热器及热泵(热风机、热泵热水器)的性能。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种换热器,旨在改善气相制冷剂恶化传热系数的问题,或是改善液相制冷剂恶化传热系统数的问题,并可以提升不同负荷状态下的换热效果。
为实现上述目的,本发明提出的换热器包括流入管;
流出管;
气液分离器,所述气液分离器包括一气体端和两个液体端,所述气体端连通有第一管路;
可分离模块,所述可分离模块设于所述气液分离器与所述流入管或流出管之间;
可变流路模块,所述可变流路模块包括第一换热管组、第二换热管组、第一控制阀及切换阀组,所述第一换热管组的一端通过第四管路连通另一所述液体端;
所述第二换热管组的一端通过第五管路连通另一所述液体端,另一端通过第六管路连通所述流出管或流入管,所述第一控制阀设于所述第五管路或第六管路;
所述切换阀组具有第一端、第二端及第三端,所述第一端连通所述流出管或所述第四管路,所述第二端连通所述第一换热管组远离或靠近另一所述液体端的一端,所述第三端连通所述第二换热管组靠近所述第一控制阀的一端;及
节流件;
当所述第一管路远离气体端的一端连通所述流出管,所述可分离模块的一端通过第二管路连接一所述液体端,另一端通过第三管路连接所述流入管,所述节流件设于所述第一管路;
或者,当所述第一管路远离气体端的一端连通所述可分离模块的一端,一所述液体端通过第二管路连接所述流入管,所述可分离模块的另一端连接所述第二管路;所述节流件设于所述第二管路,并位于所述气液分离器与所述可分离模块的另一端之间。
可选地,所述节流件为电子膨胀阀或毛细管;
或,所述节流件为单向阀,所述单向阀的导通方向为由一所述液体端至所述流出管的方向,或,所述单向阀的导通方向为所述气体端至所述流出管。
可选地,所述可分离模块包括若干第一分离流路和第二分离流路,若干所述第一可分离流路并联设置,所述第二分离流路与所述第一分离流路串联设置,所述第一分离流路的流路数小于所述可变流路模块的总流路数。
可选地,所述切换阀组为三通阀。
可选地,所述第一换热管组和所述第二换热管组均设有至少两个,至少两个所述第一换热管组并联设置,至少两个所述第二换热管组并联设置;
和/或,所述第一换热管组包括两并联设置的第一换热管路,所述第二换热管组包括至少两并联设置的第二换热管路。
可选地,所述切换阀组设有一个,每一所述第一换热管组靠近所述流出管的一端均与所述第二端连通;每一所述第二换热管组靠近所述第一控制阀的一端均与所述第三端连通。
可选地,所述换热器还包括常用换热管组,所述常用换热管组一端连接所述第四管路,另一端连接所述第六管路。
本发明还提供一种换热器的流路控制方法,所述换热器为上述任一的换热器,当所述第一管路远离气体端的一端连通所述流出管,所述可分离模块的一端通过第二管路连接一所述液体端,另一端通过第三管路连接所述流入管,所述节流件设于所述第一管路,且所述换热器作为蒸发器时;
或者,当所述第一管路远离气体端的一端连通所述可分离模块的一端,一所述液体端通过第二管路连接所述流入管,所述可分离模块的另一端连接所述第二管路;所述节流件设于所述第二管路,并位于所述气液分离器与所述可分离模块的另一端之间,且所述换热器作为冷凝器时;
所述换热器的流路控制方法包括:
控制所述节流件导通,并获取所述换热器的运行状态;
当所述换热器处于第一负荷运行状态时,控制所述第一控制阀开启,且控制所述切换阀组的第一端与第二端连通;
当所述换热器处于第二负荷运行状态时,控制所述第一控制阀关闭,且控制所述切换阀组的第三端与第二端连通;其中,所述第一负荷大于所述第二负荷。
可选地,所述换热器应用于制热系统的室外机,所述制热系统的室外机还包括压缩机,所述压缩机与所述换热器连接,且所述换热器作为蒸发器时;所述控制所述节流件导通,并获取所述换热器的运行状态的步骤,包括:
获取室外温度为T3和压缩机频率为F1;
当所述室外温度T3小于第一预设值a时;或当所述室外温度小于第二预设值b大于第一预设值a,且所述压缩机的频率F1≥k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度大于第二预设值b,且所述压缩机的频率F1≥m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制热系统为第一负荷模式;
当所述室外温度T3大于第一预设值a小于等于第二预设值b,且所述压缩机的频率F1<k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度T3大于第二预设值b,且所述压缩机的频率F1<m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制热系统为第二负荷模式;
其中,b大于a,k的范围为1/3~5/8,m的范围为5/8~7/8,Fmax为压缩机的最大运行频率,Fmin为压缩机的最小运行频率,所述第一预设值a的范围为0℃~6℃,所述第二预设值b的范围为6℃~20℃。
可选地,当所述节流件为电子膨胀阀时,还包括:
获取所述制热系统的目标运行频率Fr;
判断所述目标运行频率Fr与第三预设值c的大小;
若Fr≤c,则设定所述电子膨胀阀的初始开度为第一开度A,维持时间为t1;若Fr>c,则设定所述电子膨胀阀的初始开度为第二开度B,维持时间为t2;
其中,c=l*(Fmax+Fmin),l的范围为0.45~0.75,A小于B,Fmax为压缩机的最大运行频率,Fmin为压缩机的最小运行频率;
初始化结束后,每隔第一预设时间检测换热器的盘管温度和压缩机的吸气温度;
判断所述盘管温度和吸气温度之间的差值,并根据所述差值的大小调整所述电子膨胀阀的开度调节值。
可选地,所述判断所述盘管温度和吸气温度之间的差值,并根据所述差值的大小调整所述电子膨胀阀的开度调节值的步骤具体为:
设所述差值为ΔT,若ΔT<-1.5,则将所述电子膨胀阀的开度增加第一开度值n;若-1.5<ΔT≤-0.5,则将所述电子膨胀阀的开度增加第二开度值E;
若-0.5<ΔT≤0.5,则控制所述电子膨胀阀的开度不变;
若0.5<ΔT≤1.5,则控制所述电子膨胀阀的开度减小第三开度值-(E+1);
若ΔT>1.5,则控制所述电子膨胀阀的开度减小第四开度值-(F+1);
其中F>E。
可选地,所述第一预设时间的范围为30s~300s,E的范围为2P~15P,F的范围为4P~30P;
和/或,A的范围为20P~100P,t1的范围为2min~15min,B的范围值为50P~150P,t2的范围值为1min~15min。
可选地,所述换热器应用于制冷系统的室外机,所述制热系统的室外机还包括压缩机,所述压缩机与所述换热器连接,且所述换热器作为冷凝器时;所述控制所述节流件导通,并获取所述换热器的运行状态的步骤,包括:
获取室外温度T4和压缩机频率F2;
当所述室外温度T4大于第四预设值d时;或当所述室外温度小于第四预设值d大于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2≥k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度小于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2≥m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制冷系统为第一负荷模式;
当所述室外温度T4小于第四预设值d大于等于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2<k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度小于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2<m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制冷系统为第二负荷模式;
其中,d大于g,k的范围为1/3~5/8,m的范围为5/8~7/8,Fmax为压缩机的最大运行频率,Fmin为压缩机的最小运行频率;
所述第四预设值d的范围为26℃~35℃,所述第五预设值g的范围为10℃~25℃。
本发明还提供一种存储介质,所述存储介质上存储有换热器的流路控制程序,所述换热器的流路控制程序被处理器执行时实现上述的换热器的流路控制方法的步骤。
本发明还提出一种家用电器,包括上述任一的换热器。
可选地,所述家用电器为单制热空调器或者热水器。
本发明技术方案在换热器用作蒸发器时,液态的相变工质从流入管进入;首先通过可分离模块进行初步蒸发,然后经液体端进入气液分离器进行气液分离,分离出的气体经过气体端进入第一管路,并经过节流件后可进入流出管;液体部分则经另一液体端进入可变流路模块,如此,能够在初步换热且换热系数恶化的位置,能够及时将气态工质分离出去,使得后续的液态工质换热系数更高,有效强化换热器的制热效果。在换热器用作冷凝器时,气态的相变工质从流入管进入,首先通过可变流路模块进行大部分的冷凝换热,然后经液体端进入气液分离器进行气液分离,分离出的气体经过气体端进入第一管路,再通过可分离模块进行再次冷凝换热;液体部分则经第二管路与再次冷凝换热后的工质混合从流出管流出,如此,能够在换热系数恶化的位置,能够及时将液态工质分离出去,使得后续的气态工质换热系数更高,有效强化换热器的制冷效果。
而在可变流路模块的换热可以根据换热器所处的状态进行流路的变换。当处于中高频状态时,通过打开第一控制阀,并使得第一端和第二端连通;则从液体端流出的相变工质分别流向第一换热管组和第二换热管组,且经过第一换热管组的相变工质流向第一端和第二端,第二换热管组的相变工质接着流向第六管路,由第一端流出的相变工质和由第六管路流出的相变工质汇合至流出管内继而流出;或者是,气态的工质分别经第一换热管组与切换阀组、第一控制阀与第二换热管组进入气液分离器内。此状态下相变工质的流路的数量为第一换热管组与第二换热管组的总和,即流路数量较多,从而提高了在中高频状态下的换热量,实现了较佳的换热效果。在换热器处于低频状态时,通过关闭第一控制阀,连通第二段和第三端;则相变工质沿第四管路流向第一换热管组,并经过切换阀组流向第二换热管组,最后经第六管路流向流出管;或者,工质经第一换热管组和切换阀组进入第二换热管组换热后,再流入气液分离器中。此状态下使得第一换热管组与第二换热管组串联后合成一条流路,从而在低频状态下减少了流路数量,提高了相变工质的流速,进而增大了换热系数,实现了较佳的换热效果。本发明技术方案中的换热器在中高频和低频状态下均能提高换热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明换热器作为蒸发器时一实施例中处于中高频运行状态(即第一负荷运行状态)时的流路结构示意图;
图2为图1所示换热器作为蒸发器时处于低频运行状态(即第二负荷运行状态)时的流路结构示意图;
图3为本发明换热器作为蒸发器时另一实施例的流路结构示意图;
图4为本发明换热器作为蒸发器时又一实施例的流路结构示意图;
图5为本发明家用电器中的换热器作为蒸发器时的一实施例中处于中高频运行状态的结构示意图;
图6为图5所示家用电器中的换热器作为蒸发器时的处于低频运行状态的结构示意图;
图7为本发明换热器作为冷凝器时一实施例的流路结构示意图;
图8为本发明换热器作为冷凝器时另一实施例的流路结构示意图;
图9为本发明换热器作为冷凝器时又一实施例的流路结构示意图;
图10为本发明家用电器中的换热器作为冷凝器时处于中高频运行状态的结构示意图;
图11为图5所示家用电器中的换热器作为冷凝器时处于低频运行状态的结构示意图。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
100 | 流入管 | 620 | 第二管路 |
200 | 流出管 | 630 | 第三管路 |
300 | 第一换热管组 | 640 | 第四管路 |
301 | 第一换热管路 | 650 | 第五管路 |
400 | 第二换热管组 | 660 | 第六管路 |
401 | 第二换热管路 | 700 | 气液分离器 |
510 | 第一控制阀 | 701 | 气体端 |
520 | 切换阀组 | 702,703 | 液体端 |
521 | 第一端 | 800 | 可分离模块 |
522 | 第二端 | 801 | 第一分离流路 |
523 | 第三端 | 802 | 第二分离流路 |
530 | 节流件 | 900 | 常用换热管组 |
610 | 第一管路 | 2000 | 压缩机 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种换热器。
在本发明实施例中,请结合参照图1和图2,该换热器包括流入管100、流出管200、气液分离器700、可分离模块800、可变流路模块及节流件530,所述气液分离器700包括一气体端701和两个液体端(702,703),所述气体端701连通有第一管路610;所述可分离模块800设于所述气液分离器700与所述流入管100或流出管200之间;
所述可变流路模块包括第一换热管组300、第二换热管组400、第一控制阀510及切换阀组520,所述第一换热管组300的一端通过第四管路640连通另一所述液体端703;所述第二换热管组400的一端通过第五管路650连通另一所述液体端703,另一端通过第六管路660连通所述流出管200或流出管200,所述第一控制阀510设于所述第五管路650或第六管路660;所述切换阀组520具有第一端521、第二端522及第三端523,所述第一端521连通所述流出管200或第四管路640,所述第二端522连通所述第一换热管组300远离或靠近另一所述液体端703的一端,所述第三端523连通所述第二换热管组400靠近所述第一控制阀510的一端;
当所述第一管路610远离气体端701的一端连通所述流出管200,所述可分离模块800的一端通过第二管路620连接一所述液体端702,另一端通过第三管路630连接所述流入管100,所述节流件530设于所述第一管路610;
或者,当所述第一管路610远离气体端701的一端连通所述可分离模块800的一端,一所述液体端702通过第二管路620连接所述流入管100,所述可分离模块800的另一端连接所述第二管路620;所述节流件530设于所述第二管路620,并位于所述气液分离器700与所述可分离模块800的另一端之间。
需要说明的是,本发明技术方案中的换热器可用作蒸发器,也可用作冷凝器,其适应于单模式的家用电器,例如在单制冷空调器中的室外机内用作蒸发器,或者在单制热空调器的室外机内用作冷凝器。可以理解的是,当换热器适应于单模式的空调器时,该换热器仅可使得相变工质的流动方向由流入管100向流出管200的方向流动,而不可由流出管200向流入管100的方向流动。
对于圆管内制冷剂蒸发过程,制冷剂的流型随其干度的增大依次为单液相流、泡状流、弹状流、环状流、雾状流和单气相流;在泡状流、弹状流和环状流区域,随制冷剂干度增加,由于制冷剂管内平均流速的增加,管内表面传热系数增大;而在雾状流区域,由于制冷剂干度过大,管内表面液膜被破坏,导致传热恶化,传热系数急剧下降,这极大影响了蒸发器的换热性能。应用气体旁通蒸发技术可有效减小雾状流区域的面积,从而增大换热器有效换热面积。在本发明技术方案中,采用相分离蒸发器技术可降低制冷剂的平均流速,进而降低制冷剂侧阻力损失,提升换热器的综合性能。故换热器在处于蒸发模式时,能够通过可分离模块800先蒸发一部分相变工质,然后在换热效率恶化位置通过气液分离器700将换热后的气相工质进行分离,剩余的液态工质继续蒸发,从而改善气相制冷剂恶化蒸发传热系数问题,提高换热效果和换热效率。也即,制热时可以抽取气态冷媒,提高蒸发换热系数,从而提高整机换热效率。同时,换热器在处于不同运行状态时,能够实现不同数量的流路的切换效果。
同理的,对于圆管内制冷剂冷凝过程,制冷剂的流型随其干度的减小依次为单气相流、雾状流、环状流、弹状流、泡状流和单液相流;随着冷凝过程的进行,随制冷剂干度减小,换热器管内的液相制冷剂积存,阻碍气相制冷剂的冷凝,从而恶化冷凝传热系数,并增加了管内制冷剂流动阻力损失。换热器下部增加可分离模块,实现分液冷凝作用,液态制冷剂先在上部可变流路模块中冷凝,然后在换热效率恶化位置,取出气态冷媒,并将其继续冷凝成液态,再与原先液态冷媒汇合过冷,从而提高制冷换热器换热效率。也即,制热时可以抽取气态冷媒,提高蒸发换热系数,从而提高整机换热效率。
可以理解的是,当换热器作为蒸发器或者作为冷凝器,且该室外机用以对多个室内机进行连接时,此时该室内机处于中高频运行状态,即室外机内的换热器处于中高频运行状态(即大负荷状态),与流速对换热系数的影响相比,压力损失产生的对数平均温差减小对换热量的影响占主导因素,此时我们希望采用较多的流路提高换热量,则当采用本发明中的换热器时,可以增多换热流路的条数。
请参照图1,具体地,当换热器为蒸发器,且在中高频运行状态时,通过将第一控制阀510打开,则相变工质会首先分为两路进行流动,且第一换热管组300通过与另一液体端703连通,其中一路会依次流过第四管路640和第一换热管组300;另外一路会流过第一控制阀510、第五管路650及第二换热管组400。接着,通过将切换阀组520的第一端521与第二端522连通,第一端521连通流出管200,且第二换热管组400通过第六管路660连通流出管200,则通过第一换热管组300换热后的相变工质会依次经第二端522、第一端521进入流出管200;同时通过第二换热管组400换热后的相变工质依次进入第六管路660和流出管200,并从流出管200流出。请参照图7,当换热器为冷凝器,且在中高频运行状态时,通过将第一控制阀510打开,并将切换阀组520的第一端521与第二端522连通,则相变工质会首先分为两路进行流动,其中一路会依次流过第一换热管组300、切换阀组520及第四管路640,进入另一液体端703;另外一路会流过第六管路660、第一控制阀510、第二换热管组400及第五管路650,与上一路汇合进入另一液体端703。
因此,当换热器处于中高频运行状态时,定义第一换热管组300和第二换热管组400均具有N个时,相变工质的可同时流过2N条流路。
当换热器作为蒸发器或者作为冷凝器,且该室外机用以对单个室内机或较少的室内机进行连接时,此时该室内机处于低频运行状态,即室外机内的换热器处于低频运行状态(即小负荷状态),与流速对换热系数的影响相比,相变工质的流速对换热量的影响占主导因素,此时我们希望采用较少的流路来增大换热系数。则当采用本发明中的换热器时,可以减少换热流路,进而提高相变工质的流速,从而增大换热系数。具体地,当换热器为蒸发器,且在低频运行状态时,通过将第一控制阀510关闭,相变工质会依次流过第四管路640和第一换热管组300,接着,通过将切换阀组520的第二端522与第三端523连通,则通过第一换热管组300换热后的相变工质会依次经第二端522、第三端523进入第二换热管组400,并从第二换热管组400依次进入第六管路660,最后从流出管200流出。当换热器为冷凝器,且在低频运行状态时,通过将第一控制阀510关闭,相变工质会经第一换热管组300,并通过切换阀组520的第二端522与第三端523连通,进入到第二换热管组400继续冷凝,再通过第五管路650进入另一液体端703。因此,当换热器处于低频运行状态时,定义第一换热管组300和第二换热管组400均具有N个时,相变工质的可同时流过N条主换热流路。
本发明技术方案仅通过在换热器中添加上述的第一控制阀510和切换阀组520,即可实现在中高频运行状态和低频运行状态下具有不同的供相变工质流通的流路,并且通过对第一控制阀510和切换阀组520的控制,可实现在中高频运行状态下具有较多流路,而在低频运行状态下具有较少流路的效果,以使得该换热器能够在不同运行状态下均具有较好的换热效果,从而能够提高该换热器对负荷变化的适应能力。同时,通过可分离模块800和气液分离器700的设置,进一步改善气态工质恶化液体工质的蒸发换热系数问题,或者改善液态工质恶化气态工质的冷凝换热系数问题,提高换热效率。此处,第一控制阀510可以是单向阀也可以是电磁阀,在此不做限定。图中的第一控制阀510为电磁阀,从而能够实现更加精准的控制,并可以作为单向制冷或单向制热的转换,控制简单方便。节流件530的设置,可以使得气态工质适当降压后回至压缩机2000,从而提升对压缩机2000的保护,延长其使用寿命。
另外,本发明技术方案中的换热器中的第一换热管组300和第二换热管组400均可模块化,即当需要在换热面积大的大负荷模式下,可仅通过并联增加其中的第一换热管组300和/或第二换热管组400的数量,而不用另外增加阀即可实现在不同的运行模式下具有不同的换热流路的效果,因此本发明技术方案中的换热器的模块化、通用性较强,可适应于各种不同的运行状态,并且可灵活增加第一换热管组300和/或第二换热管组400的数量。
本发明技术方案在换热器用作蒸发器时,液态的相变工质从流入管100进入;首先通过可分离模块800进行初步蒸发,然后经液体端702进入气液分离器700进行气液分离,分离出的气体经过气体端701进入第一管路610,并经过节流件530后可进入流出管200;液体部分则经另一液体端703进入可变流路模块,如此,能够在初步换热且换热系数恶化的位置,能够及时将气态工质分离出去,使得后续的液态工质换热系数更高,有效强化换热器的制热效果。在换热器用作冷凝器时,气态的相变工质从流入管100进入,首先通过可变流路模块进行大部分的冷凝换热,然后经液体端703进入气液分离器700进行气液分离,分离出的气体经过气体端701进入第一管路610,再通过可分离模块800进行再次冷凝换热;液体部分则经第二管路620与再次冷凝换热后的工质混合从流出管流出,如此,能够在换热系数恶化的位置,能够及时将液态工质分离出去,使得后续的气态工质换热系数更高,有效强化换热器的制冷效果。
而在可变流路模块的换热可以根据换热器所处的状态进行流路的变换,当处于中高频状态时,通过打开第一控制阀510,并使得第一端521和第二端522连通,则从液体端703流出的相变工质分别沿第四管路640和第五管路650流向第一换热管组300和第二换热管组400,且经过第一换热管组300的相变工质接着流向切换阀组520的第一端521,第二换热管组400的相变工质接着流向第六管路660,由第一端521流出的相变工质和由第六管路660流出的相变工质汇合至流出管200内继而流出;或者是,气态的工质分别经第一换热管组300与切换阀组520、第一控制阀510与第二换热管组400进入气液分离器700内。此状态下相变工质的流路的数量为第一换热管组300与第二换热管组400的总和,即流路数量较多,从而提高了在中高频状态下的换热量,实现了较佳的换热效果。在换热器处于低频状态时,通过关闭第一控制阀510,连通第二段和第三端;则相变工质沿第四管路640流向第一换热管组300,并经过切换阀组520相连通的第二段和第三端523,进而流向第二换热管组400,最后经第六管路660流向流出管200;或者,工质经第一换热管组和切换阀组进入第二换热管组换热后,再流入气液分离器中。此状态下则使得第一换热管组300与第二换热管组400串联后合成一条流路,从而在低频状态下减少了流路数量,提高了相变工质的流速,进而增大了换热系数,实现了较佳的换热效果。本发明技术方案中的换热器在中高频和低频状态下均能提高换热效果。
请参照图1和图7,可选地,所述节流件530为电子膨胀阀或毛细管。或,所述节流件530为单向阀,所述单向阀的导通方向为由一所述液体端702至所述流出管200的方向,或,所述单向阀的导通方向为所述气体端701至所述流出管200。
本实施例中,当节流件530为电子膨胀阀时,在换热器作为蒸发器时导通,并调到合适的开度,从而使得从气液分离器700分离出的气相工质能够通过电子膨胀阀进行适当降压后进入到流出管200,再回到压缩机2000内进行吸气,并能够针对不同负荷的变化实现精准的控制,提高控制精确度,进一步对压缩机2000保护,延长其使用寿命。而在换热器作为冷凝器时,将电子膨胀阀设置在第二管路620上,气液分离器700的气体端701通过第一管库610连接在可分离模块800的一端,将工质进行气液分离后,气态工质通过可分离模块800再次换热后,与经过电子膨胀阀适当降压后的液态工质混合后从流出管200流出。当节流件530为毛细管时,该毛细管的成本低且方便控制,无需设置控制程序进行调控,更加适合稳定的小负荷工况中。
当然,节流件530也可为单向阀,在换热器作为冷凝器时,所述单向阀的导通方向为由一所述液体端702至所述流出管200的方向,或,在换热器作为冷凝器时,所述单向阀的导通方向为所述气体端701至所述流出管200,从而实现对相应的工质的流速调节,提高产品使用性能。
请继续参照图1和图7,可选地,所述可分离模块800包括若干第一分离流路801和第二分离流路802,若干所述第一可分离流路并联设置,所述第二分离流路802与所述第一分离流路801串联设置,所述第一分离流路801的流路数小于所述可变流路模块的总流路数。
为了进一步提升换热效能,本实施例中,可分离模块800包括若干并联的第一分离流路801,和与之串联的第二分离流路802,当在换热器作为蒸发器时,通过增加流路而降低工质流速,经过第二分离流路802换热后,可再经过第一分离流路801换热,气液混合的相变工质进入气液分离器700,使得蒸发后的部分气体可以分离出从节流件530进入流出管200内,其余的液体部分继续进入可变流路模块内进行继续蒸发,从而改善换热系数恶化的位置,及时分离气体提升换热能效。当换热器用作冷凝器时,可使得相变工质在经气液分离器700分离后,再经过第一分离流路801和第二分离流路802进行换热后再流向流出管200,能够进一步提高换热能效,提高换热效果,并使得相变工质得到充分的换热,提高换热效率。
可分离模块800作为改善气相工质恶化位置处的换热系数的模块,其流路数量不宜过大,设定可分离模块800的总流路数小于可变流路模块的最大流路数,例如,可分离模块800包括两个第一分离流路801,小于可变流路模块设置两个第一换热管组300和两个第二换热管组400时,最大流路数为4个。
当然,基于上述理由,可分离模块800的单流流路的长度不宜过大,不能超过作为主要换热功能的可变流路模块的单流路长度。当然,其单流流路的长度也不宜过小,否则不能起到降低流速和改善换热系数的作用,因此,可分离模块800的单流路流程长度为可变流路模块的单流路流程长度的0.15倍~0.55倍,例如,0.15倍、0.2倍、0.3倍、0.4倍或0.5倍等,能够与可变流路模块配合,实现更好的换热效果。此处,可选的可分离模块800的单流路流程长度为可变流路模块的单流路流程长度的0.5倍。
可选地,所述切换阀组520为三通阀。
通过将切换阀组520选为三通阀,则整个换热器中仅通过一个三通阀和一个电磁阀即可实现在不同运行状态下切换不同换热流路的效果。三通阀的设置使得整个模块所采用的阀的数量较少,从而节省了成本,方便控制。
当然,于其他实施例中,三通阀也可以换成是三个电磁阀。
请继续参照图3和图8,可选地,所述第一换热管组300和所述第二换热管组400均设有至少两个,至少两个所述第一换热管组300并联设置,至少两个所述第二换热管组400并联设置;
和/或,所述第一换热管组300包括两并联设置的第一换热管路301,所述第二换热管组400包括至少两并联设置的第二换热管路401。
上述的一实施例中,第一换热管组300和第二换热管组400均设有至少两个,如此设置,则使得本发明技术方案中的换热器能够实现模块化设置,即一个第一换热管组300为第一模块,一个第二换热管组400为第二模块,第一模块的数量可增多或减少,第二模块的数量可增多或减少。在需要较高频率的运行状态时,可通过增加第一模块数量和第二模块的数量来实现增加换热流路的效果。当需要较低频率的运行状态时,可通过减少第一模块数量和第二模块的数量来实现减少换热流路以增大流速的效果,继而改善换热效果。
当然,在进行模块化时,也可将第一换热管组300和第二换热管组400整体当作一个模块,同样地,在需要较高频率的运行状态时,可通过增加该模块的数量来实现增加换热流路的效果。当需要较低频率的运行状态时,可通过减少该模块的数量来实现减少换热流路以增大流速的效果,继而改善换热效果。在该情况下,第一换热管组300与第二换热管组400的数量始终是相同的。其中,第一换热管组300和第二换热管组400的数量可均为2个、3个、4个或者更多个。
为了进一步增加换热流路,在上述结构基础上,第一换热管组300包括两个并联设置的第一换热管路301,第二换热管组400包括两个并联的第二换热管路401,如此,可变流路模块在大负荷模式下的流路总数也为4个,实现增加换热流路的效果。如此,也相当于将第一换热管组300为第一模块,设定两个第一模块,两个第二模块。
当然,在第一换热管组300和第二换热管组400均为一个时,也可以设定第一换热管组300包括两个并联设置的第一换热管路301,或者两个以上并联的第一换热管路301,第二换热管组400包括两个并联的第二换热管路401,或者两个以上并联的第二换热管路401,从而提升换热流路数量。
可选地,所述切换阀组520设有一个,每一所述第一换热管组300靠近所述流出管200的一端均与所述第二端522连通;每一所述第二换热管组400靠近所述第一控制阀510的一端均与所述第三端523连通。
本实施例中,当三通阀仅设有一个时,每一第一换热管组300远离另一液体端703的一端均连通至三通阀的第二端522;每一第二换热管组400靠近第一控制阀510的一端均连通至三通阀的第三端523,此时通过设置一个三通阀,即可实现在不添加更多阀的基础上,通过任意添加第一换热管组300和/或第二换热管组400,即可实现在不同的运行模式下改变换热流路的条数的效果。
在另一实施例中,切换阀组520还可以包括两个电磁阀,每个电磁阀具有相互连通的两端,一电磁阀的两端分别连通第一换热管组300靠近另一液体端703的一端和第二换热管组400靠近流出管200的一端,另一电磁阀的两端分别连通第二换热管组400远离第一控制阀510的一端和流出管200,从而实现在大负荷和小负荷运行状态下的运行。
请结合图4和图9,可选地,所述换热器还包括常用换热管组900,所述常用换热管组900一端连接所述第四管路640,另一端连接所述第六管路660;
或,所述常用换热管组900一端连接所述第五管路640,另一端连接所述流入管200。
在换热器作为蒸发器时,由于第一控制阀510设于第五管路650,通过将常用换热管组900的一端连接第四管路640,另一端连接第六管路660;在换热器作为冷凝器时,由于第一控制阀510设于第六管路650,故将常用换热管组900一端连接所述第五管路640,另一端连接所述流入管200。则使得该常用换热管组900处于常流通的状态,该常用换热管组900不受第一控制阀510、切换阀组520等的开关影响。也就是说,无论第一控制阀510和/或切换阀组520处于开启状态还是关闭状态,该常用换热管组900均能供相变工质流通,且使得相变工质能够从流入管100向流出管200的方向流动。
可以理解的是,常用换热管组900可设有一个、两个或者多个。定义常用换热管组900设置的数量为M,第一换热管组300、第二换热管组400的数量分别为A和B,则在中高频运行状态下,相变工质流过的换热流路的条数为(A+B+M);在低频运行状态下,相变工质流过的换热流路的条数为(A+M),且在低频运行状态下,相变工质还流过B条的过冷流路。其中,A、B、M的三者中的至少任意两者的值可以相同,也可以不同。
另外,本发明技术方案中,第一换热管组300可为双排换热管组或者单排换热管组;和/或,第二换热管组400可为双排换热管组或者单排换热管组。无论第一换热管组300为双排换热管还是单排换热管,其均具有两个相互连通的口,其均为一条供相变工质从其中一个口进入,并从另一个口流出的管路。可以理解的是,当第一换热管组300为双排换热管时,其可通过且两个单排换热管组并列设置且两个单片换热管组中的其中一个的出口与其中之另一个的进口通过中间管路连接。当然第二换热管组400的类型可与第一换热管组300的类型相同,也可不同,第二换热管组400也可为双排换热管组或者单排换热管组。
请参照图5和图6、图10和图11,本发明还提出一种家用电器,该家用电器包括换热器,该换热器的具体结构参照上述实施例,由于本家用电器采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
通过将换热器设于家用电器上,则当家用电器需要制冷或者制热时,均可能具有中高频率的运行状态或者具有低频的运行状态。当家用电器处于中高频的运行状态时,可控制换热器的第一控制阀510开启,且控制切换阀组520的第一端521与第二端522连通,从而实现增加换热流路的数量,以增大换热量,从而提高换热效果。当家用电器处于低频的运行状态时,可控制换热器的第一控制阀510关闭,且控制切换阀组520的第二端522与第三端523连通,从而实现减少换热流路的数量,但能增大相变工质的流速,从而仍能提高换热效果。且在换热器为蒸发器或冷凝器时,可以通过气液分离器700将气液混合工质进行及时分离,从而使得气体从节流件530中流至流出管200内或使得液体从第二管路620流向流出管200,从而提升换热系数恶化的位置处的换热系数,进而提升整体换热能效。
其中,该家用电器可以为单模式空调器或者热水器等。
当家用电器为单模式空调器时,该单模式空调器可以为单制热空调器的室外机,此时换热器作为蒸发器应用;单模式空调器可以为单制冷空调器的室外机,此时换热器作为冷凝器应用。具体地,当该单制冷空调器的室外机同时连接多个室内机时,此时的换热器处于中高频运行状态,此时可以将第一控制阀510打开,同时将切换阀组520的第一端521和第二端522连通,则可增加相变工质通过换热器时的换热流路,从而增大了换热量,提高了换热效果;当该单制冷空调器的室外机连接单个室内机时,此时的换热器处于低频运行状态,此时可以将第一控制阀510关闭,同时将切换阀组520的第二端522和第三端523连通,则可减少相变工质通过换热器时的换热流路,但提高了相变工质的流速,从而也能提高了换热效果。并且结合气液分离器700和可分离模块800,将换热后的气液混合工质进行及时分离,得到较为纯净的气态工质再继续冷凝,进一步提升换热效果。另外,该单模式空调器可以为单制热空调器的室外机,此时换热器作为蒸发器应用。具体的调控方式如上,也能提高了换热效果。
当家用电器为热水器时,该此时换热器可作为蒸发器应用,从而能够将空气中的低温热能吸收。具体地,当该热水器处于中高频运行状态,此时可以将第一控制阀510打开,同时将切换阀组520的第一端521和第二端522连通,则可增加相变工质通过换热器时的换热流路,从而增大了换热量,提高了换热效果;当该热水器处于低频运行状态,此时可以将第一控制阀510关闭,同时将切换阀组520的第二端522和第三端523连通,则可减少相变工质通过换热器时的换热流路,但提高了相变工质的流速,从而也能提高了换热效果。
请继续结合参照图5和图6,本发明还提供一种换热器的流路控制方法,所述换热器为上述任一的换热器,在此不再详细赘述。当所述第一管路610远离气体端701的一端连通所述流出管200,所述可分离模块800的一端通过第二管路620连接一所述液体端702,另一端通过第三管路630连接所述流入管100,所述节流件530设于所述第一管路610,且所述换热器作为蒸发器时;
或者,当所述第一管路610远离气体端701的一端连通所述可分离模块800的一端,一所述液体端通过第二管路620连接所述流入管100,所述可分离模块800的另一端连接所述第二管路620;所述节流件设于所述第二管路620,并位于所述气液分离器700与所述可分离模块800的另一端之间,且所述换热器作为冷凝器时;所述换热器的流路控制方法包括:
S1:控制所述节流件530导通,并获取所述换热器的运行状态;
S2:当所述换热器处于第一负荷运行状态时,控制所述第一控制阀510开启,且控制所述切换阀组520的第一端521与第二端522连通;
S3:当所述换热器处于第二负荷运行状态时,控制所述第一控制阀510关闭,且控制所述切换阀组520的第三端523与第二端522连通;其中,所述第一负荷大于所述第二负荷。
此处的控制方法中,换热器应用于单模式的空调器,即可应用于单制冷的空调器,也可应用于单制热的空调器,还可应用于制热的热水器中;或者可应用于冰箱中。当换热器用于单制冷的空调器的室外机时,其作为冷凝器使用;当换热器应用于单制热的空调器的室外机时,其可作为蒸发器使用。以换热器为蒸发器为例,此时结合可分离模块800、气液分离器700和节流件530,能够及时分离经过初步换热后的气液混合工质,并将气态工质及时分离出,从节流件530处进入流出管200,使得后续的纯的液态工质能够在可变流路模块中进一步提高换热系数,进而实现更好的换热效果。而当换热器为冷凝器时,也可以使得气态工质能够通过可分离模块800和可变流路模块得到充分的换热,提高换热效率。
无论换热器作为蒸发器还是冷凝器,均具有第一负荷运行状态和第二负荷运行状态,其中第一负荷大于第二负荷。只要换热器在第一负荷运行状态下,通过控制第一控制阀510开启、且控制切换阀组520的第一端521与第二端522连通(可以理解为切换阀组520的第三端523为截止的状态),则相变工质在换热器内换热时,可同时经过第一换热管组300和第二换热管组400进行换热,换热流路数量较多,从而提高了在较大负荷运行模式下的换热量,满足在大负荷运行状态下能够实现较佳的换热效果的需求。只要换热器在第二负荷运行状态下,通过控制第一控制阀510关闭、且控制切换阀组520的第三端523与第二端522连通(可以理解为切换阀组520的第一端521为截止的状态),则相变工质在换热器内换热时,可依次经过第一换热管组300和第二换热管组400进行换热,此时换热流路数量相对大负荷运行状态时减少了一半,从而提高了在较小负荷运行模式下的换热系数,同样能够满足在小负荷运行状态下能够实现较佳的换热效果的需求。
具体地,请参照图5,在换热器作为蒸发器时,当换热器处于第一负荷运行状态时,通过控制第一控制阀510开启,控制切换阀组520的第一端521与第二端522连通,则相变工质由流入管100流出,经过可分离模块800和气液分离器700后,并分别经第四管路640流入第一换热管组300和经第五管路650流入第二换热管组400,经第一换热管组300流出的相变工质依次经切换阀组520的第二端522、第一端521流入流出管200内,经第二换热管组400流出的相变工质直接流入流出管200内。
请参照图6,当换热器在第二负荷运行状态时,通过关闭第一控制阀510,而仅使得切换阀组520的第三端523与第二端522连通,则相变工质由流入管100流出,经过可分离模块800和气液分离器700后,并依次经第四管路640、第一换热管组300、切换阀组520的第二端522、第三端523及第二换热管组400流入流出管200内,此时流路条数相对于第一负荷运行状态时减少了一半,同样可以满足在较小负荷运行状态下能增大换热系数的需求,实现较佳的换热效果。
请参照图10,在换热器作为冷凝器时,当换热器处于第一负荷运行状态时,气态的工质从流入管100流入,通过控制第一控制阀510开启,控制切换阀组520的第一端521与第二端522连通,工质分两路进行流通,一路经第一换热管组300换热与切换阀组520后进入第四管路640,另一路经第一控制阀510与第二换热管组400换热后进入第五管路内,第四管路640和第五管路650的工质汇合后进入气液分离器700内。
当换热器在第二负荷运行状态时,通过关闭第一控制阀510,而仅使得切换阀组520的第三端523与第二端522连通,则气态工质经流入管100流入,先通过第一换热管组300换热后,在通过切换阀组的切换进入第二换热管组400,从而实现两换热管组的串联,满足在较小负荷运行状态下能增大换热系数的需求,实现较佳的换热效果。
另外,本发明技术方案能够实现第一换热管组300和第二换热管组400模块化,在不增加控制阀数量的前提下灵活增加或减少多条换热流路。
可选地,所述换热器应用于制热系统的室外机,所述制热系统的室外机还包括压缩机2000,所述压缩机2000与所述换热器连接;所述控制所述节流件530导通,并获取所述换热器的运行状态的步骤,包括:
S11:获取室外温度为T3和压缩机2000频率为F1;
S12:当所述室外温度T3小于第一预设值a时;或当所述室外温度小于第二预设值b大于第一预设值a,且所述压缩机2000的频率F1≥k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度大于第二预设值b,且所述压缩机2000的频率F1≥m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制热系统为第一负荷模式;
S13:当所述室外温度T3大于第一预设值a小于等于第二预设值b,且所述压缩机2000的频率F1<k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度T3大于第二预设值b,且所述压缩机2000的频率F1<m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制热系统为第二负荷模式;
其中,b大于a,k的范围为1/3~5/8,m的范围为5/8~7/8,Fmax为压缩机2000的最大运行频率,Fmin为压缩机2000的最小运行频率。
换热器的负荷状态与外部环境及所带负载的数量有关,环境温度越恶劣,说明换热器的负荷越重;负载的数量增多会导致压缩机2000的频率上升,因此通过监测压缩机2000频率也可以间接判定换热器负荷是较大还是较小。例如,当换热器应用于空调室外机中时,当空调器处于制热模式时,若环境温度越低,则环境越恶劣,进而换热器在运行时处于较大负荷运行状态。或者,压缩机2000频率越高,则表示负载越大,进而换热器处于较大负荷运行状态。相反地,则换热器处于较小负荷运行状态。本发明中的第一负荷运行状态大于第二负荷运行状态,则表示第一负荷运行状态为较大负荷运行状态,第二负荷运行状态为较小负荷运行状态。本发明中通过同时获取室外温度T3和压缩机2000频率F1,即综合考虑室外温度和压缩机2000频率两个条件判定换热器的运行状态,从而可以使得换热器的运行状态的判定结果更加准确。
在判定换热器处于第一负荷运行状态时,向换热器发送第一信号,以控制第一控制阀510开启,且控制切换阀组520的第一端521与第二端522连通,从而使得在大负荷运行状态时,换热流路较多,从而能够增大换热量,提升换热效果。
在判定换热器处于第二负荷运行状态时,向换热器发送第二信号,以控制第一控制阀510关闭,且控制切换阀组520的第一端521与第三端523连通,从而使得在小负荷运行状态时,换热流路较少,一方面可以满足该负荷运行状态时的稳定运行状态,另一方面还能够提高换热流路中冷媒的流速,从而增大换热系数,同样能提升换热效果。
本发明中换热器应用于空调器室外机时,且换热器作为蒸发器时,空调器为制热模式。具体地,当获取到室外温度T3小于a时(其中0≤a≤6℃,a可以为0、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃或者6℃,进一步地,a可优选推荐为5℃),则说明环境温度很低,即在空调器处于制热模式时,无论压缩机2000的运行频率高或低,都表示该环境情况很恶劣,因此换热器运行时必然负荷较大,从而可以判定换热器处于第一负荷运行状态。当获取到室外温度a≤T3<b时(其中6℃≤b≤20℃,b可以为6℃、7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃或者20℃,进一步地,b可优选推荐为16℃),则说明环境温度有所好转,此时再结合获取压缩机2000的频率F1,进一步判断换热器的运行状态。若压缩机2000的频率F1≥k*(Fmax+Fmin)时,其中1/3≤k≤5/8,例如k可以为1/3、3/8、1/2、5/8,进一步地,k可优选为1/2;Fmax为压缩机2000允许的最大运行频率,Fmin为压缩机2000允许的最小运行频率,则证明压缩机2000频率较高,从而换热器仍处于大负荷的运行状态,因此判定换热器处于第一负荷运行状态。当获取到室外温度T3>b时,室外温度进一步有所好转,若压缩机2000频率F1≥m*(Fmax+Fmin),其中5/8≤m≤7/8,例如m可以为5/8、2/3、3/4、7/8,进一步地,m可优选为2/3;则证明压缩机2000频率进一步增大,从而证明负载过重,此时无论室外温度如何,换热器都处于大负荷的运行状态,因此判定换热器处于第一负荷运行状态。
当换热器作为蒸发器、且换热器处于第一负荷运行状态时,具体的控制流路的方式如上。如此,则相变工质的流路的数量则为第一换热管组300与第二换热管组400的总和,换热流路数量较多,从而提高了在较大负荷运行模式下的换热量,实现了较佳的换热效果。
本发明中,当换热器应用于空调器的室外机,且作为蒸发器时,若能够同时保证室外温度不会过于恶劣,且压缩机2000频率不会过于高,则说明换热器处于较小负荷的运行状态下。具体地,当a≤T3<b,且F1<k*(Fmax+Fmin)时,此时,室外温度不会过低,说明环境不算太过于恶劣,并且压缩机2000频率也较低,从而可以判定换热器处于小负荷运行状态,即上述的第二负荷运行状态。当T3>b,且F1<m*(Fmax+Fmin)时,此时室外温度很高,为换热器的运行提供了天然的优良环境,同时压缩机2000频率不会过高,因此,换热器运行时的负荷也不会太大,此时也可判定换热器处于小负荷运行状态。
当换热器处于第二负荷运行状态时,具体控制方式如上,此时流路条数相对于第一负荷运行状态时减少了一半,同样可以满足在较小负荷运行状态下能增大换热系数的需求,实现较佳的换热效果。
当然,请参照图10和图11,所述换热器应用于制冷系统的室外机,所述制热系统的室外机还包括压缩机2000,所述压缩机2000与所述换热器连接,且所述换热器作为冷凝器时;所述控制所述节流件530导通,并获取所述换热器的运行状态的步骤,包括:
获取室外温度T4和压缩机2000频率F2;
当所述室外温度T4大于第四预设值d时;或当所述室外温度小于第四预设值d大于第五预设值g,且所述压缩机2000的频率F2≥k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度小于第五预设值g,且所述压缩机2000的频率F2≥m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制冷系统为第一负荷模式;
当所述室外温度T4小于第四预设值d大于等于第五预设值g,且所述压缩机2000的频率F2<k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度小于第五预设值g,且所述压缩机2000的频率F2<m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制冷系统为第二负荷模式;
其中,d大于g,k的范围为1/3~5/8,m的范围为5/8~7/8,Fmax为压缩机2000的最大运行频率,Fmin为压缩机2000的最小运行频率;
所述第一预设值d的范围为26℃~35℃,所述第二预设值g的范围为10℃~25℃。
当换热器应用于空调器室外机时,且换热器作为冷凝器时,空调器为制冷模式。当空调器处于制冷模式时,若环境温度越高,则环境越恶劣,进而换热器在运行时处于较大负荷运行状态。或者,压缩机2000频率越高,则表示负载越大,进而换热器处于较大负荷运行状态。相反地,则换热器处于较小负荷运行状态。
具体地,当获取到室外温度T4大于一定预设值时,则说明环境温度很高,即在空调器处于制冷模式时,无论压缩机2000的运行频率高或低,都表示该环境情况很恶劣,因此换热器运行时必然负荷较大,从而可以判定换热器处于第一负荷运行状态。当获取到室外温度处于适中温度时,则说明环境温度有所好转,此时再结合获取压缩机2000的频率F2,进一步判断换热器的运行状态。若压缩机2000的频率F2大于一定预设值,则证明压缩机2000频率较高,从而换热器仍处于大负荷的运行状态,因此判定换热器处于第一负荷运行状态。当获取到室外温度T4小于预设值时,室外温度进一步有所好转,若压缩机2000频率F2进一步增大,从而证明负载过重,此时无论室外温度如何,换热器都处于大负荷的运行状态,因此判定换热器处于第一负荷运行状态。当室外温度不会过高,说明环境不算太过于恶劣,并且压缩机2000频率也较低,从而可以判定换热器处于小负荷运行状态,即上述的第二负荷运行状态。或者当室外温度很低,为换热器的运行提供了天然的优良环境,同时压缩机2000频率不会过高,因此,换热器运行时的负荷也不会太大,此时也可判定换热器处于小负荷运行状态。
当获取到室外温度T4大于或等于d时(其中26℃≤d≤35℃,例如d可以为26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃或者35℃,进一步地,d可优选推荐为33℃),则说明环境温度很高,即在空调器处于制冷模式时,无论压缩机2000的运行频率高或低,都表示该环境情况很恶劣,因此换热器运行时必然负荷较大,从而可以判定换热器处于第一负荷模式。当获取到室外温度g≤T4<d时(其中10℃≤g≤25℃,例如b可以为10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或者25℃,进一步地,g可优选推荐为16℃),则说明环境温度有所好转,此时再结合获取压缩机2000的频率F2,进一步判断换热器的模式。若F1≥k*(Fmax+Fmin)时,其中1/3≤k≤5/8,例如k可以为1/3、3/8、1/2、5/8,进一步地,k可优选为1/2;Fmax为压缩机2000允许的最大运行频率,Fmin为压缩机2000允许的最小运行频率,则证明压缩机2000的频率较高,从而换热器仍处于大负荷模式,因此判定换热器处于第一负荷模式。当获取到室外温度T4<g时,室外温度进一步有所好转,若F2≥m*(Fmax+Fmin),其中5/8≤m≤7/8,例如m可以为5/8、2/3、3/4、7/8,进一步地,m可优选为2/3;则证明压缩机2000频率进一步增大,从而证明负载过重,此时无论室外温度如何,换热器都处于大负荷模式,因此判定换热器处于第一负荷模式。
当换热器作为冷凝器、且处于第一负荷模式时,使换热器进入全流路模式,如此,则相变工质的流路的数量则为第一换热管组300与第二换热管组400的总和,换热流路数量较多,从而提高了在较大负荷运行模式下的换热量,实现了较佳的换热效果。
同时,当换热器应用于空调器的室外机,且作为冷凝器时,若能够同时保证室外温度不会过于恶劣,且压缩机2000的频率不会过于高,则说明换热器处于较小负荷的模式下。具体地,当g≤T4<d,且F2<k*(Fmax+Fmin)时,此时,室外温度不会过高,说明环境不算太过于恶劣,并且压缩机2000的频率也较低,从而可以判定换热器处于小负荷模式,即上述的第二负荷模式。当T4<g,且F2<m*(Fmax+Fmin)时,此时室外温度很低,为换热器的运行提供了天然的优良环境,同时压缩机2000的频率不会过高,因此,换热器运行时的负荷也不会太大,此时也可判定换热器处于第二负荷模式。
当换热器处于第二负荷模式时,选择半流路模式,此时流路条数相对于第一负荷模式时减少了一半,可以满足在较小负荷模式下能增大换热系数的需求,实现较佳的换热效果。
可选地,当所述节流件530为电子膨胀阀时,还包括:
S4:获取所述制热系统的目标运行频率Fr;
S5:判断所述目标运行频率Fr与第三预设值c的大小;
S6:若Fr≤c,则设定所述电子膨胀阀的初始开度为第一开度A,维持时间为t1;若Fr>c,则设定所述电子膨胀阀的初始开度为第二开度B,维持时间为t2;
其中,c=l*(Fmax+Fmin),l的范围为0.45~0.75,A小于B,Fmax为压缩机2000的最大运行频率,Fmin为压缩机2000的最小运行频率;
S7:初始化结束后,每隔第一预设时间检测换热器的盘管温度和压缩机2000的吸气温度;
S8:判断所述盘管温度和吸气温度之间的差值,并根据所述差值的大小调整所述电子膨胀阀的开度调节值。
此处,当节流件530为电子膨胀阀时,为了强化制热效果,故而在换热器为蒸发模式时,将电子膨胀阀打开,且根据制冷系统的目标运行频率从而去设置电子膨胀阀的初始开度和维持时间,从而能够有效节能,并提升气液分离的效率。
具体地,将目标运行频率与第三预设值c进行比较,此处,第三预设值为压缩机2000的最大运行频率与最小运行频率之和的比例值,比例系数l的范围为0.45~0.75,例如,选择0.5、0.6或0.7等,优选的实施例中,选择该比例系数为0.5,从而使得目标运行频率与第三预设值为Fmax与Fmin之和的一半进行比较,能够最大程度体现出制冷系统的负荷模式,从而进行对电子膨胀阀的开度和维持时间进行初始化控制,能够更加准确,提高换热效率。
具体地,换热器处于制热模式,再结合获取压缩机2000的频率Fr,进一步判断换热器的运行模式。若压缩机2000的目标运行频率Fr≤c时,则证明压缩机2000目标运行频率较低,从而换热器可能处于小负荷的运行状态,因此可以将电子膨胀阀的开度设定相对较小的第一开度A,此时,A的范围为20P~100P,例如,30P、40P、50P、60P、70P、80P、90P等,优选的为开度为50P,维持的时间为t1,范围为2min~15min,例如,3min、4min、5min、6min、8min、10min、12min等,优选的实施例设置t1为5min,从而能够满足小负荷需求的前提下,有效节能,提高换热效率。而当若Fr>c,证明压缩机2000目标运行频率较高,从而换热器可能处于大负荷的运行状态,则设定所述电子膨胀阀的初始开度为第二开度B,B的范围为50P~150P,例如,50P、60P、70P、80P、90P、100P、120P、140P等,优选的实施例中,选择第二开度B为80P,维持时间为t2,t2的范围为1min~15min,例如,2min、3min、4min、5min、6min、8min、10min、12min等,优选的,t2选择为2min,从而在满足大负荷需求的前提下,保证换热效果。
可选地,所述判断所述盘管温度和吸气温度之间的差值,并根据所述差值的大小调整所述电子膨胀阀的开度调节值的步骤具体为:
S81:设所述差值为ΔT,若ΔT<-1.5,则将所述电子膨胀阀的开度增加第一开度值n;若-1.5<ΔT≤-0.5,则将所述电子膨胀阀的开度增加第二开度值E;
S82:若-0.5<ΔT≤0.5,则控制所述电子膨胀阀的开度不变;
S83:若0.5<ΔT≤1.5,则控制所述电子膨胀阀的开度减小第三开度值-(E+1);
S84:若ΔT>1.5,则控制所述电子膨胀阀的开度减小第四开度值-(F+1);
其中F>E。
可选地,所述第一预设时间的范围为30s~300s,E的范围为2P~15P,F的范围为4P~30P;
和/或,A的范围为20P~100P,t1的范围为2min~15min,B的范围值为50P~150P,t2的范围值为1min~15min。
为了进一步提高节流精度,本实施例中,设盘管温度和吸气温度两者的差值为ΔT,若ΔT<-1.5,则代表换热器的盘管温度小于吸气温度,且两者的差值较大,此时的吸气过热度较大,故而,此时需要加大电子膨胀阀的开度,此处对应增加的第一开度值为E,(E可选为4P~30P,例如,5P、6P、7P、8P、10P、15P、20P、25P、30P等,优选为8P)从而使得蒸发器的出口制冷剂饱和,蒸发温度升高、吸气温度降低、吸气有效过热度减小,从而提升换热效果。当然,若-1.5<ΔT≤-0.5,那么对应的吸气过热度则不算较大,可以将电子膨胀阀的开度增加第二开度值F,此处F的值小于E,其范围值可以是2P~15P,例如,4P、5P、7P、8P、10P、15P等,优选为4P,从而保证有效合适的吸气过热度,提高换热效果。
可以理解的,当两者的差值相当,即-0.5<ΔT≤0.5,则可以保持电子膨胀阀的开度不变。
当然,当0.5<ΔT≤1.5,或ΔT>1.5时,代表换热器的盘管温度大于吸气温度,且两者的差值较大,此时需要减小电子膨胀阀的开度,并且前者的情况需要降低的值相对于后者降低的较少些,也即,当0.5<ΔT≤1.5,则控制电子膨胀阀的开度减小第三开度值(F+1),优选为5P,当ΔT>1.5时则控制电子膨胀阀的开度减小第四开度值(E+1),优选为9P,从而保证有效合适的吸气过热度,提高换热效果。
本发明还提供一种存储介质,存储介质上存储有换热器的流路控制程序,换热器的流路控制程序被处理器执行时实现上述的换热器的流路控制方法的步骤。
本发明存储介质具体实施方式可以参照上述换热器的流路控制方法各实施例,在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (16)
1.一种换热器,其特征在于,包括:
流入管;
流出管;
气液分离器,所述气液分离器包括一气体端和两个液体端,所述气体端连通有第一管路;
可分离模块,所述可分离模块设于所述气液分离器与所述流入管或流出管之间;
可变流路模块,所述可变流路模块包括第一换热管组、第二换热管组、第一控制阀及切换阀组,所述第一换热管组的一端通过第四管路连通另一所述液体端;
所述第二换热管组的一端通过第五管路连通另一所述液体端,另一端通过第六管路连通所述流出管或流入管,所述第一控制阀设于所述第五管路或第六管路;
所述切换阀组具有第一端、第二端及第三端,所述第一端连通所述流出管或所述第四管路,所述第二端连通所述第一换热管组远离或靠近另一所述液体端的一端,所述第三端连通所述第二换热管组靠近所述第一控制阀的一端;及
节流件;
当所述第一管路远离气体端的一端连通所述流出管,所述可分离模块的一端通过第二管路连接一所述液体端,另一端通过第三管路连接所述流入管,所述节流件设于所述第一管路;
或者,当所述第一管路远离气体端的一端连通所述可分离模块的一端,一所述液体端通过第二管路连接所述流入管,所述可分离模块的另一端连接所述第二管路;所述节流件设于所述第二管路,并位于所述气液分离器与所述可分离模块的另一端之间。
2.如权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述节流件为电子膨胀阀或毛细管;
或,所述节流件为单向阀,所述单向阀的导通方向为由一所述液体端至所述流出管的方向,或,所述单向阀的导通方向为所述气体端至所述流出管。
3.如权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述可分离模块包括若干第一分离流路和第二分离流路,若干所述第一可分离流路并联设置,所述第二分离流路与所述第一分离流路串联设置,所述第一分离流路的流路数小于所述可变流路模块的总流路数。
4.如权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述切换阀组为三通阀。
5.如权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述第一换热管组和所述第二换热管组均设有至少两个,至少两个所述第一换热管组并联设置,至少两个所述第二换热管组并联设置;
和/或,所述第一换热管组包括两并联设置的第一换热管路,所述第二换热管组包括至少两并联设置的第二换热管路。
6.如权利要求5所述的换热器,其特征在于,所述切换阀组设有一个,每一所述第一换热管组靠近所述流出管的一端均与所述第二端连通;每一所述第二换热管组靠近所述第一控制阀的一端均与所述第三端连通。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的换热器,其特征在于,所述换热器还包括常用换热管组,所述常用换热管组一端连接所述第四管路,另一端连接所述第六管路。
8.一种基于权利要求1至7中任意一项所述的换热器的流路控制方法,其特征在于,当所述第一管路远离气体端的一端连通所述流出管,所述可分离模块的一端通过第二管路连接一所述液体端,另一端通过第三管路连接所述流入管,所述节流件设于所述第一管路,且所述换热器作为蒸发器时;
或者,当所述第一管路远离气体端的一端连通所述可分离模块的一端,一所述液体端通过第二管路连接所述流入管,所述可分离模块的另一端连接所述第二管路;所述节流件设于所述第二管路,并位于所述气液分离器与所述可分离模块的另一端之间,且所述换热器作为冷凝器时;
所述换热器的流路控制方法包括:
控制所述节流件导通,并获取所述换热器的运行状态;
当所述换热器处于第一负荷运行状态时,控制所述第一控制阀开启,且控制所述切换阀组的第一端与第二端连通;
当所述换热器处于第二负荷运行状态时,控制所述第一控制阀关闭,且控制所述切换阀组的第三端与第二端连通;其中,所述第一负荷大于所述第二负荷。
9.如权利要求8所述的换热器的流路控制方法,其特征在于,所述换热器应用于制热系统的室外机,所述制热系统的室外机还包括压缩机,所述压缩机与所述换热器连接,且所述换热器作为蒸发器时;所述控制所述节流件导通,并获取所述换热器的运行状态的步骤,包括:
获取室外温度为T3和压缩机频率为F1;
当所述室外温度T3小于第一预设值a时;或当所述室外温度小于第二预设值b大于第一预设值a,且所述压缩机的频率F1≥k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度大于第二预设值b,且所述压缩机的频率F1≥m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制热系统为第一负荷模式;
当所述室外温度T3大于第一预设值a小于等于第二预设值b,且所述压缩机的频率F1<k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度T3大于第二预设值b,且所述压缩机的频率F1<m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制热系统为第二负荷模式;
其中,b大于a,k的范围为1/3~5/8,m的范围为5/8~7/8,Fmax为压缩机的最大运行频率,Fmin为压缩机的最小运行频率;
所述第一预设值a的范围为0℃~6℃,所述第二预设值b的范围为6℃~20℃。
10.如权利要求9所述的换热器的流路控制方法,其特征在于,当所述节流件为电子膨胀阀时,还包括:
获取所述制热系统的目标运行频率Fr;
判断所述目标运行频率Fr与第三预设值c的大小;
若Fr≤c,则设定所述电子膨胀阀的初始开度为第一开度A,维持时间为t1;若Fr>c,则设定所述电子膨胀阀的初始开度为第二开度B,维持时间为t2;
其中,c=l*(Fmax+Fmin),l的范围为0.45~0.75,A小于B,Fmax为压缩机的最大运行频率,Fmin为压缩机的最小运行频率;
初始化结束后,每隔第一预设时间检测换热器的盘管温度和压缩机的吸气温度;
判断所述盘管温度和吸气温度之间的差值,并根据所述差值的大小调整所述电子膨胀阀的开度调节值。
11.如权利要求10所述的换热器的流路控制方法,其特征在于,所述判断所述盘管温度和吸气温度之间的差值,并根据所述差值的大小调整所述电子膨胀阀的开度调节值的步骤具体为:
设所述差值为ΔT,若ΔT<-1.5,则将所述电子膨胀阀的开度增加第一开度值F;若-1.5<ΔT≤-0.5,则将所述电子膨胀阀的开度增加第二开度值E;
若-0.5<ΔT≤0.5,则控制所述电子膨胀阀的开度不变;
若0.5<ΔT≤1.5,则控制所述电子膨胀阀的开度减小第三开度值-(E+1);
若ΔT>1.5,则控制所述电子膨胀阀的开度减小第四开度值-(F+1);
其中F>E。
12.如权利要求11所述的换热器的流路控制方法,其特征在于,所述第一预设时间的范围为30s~300s,E的范围为2P~15P,F的范围为4P~30P;
和/或,A的范围为20P~100P,t1的范围为2min~15min,B的范围值为50P~150P,t2的范围值为1min~15min。
13.如权利要求8所述的换热器的流路控制方法,其特征在于,所述换热器应用于制冷系统的室外机,所述制热系统的室外机还包括压缩机,所述压缩机与所述换热器连接,且所述换热器作为冷凝器时;所述控制所述节流件导通,并获取所述换热器的运行状态的步骤,包括:
获取室外温度T4和压缩机频率F2;
当所述室外温度T4大于第四预设值d时;或当所述室外温度小于第四预设值d大于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2≥k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度小于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2≥m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制冷系统为第一负荷模式;
当所述室外温度T4小于第四预设值d大于等于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2<k*(Fmax+Fmin)时;或,所述室外温度小于第五预设值g,且所述压缩机的频率F2<m*(Fmax+Fmin)时,设定所述制冷系统为第二负荷模式;
其中,d大于g,k的范围为1/3~5/8,m的范围为5/8~7/8,Fmax为压缩机的最大运行频率,Fmin为压缩机的最小运行频率;
所述第四预设值d的范围为26℃~35℃,所述第五预设值g的范围为10℃~25℃。
14.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有换热器的流路控制程序,所述换热器的流路控制程序被处理器执行时实现如权利要求8至13中任一项所述的换热器的流路控制方法的步骤。
15.一种家用电器,其特征在于,所述家用电器包括如权利要求1至7中任意一项所述的换热器。
16.如权利要求15所述的家用电器,其特征在于,所述家用电器为单制热空调器或者热水器。
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