CN117553446B - 基于涡流技术的热交换系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种基于涡流技术的热交换系统及控制方法，属于制冷制热系统技术领域。其中，热交换系统包括冷媒线路、第一涡流线路和第二涡流线路，冷媒线路上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；第一涡流线路上连接有第一涡流管，其的低温输出端输出的第一低温气体与冷凝器中的冷媒进行热交换；第二涡流线路上连接有第二涡流管，其的低温输出端输出的第二低温气体与蒸发器中的冷媒进行热交换后流向端口。根据本申请实施例提供的热交换系统能够快速实现低温气体的输出，提高了热交换系统的制冷效果及节能环保效果。

Description

基于涡流技术的热交换系统及控制方法

技术领域

本申请涉及制冷制热系统技术领域，特别是涉及一种基于涡流技术的热交换系统及控制方法。

背景技术

关于制冷制热系统，众所周知的，冷源出口温度如需达到-50℃到-80℃，则需要通过二级（自）复叠制冷系统，甚至三级（自）复叠制冷系统来实现，即高温循环+低温循环、低温循环对冷却介质进行冷却。

近年来，很多设备都向着小型化、微型化方向发展，而复叠制冷系统需要多个压缩机来组成多个单级系统，同样，自复叠制冷系统所需功率较大，压缩机的尺寸型号也相对大许多，所以复叠和自复叠系统的空间需求量较大，不利于制冷设备向着小型化、微型化发展。

在复叠和自复叠系统中也有利用涡流管来进行制冷的，涡流管是一个结构简单，具有能量分离特性的装置，但是利用涡流管实现在复叠和自复叠系统中的制冷效率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种基于涡流技术的热交换系统。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于涡流技术的热交换系统，所述热交换系统包括：

冷媒线路，其上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；

第一涡流线路，其上连接有第一涡流管，所述第一涡流管的输入端连接气源，所述第一涡流管的低温输出端连接所述冷凝器，所述第一涡流管的低温输出端输出的第一低温气体与所述冷凝器中的所述冷媒进行热交换，所述冷凝器中的所述冷媒的温度高于所述第一低温气体的温度；

第二涡流线路，其上连接有第二涡流管，所述第二涡流管的输入端连接所述气源，所述第二涡流管的低温输出端连接所述蒸发器，所述第二涡流管的低温输出端输出的第二低温气体与所述蒸发器中的所述冷媒进行热交换后流向端口，所述蒸发器中的所述冷媒的温度低于所述第二低温气体的温度，所述气源用于向所述第一涡流管与第二涡流管提供压缩气体。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述冷媒线路上还连接有：

预冷器，其连接于所述冷凝器与压缩机之间，其用于对所述压缩机输出的所述冷媒进行预冷，所述预冷器还连接于所述第一涡流线路上，所述第一低温气体经所述冷凝器输出后流入所述预冷器，并与所述预冷器内的所述冷媒进行热交换。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述第一涡流线路还连接有：

第一流量传感器，其连接于所述冷凝器与预冷器之间，并用于监测流入所述冷凝器与预冷器中的低温气体流量；

第一节流阀，其连接于所述第一涡流管与气源之间，所述第一节流阀基于所述第一流量传感器监测的流量调节所述气源的进气量；

所述第二涡流线路还连接有：

第二流量传感器，其连接于所述端口与蒸发器之间，并用于监测流入所述端口的气体流量；

第二节流阀，其连接于所述第二涡流管与气源之间，所述第二节流阀基于所述第二流量传感器监测的气体流量调节所述气源的进气量；

温度传感器，所述温度传感器连接于所述蒸发器与端口之间，并用于检测输入所述端口的气体温度。

结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述第一涡流线路还连接有：

第一输出子线路，其连接所述第一涡流管的高温输出端；

第一排出子线路，其连接有第一流量控制阀，所述第一排出子线路的输入端连接所述第一输出子线路，所述第一流量控制阀用于限制所述第一涡流管输出的高温气体的排出量；

第一高温子线路，其输入端连接所述第一输出子线路，输出端流向所述端口；

第一三通阀，其分别连接所述第一输出子线路、第一排出子线路和第一高温子线路；

所述第二涡流线路还连接有：

第二输出子线路，其连接所述第二涡流管的高温输出端；

第二排出子线路，其输入端连接所述第二输出子线路，所述第二排出子线路上连接有第二流量控制阀，所述第二流量控制阀用于限制所述第二涡流管输出的高温气体的排出量；

第二高温子线路，其输入端连接所述第二输出子线路，输出端流向所述端口；

第二三通阀，其分别连接所述第二输出子线路、第二排出子线路和第二高温子线路。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于涡流技术的热交换系统的控制方法，所述热交换系统包括：冷媒线路，其上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；第一涡流管与第二涡流管，所述第一涡流管与第二涡流管的低温输出端分别连接所述冷凝器与蒸发器；所述控制方法包括：

在所述热交换系统进行制冷过程中，确定冷媒是否存在于所述冷媒线路上；

当确定所述冷媒位于所述冷媒线路上时，所述第一涡流管运转，所述第一涡流管输出的第一低温气体输入所述冷凝器，并在所述冷凝器中与所述冷媒进行热交换，所述冷凝器中的所述冷媒的温度高于所述第一低温气体的温度；

所述第二涡流管运转，所述第二涡流管输出的第二低温气体输入所述蒸发器中，所述第二低温气体在所述蒸发器内与所述冷媒进行热交换后输出并流向端口，所述蒸发器中的所述冷媒的温度低于所述第二低温气体的温度。

结合本申请的第二方面，在一可选实施方式中，所述控制方法还包括：

所述第一涡流管输出的所述第一低温气体与所述冷凝器中的所述冷媒进行热交换后输入预冷器，并与所述预冷器中的所述冷媒进行热交换，所述预冷器中的所述冷媒的温度高于经过热交换后的所述第一低温气体的温度。

结合本申请的第二方面，在一可选实施方式中，所述热交换系统还包括第一流量控制阀、第一三通阀、第二流量控制阀和第二三通阀，所述第一流量控制阀与第一三通阀连接于所述第一涡流管的高温输出端，所述第二流量控制阀与第二三通阀连接于所述第二涡流管的高温输出端；

所述控制方法还包括：

当所述端口处的气体温度小于预设温度阈值时，调节第一流量控制阀与第一三通阀并使得所述第一涡流管输出的高温气体流向所述端口，以及调节第二流量控制阀与第二三通阀并使得所述第二涡流管输出的高温气体流向所述端口，以中和所述蒸发器输出的低温气体。

结合本申请的第二方面，在一可选实施方式中，所述热交换系统还包括第一流量控制阀、第一三通阀、第二流量控制阀和第二三通阀，所述第一流量控制阀与第一三通阀连接于所述第一涡流管的高温输出端，所述第二流量控制阀与第二三通阀连接于所述第二涡流管的高温输出端；所述控制方法还包括：

停止所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器制冷循环；

调节第一流量控制阀与第二流量控制阀，以及调节第一三通阀与第二三通阀，使得第一涡流管与第二涡流管输出的高温气体中和所述第二涡流管输出的低温气体，且中和后的气体温度在设定温度阈值内。

结合本申请的第二方面，在一可选实施方式中，所述控制方法还包括：

经所述第一涡流管输出的第一低温气体流入所述冷凝器与预冷器，以对所述冷凝器与预冷器进行蓄冷。

结合本申请的第二方面，在一可选实施方式中，所述热交换系统还包括第一节流阀与第二节流阀，所述第一节流阀与第二节流阀分别连接于所述第一涡流管与第二涡流管的入口端；所述控制方法还包括：

第一节流阀基于第一流量传感器监测的气体流量调节气源的进气量，所述第一流量传感器用于监测流入所述冷凝器与预冷器内的气体流量；

第二节流阀基于第二流量传感器监测的气体流量调节所述气源的进气量，所述第二流量传感器用于监测流入所述蒸发器内的气体流量。

本申请实施例所提供的一种基于涡流技术的热交换系统及控制方法，该热交换系统利用第一涡流管与第二涡流管分别与冷媒线路中的冷凝器与蒸发器实现热交换，能够快速实现低温气体的输出，提高了热交换系统的制冷效果及节能环保效果；另外，第一涡流管与第二涡流管还大大减小了该热交换系统所占用空间。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统各部件关系示意图；

图2为本申请一具体实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统在制冷过程中各部件关系示意图；

图3为本申请另一具体实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统在制冷过程中各部件关系示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统在制热过程中的各部件关系示意图；

图5为本申请一具体实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统在制热过程中的各部件关系示意图；

图6为本申请实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统的控制方法的流程图；

附图标记：

11、第一流量传感器；12、第一节流阀；13、第一流量控制阀；14、第一三通阀；141、第一三通阀的第一出口；142、第一三通阀的第二出口；1a、第一输出子线路；1b、第一排出子线路；1c、第一高温子线路；21、第二流量传感器；22、第二节流阀；23、温度传感器；24、第二流量控制阀；25、第二三通阀；251、第二三通阀的第一出口；252、第二三通阀的第二出口；2a、第二输出子线路；2b、第二排出子线路；2c、第二高温子线路；d、气体输出子线路。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向（旋转90度或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

本申请实施例提供一种基于涡流技术的热交换系统，该热交换系统利用第一涡流管与冷凝器进行热交换，以及利用第二涡流管与蒸发器进行热交换，能够快速实现低温气体的输出，提高了热交换系统的制冷效果及节能环保效果；另外，第一涡流管与第二涡流管还大大减小了该热交换系统所占用空间。

涡流管原理：压缩气体进入涡流管的涡流室后，气流高速旋转并流向涡流管的高温输出端，一部分气流流出，剩余气体被阻挡后在原气流圈以同样的转速反向旋转并流向涡流管的低温输出端。

下面结合附图具体描述本申请实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统。

具体的，如图1所示，本申请实施例提供的一种基于涡流技术的热交换系统（以下有时简称为系统）包括冷媒线路、第一涡流线路和第二涡流线路。

其中，冷媒线路上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。压缩机用于压缩冷媒，冷凝器用于冷凝被压缩机压缩后的冷媒，膨胀阀用于使被该冷凝器冷凝后的冷媒膨胀，蒸发器蒸发经过该膨胀阀膨胀的冷媒。

冷媒是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质，在制冷系统中作为工作流体用以传递热能、产生冷冻效果。

第一涡流线路上连接有第一涡流管，第一涡流管的输入端连接气源，第一涡流管的低温输出端连接冷凝器，第一涡流管的低温输出端输出的第一低温气体与冷凝器中的冷媒进行热交换，气源用于向第一涡流管提供压缩气体，冷凝器中的冷媒的温度高于第一低温气体的温度。

第二涡流线路上连接有第二涡流管，第二涡流管的输入端连接气源，气源用于向第二涡流管提供压缩气体，第二涡流管的低温输出端连接蒸发器，第二涡流管的低温输出端输出的第二低温气体与蒸发器中的冷媒进行热交换后流向端口，蒸发器中的冷媒的温度低于第二低温气体的温度。

冷媒在压缩机的作用下被压缩成高温高压的气体，位于冷凝器中气体状的冷媒在与第一低温气体进行热交换后冷凝成高压低温的液态。液态状的冷媒在膨胀阀的节流作用下成为低温低压的湿蒸汽，并在蒸发器内与第二低温气体进行热交换进而达到制冷效果，即蒸发器排出低温气体并流向端口。

以上热交换系统，利用第一涡流管输出的第一低温气体与第二涡流管输出的第二低温气体分别和冷凝器与蒸发器内的冷媒进行热交换，能够快速实现低温气体的输出，且第一涡流管与第二涡流管的体积较小进而减小热交换系统的占用空间。

需要说明的是，本申请实施例中的气源为客户端厂家的空压机进行供应，也就是说，本申请实施例中的热交换系统需要连接客户端厂家的空压机来实现气源的供应。另外，端口即客户端的连接端口，利用本申请实施例的热交换系统最后得到的低温气体或高温气体从端口输出，以满足客户端需求。

在一具体实施例中，如图2所示，冷媒线路上还连接有预冷器，预冷器连接于冷凝器与压缩机之间，其用于对压缩机输出的冷媒进行预冷，预冷器连接于第一涡流线路上，第一低温气体经冷凝器输出后流入预冷器，并与预冷器内的冷媒进行热交换。

也就是说，第一预冷器不仅连接于冷媒线路上还连接于第一涡流管线路上。经压缩机压缩输出的高温高压气体进入预冷器并与冷凝器输出的低温气体进行热交换，使得预冷器输出常温高压气体。利用第一涡流管输出的第一低温气体输入预冷器能够对处于高温高压状态的冷媒进行初步降温，提高制冷效率。

从预冷器中输出的常温高压气体呈现含油雾气态，如此状态下的冷媒在达到极低温度时容易出现堵油现象，利用油气分离器对含油雾气体进行油气分离，以得到干净的冷媒。

具体地，冷媒线路上连接有油气分离器，油气分离器连接于预冷器与冷凝器之间，从预冷器中输出的含油雾气体在油气分离器的作用下实现油气分离，并将干净的冷媒流向冷凝器，提高制冷系统的制冷效果。

在一实施例中，油气分离器与压缩机连接，在油气分离器实现油气分离后，油气分离器将分离出来的油输送至压缩机，压缩机可进行循环利用，提高环保效果。

在一具体实施例中，如图2所示，冷媒线路上还连接有过滤器，过滤器连接于冷凝器与膨胀阀之间，过滤器用于对冷凝器输出的冷媒进行提纯，提高冷媒的制冷效果。

在一具体实施例中，如图2所示，冷媒线路上还连接有储液罐，储液罐连接于冷凝器与膨胀阀之间，储液罐能够保证冷媒线路进行良好的运行，避免出现供液不足现象出现，进一步提高该系统的制冷效果。

在一具体实施例中，如图2所示，第一涡流线路上还连接有第一流量传感器11与第一节流阀12。其中，第一流量传感器11连接于冷凝器与预冷器之间，并用于监测流入冷凝器与预冷器中的低温气体流量。第一节流阀12连接于第一涡流管与气源之间，第一节流阀12基于第一流量传感器11监测的流量调节气源的进气量。

也就是说，利用第一流量传感器11对流入冷凝器与预冷器中的低温气体流量的监控，并通过第一节流阀12的节流孔径大小来控制和稳定流量，使其能达到冷媒所需的换热量，进一步提高冷凝器与预冷器的换热效果。

第二涡流线路上连接有第二流量传感器21、第二节流阀22和温度传感器23。其中，第二流量传感器21连接于端口与蒸发器之间，并用于监测流入端口的气体流量。第二节流阀22连接于第二涡流管与气源之间，第二节流阀22基于第二流量传感器21监测的气体流量调节气源的进气量。温度传感器23连接于端口与蒸发器之间，并用于检测输入端口的气体温度。图2中FM（Flow Meter，流量计）也即本申请实施例中的第一流量传感器11与第二流量传感器21。

也就是说，第二流量传感器21与温度传感器23连接于端口处，用于检测即将输出端口的气体的流量与温度。基于第二流量传感器21与温度传感器23的检测结果，利用第一节流阀12、第二节流阀22、第一流量控制阀13、第二流量控制阀24进行相应调节，以提高端口输出的气体流量稳定性以及温度的准确性。

在另一具体实施例中，如图3所示，第一涡流线路上还连接有第一输出子线路1a、第一排出子线路1b、第一高温子线路1c和第一三通阀14，在第一输出子线路1a、第一排出子线路1b和第一高温子线路1c之间连接有第一三通阀14。

其中，第一输出子线路1a连接第一涡流管的高温输出端。

第一排出子线路1b上连接有第一流量控制阀13，第一排出子线路1b的输入端连接第一输出子线路1a，第一流量控制阀13用于限制第一涡流管输出的高温气体的排出量。

第一高温子线路1c输入端连接第一输出子线路1a，输出端流向端口。

第二涡流管线路包括第二输出子线路2a、第二排出子线路2b、第二高温子线路2c和第二三通阀25，第二输出子线路2a、第二排出子线路2b和第二高温子线路2c之间连接有第二三通阀25。

其中，第二输出子线路2a连接第二涡流管的高温输出端。

第二排出子线路2b的输入端连接第二输出子线路2a，第二排出子线路2b上连接有第二流量控制阀24，第二流量控制阀24用于限制第二涡流管输出的高温气体的排出量。第二高温子线路2c的输入端连接第二输出子线路2a，输出端流向端口。

也就是说，基于需要调节第一三通阀14与第二三通阀25以及调节第一流量控制阀13与第二流量控制阀24，以提高该系统输出气体的流量与温度的精准性，具体调节方法见下文的控制方法。

在一实施例中，第一涡流管线路与第二涡流管线路上均连接有干燥器，干燥器连接于气源的输出端也即压缩气体从客户端空压机输入该系统时先利用干燥器对其进行干燥以去除气体中的水分，以进一步提高系统的制冷制热效果。

本申请实施例还提供一种基于涡流技术的热交换系统的控制方法，如图1和图6所示，热交换系统包括：冷媒线路上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；第一涡流管与第二涡流管，第一涡流管与第二涡流管的低温输出端分别连接冷凝器与蒸发器。控制方法包括：

S01，在热交换系统进行制冷过程中，确定冷媒是否存在于冷媒线路上。

S02，当确定冷媒位于冷媒线路上时，第一涡流管运转，第一涡流管输出的第一低温气体输入冷凝器，并在冷凝器中与冷媒进行热交换，冷凝器中的冷媒的温度高于第一低温气体的温度。

S03，第二涡流管运转，第二涡流管输出的第二低温气体输入蒸发器中，第二低温气体在蒸发器内与冷媒进行热交换后输出并流向端口，蒸发器中的冷媒的温度低于第二低温气体的温度。

以上控制方法，控制第一涡流管输出的第一低温气体与冷凝器中的冷媒进行热交换，以使得冷凝器中的冷媒冷凝成高压低温液态。冷凝器输出的高压低温液态到达膨胀阀，膨胀阀通过蒸发器出口的感温包来调节开度大小，对液态冷媒进行减压节流并在蒸发器中膨胀吸热也即在蒸发器中与第二低温气体进行热交换，对第二低温气体进一步降温，得到低温气体并流向端口，该控制方法能够快速实现低温气体的输出且节能环保。

应当理解的是，虽然上述流程示意图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行；而且，这些步骤也不必然是依次进行，本申请并不排除至少两个步骤在同一时刻执行完成或者轮流交替完成的情况。步骤之间的执行时序还是应当根据具体的逻辑关系而确定。

在一实施例中，如图2所示，控制方法还包括第一涡流管输出的第一低温气体与冷凝器中的冷媒进行热交换后输入预冷器，并与预冷器中的冷媒进行热交换，预冷器中的冷媒的温度高于经过热交换后的第一低温气体的温度。

也就是说，利用第一涡流管输出的第一低温气体与冷凝器中的冷媒进行热交换后再输入预冷器中，并与冷凝器中的冷媒进行热交换，以对压缩机输出的高温高压气体进行初步降温，能够提高该系统的节能环保效果以及提高制冷效率。

在一实施例中，如图3所示，热交换系统还包括第一流量控制阀、第一三通阀、第二流量控制阀和第二三通阀，第一流量控制阀与第一三通阀连接于第一涡流管的高温输出端，第二流量控制阀与第二三通阀连接于第二涡流管的高温输出端。控制方法还包括：

当端口处的气体温度小于预设温度阈值时，调节第一流量控制阀13与第一三通阀14并使得第一涡流管输出的高温气体流向端口，以及调节第二流量控制阀24与第二三通阀25并使得第二涡流管输出的高温气体流向端口，以中和蒸发器输出的低温气体。

在一具体实施例中，调节第一流量控制阀13并使得第一涡流管输出的高温气体经第一输出子线路1a、第一三通阀14流入第一高温子线路1c并流向端口，以及调节第二流量控制阀24并使得第二涡流管输出的高温气体经第二输出子线路2a、第二三通阀25流入第二高温子线路并流向端口，以中和蒸发器输出的低温气体。

也就是说，在制冷过程中，当端口处的温度传感器23检测的气体温度小于预设温度阈值时，通过调节第一三通阀14使得第一涡流管输出的高温气体经由第一输出子线路1a、第一三通阀的第一出口141、第一高温子线路1c并流向端口，以中和蒸发器输出的低温气体。以及通过调节第二三通阀25使得第二涡流管输出的高温气体经由第二输出子路线、第二三通阀的第一出口251、第二高温子线路2c并流向端口，以中和蒸发器输出的低温气体。

另外，通过调节第一三通阀14、第二三通阀25、第一流量控制阀13与第二流量控制阀24来调节高温气体的流量，以使得端口输出精准温度与流量的低温气体，提高该系统输出气体的准确性。此外，该系统对于输出温度的调节不需要消耗额外能量，提高该系统的节能环保效果。

应当理解为，在系统制冷过程中，当端口处气体温度低于设定温度阈值时，通过调节第一三通阀14、第二三通阀25、第一流量控制阀13和第二流量控制阀24，使得第一涡流管与第二涡流管输出的高温气体来中和端口处的较低温度气体，以使得端口输出设定温度阈值的气体。

在一实施例中，如图4所示，控制方法还包括：

当热交换系统在制热过程中，停止压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器制冷循环。

调节第一流量控制阀13与第二流量控制阀24，以及调节第一三通阀14与第二三通阀25，使得第一涡流管与第二涡流管输出的高温气体中和第二涡流管输出的低温气体，且中和后的气体温度在设定温度阈值内。

也就是说，系统在制热过程中，停止冷媒线路的制冷循环，以及通过调节第一流量控制阀13、第二流量控制阀24、第一三通阀14和第二三通阀25来控制高温气体的输出流量，以使得输出端口处得到所需要的流量和设定温度阈值的气体，提高该系统输出气体的流量值与温度值的精确性。

在一实施例中，如图5所示，控制方法还包括经第一涡流管输出的第一低温气体流入冷凝器与预冷器，以对冷凝器与预冷器进行蓄冷。

也就是说，系统在制热过程中，第二涡流管输出的第二低温气体经蒸发器与第二涡流管输出的高温气体进行中和，以保证端口输出的气体流量。而第一涡流管输出的第一低温气体流入冷凝器与预冷器，虽然冷媒线路在系统输出高温气体的时候不工作，但是在将第一低温气体输入冷凝器与预冷器可对冷凝器与预冷器内进行蓄冷，以提高该系统从制热模式切换成制冷模式时，冷媒能够快速冷凝，提高该系统制热模式与制冷模式的切换效率。

在一实施例中，如图4和图5所示，蒸发器与端口之间的连接线路为气体输出子线路d，第一流量控制阀13与第二流量控制阀24关闭或者第一三通阀的第二出口142关闭以及第二三通阀的第二出口252关闭，则第一涡流管与第二涡流管输出的所有高温气体均用来中和第二涡流管输出的低温气体。当连接于气体输出子线路d上的温度传感器23检测到的温度仍未达到设定温度阈值时，利用连接于端口处的加热器对气体输出子线路d内的气体进行加热，以使得输出端口的气体温度达到设定温度阈值，提高该系统输出的气体温度的精确性以及满足客户端更多需求。

在一实施例中，热交换系统还包括第一节流阀与第二节流阀，第一节流阀与第二节流阀分别连接于第一涡流管与第二涡流管的入口端。控制方法还包括：

第一节流阀12基于第一流量传感器11监测的气体流量调节气源的进气量，第一流量传感器11用于监测流入冷凝器与预冷器内的气体流量。

第二节流阀22基于第二流量传感器21监测的气体流量调节气源的进气量，第二流量传感器21用于监测流入蒸发器内的气体流量。

本申请实施例提供的热交换系统的端口输出的高温气体或者低温气体不仅需要输出设定温度的气体且需要输出设定流量的气体，基于第二流量传感器21监测的气体流量利用第二节流阀22调节气源处的气体进气量，以提高该系统端口处输出的气体流量准确性。基于第一流量传感器11监测的气体流量利用第一节流阀12调节气源处的气体进气量，以提高冷凝器与预冷器内冷媒的热交换效果。

需要说明的是，本申请提供的基于涡流技术的热交换系统实施例与基于涡流技术的热交换系统的控制方法实施例属于同一构思；各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本申请的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，不对本申请专利的保护范围进行限制。

Claims (8)

1.一种基于涡流技术的热交换系统，其特征在于，所述热交换系统包括：

冷媒线路，其上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；

第一涡流线路，其上连接有第一涡流管，所述第一涡流管的输入端连接气源，所述第一涡流管的低温输出端连接所述冷凝器，所述第一涡流管的低温输出端输出的第一低温气体与所述冷凝器中的所述冷媒进行热交换，所述冷凝器中的所述冷媒的温度高于所述第一低温气体的温度；

第二涡流线路，其上连接有第二涡流管，所述第二涡流管的输入端连接所述气源，所述第二涡流管的低温输出端连接所述蒸发器，所述第二涡流管的低温输出端输出的第二低温气体与所述蒸发器中的所述冷媒进行热交换后流向端口，所述蒸发器中的所述冷媒的温度低于所述第二低温气体的温度，所述气源用于向所述第一涡流管与第二涡流管提供压缩气体；

其中，所述第一涡流线路还连接有：

第一输出子线路，其连接所述第一涡流管的高温输出端；

第一排出子线路，其连接有第一流量控制阀，所述第一排出子线路的输入端连接所述第一输出子线路，所述第一流量控制阀用于限制所述第一涡流管输出的高温气体的排出量；

第一高温子线路，其输入端连接所述第一输出子线路，输出端流向所述端口；

第一三通阀，其分别连接所述第一输出子线路、第一排出子线路和第一高温子线路；

所述第二涡流线路还连接有：

第二输出子线路，其连接所述第二涡流管的高温输出端；

第二排出子线路，其输入端连接所述第二输出子线路，所述第二排出子线路上连接有第二流量控制阀，所述第二流量控制阀用于限制所述第二涡流管输出的高温气体的排出量；

第二高温子线路，其输入端连接所述第二输出子线路，输出端流向所述端口；

第二三通阀，其分别连接所述第二输出子线路、第二排出子线路和第二高温子线路。

2.根据权利要求1所述的基于涡流技术的热交换系统，其特征在于，所述冷媒线路上还连接有：

预冷器，其连接于所述冷凝器与压缩机之间，其用于对所述压缩机输出的所述冷媒进行预冷，所述预冷器还连接于所述第一涡流线路上，所述第一低温气体经所述冷凝器输出后流入所述预冷器，并与所述预冷器内的所述冷媒进行热交换。

3.根据权利要求1所述的基于涡流技术的热交换系统，其特征在于，所述第一涡流线路还连接有：

第一流量传感器，其连接于所述冷凝器与预冷器之间，并用于监测流入所述冷凝器与预冷器中的低温气体流量；

第一节流阀，其连接于所述第一涡流管与气源之间，所述第一节流阀基于所述第一流量传感器监测的流量调节所述气源的进气量；

所述第二涡流线路还连接有：

第二流量传感器，其连接于所述端口与蒸发器之间，并用于监测流入所述端口的气体流量；

第二节流阀，其连接于所述第二涡流管与气源之间，所述第二节流阀基于所述第二流量传感器监测的气体流量调节所述气源的进气量；

温度传感器，所述温度传感器连接于所述蒸发器与端口之间，并用于检测输入所述端口的气体温度。

4.一种基于涡流技术的热交换系统的控制方法，所述热交换系统包括：冷媒线路，其上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；第一涡流管与第二涡流管，所述第一涡流管与第二涡流管的低温输出端分别连接所述冷凝器与蒸发器；其特征在于，所述控制方法包括：

当所述热交换系统在制冷过程中，确定冷媒是否存在于所述冷媒线路上；

当确定所述冷媒位于所述冷媒线路上时，所述第一涡流管运转，所述第一涡流管输出的第一低温气体输入所述冷凝器，并在所述冷凝器中与所述冷媒进行热交换，所述冷凝器中的所述冷媒的温度高于所述第一低温气体的温度；

所述第二涡流管运转，所述第二涡流管输出的第二低温气体输入所述蒸发器中，所述第二低温气体在所述蒸发器内与所述冷媒进行热交换后输出并流向端口，所述蒸发器中的所述冷媒的温度低于所述第二低温气体的温度；

所述热交换系统还包括第一流量控制阀、第一三通阀、第二流量控制阀和第二三通阀，所述第一流量控制阀与第一三通阀连接于所述第一涡流管的高温输出端，所述第二流量控制阀与第二三通阀连接于所述第二涡流管的高温输出端；

所述控制方法还包括：

当所述端口处的气体温度小于预设温度阈值时，调节第一流量控制阀与第一三通阀并使得所述第一涡流管输出的高温气体流向所述端口，以及调节第二流量控制阀与第二三通阀并使得所述第二涡流管输出的高温气体流向所述端口，以中和所述蒸发器输出的低温气体。

5.根据权利要求4所述的基于涡流技术的热交换系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述第一涡流管输出的所述第一低温气体与所述冷凝器中的所述冷媒进行热交换后输入预冷器，并与所述预冷器中的所述冷媒进行热交换，所述预冷器中的所述冷媒的温度高于经过热交换后的所述第一低温气体的温度。

6.根据权利要求4所述的基于涡流技术的热交换系统的控制方法，其特征在于，所述热交换系统还包括第一流量控制阀、第一三通阀、第二流量控制阀和第二三通阀，所述第一流量控制阀与第一三通阀连接于所述第一涡流管的高温输出端，所述第二流量控制阀与第二三通阀连接于所述第二涡流管的高温输出端；所述控制方法还包括：

当所述热交换系统在制热过程中，停止所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器制冷循环；

调节第一流量控制阀与第二流量控制阀，以及调节第一三通阀与第二三通阀，使得第一涡流管与第二涡流管输出的高温气体中和所述第二涡流管输出的低温气体，且中和后的气体温度在设定温度阈值内。

7.根据权利要求4所述的基于涡流技术的热交换系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

经所述第一涡流管输出的第一低温气体流入所述冷凝器与预冷器，以对所述冷凝器与预冷器进行蓄冷。

8.根据权利要求4至7任一项所述的基于涡流技术的热交换系统的控制方法，其特征在于，所述热交换系统还包括第一节流阀与第二节流阀，所述第一节流阀与第二节流阀分别连接于所述第一涡流管与第二涡流管的入口端；所述控制方法还包括：

第一节流阀基于第一流量传感器监测的气体流量调节气源的进气量，所述第一流量传感器用于监测流入所述冷凝器与预冷器内的气体流量；

第二节流阀基于第二流量传感器监测的气体流量调节所述气源的进气量，所述第二流量传感器用于监测流入所述蒸发器内的气体流量。