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換熱器及空調機組.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510388379.2

申請日:

2015.06.30

公開號:

CN104913481A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F24F 13/30申請日:20150630|||公開
IPC分類號: F24F13/30; F25B47/00 主分類號: F24F13/30
申請人: 珠海格力電器股份有限公司
發明人: 章秋平; 張輝; 黃春; 李兆東; 張龍洲
地址: 519070廣東省珠海市前山金雞西路
優先權:
專利代理機構: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224 代理人: 李芙蓉; 李雙皓
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510388379.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.03.20|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種換熱器及空調機組,其中,換熱器包括第一換熱單元和第二換熱單元;所述第一換熱單元和所述第二換熱單元沿著空氣的流動方向并排設置;所述第一換熱單元和所述第二換熱單元之間設置有空腔。本發明的換熱器及空調機組有效提高了換熱效率,縮短了除霜時間,提高了用戶使用舒適度。

權利要求書

權利要求書
1.  一種換熱器,其特征在于,包括第一換熱單元(110)和第二換熱單元(120);
其中,所述第一換熱單元(110)和所述第二換熱單元(120)沿著空氣的流動方向并排設置;所述第一換熱單元(110)和所述第二換熱單元(120)之間設置有空腔(130)。

2.  根據權利要求1所述的換熱器,其特征在于,所述第一換熱單元(110)和所述第二換熱單元(120)均包括至少一排換熱管(140)以及設置在所述換熱管(140)上的翅片(150);
其中,每排所述換熱管(140)均包括多根相互平行的支管以及多根連通管,所述多根相互平行的支管通過所述多根連通管連通。

3.  根據權利要求2所述的換熱器,其特征在于,所述第一換熱單元(110)或所述第二換熱單元(120)中的換熱管(140)為多排時,多排所述換熱管(140)沿著空氣的流動方向并排設置。

4.  根據權利要求2所述的換熱器,其特征在于,所述換熱器還包括第一密封板(210)和第二密封板(220);
所述第一密封板(210)和所述第二密封板(220)上均設置有多個與所述支管的管徑相匹配的孔洞,所述支管的一端固定在所述第一密封板(210)的孔洞中,另一端固定在所述第二密封板(220)的孔洞中。

5.  根據權利要求1所述的換熱器,其特征在于,所述換熱器還包括總分氣管(310)、第一分氣管(320)和第二分氣管(330);
所述第一換熱單元(110)上設置有第一流入流出端口,所述第一分氣管(320)的一端與所述第一流入流出端口連通,所述第一分氣管(320)的另一端與所述總分氣管(310)連通;
所述第二換熱單元(120)上設置有第二流入流出端口,所述第二分氣管(330)的一端與所述第二流入流出端口連通,所述第二分氣管(330)的另一端與所述總分氣管(310)連通。

6.  根據權利要求5所述的換熱器,其特征在于,所述換熱器還包括總集液管(410)、第一集液管(420)和第二集液管(430);
所述第一換熱單元(110)上設置有第三流入流出端口,所述第一集液管(420)的一端與所述第三流入流出端口連通,所述第一集液管(420)的另一端與所述總集液管(410)連通;
所述第二換熱單元(120)上設置有第四流入流出端口,所述第二集液管(430)的一端與所述第四流入流出端口連通,所述第二集液管(430)的另一端與所述總集液管(410)連通。

7.  根據權利要求6所述的換熱器,其特征在于,所述第一集液管(420)上設置有第一閥門(422),所述第二集液管(430)上設置有第二閥門(432)。

8.  根據權利要求7所述的換熱器,其特征在于,所述第一閥門(422)和所述第二閥門(432)為電磁閥或電子膨脹閥。

9.  根據權利要求7所述的換熱器,其特征在于,在除霜模式下,所述第一閥門(422)開啟,所述第二閥門(432)關閉,或者所述第二閥門(432)開啟,所述第一閥門(422)關閉。

10.  根據權利要求1所述的換熱器,其特征在于,位于迎風側的換熱單元中的換熱管(140)為一排或兩排。

11.  根據權利要求1所述的換熱器,其特征在于,所述空腔(130)的厚度為所述第一換熱單元(110)中相鄰兩排換熱管(140)間距的1~4倍,或者為所述第二換熱單元(120)中相鄰兩排換熱管(140)間距的1~4倍。

12.  根據權利要求1~11任一項所述的換熱器,其特征在于,所述第一換熱單元(110)中的換熱管(140)與所述第二換熱單元(120)中的換熱管(140)相同或不同;
所述第一換熱單元(110)中的翅片(150)與所述第二換熱單元(120)中的翅片(150)相同或不同。

13.  一種空調機組,其特征在于,包括權利要求1~12任一項所述的換熱器。

說明書

說明書換熱器及空調機組
技術領域
本發明涉及空調技術領域,特別是涉及一種管翅式換熱器及應用其的空調機組。
背景技術
換熱器是空調機組中的一個重要部件,管翅式換熱器是一種常見的換熱器形式,由于機組的性能、結構等不同,采用的管翅式換熱器也是多種多樣的,有一排管和多排管等形式。
對于多排管的管翅式換熱器,隨著換熱管排數的增加,由迎風面到背風面,換熱管的換熱效率逐漸下降,使得整個換熱器的效率不能得到充分發揮。同時,空調機組在制熱運行時,位于室外的管翅式換熱器會出現結霜的情況,隨著運行時間的加長,霜層會逐漸從迎風面的換熱管蔓延到背風面的換熱管,使得整個換熱器布滿霜層,并不斷加厚,從而影響了整機的性能。為了維護機組的性能,系統需要對整個室外換熱器進行除霜運行,這不僅需要耗費大量的能源,而且除霜時間較長,嚴重影響了用戶的使用舒適度。
發明內容
本發明提供了一種換熱效率高、除霜時間短的換熱器及空調機組。
為達到上述目的,本發明采用如下技術方案:
一種換熱器,包括第一換熱單元和第二換熱單元;
其中,所述第一換熱單元和所述第二換熱單元沿著空氣的流動方向并排設置;所述第一換熱單元和所述第二換熱單元之間設置有空腔。
在其中一個實施例中,所述第一換熱單元和所述第二換熱單元均包括至少一排換熱管以及設置在所述換熱管上的翅片;
其中,每排所述換熱管均包括多根相互平行的支管以及多根連通管,所述多根相互平行的支管通過所述多根連通管連通。
在其中一個實施例中,所述第一換熱單元或所述第二換熱單元中的換熱管為多排時,多排所述換熱管沿著空氣的流動方向并排設置。
在其中一個實施例中,所述換熱器還包括第一密封板和第二密封板;
所述第一密封板和所述第二密封板上均設置有多個與所述支管的管徑相匹配的孔洞,所述支管的一端固定在所述第一密封板的孔洞中,另一端固定在所述第二密封板的孔洞中。
在其中一個實施例中,所述換熱器還包括總分氣管、第一分氣管和第二分氣管;
所述第一換熱單元上設置有第一流入流出端口,所述第一分氣管的一端與所述第一流入流出端口連通,所述第一分氣管的另一端與所述總分氣管連通;
所述第二換熱單元上設置有第二流入流出端口,所述第二分氣管的一端與所述第二流入流出端口連通,所述第二分氣管的另一端與所述總分氣管連通。
在其中一個實施例中,所述換熱器還包括總集液管、第一集液管和第二集液管;
所述第一換熱單元上設置有第三流入流出端口,所述第一集液管的一端與所述第三流入流出端口連通,所述第一集液管的另一端與所述總集液管連通;
所述第二換熱單元上設置有第四流入流出端口,所述第二集液管的一端與所述第四流入流出端口連通,所述第二集液管的另一端與所述總集液管連通。
在其中一個實施例中,所述第一集液管上設置有第一閥門,所述第二集液管上設置有第二閥門。
在其中一個實施例中,所述第一閥門和所述第二閥門為電磁閥或電子膨脹閥。
在其中一個實施例中,在除霜模式下,所述第一閥門開啟,所述第二閥門關閉,或者所述第二閥門開啟,所述第一閥門關閉。
在其中一個實施例中,位于迎風側的換熱單元中的換熱管為一排或兩排。
在其中一個實施例中,所述空腔的厚度為所述第一換熱單元中相鄰兩排換熱管間距的1~4倍,或者為所述第二換熱單元中相鄰兩排換熱管間距的1~4倍。
在其中一個實施例中,所述第一換熱單元中的換熱管與所述第二換熱單元 中的換熱管相同或不同;
所述第一換熱單元中的翅片與所述第二換熱單元中的翅片相同或不同。
一種空調機組,包括上述的換熱器。
本發明具有如下有益效果:
本發明的換熱器及空調機組在進行換熱時,假定第一換熱單元位于迎風側,則空氣首先進入第一換熱單元,與第一換熱單元中的冷媒進行換熱,然后進入空腔,空氣在空腔中進行均壓、混合后,進入第二換熱單元進行換熱。因此,本發明的換熱器可以消除由于第一換熱單元換熱不均勻對后續第二換熱單元換熱帶來的不利影響,使得空氣在通過第二換熱單元時會更加均勻,從而提高整個換熱器的換熱效率。同時,傳統換熱器發生結霜時,霜層首先在迎風側的換熱管表面凝結,然后沿著相連的翅片不斷擴展延伸,擴大結霜面積,不僅加速了換熱量的衰減,而且除霜時需要耗費的能量也大大增加;而本發明的換熱器中,空氣中的水分大多在第一換熱單元中就被凝結下來,空氣中含濕量大幅降低,因此在經過后面第二換熱單元時霜層的凝結量大大減小,另外,由于第一換熱單元和第二換熱單元被空腔隔開,因此,第一換熱單元中凝結的霜層沿著翅片擴展延伸的路徑被截斷,整個換熱器的結霜面積大大減小,不僅減少了換熱量的衰減,而且有效縮短了除霜時間。
附圖說明
圖1為本發明的換熱器一實施例的結構示意圖;
圖2為圖1所示的換熱器的俯視圖;
圖3為圖1所示的換熱器的剖視圖,其中,箭頭方向為空氣流動方向;
圖4為本發明換熱器一實施例的示意簡圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例對本發明的換熱器及空調機組進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明,并不用于限定本發明。
如圖1至圖3所示,本發明提供了一種換熱器,該換熱器包括第一換熱單元110和第二換熱單元120。其中,第一換熱單元110和第二換熱單元120沿著空氣的流動方向并排設置;同時,第一換熱單元110和第二換熱單元120之間設置有空腔130。本發明中,可將第一換熱單元110設置在迎風側,也可將第二換熱單元120設置在迎風側,以下實施例以第一換熱單元110位于迎風側進行說明。
本發明的換熱器在進行換熱時,空氣首先進入位于迎風側的第一換熱單元110,與第一換熱單元110中的冷媒進行換熱,然后進入空腔130,空氣在空腔130中進行均壓、混合后,再進入第二換熱單元120進行換熱。因此,本發明的換熱器可以消除由于第一換熱單元110換熱不均勻對后續第二換熱單元120換熱帶來的不利影響,使得空氣在通過第二換熱單元120時會更加均勻,從而提高了整個換熱器的換熱效率。
同時,傳統換熱器發生結霜時,霜層首先在迎風側的換熱管表面凝結,然后沿著相連的翅片不斷擴展延伸,擴大結霜面積,不僅加速了換熱量的衰減,而且除霜時需要耗費的能量也大大增加;而本發明的換熱器中,空氣中的水分大多在第一換熱單元110中就被凝結下來,空氣中含濕量大幅降低,因此在經過后面第二換熱單元120時霜層的凝結量大大減小,另外,由于第一換熱單元110和第二換熱單元120被空腔130隔開,因此,第一換熱單元110中凝結的霜層的擴展延伸路徑被截斷,整個換熱器的結霜面積大大減小,不僅減少了換熱量的衰減,而且有效縮短了除霜時間,提高了用戶使用舒適度。
具體地,如圖1所示,第一換熱單元110和第二換熱單元120均包括至少一排換熱管140以及設置在換熱管140上的翅片150。參見圖3,作為一種可實施方式,第一換熱單元110包括一排換熱管140,第二換熱單元120包括兩排換熱管140;每排換熱管140均包括多根相互平行的支管以及多根連通管,多根相互平行的支管通過多根連通管連通,連通管優選為U型管。
較佳地,當第一換熱單元110或第二換熱單元120的換熱管140為多排(兩排或兩排以上)時,多排換熱管140沿著空氣的流動方向并排設置。在換熱過程中,空氣首先經過位于迎風側的第一排換熱管140,并與第一排換熱管140中 的冷媒進行熱交換,然后到達下一排換熱管140處,與下一排的換熱管140中的冷媒進行熱交換,依次類推,直至與最后一排換熱管140中的冷媒進行熱交換完畢,實現了遞進式換熱過程。
參見圖1,本發明的換熱器還包括第一密封板210和第二密封板220;第一密封板210和第二密封板220上均設置有多個與支管的管徑相匹配的孔洞,支管的兩端分別固定在第一密封板210和第二密封板220的孔洞中。其中,本實施例中所述的支管是指第一換熱單元110中的所有支管和第二換熱單元120中的所有支管。本實施例中,密封板將第一換熱單元110和第二換熱單元120連接在一起,同時封堵了第一換熱單元110、第二換熱單元120和空腔130的兩端,使得換熱過程中空氣的流動更具方向性,并能夠使空腔130中的氣體的混合更均勻,利于換熱效率的提高。
作為優選,位于迎風側的換熱單元中的換熱管140為一排或兩排,即當第一換熱單元110位于迎風側時,第一換熱單元110中的換熱管140為一排或兩排。由于空氣中的水分大多在位于迎風側的第一換熱單元110中就被凝結下來,因而本發明的換熱器結霜主要發生在位于迎風側的第一換熱單元110上,當位于迎風側的第一換熱單元110中的換熱管140排數較少時,在進行除霜時能夠使熱量更集中,損耗較低,除霜所需的能耗及時間也進一步縮短。
若空腔130的厚度過大,則會增加換熱器的體積,不利于小型化的要求,若空腔130的厚度過小,則不利于空氣的充分混合。較優地,空腔130的厚度為第一換熱單元110中相鄰兩排換熱管140間距的1~4倍,或者為第二換熱單元120中相鄰兩排換熱管140間距的1~4倍。其中,第一換熱單元110中相鄰兩排換熱管140之間的距離與第二換熱單元120中相鄰兩排換熱管140之間的距離可以相等,也可以不等。該方式在保證換熱器體積較小的情況下,實現了空腔130中空氣的充分混合,提高了換熱效率。需要說明的是,空腔130的厚度是指第一換熱單元110與第二換熱單元120之間的間隔,即第一換熱單元110中的翅片150與第二換熱單元120中的翅片150之間的距離。
較佳地,如圖1和4所示,本發明的換熱器還包括總分氣管310、第一分氣管320和第二分氣管330;第一換熱單元110上設置有第一流入流出端口,第一 分氣管320的一端與第一流入流出端口連通,第一分氣管320的另一端與總分氣管310連通;第二換熱單元120上設置有第二流入流出端口,第二分氣管330的一端與第二流入流出端口連通,第二分氣管330的另一端與總分氣管310連通。其中,第一分氣管320和第二分氣管330的管徑相同或不同,可根據第一換熱單元110和第二換熱單元120中具體的換熱管140的排數進行設定,例如,當某一換熱單元中的換熱管140排數較多時,可以適當加大相應的分氣管的管徑,當某一換熱單元中的換熱管140排數較少時,可以適當減小相應的分氣管的管徑,以實現換熱效率的最大化。
參見圖4,換熱器還包括總集液管410、第一集液管420和第二集液管430;第一換熱單元110上設置有第三流入流出端口,第一集液管420的一端與第三流入流出端口連通,第一集液管420的另一端與總集液管410連通;第二換熱單元120上設置有第四流入流出端口,第二集液管430的一端與第四流入流出端口連通,第二集液管430的另一端與總集液管410連通。
通常情況下,第一流入流出端口和第三流入流出端口設置在第一換熱單元110的支管上,第二流入流出端口和第四流入流出端口設置在第二換熱單元120的支管上。
作為一種可實施方式,第一集液管420上設置有第一閥門422,第二集液管430上設置有第二閥門432。其中,第一閥門422和第二閥門432的數量可以為一個,也可為多個。由于本發明的換熱器在結霜時,霜層主要集中在迎風側的第一換熱單元110上,因此,在除霜過程中,只需要關閉第二閥門432、打開第一閥門422對第一換熱單元110的換熱器進行除霜即可,此時的除霜時間大幅度降低,約為傳統模式的50%左右,同時除霜過程中所耗費的能量也相應減少。較佳地,第一閥門422和第二閥門432可為電磁閥,也可為電子膨脹閥。
本發明中,第一換熱單元110中的換熱管140與第二換熱單元120中的換熱管140相同或不同。具體表現為不同的換熱單元中換熱管140的支管數目、支管管徑等參數可以相同,也可以不同。同時,第一換熱單元110中的翅片150與第二換熱單元120中的翅片150相同或不同。具體表現為不同的換熱單元中翅片150的密集度、翅片150的具體結構等參數可以相同,也可以不同,均可 根據實際需要進行調節。
以下結合圖4對不同工況下本發明的換熱器的工作原理進行說明。需要說明的是,以下的三種運行工況均是指換熱器所在的空調機組的運行工況,且以下三種工況中,換熱器均設置在室外。
1.制冷運行
壓縮機排氣管排出的冷媒經過總分氣管310一分為二,分別流入第一分氣管320和第二分氣管330,流入第一分氣管320中的冷媒進入第一換熱單元110的換熱管140進行熱交換,流入第二分氣管330中的冷媒進入第二換熱單元120中的換熱管140進行熱交換;熱交換完成后,第一換熱單元110中的冷媒和第二換熱單元120中的冷媒分別通過第一集液管420和第二集液管430匯集到總集液管410,完成了整個的冷凝換熱;此時,總集液管410中匯集的冷媒通過節流之后,進入到蒸發器中進行蒸發吸熱,最終回到壓縮機。
在傳統技術中,對于室外環境溫度很低時仍然需要制冷的需求,往往都是通過降低室外風機的轉速來建立系統高壓,但是,很多情況下,即使停止室外風機的運轉,外機(換熱器)冷凝還是很高,無法建立所需的系統高壓,而本發明的換熱器則可通過關閉第一閥門422或第二閥門432,停止一部分換熱管140的使用,這樣就可以有效的建立系統高壓,保證機組的可靠運行。
2.制熱運行
節流后的冷媒通過總集液管410分流至第一集液管420和第二集液管430,第一集液管420中的冷媒通過第三流入流出端口進入到第一換熱單元110的換熱管140進行熱交換,第二集液管430中的冷媒通過第四流入流出端口進入到第二換熱單元120的換熱管140進行換熱;外側空氣首先經過第一換熱單元110,在第一換熱單元110中,空氣中的部分水分被析出,含濕量降低;含水量降低的空氣到達空腔130,進行混合;混合后的空氣進入第二換熱單元120,與第二單元中的冷媒進行熱交換;冷媒在第一換熱單元110和第二換熱單元120中吸收熱量,然后通過第一分氣管320和第二分氣管330匯集到總分氣管310中,并返回到壓縮機內。
3.制熱+除霜運行
在制熱運行時,外側空氣中的大部分水分都在第一換熱單元110中凝結出來,隨著第一換熱單元110中換熱管140溫度的降低,第一換熱單元110中的換熱管140上就會逐漸布滿霜層;而經過第二換熱單元120的空氣中水含量較少,因此第二換熱單元120中的換熱管140上凝結的霜較少甚至不能凝結,不會影響到換熱器的換熱性能。此時,可以只對第一換熱單元110中的換熱管140進行除霜,除霜過程與普通空調機組一樣可采用逆循環方式,該過程中,可將第二閥門432關閉,只開啟第一閥門422,使得高溫冷媒只經過第一換熱單元110,從而增大高溫冷媒的流量和流速,縮短除霜時間。
若經過長時間運行后,檢測到第二換熱單元120的換熱管140上結霜較多時,可以通過第一閥門422和第二閥門432的開啟和關閉來進行第一換熱單元110和第二換熱單元120的除霜。具體地,在除霜過程中,可開啟第一閥門422,同時關閉第二閥門432,進行第一換熱單元110的除霜;第一換熱單元110除霜完畢后,關閉第一閥門422,同時開啟第二閥門432,進行第二換熱單元120的除霜。當霜層較厚時,可以先對第一換熱單元110進行部分除霜,然后對第二換熱單元120進行除霜,之后繼續對第一換熱單元110進行除霜,依次交替進行,直至除霜完畢。該交替除霜方式有效提高了除霜效率,降低了能量損耗。
本發明還提供了一種空調機組,包括本發明的換熱器。由于采用本發明的換熱器,有效提高了空調機組的換熱效率,使得空調機組的結霜量減少,除霜能耗及除霜時間大大降低,極大提高了用戶使用舒適度,同時,本發明的空調機組還能夠通過開啟部分換熱單元來實現較低溫度下的制冷。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。

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換熱器 空調 機組
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