專利名稱：換熱同步的多支路室外換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多支路室外換熱器，具體來說是一種同步換熱的多支路室外換熱器，屬于建筑環(huán)境與設備工程技術領域。
背景技術：
多支路室外換熱器是一種使制冷劑流體與室內空氣流體發(fā)生強制換熱，從而改變制冷劑溫度的一種間壁式換熱器。目前室外換熱器大多數沒有過冷設備，少數布置有過冷設備，也往往由于過冷盤管的不合理布置，大大降低了系統(tǒng)實際的過冷效果，難以提高系統(tǒng)的能效比。此外現有技術并未實現同步換熱，一般室外換熱器僅適用于單冷型空調系統(tǒng)，對于熱泵型空調系統(tǒng)，必須采用專門的換熱器，若采用此類換熱器必然會影響到膨脹閥的穩(wěn)定性。發(fā)明專利CN101576297 B—種大過冷度全新風空氣處理機組，沒有考慮到制冷劑過冷度控制的問題。其室外側換熱器未采取過冷設備，在制熱循環(huán)中難以保證制冷劑在經歷換熱器后形成一定的過冷度，從而影響了膨脹閥工作的高效性以及穩(wěn)定性。此外，值得注意的是壓縮機進口的制冷劑過熱度往往需要控制在5 °C 11 °C:過熱度太低，壓縮機容易形成濕壓縮，影響制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性；過熱度太高，壓縮機的排氣溫度太高，壓縮機的輸入功率增加，全新風空氣處理機組的性能降低，同時其穩(wěn)定性和安全性也得不到保證。所以該專利室內側換熱器未采取過熱設備，在制冷循環(huán)中不能保證進入壓縮機的制冷劑氣體一定的過熱度，這必然會影響到系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。中國專利網公開了一種帶過冷盤管的空氣換熱設備(專利號CN 2594736Y)，運行過程中制冷劑進入空氣換熱器中和空氣換熱冷凝，匯成一路后進入儲液器，從儲液器中出來的制冷劑進入過冷盤管進行過冷處理，從而提高了制冷劑的過冷度，并且起到防止換熱器底部結冰的作用。由于空氣側流場的不均勻，多支路冷凝盤管的各個支路換熱也不均勻，有的支路換熱效果好，而有的支路換熱效果不好。換熱效果好的支路，制冷劑充分冷凝，得到了較大的制冷劑過冷度；換熱效果不好的支路，制冷劑不能完成充分冷凝，制冷劑的過冷度不高或者沒有過冷度。換熱效果好、過冷度大的支路和換熱效果不好、過冷度小的支路，匯成一路后一股腦的進入儲液器。由于儲液器的氣液兩相作用，制冷系統(tǒng)的過冷度一起被抑制，即使換熱效果好的支路獲得了很大的制冷劑過冷度也在儲液器的氣液兩相作用下被消耗殆盡。制冷劑從儲液器中出來以后，再進入過冷盤管又獲得一定的過冷度，可以說是不得已而為之的補救措施而已。所以，實用新型專利CN 2594736Y帶過冷盤管的空氣換熱設備一方面犧牲了換熱好的支路的制冷劑過冷能力，另一方面必然增加過冷盤管的面積來彌補或者說重新獲得制冷系統(tǒng)需要的過冷度，一則降低了冷凝器的換熱效果，降低了制冷系統(tǒng)的制冷能效比；二則無形中增加了過冷盤管的面積，提高了設備的初投資。發(fā)明內容技術問題:針對現有技術存在的缺陷，本實用新型提供了一種可有效解決將已獲得過冷度損失的問題，增加制熱過程中制冷劑的過冷度和控制制冷過程中制冷劑的過熱度，提高系統(tǒng)的工作性能和安全性能，改善系統(tǒng)運行工況的同步換熱的多支路室外換熱器。技術方案:本實用新型的換熱同步的多支路室外換熱器，包括過熱盤管、多支路換熱盤管、過冷盤管、高壓儲液罐和風機，過熱盤管和過冷盤管分別設置在室外換熱器中換熱效果最差與最好的位置并與多支路換熱盤管平行，過熱盤管的制冷出口與多支路換熱盤管的制冷進口連接，多支路換熱盤管中換熱效果最差支路的換熱盤管的制冷出口和高壓儲液罐的制冷進口連接，高壓儲液罐的制冷出口和多支路換熱盤管中其他支路的換熱盤管的制冷出口通過管路連接后再共同與室外過冷盤管的制冷進口連接，風機在室外換熱器的出風一側。本實用新型過冷盤管設置在多支路室外換熱器中換熱效果最好的位置并與多支路換熱盤管平行。之所以過冷盤管放在換熱器中和空氣換熱效果最好的地方，目的就是為了提高系統(tǒng)的過冷度，保證制冷劑的過冷度至少大于:TC，大過冷度能確保通過膨脹閥時制冷劑無氣泡存在，增強了膨脹閥工作的穩(wěn)定性及可靠性。同時，過冷盤管的設置提高了室外換熱器換熱面積，可增強換熱效果，提高制熱量。本實用新型的裝置做制冷運行時制冷劑經多支路換熱盤管與空氣換熱后匯集進入其中，獲得一定的過冷度。本實用新型過熱盤管設置在多支路室外換熱器中換熱效果最差的位置并與多支路換熱盤管平行。之所以過熱盤管放在換熱器中和空氣換熱效果最差的地方，目的是保證系統(tǒng)有一定的過熱度，一般大于5°c，以保證壓縮機的安全工作。但是有所控制，過熱度不是越大越好，一般不要超過11°C。也就是說，制冷系統(tǒng)的過熱度需要控制在5 ire的區(qū)間內。本實用新型的裝置做制熱運行時制冷劑經多支路換熱盤管與空氣換熱后匯集進入其中，獲取一定的過熱度。本實用新型高壓儲液罐的制冷進口與多支路換熱盤管換熱效果最差支路的制冷出口連接，其制冷出口與多支路換熱盤管的其他支路的制冷出口共同與過冷盤管的制冷進口連接。本實用新型的裝置做制冷運行時，制冷劑經換熱效果最差支路進入高壓儲液罐后，再與其他支路匯總，一起經過空氣換熱效果最好處的過冷盤管。這樣，室外換熱器(此時為冷凝器)中換熱效果好、已經獲得較大過冷度的制冷劑得以充分利用，其后與換熱效果差、沒有獲得足夠過冷度并經歷儲液器氣液兩相作用的制冷劑混合，再經過一段換熱效果最好的共同的過冷盤管，系統(tǒng)的過冷度得以最大限度的提高。此舉有效解決將已獲得過冷度損失的問題，并且可以適當減少過冷盤管的換熱面積，降低制冷系統(tǒng)的初投資。本實用新型的裝置做制冷運行時，該裝置做為冷凝器。在換熱器中制冷劑流經過熱盤管初步換熱后后經分液裝置分流后進入多支路換熱盤管，其中換熱效果最差支路中的制冷劑進入高壓儲液罐，再與其余支路匯合后，經過共同的位于換熱效果最佳支路的過冷盤管進行過冷換熱。制冷劑形成一定的過冷度，大過冷度能確保通過膨脹閥時制冷劑無氣泡存在，增強了膨脹閥工作的穩(wěn)定性及可靠性。本實用新型的裝置做制熱運行時，該裝置做為蒸發(fā)器。在換熱器中制冷劑流經過冷盤管初步換熱后經分液裝置分流后一部分直接進入多支路換熱盤管與空氣進行換熱，另一部分經高壓儲液罐后再進入多支路換熱盤管換熱效果最差支路換熱。此后這兩部分的制冷劑經集氣裝置匯流后進入位于空氣效果換熱最差處的過熱盤管，并在其中充分混合、換熱。制冷劑形成一定的過熱度，從而保證壓縮機進口的制冷劑過熱度在5°C 11°C，保證了壓縮機的安全工作，提高了制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。有益效果:本實用新型與現有技術相比，具有以下優(yōu)點:(I)本實用新型室外換熱器包括有過冷盤管，過冷盤管位于換熱器中與空氣換熱效果最好的位置。制熱過程中，共同的過冷盤管段大大提高了制冷劑的過冷度，能確保通過膨脹閥時制冷劑無氣泡存在，增強膨脹閥工作的穩(wěn)定性及可靠性，同時提高了室外換熱器的換熱效果，提高了制熱量。(2)本實用新型室外換熱器包括有過熱盤管，過熱盤管位于換熱器中與空氣換熱效果最差的位置。制冷過程中，過熱盤管的設置有效地控制了制冷劑的過熱度，保證壓縮機進口的制冷劑過熱度在5°c irc，避免了壓縮機進行濕壓縮，使得其穩(wěn)定性和安全性得以保證。(3)本實用新型室外換熱器包括有高壓儲液罐，在制冷過程過程中有選擇性的使室外多支路換熱器中換熱效果最差的支路進入高壓儲液罐后，再與其余支路匯合后，一起經過位于室外處理單元換熱器中與位于空氣換熱效果最好處的過冷盤管進行過冷換熱，避免了由于高壓儲液罐的氣液兩相作用對制冷循環(huán)的過冷度抑制作用，有效提高了室外換熱器的換熱效果，提高制冷劑的過冷度。(4)本實用新型室外換熱器實現了同步換熱，適用廣泛，不僅可作為單冷型空調系統(tǒng)的室外側換熱器，還可作為熱泵型空調系統(tǒng)的室外側換熱器。

圖1是現有技術中公開的換熱器的原理圖；圖2是本實用新型的同步換熱的多支路室外換熱器的結構原理圖；圖3是本實用新型的實施例一的結構圖；圖4是本實用新型的實施例一的空氣風速場矢量圖；圖5是本實用新型的實施例二的結構圖；圖6是本實用新型的實施例二的空氣風速場矢量圖；圖7是本實用新型的實施例三的結構圖；圖8是本實用新型的實施例三的空氣風速場矢量圖；圖9是本實用新型在單冷型空調系統(tǒng)中的工作原理圖；圖10是本實用新型在熱泵型空調系統(tǒng)中的工作原理圖。圖中:1-過熱盤管；2-多支路換熱盤管；21_多支路換熱盤管換熱效果最差支路；3-過冷盤管；4_高壓儲液罐5-風機；6_箱體；61_回風口 ；62_送風口；7-壓縮機；8_膨脹閥；9_四通換向閥；10-室內側換熱器。
具體實施方式
本實用新型的同步換熱的多支路室外換熱器，包括過熱盤管1、多支路換熱盤管
2、過冷盤管3、高壓儲液罐4和風機5，過熱盤管I和過冷盤管3分別設置在室外換熱器中換熱效果最差與最好的位置并與多支路換熱盤管2平行，過熱盤管I的制冷出口與多支路換熱盤管2的制冷進口連接，多支路換熱盤管2中換熱效果最差支路的換熱盤管21的制冷出口和高壓儲液罐4的制冷進口連接，高壓儲液罐4的制冷出口和多支路換熱盤管2中其他支路的換熱盤管的制冷出口通過管路連接后再共同與室外過冷盤管3的制冷進口連接，此處的其他支路的換熱盤管是指多支路換熱盤管2中除換熱效果最差支路的換熱盤管21之外的換熱盤管。風機5設置在室外換熱器的出風一側。箱體6包括形成在其上的多個通風口，其中回風口 61將室內空氣輸送至多支路室外換熱器，送風口 62將換熱后的空氣返還,風機5設置在室外換熱器的出風一側,風機5和多支路換熱盤管2的安裝高度相同，風機5與換熱盤管2的水平間距不小于50mm。本實用新型同步換熱的多支路室外換熱器中，風機5的出風位置有三種:上出風、下出風、平出風，與此相對應的空氣風速場矢量圖為上三角形、下三角形、正三角形。本實用新型的實施例一，即第一種類型的同步換熱的多支路室外換熱器。同步換熱的多支路室外換熱器的風機5為上出風,它的風速分布矢量圖符合上三角形。換熱器結構形式確定的情況下，這種特定的送風方式和風速的上三角形分布矢量圖具有一一對應的關系。由上三角形風速分布矢量圖可見，換熱器上部風速大，故當外部空氣橫掠換熱器上部支路時與管內制冷劑發(fā)生強制換熱效果好，于是本實用新型將室外換熱器最上部的一個支路設置為過冷盤管3 ;換熱器下部風速小，故當外部空氣橫掠換熱器下部支路時與管內制冷劑換熱效果差，于是本實用新型將室內換熱器最下部的一個支路設置為過熱盤管1，多支路換熱盤管2中與過熱盤管I相鄰的一個支路即為換熱效果最差支路21。在制冷過程中，制冷劑進入多支路室外換熱器(此時為冷凝器)。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過熱盤管I后經分液裝置分流后進入多支路換熱盤管2。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣強制換熱，溫度降低。其中換熱效果最差支路21的制冷劑進入高壓儲液罐4，再與其余支路匯合，由制冷劑經集氣裝置匯集后進入位于空氣效果換熱最好處的過冷盤管3，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過冷度。在制熱過程中，制冷劑經室內換熱器的冷凝作用和膨脹閥的節(jié)流作用后進入多支路室外換熱器(此時為蒸發(fā)器)。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過冷盤管3盤管后經分液裝置分流后一部分進入多支路換熱盤管2，另一部分先進入高壓儲液罐4，然后進入多支路換熱盤管換熱效果最差支路21。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣強制換熱，溫度上升。此后制冷劑經集氣裝置匯集后進入位于空氣效果換熱最差處的過熱盤管1，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過熱度。本實用新型的實施例二，即第二種類型的同步換熱的多支路室外換熱器。同步換熱的多支路室外換熱器的風機5為下出風，它的風速分布矢量圖符合下三角形。換熱器結構形式確定的情況下，這種特定的送風方式和風速的下三角形分布矢量圖具有一一對應的關系。由下三角形風速分布矢量圖可見，換熱器下部風速大，故當外部空氣橫掠換熱器下部支路時與管內制冷劑發(fā)生強制換熱效果好，于是本實用新型將室內換熱器最下部的一個支路設置為過冷盤管3;換熱器上部風速小，故當外部空氣橫掠換熱器上部支路時與管內制冷劑換熱效果差，于是本實用新型將室內換熱器最上部的一個支路設置為過熱胖盤管1，多支路換熱盤管2中與過熱盤管I相鄰的一個支路即為換熱效果最差支路21。在制冷過程中，制冷劑進入多支路室外換熱器(此時為冷凝器)。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過熱盤管I后經分液裝置分流后進入多支路換熱盤管2。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣強制換熱，溫度降低。其中換熱效果最差支路21的制冷劑進入高壓儲液罐4，再與其余支路匯合，由制冷劑經集氣裝置匯集后進入位于空氣效果換熱最好處的過冷盤管3，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過冷度。在制熱過程中，制冷劑經室內換熱器的冷凝作用和膨脹閥的節(jié)流作用后進入多支路室外換熱器(此時為蒸發(fā)器)。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過冷盤管3盤管后經分液裝置分流后一部分進入多支路換熱盤管2，另一部分先進入高壓儲液罐4，然后進入多支路換熱盤管換熱效果最差支路21。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣強制換熱，溫度上升。此后制冷劑經集氣裝置匯集后進入位于空氣效果換熱最差處的過熱盤管1，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過熱度。本實用新型的實施例三，即第三種類型的同步換熱的多支路室外換熱器。同步換熱的多支路室外換熱器的風機5為平出風，它的風速分布矢量圖符合正三角形。換熱器結構形式確定的情況下，這種特定的送風方式和風速的正三角形分布矢量圖具有一一對應的關系。由正三角形風速分布矢量圖可見，換熱器中部風速大，故當外部空氣橫掠換熱器中部支路時與管內制冷劑發(fā)生強制換熱效果好，于是本實用新型室內換熱器最中間的一個支路設置為過冷盤管3 ;換熱器上部以及下部風速小，故當外部空氣橫掠換熱器上部或者下部支路時與管內制冷劑換熱效果差，那么在室內換熱器中過熱盤管I的設置上就有三種選擇方式，分別是最上部的一個支路、最下部的一個支路或者最上部與最下部的兩個支路同時做為過熱盤管1，本實施例選擇最上部的一個支路為過熱盤管1，那么室外換熱器中最下部的一個支路即為換熱效果最差支路21。在制冷過程中，制冷劑進入多支路室外換熱器(此時為冷凝器)。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過熱盤管I后經分液裝置分流后進入多支路換熱盤管2。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣強制換熱，溫度降低。其中換熱效果最差支路21的制冷劑進入高壓儲液罐4，再與其余支路匯合，由制冷劑經集氣裝置匯集后進入位于空氣效果換熱最好處的過冷盤管3，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過冷度。在制熱過程中，制冷劑經室內換熱器的冷凝作用和膨脹閥的節(jié)流作用后進入多支路室外換熱器(此時為蒸發(fā)器)。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過冷盤管3盤管后經分液裝置分流后一部分進入多支路換熱盤管2，另一部分先進入高壓儲液罐4，然后進入多支路換熱盤管換熱效果最差支路21。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣強制換熱，溫度上升。此后制冷劑經集氣裝置匯集后進入位于空氣效果換熱最差處的過熱盤管1，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過熱度。本實用新型的裝置工作時，在制冷過程中位于換熱器中與空氣換熱效果最好的支路處的過冷盤管3，在風機5的強效風場下大大提高了換熱器的換熱效果，保證了制冷劑的過冷度。大過冷度能確保通過膨脹閥時制冷劑無氣泡存在，增強膨脹閥工作的穩(wěn)定性及可靠性，同時提高了室外換熱器的換熱效果。此外，特別是有選擇性的使多支路換熱盤管中換熱效果最差支路21中的制冷劑進入高壓儲液罐后，再與其余支路匯合后，一起經過位于空氣換熱效果最好的過冷盤管3進行過冷換熱，避免了由于高壓儲液罐4的氣液兩相作用對制冷循環(huán)的過冷度抑制作用，有效提高了室外換熱器的換熱效果，提高制冷劑的過冷度。在制熱過程中位于換熱器中與空氣換熱效果最差的支路處的過熱盤管I有效地控制了制冷劑的過熱度，保證壓縮機進口的制冷劑過熱度在5°C 11°C，避免了壓縮機進行濕壓縮，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。本實用新型可做為單冷型空調系統(tǒng)的室外側換熱器。當單冷型空調運行時，制冷劑經壓縮機7后變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，進入多支路室外換熱器(為冷凝器)與空氣強制換熱。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過熱盤管I后經分液裝置分流后進入多支路換熱盤管2。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣強制換熱，溫度降低。其中換熱效果最差支路21的制冷劑進入高壓儲液罐4，再與其余支路匯合，經集氣裝置匯集后進入位于空氣效果換熱最好處的過冷盤管3，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過冷度。具有大過冷度的制冷劑液體流經膨脹閥8，經膨脹閥8的節(jié)流作用后溫度進一步降低，其后制冷劑液體進入室內側換熱器(為蒸發(fā)器)10。在室內側換熱器10中制冷劑與空氣充分換熱，降低室內溫度，最終返回至壓縮機7，完成整個制冷循環(huán)。所有制冷劑設備通過制冷劑管道連接，制冷劑工質采用R22，R134a或R410A等。本實用新型亦可做為熱泵型空調系統(tǒng)的室外側換熱器。當熱泵型空調系統(tǒng)做制熱運行時，制冷劑經壓縮機7壓縮后成為高溫高壓氣體，經四通換向閥9作用進入室內側換熱器(此時為冷凝器)10中換熱。在室內側換熱器10中制冷劑與空氣充分換熱，使室內溫度升高，其后經膨脹閥8來節(jié)流后進入室外換熱器(此時為蒸發(fā)器)中換熱。在換熱器中制冷劑流經位于換熱效果最差處的過冷盤管3盤管后經分液裝置分流一部分直接進入多支路換熱盤管2，另一部分經高壓儲液罐4后進入多支路換熱盤管換熱效果最差支路21。在風機5強力空氣流場作用下，各支路盤管中的制冷劑與空氣發(fā)生強制換熱，溫度上升。此后制冷劑由集氣裝置匯集進入位于空氣效果換熱最差處的過熱盤管1，并在其中充分混合、換熱，獲得一定的過熱度，保證壓縮機7進口的制冷劑過熱度在5°C irc，最后返回壓縮機7，完成整個制熱過程。所有制冷劑設備通過制冷劑管道連接，制冷劑工質采用R22，R134a或R410A 等。
權利要求1.換熱同步的多支路室外換熱器，其特征在于，該室外換熱器包括過熱盤管(I)、多支路換熱盤管(2)、過冷盤管(3)、高壓儲液罐(4)和風機(5)，所述過熱盤管(I)和過冷盤管(3)分別設置在室外換熱器中換熱效果最差與最好的位置并與多支路換熱盤管(2)平行，過熱盤管(I)的制冷出口與多支路換熱盤管(2)的制冷進口連接，多支路換熱盤管(2)中換熱效果最差支路的換熱盤管(21)的制冷出口和高壓儲液罐(4)的制冷進口連接，高壓儲液罐(4)的制冷出口和多支路換熱盤管(2)中其他支路的換熱盤管的制冷出口通過管路連接后再共同與室外過冷盤管(3)的制冷進口連接，所述風機(5)設置在室外換熱器的出風一側。
專利摘要本實用新型公開了一種換熱同步的多支路室外換熱器，包括過熱盤管、多支路換熱盤管、過冷盤管、高壓儲液罐和風機，過熱盤管和過冷盤管分別設置在室外換熱器中換熱效果最差與最好的位置并與多支路換熱盤管平行。本實用新型適用于多種空調系統(tǒng)，可有效解決過冷度損失的問題，增強膨脹閥工作穩(wěn)定性與可靠性，避免壓縮機進行濕壓縮，有效提高系統(tǒng)效率和運行的安全性、可靠性。
文檔編號F25B39/00GK203011008SQ20122058601
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權日2012年11月8日
發(fā)明者張忠斌, 黃虎, 袁祎, 劉曉露, 張敬坤, 劉娜, 潘亞梅 申請人:南京師范大學, 南京佳力圖空調機電有限公司