用于r32双级压缩热泵空调系统的换热器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器。根据本发明的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器具有制冷剂流动通道，制冷剂流动通道的分路数随着制冷剂流动干度的增加而增加。本发明提供的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器包括室外换热器和室内换热器，流路设计方法充分考虑了换热器内换热及流动特性，提出分路数随着制冷剂干度的增加而增加的流路布置方式，保证整个换热器表面热流密度均匀，压力梯度变化均匀。
【专利说明】用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器
【技术领域】[0001]本发明涉及空调器领域，特别地，涉及用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器。【背景技术】
[0002]目前空调使用的制冷剂如R22和R410A的温室效应潜值(GWP)较高(分别约为1810和2100)，且直接碳排放量高成为行业和政府重点关注的环保问题。热力性能优秀的R32制冷剂GWP (约为670)不到R410A的1/3，因此逐渐成为R22和R410A等较高GWP制冷剂的替代选择。但是R32制冷剂具有一定的可燃性，用于单级蒸汽压缩式循环系统时具有过高的排气温度，一定程度上限制了其安全使用范围，双级压缩中间补气带液冷却循环系统能有效降低压缩机排气温度。R32制冷剂或双级压缩循环系统及较小换热管尺寸的换热器的结合，可有效解决以上问题。为了降低材料消耗和提高空调器性价比，针对该空调系统用的换热器的优化设计特别是换热器流路的优化设计具有十分重要的意义。
[0003]制冷剂特性或换热器用的换热管尺寸或系统冷量范围等管侧换热与流动压降变化规律有较大影响，因而管侧换热通道的设计必须综合考虑这些因素，保证制冷剂流动过程中压力变化均匀或管侧热流密度均匀，以充分发挥换热器性能，从而有效提高空调性能。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，以解决换热器表面热流密度及压力梯度不均匀的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器具有制冷剂流动通道，制冷剂流动通道的分路数随着制冷剂流动干度的增加而增加。
[0006]进一步地，R32双级压缩热泵空调系统的额定制冷量为P，P≤3.6KW。
[0007]进一步地，用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器为室外换热器，该室外换热器用的换热管的胀管外径为d,范围是5.15mm ^ d ^ 5.35mm、6.55mm ^ d ^ 6.75mm、7.25mm < d < 7.5mm 或 8.25 < d < 8.5mm。
[0008]进一步地，用于R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为5.15mm≤d≤5.35mm时，制冷剂流动通道包括“6进6出”、“5进5出”、“6进3出”、“6进2出”、“6进I出”、“5进3出”、“5进2出”、“5进I出”、“6进3中I出”、“6进2中I出”、“5进3中I出”或“5进2中I出”流路。
[0009]进一步地，R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为
6.55mm ^ d≤6.75mm时，制冷剂流动通道包括“4进4出”、“3进3出”、“4进2出”、“4进I出”、“3进2出”、“3进I出”、“4进2中I出”或“3进2中I出”流路。
[0010]进一步地，R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为
7.25mm ^ d ^ 7.5mm时，制冷剂流动通道包括“3进3出”、“2进2出”、“3进2出”、“3进I出”、“2进I出”或“3进2中I出”流路。[0011]进一步地，R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为
8.25mm ≤ d ≤ 8.5mm时，制冷剂流动通道包括“2进2出”、“I进I出”、“2进I出”流路。
[0012]进一步地，用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器为室内换热器，该室内换热器用的换热管的胀管外径为D,范围是5.15mm ≤ D ≤ 5.35mm、6.55mm ≤ D ≤ 6.75mm或
7.25mm ≤ D ≤ 7.5mm η
[0013]进一步地，R32双级压缩热泵空调系统用的室内换热器换热管的胀管外径范围为
5.15mm ≤ D ≤ 5.35mm时，制冷剂流动通道包括“4进4出”、“3进3出”、“2进3出”、“2进4出”、“I进3出”、“I进4出”、“I进2中3出”或“I进2中4出”流路。
[0014]进一步地，R32双级压缩热泵空调系统用的室内换热器换热管的胀管外径范围为
6.55mm≤D≤6.75mm时，制冷剂流动通道包括“3进3出”、“2进2出”、“2进3出”、“I进3出”、“I进2出”或“I进2中3出”流路。
[0015]进一步地，R32双级压缩热泵空调系统用的室内换热器换热管的胀管外径范围为
7.25mm ≤ D ≤ 7.5mm时，制冷剂流动通道包括“2进2出”或“I进2出”流路。
[0016]本发明具有以下有益效果:
[0017]本发明提供了一种用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器包括室外换热器和室内换热器，流路设计方法充分考虑了换热器内换热及流动特性，提出分路数随着制冷剂干度的增加而增加的流路布置方式，保证整个换热器表面热流密度均匀，压力梯度均匀，换热器综合性能最佳。
[0018]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1是根据本发明的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器的第一实施例示意图；
[0021]图2是根据本发明的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器的第二实施例示意图；
[0022]图3是根据本发明的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器的第三实施例示意图；以及
[0023]图4是根据本发明的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器的第四实施例示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0025]参见图1至图4，本发明提供了一种用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器具有制冷剂流动通道，制冷剂流动通道的分路数随着制冷剂流动干度的增加而增加。管路可以为两级或多级，多级包括进口、出口和中间管路。本发明的换热器包括室外换热器和室内换热器，空调系统制冷运行时，室外换热器作冷凝器，室内换热器作蒸发器；空调系统制热运行时，室外换热器作蒸发器，室内换热器作冷凝器。流路设计方法综合考虑了上述换热器内的制冷剂在空调系统制冷运行和制热运行时的换热及流动特性，提出分路数随着制冷剂干度的增加而增加的流路布置方式，保证整个换热器表面热流密度均匀，压力梯度均匀。
[0026]R32双级压缩热泵空调系统的额定制冷量为P，P≤3.6KW。
[0027]用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器为室外换热器，该室外换热器用的换热管的胀管外径为d，范围是5.15mm≤d≤5.35mm、6.55mm≤d≤6.75mm、
7.25mm < d < 7.5mm 或 8.25 < d < 8.5mm。
[0028]R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为
5.15mm ^ d≤5.35mm时，制冷剂流动通道包括“6进6出”、“5进5出”、“6进3出”、“6进2出”、“6进I出”、“5进3出”、“5进2出”、“5进I出”、“6进3中I出”、“6进2中I出”、“5进3中I出”或“5进2中I出”流路。
[0029]R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为
6.55mm≤d≤6.75mm时，制冷剂流动通道包括“4进4出”、“3进3出”、“4进2出”、“4进I出”、“3进2出”、“3进I出”、“4进2中I出”或“3进2中I出”流路。
[0030]R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为
7.25mm ^ d ^ 7.5mm时，制冷剂流动通道包括“3进3出”、“2进2出”、“3进2出”、“3进I出”、“2进I出”或“3进2中I出”流路。
[0031]R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器换热管的胀管外径范围为
8.25mm ^ d ^ 8.5mm时，制冷剂流动通道包括“2进2出”、“I进I出”、“2进I出”流路。
[0032]用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器为室内换热器，该室内换热器用的换热管的胀管外径为D,范围是5.15mm ^ D ^ 5.35mm、6.55mm ^ D ^ 6.75mm或
7.25mm ^ D ^ 7.5mm η
[0033]R32双级压缩热泵空调系统用的室内换热器换热管的胀管外径范围为
5.15mm ^ D ^ 5.35mm时，制冷剂流动通道包括“4进4出”、“3进3出”、“2进3出”、“2进4出”、“I进3出”、“I进4出”、“I进2中3出”或“I进2中4出”流路。
[0034]R32双级压缩热泵空调系统用的室内换热器换热管的胀管外径范围为
6.55mm≤D≤6.75mm时，制冷剂流动通道包括“3进3出”、“2进2出”、“2进3出”、“I进3出”、“I进2出”或“I进2中3出”流路。
[0035]R32双级压缩热泵空调系统用的室内换热器换热管的胀管外径范围为
7.25mm ^ D ^ 7.5mm时，制冷剂流动通道包括“2进2出”或“I进2出”流路。
[0036]参见图1，根据本发明的第一实施例是用于该R32双级压缩热泵空调系统的室外换热器，所述室外换热器为双排，换热管的胀管外径为φ7 45，包括翅片及穿设于所述翅片的两排换热管路，还包括将流入制冷剂分为三路的集气管10，将三路制冷剂汇合为一路的第一分流器20、将一路制冷剂分成两路的第二分流器21及将两路制冷剂汇合为一路的第三分流器22及其它中间管路。
[0037]所述的室外换热器制冷剂通道分为三级:
[0038]空调制冷运行时，所述室外换热器作冷凝器，制冷剂通过集气管10进入第一级通道；第一级通道分为3个支路，第一支路的进口从背风侧第四根管(本方案中的排列均按从上向下进行排列，箭头方向为进风方向)进入，向上流动绕至迎风侧的第二根管，形成第一通口 ；第二支路的进口从背风侧第五根管进入，向下流动至第六根管后绕至迎风侧的第三根管后继续向下流动至迎风侧的第六根管，形成第二通口 ；第三支路的进口从背风侧的第十根管进入，向上流动至第七根管绕至迎风侧的第七根管，向下流动至第八根管，形成第三通口。第一级通道的第一通口、第二通口和第三通口的制冷剂经过第一分流器20汇合为一路，进入第二分流器21后分为两路进入第二级通道；第二级通道分为2个支路，第一支路从背风侧第十七根管进入，向上流动至第十二根管后绕至迎风侧第九根管向下流动至十三根管，形成第四通口 ；第二支路从背风侧第十八根管进入，向下流动至换热器底部，后绕至迎风侧第十七根管向上流动至第十四根管，形成第五通口。第二级通道的第四通口和第五通口的制冷剂经过第三分流器22汇合为一路，进入第三级通道；第三级通道为I个支路，制冷剂从迎风侧第十九根管进入，向下流动直至换热器底部，形成第六通口 ；所述的室外换热器制冷剂从第六通口流出。
[0039]空调制热运行时，所述室外换热器作蒸发器:制冷剂流动方向与制冷运行时相反，制冷剂从第六通孔流入，依次进入第三级通道、第二级通道及第一级通道，最后从集气管10流出。
[0040]作冷凝器时，制冷剂以气相状态进入，考虑到气相区压力梯度大，传热温差大，管路支路数在第一级通道时分为3路，以减小气相区压降，虽然换热系数也变小，但较大的传热温差仍然能保证气相区的高热流密度；第二通道中的制冷剂主要是气液两相状态，压力梯度仍然较大，换热系数高，传热温差变小，管路支路数分为2路，管内流速增加，保证换热系数更大，因此热流密度能保持在较高水平；第三级通道中的制冷剂是低干度的气相两相制冷剂及液态制冷剂，压力梯度小，传热温差更小，此时将管路支路汇合成I路，管内流速进一步增加，使得制冷剂侧换热系数有一定程度地增加，而压降增加幅度不大，因此热流密度仍然能保持在较高水平。所以，此种分路方式能保证换热器表面热流密度均匀，压力梯度均匀，换热器综合性能最好。基于同样的原理，作蒸发器时也能达到综合性能较佳的效果。参见图2，根据本发明的第二实施例同样是用于该R32双级压缩热泵空调系统的室外换热器，与第一实施例的区别在于换热管的胀管外径不同，该实施例的换热器胀管外径为φ5.33。制冷剂在该换热器中的流动过程与实施例1相似，制冷剂通道同样分为三级通道，因换热器管径变小，管侧压降增加，因此增加了前两级通道的支路数，以减小制冷剂流动压降。
[0041]空调制冷运行时，所述室外换热器作冷凝器，制冷剂通过集气管10进入第一级通道，分为6个支路，各走一定数量的U型换热管后，通过三个第一分流器汇合20进入第二级通道，分为3个支路，各走一定数量的U型换热管后，通过第二分流器21汇合后进入第三级通道，走完剩余换热管后流出换热器。
[0042]空调制热运行时，所述室外换热器作蒸发器，制冷剂流动方向与制冷运行时相反，从第三级通道最后一根换热管流入，依次经过第二级通道、第一级通过，最后从集气管10流出。
[0043]参见图3，根据本发明的第三实施例是用于该R32双级压缩空调系统的室内换热器，所述室内换热器为两排，换热器胀管外径为φ7 45,由三段翅片及穿设于所述翅片上的两排管路组成，还包括一个将制冷剂分流或者汇合的第一分流器20。[0044]所述的室内换热器制冷剂通道分为两级:
[0045]空调制冷运行时，所述室内换热器作蒸发器，制冷剂通过集液管11进入第二级通道；第二级通道为I个支路，制冷剂从迎风侧的第9根换热管进入，向上流过一根U型管后经过第一分流器20分为2个支路，进入第一级通道；进入第一级通道的制冷剂分别从迎风侧的7根换热管和迎风侧的第10根换热管进入，分别向下流动直至背风侧的第5根换热管和背风侧的第6根换热管；从背风侧的第5根换热管和背风侧的第6根换热管流出的制冷剂经集气管30汇合后流出换热器。
[0046]空调制热运行时，所述室内换热器作冷凝器，制冷剂流动方向与制冷运行时的相反，制冷剂从集气管30进入第一级通道，分为2路，分别从背风侧的第5根换热管和背风侧的第6根换热管进入，两路制冷剂分别流动至迎风侧的7根换热管和迎风侧的第10根换热管，经第一分流器20汇合进入第二级通道的斜插U型管后从迎风侧的第9根换热管，进入集液管11流出换热器。
[0047]所述室内换热器作为蒸发器时，由于该空调系统蒸发器进口干度较常规空调的蒸发器低，压力梯度更小，制冷剂以单流路进入换热器，使得管侧流速高，换热系数高，保证该表面换热器热流密度较大；流过一根U形弯管后制冷剂干度有较大程度地增加，压力梯度较大，换热系数也较低干度时高，因此增加分路数，制冷剂分两路，管侧流速降低，压力梯度变小，而换热系数仍然能保持在较高水平，所以热流密度仍然较大。因此，该分路方式使得换热器表面热流密度均匀，压力梯度均匀，换热器综合性能最佳。作为冷凝器时仍能达到相同效果。
[0048]参见图4，根据本发明的第四实施例也是用于该R32双级压缩热泵空调系统的室内换热器，与实施例三的区别仅在于换热管的胀管外径不同，该实施例的换热器胀管外径为φ5.33。制冷剂在该换热器中的流动过程与实施例3相似，因换热器管径变小，管侧压降较大，制冷剂通道增加为三级通道，每级通道的支路数与实施例三也有所区别。
[0049]空调制冷运行时，所述室内换热器作蒸发器，制冷剂通过集液管11进入第三级通道；第三级通道为I个支路，制冷剂从迎风侧的第8根换热管进入，向上流动一个直插和斜插U型管后进入第一分流器20后进入第二级通道；第二级通道分为2个支路，制冷剂分别从迎风侧的第5根换热管和背风侧的第7根换热管进入，两路制冷剂各走两个U型管后分别进入第一分流器20，进入第一级通道；第一级通道分为4个支路，制冷剂分别从迎风侧的第3根换热管、背风侧的第3根换热管，迎风侧的第11根换热管，迎风侧的第13根换热管进入，流动至背风侧的第I根换热管，背风侧的第10根换热管，背风侧第11根换热管，背风侧的第13根换热管，四路制冷剂进入集气管30汇合后流出换热器。
[0050]空调制热运行时，所述室内换热器作冷凝器，制冷剂流动方向与制冷运行时的相反，从集气管30进入换热器后，依次经过第一级通道的4个支路、第二级通道的2个支路、第三级通道的I个支路后，从集液管11流出换热器。
[0051]所述室内换热器作为蒸发器时，由于换热管胀管外径变小，管侧流速增加，压力梯度增加，因此分路数较实施例三多。流速一定时，制冷剂侧换热系数和压降梯度均随着制冷剂干度的增加而增加，因此在低干度区分路数少，在高干度区及过热区的分路数多，以保证整个两相区制冷剂换热系数始终保持在较高水平，而整个换热器内制冷剂压力梯度始终保持在较低水平，从而保证整个换热器表面热流密度均匀，压力梯度均匀，换热器综合性能最佳。作为冷凝器时仍能达到相同效果。
[0052]从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
[0053]本发明提供了一种额定制冷量在3.6KW以下范围内的R32双级压缩热泵空调系统用的室外换热器和室内换热器流路布置形式，充分考虑了上述换热器内制冷剂在制冷运行和制热运行时的换热及流动特性，将制冷剂侧换热通道设计为多级，每级通道分为多个支路，且后级通道支路数不多于前级通道支路数。该流路布置方式充分考虑换热器采用的类型、换热管管径、单根管长度及应用系统冷量大小等影响因素，同时，作冷凝器时，制冷剂流动方向与进风方向相反，作蒸发器时与进风方向相同的布置方式，各级通道支路换热尽量对称，受风量较大面的支路管路长度比受风量较小面的支路管路长度短，从而使得各级通道换热器表面热流密度均匀，压力梯度均匀，因此该流路布置方式保证设计的空调换热器综合性能最佳，在不增加系统成本的前提下，能同时提高R32双级压缩系统制冷及制热能力和能效。
[0054]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器具有制冷剂流动通道，所述制冷剂流动通道的分路数随着制冷剂流动干度的增加而增加。
2.根据权利要求1所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩热泵空调系统的额定制冷量为P，P≤3.6KW。
3.根据权利要求1或2所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器为室外换热器，所述室外换热器用的换热管的胀管外径为d，范围是5.15mm≤d≤5.35mm、6.55mm≤d≤6.75mm、7.25mm < d < 7.5mm 或 8.25 < d < 8.5mm。
4.根据权利要求3所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩空调热泵系统用的换热管的胀管外径范围为5.15mm ≤ d ≤ 5.35mm时，所述制冷剂流动通道包括“6进6出”、“5进5出”、“6进3出”、“6进2出”、“6进I出”、“5进3出”、“5进2出”、“5进I出”、“6进3中I出”、“6进2中I出”、“5进3中I出”或“5进2中I出”流路。
5.根据权利要求3所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩空调热泵系统用的换热管的胀管外径范围为6.55mm ^ d ^ 6.75mm时，所述制冷剂流动通道包括“4进4出”、“3进3出”、“4进2出”、“4进I出”、“3进2出”、“3进I出”、 “4进2中I出”或“3进2中I出”流路。
6.根据权利要求3所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩空调热泵系统用的换热管的胀管外径范围为7.25mm ^ d ^ 7.5mm时，所述制冷剂流动通道包括“3进3出”、“2进2出”、“3进2出”、“3进I出”、“2进I出”或“3进2中I出”流路。
7.根据权利要求3所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩空调热泵系统用的换热管的胀管外径范围为8.25mm ^ d ^ 8.5mm时，所述制冷剂流动通道包括“2进2出”、“I进I出”、“2进I出”流路。
8.根据权利要求1或2所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器为室内换热器，所述室内换热器用的换热管的胀管外径为D,范围是5.15mm ^ D ^ 5.35mm、6.55mm ^ D ^ 6.75mm或7.25mm ^ D ^ 7.5mm η
9.根据权利要求8所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩空调热泵系统用的换热管的胀管外径范围为5.15mm ^ D ^ 5.35mm时，所述制冷剂流动通道包括“4进4出”、“3进3出”、“2进3出”、“2进4出”、“I进3出”、“I进4出”、“I进2中3出”或“I进2中4出”流路。
10.根据权利要求8所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩空调热泵系统用的换热管的胀管外径范围为6.55mm ^ D ^ 6.75mm时，所述制冷剂流动通道包括“ 3进3出”、“ 2进2出”、“ 2进3出”、“ I进3出”、“ I进2出”或“I进2中3出”流路。
11.根据权利要求8所述的用于R32双级压缩热泵空调系统的换热器，其特征在于， 所述R32双级压缩空调热泵系统用的换热管的胀管外径范围为7.25mm ^ D ^ 7.5mm时，所述 制冷剂流动通道包括“2进2出”或“I进2出”流路。
【文档编号】F24F1/16GK103712327SQ201210376774
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】涂小苹, 梁祥飞 申请人:珠海格力电器股份有限公司