专利名称：管片式热交换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调领域的管片式热交换器，尤其是一种在冷暖热泵定速空调以及调速空调中使用的管片式热交换器。
背景技术：
目前，管片式热交换器基本结构一般包括翅片、翅片端板、进口管路组件、弯头、出口管路组件以及传热管等构成，传热管和翅片是通过机械或液压方式进行胀紧，从而使其传热管和翅片之间紧密接触，以利于热量的传递。制冷剂在传热管内流动，通过传热管和翅片与外界空气进行热量交换。当传热管内流动的制冷剂处于饱和气液以及气液两相时，温度和压力是对应关系，如果存在压力降，那么温度也将降低，理想状态的换热是制冷剂在冷凝换热和蒸发换热时没有压力降，即保持冷凝或蒸发温度不变。但实际情况是不可能的，制冷剂在管内流动必然带来压力损失，压力降带来的温度降，直接影响换热的对数平均温度，最终将降低制冷、制热量。一般来说，制冷剂流速越高，换热系数越大，压降越大；反之，流速低，换热系数也低，压降也小。如果压力降影响制冷量超过换热系数提高，制冷量将随制冷剂流量增加而减小。因此，发挥产品制冷制热性能，必须合理安排制冷剂的质量流量。
目前，现有空调中使用的管片式热交换器管路流程一旦装配完毕，制冷剂在其中的流程就确定，无法根据换热实际情况进行改变。这种现有的管片式换热器对于单冷定速空调影响不大，但对于冷暖热泵定速空调的制热情况以及调速空调(通称变频空调)就不同。在热泵空调中，室外侧换热器在制冷时担负冷凝器作用，负责冷却高温高压的制冷剂气体，在制热过程中担负蒸发器作用，负责从低温吸取热量，蒸发制冷剂液体。因为制冷剂如R22在不同温度下的饱和压力对应值不同，在高温冷凝状态中，压力每降低约0.5×105Pa，温度才降低1℃，而在低温蒸发状态中(0℃以上)，压力降约0.2×105Pa，温度就降低1℃，而0℃以下，压力降0.1×105Pa，温度就降低1℃。因此换热器在担负蒸发器时，更多的是考虑如何减小压力降。因此，热泵空调无论怎样设计回路，只能满足一种情况达到最优，或者为了达到平衡性能参数的目的，一般采用取中间值的方法。同样的道理，在调速空调中，调速压缩机运转频率可以从30Hz到90Hz以上，制冷剂流量变动很大，一般匹配时制冷回路满足低频如50～60Hz设计，那么在压缩机在高频运转时，流量过大，流速过高，将大大增加阻力，使空调在高频运转时能效比下降很快。调速空调的压缩机在低频运转时，制冷量低，制冷剂流速下，可以用较少制冷剂回路提高换热系数；但当调速空调压缩机高频运转时，制冷量大，制冷剂流量大、流速高，现有管片式换热器制冷剂回路无法根据换热实际情况进行改变，因此无法满足和适应这种工况的变化。
实用新型内容为了克服现有管片式换热器制冷剂回路无法根据换热实际情况进行改变的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可根据实际情况调节制冷剂回路的管片式换热器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是管片式热交换器，包括进口管路组件、弯头、出口管路组件以及传热管组成的制冷剂回路，制冷剂回路至少包括两个回路单元，相邻两个回路单元的一端分别与串并联转换装置连接，回路单元的另一端分别连接进口管路组件和出口管路组件。通过串并联转换装置，可以实现相邻两个回路单元的连接在串连和并联之间转换，从而实现根据实际情况调节制冷剂回路的目的。
本实用新型的有益效果是由于采用了将制冷剂回路分为至少两个回路单元，相邻两个回路单元的一端分别与串并联转换装置连接的方案，从而实现根据实际情况调节制冷剂回路，例如在制冷量低、制冷剂流速小的情况下，回路单元之间转换为串连的方式形成较少的制冷剂回路来提高换热系数；但当制冷量大、制冷剂流量大、流速高的情况下，回路单元之间转换为并联的方式形成多个回路来降低压力损失来改善换热效果，使热泵空调的换热器在担负蒸发器时，减小压力降，使调速空调在较宽的温度范围内换热得到优化。通过重新设计管片式换热器的回路，对于不同的换热过程使用不同的回路数，通过改变回路来改善换热器换热能力，从而提高换热器的换热效率和能效比，尤其适合于冷暖热泵定速空调和调速空调中使用。
图1是现有的一种管片式热交换器的示意图。
图2是现有的另一种管片式热交换器的示意图。
图3是本实用新型的一种实施方式的原理图。
图4是本实用新型的另一种实施方式的原理图。
图5是现有单排冷凝器制冷回路的分布图。
图6是对图5的制冷回路采用本实用新型的方案进行改造的分布图。
图中标记转换阀1、控制阀2、进口管路组件3、弯头4、出口管路组件5、传热管6、翅片7、翅片端板8、串并联转换装置10、控制阀12、回路单元20、回路单元21。图中单箭头代表制冷时制冷剂的流动方向，空心箭头代表制热时制冷剂的流动方向。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图3、图4所示，本实用新型的管片式热交换器，包括进口管路组件3、弯头4、出口管路组件5以及传热管6组成的制冷剂回路，首先将管片式热交换器的制冷剂回路分为至少两个回路单元20、21，根据实际需要制冷剂回路可以分为多个。相邻两个回路单元20、21相邻的一端分别与串并联转换装置10连接，两个回路单元20、21的另一端分别连接进口管路组件3和出口管路组件5。此处的进口管路组件3和出口管路组件5，可以是制冷剂回路中某个分支进口、分支进口处的管路组件或管路汇接点，也可以是整个制冷剂回路总的进口、出口处的管路组件。设置多个回路单元的方法可以是在现有的管片式热交换器的制冷剂回路基础上，将准备调整回路处的弯头4改为串并联转换装置10来代替即可。在热泵空调的制冷和制热模式的转换以及调速空调压缩机变频运转时，利用串并联转换装置10使管路系统在制冷过程中起到弯头作用，但在制热过程中起到重新对流程再分配的作用，管路在串并联转换装置10处变成一个分路口，多出一个流程。根据实际需要，通过其上述各回路单元20、21之间与串并联转换装置10的不同组合，可对换热器回路进行任意改造，管路在可多出一个或多个流程，直到符合要求，最大限度发挥换热器换热效率。串并联转换装置10的作用是起到串连连接与并联连接之间的转换的作用，串并联转换装置10可以通过多种方式实现，只要在管路中同时设置串连与并联回路，并通过阀门的开闭控制即可方便的实现。
为了使其串并联转换装置10结构紧凑、方便串并联之间转换的操作，串并联转换装置10可以采用一下类似于电路桥的回路结构，如图3、图4所示，串并联转换装置10包括两个控制阀2、12和一个转换阀1，两个控制阀2、12的一端分别与进口管路组件3和出口管路组件5连接，两个控制阀2、12的另一端分别与转换阀1的两端连接，转换阀1的两端还分别与两个回路单元20、21相邻的一端连接。也就是说，在两个控制阀2、12分别与两个回路单元20、21相邻的一端连接的两条管路之间，搭桥连接有转换阀1。制冷时，关闭控制阀2、12，开启转换阀1，此时串并联转换装置10只起到弯头的连接作用，两个回路单元20、21串连；制热或需要时，开启控制阀2、12，关闭转换阀1，两个回路单元20、21并连。通过控制阀2、12以及转换阀1的开闭，实现相邻两个回路单元20、21之间的串并联连接转换。
上述转换阀1可以采用任何空调系统中可使用的阀门，但为了便于控制，实现串并联的自动转换，转换阀1最好采用电磁阀。
同样的道理，所述两个控制阀2、12也可以采用任何空调系统中可使用的阀门，例如手动的阀门或电磁阀，为了节约成本，实现其串并联的自动转换，控制阀2、12最好采用单向阀，两个单向阀分别以进口端和出口端与转换阀1的两端连接。当然，所述两个控制阀2、12也可采用电磁阀，。
制冷量3500W以下的单冷空调，冷凝器一般可采用1进1出回路设计或2进1出回路设计，可以最大限度发挥换热效果，并减少分流带来的损失。但如果是制冷量3500W的热泵就要考虑到制热时的压力降，特别0℃以下时，压力降约0.1×105Pa，温度就降低1℃，为提高低温换热能力，就需要将回路设计为制冷时4进2出、制热时2进4出的回路，以减少压降。目前3500W热泵空调基本上使用4进2出结构，显然现有回路系统在热泵空调设计时，牺牲了制冷效率来满足制热效果提高，一般制冷能效比下降0.1～0.25，能力减少约3％。如果采用本使用新型，就可以很好解决这一问题，制冷时仍旧相当于1进1出回路设计或2进1出回路设计，但制热时就可以变成2进4出，可见变流程在制冷时不会牺牲制冷能效比，制热时又可以充分发挥系统能力，提高空调能效比。
可以参照上述方法，将其运用于调速空调中，在控制系统增加对控制阀2、12以及转换阀1的开闭控制，且与压缩机频率的变化相对应，这样就可以在制冷和制热时根据压缩机运转频率分别控制制冷剂流程，达到优化系统目的。
实施例如图6所示，采用本实用新型的技术方案，对图5所示的现有1Hp热泵空调室外机中的管片式换热器的流程回路进行改造，通过将中间1个弯头改为串并联转换装置10，将管路分为两个回路单元20、21，两个回路单元20、21相邻的一端分别与串并联转换装置10连接，两个回路单元20、21的另一端分别连接进口管路组件3和出口管路组件5。制冷和制热均是2进2出，制热为制冷流向的逆方向。串并联转换装置10包括两个控制阀2、12和一个转换阀1，两个控制阀2、12的一端分别与进口管路组件3和出口管路组件5连接，两个控制阀2、12的另一端分别与转换阀1的两端连接，转换阀1的两端还分别与两个回路单元20、21相邻的一端连接。也就是说，在两个控制阀2、12分别与两个回路单元20、21相邻的一端连接的两条管路之间，搭桥连接有转换阀1。转换阀1采用电磁阀，控制阀2、12采用单向阀，两个单向阀分别以进口端和出口端与转换阀1的两端连接。制冷时，开启转换阀1，两个单向阀在反向压力的作用下自动关闭，此时串并联转换装置10只起到弯头的连接作用，两个回路单元20、21串连，制冷剂流程为1进1出；制热时，关闭转换阀1，两个单向阀在正方向压力的作用下导通，两个回路单元20、21并连，制冷剂流程为2进2出。通过两个单向阀的自动开闭以及控制转换阀1的开闭，实现相邻两个回路单元20、21之间的串并联连接转换。
权利要求1.管片式热交换器，包括进口管路组件(3)、弯头(4)、出口管路组件(5)以及传热管(6)组成的制冷剂回路，其特征是制冷剂回路至少包括两个回路单元(20、21)，相邻两个回路单元(20、21)相邻的一端分别与串并联转换装置(10)连接，两个回路单元(20、21)的另一端分别连接进口管路组件(3)和出口管路组件(5)。
2.如权利要求1所述的管片式热交换器，其特征是串并联转换装置(10)包括两个控制阀(2、12)和一个转换阀(1)，两个控制阀(2、12)的一端分别与进口管路组件(3)和出口管路组件(5)连接，两个控制阀(2、12)的另一端分别与转换阀(1)的两端连接，转换阀(1)的两端还分别与两个回路单元(20、21)相邻的一端连接。
3.如权利要求2所述的管片式热交换器，其特征是所述两个控制阀(2、12)为单向阀，两个单向阀分别以进口端和出口端与转换阀(1)的两端连接。
4.如权利要求2所述的管片式热交换器，其特征是所述两个控制阀(2、12)电磁阀。
5.如权利要求2、3或4所述的管片式热交换器，其特征是所述转换阀(1)为电磁阀。
专利摘要本实用新型公开了一种在热泵空调和调速空调中使用的管片式热交换器，可根据实际情况调节制冷剂回路。其制冷剂回路至少包括两个回路单元，相邻两个回路单元的一端分别与串并联转换装置连接，回路单元的另一端分别连接进口管路组件和出口管路组件。通过串并联转换装置可以实现相邻两个回路单元在串连和并联连接之间转换，从而实现根据实际情况调节制冷剂回路的目的。使热泵空调的换热器在担负蒸发器时，减小压力降，使调速空调在较宽的温度范围内换热得到优化。通过重新设计管片式换热器的回路，对于不同的换热过程或压缩机运转频率使用不同的回路数来改善换热器换热能力，从而提高换热器的换热效率和能效比，尤其适合于热泵空调和调速空调中使用。
文档编号F24F13/30GK2814235SQ20052003463
公开日2006年9月6日 申请日期2005年6月28日 优先权日2005年6月28日
发明者李越峰 申请人:四川长虹电器股份有限公司