换热设备的制作方法

本实用新型涉及换热技术领域，尤其是涉及一种换热设备。

背景技术：

相关技术中的热泵系统，制热模式下，制冷剂通过室外换热器从室外空气吸收热量，然后经过压缩机提高压力和温度，将室外侧的热量排到室内达到制热的效果。但在冬天的制热模式下，室外的温度越低，从室外能搬运到室内的热量就越少，室内的制热效果就会越差，并且室外换热器内的冷媒因为需要吸收室外空气的热量，需要低于室外空气的温度，这就会导致室外换热器会在制热模式下结霜，结霜后需要除霜来保证系统能够安全有效运行。

为了保证室外机能够持续供热运行，需要每隔一段时间进行除霜，此时会从室内侧吸热来用于室外机换热器的除霜，会导致室内温度有10min左右的降低，并且在室外机重新恢复制热模式的时候也需要一段时间切换和启动压缩机逐渐加热冷媒系统，提供制热运行服务。并且机组在低温下制热启动的时候，由于低温下油在冷媒中的溶解度较大，也需要压缩机进行长时间的预热模式来提高压缩机排出的冷媒温度，保证冷媒蒸发不会携带过多的冷冻油，不会影响压缩机的正常运行。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种换热设备，所述换热设备可以快速制热及化霜，达到低温下制热能力不衰减的效果。

根据本实用新型的换热设备，所述换热设备至少具有制热模式且包括：室内换热器，所述室内换热器包括第一接口和第二接口；室外换热器，所述室外换热器包括第三接口和第四接口；节流装置，所述节流装置接通在所述第一接口和所述第三接口之间；压缩装置，所述压缩装置接通在所述第二接口与所述第四接口之间；加热装置，所述加热装置设在所述压缩装置的排气口与所述第二接口之间。

根据本实用新型的换热设备，通过在压缩装置的排气侧设置加热装置，从而可以不受环境气温影响，达到低温下制热能力不衰减的效果，而且可以快速制热，制热开机送热风速度极高。而且可以快速化霜，快速恢复舒适体验。

在一些实施例中，所述加热装置包括冷媒通道件和电加热器，所述冷媒通道件限定出至少一个冷媒通道，所述电加热器用于对所述冷媒通道件内的冷媒加热。

在一些实施例中，所述冷媒通道件包括管形件，所述管形件的管芯限定出所述冷媒通道。

在一些实施例中，所述管形件的管壁为多孔结构。

在一些实施例中，所述管形件的管芯具有换热筋。

在一些实施例中，所述电加热器为盘绕在所述管形件上的电加热丝，或者，套设在所述管形件外的电加热套管，或者，设在所述管形件上的电加热层。

在一些实施例中，所述冷媒通道件包括板形件，所述板形件限定出多个所述冷媒通道，每个所述冷媒通道均沿第一方向延伸，多个所述冷媒通道沿第二方向依次排列，所述第二方向与所述第一方向垂直。

在一些实施例中，所述冷媒通道件包括多个所述板形件，多个所述板形件沿第三方向依次排列，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向限定出的平面垂直。

在一些实施例中，所述电加热器为设在所述板形件的厚度单侧的外表面上或厚度两侧的外表面上的电加热层。

在一些实施例中，所述换热设备还具有制冷模式且包括换向装置，所述换向装置将所述压缩装置接通至所述室内换热器与所述室外换热器，在所述制热模式下，所述换向装置将所述压缩装置的排气口与所述室内换热器的第二接口接通、且将所述压缩装置的回气口与所述室外换热器的第四接口接通；在所述制冷模式下，所述换向装置将所述压缩装置的排气口与所述室外换热器的第四接口接通、且将所述压缩装置的回气口与所述室内换热器的第二接口接通；其中，所述加热装置设在所述压缩装置的排气口与所述换向装置之间。

本实用新型的附加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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的热泵设备的系统示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的空调设备的系统示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的换热设备的制热控制方法流程图；

图4是根据本实用新型实施例一的加热装置的示意图；

图5是根据本实用新型实施例二的加热装置的示意图；

图6是根据本实用新型实施例三的加热装置的示意图；

图7是根据本实用新型多个实施例的加热装置的截面图。

附图标记：

换热设备100：热泵设备100A；空调设备100B；

室内换热器1；第一接口11；第二接口12；

室外换热器2；第三接口21；第四接口22；

节流装置3；换向装置4；

压缩机51；排气口510；

换热器52；回气口520；

加热装置6；

冷媒通道件61；管形件611；板形件612；冷媒通道610；

电加热器62；电加热丝621；电加热层622；

端封63；接管64；电源65；

油分离器7；风扇8。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考附图1-7描述根据本实用新型实施例的换热设备100。

如图1所示，根据本实用新型第一方面实施例的换热设备100，包括：室内换热器1、室外换热器2、节流装置3、压缩装置(由压缩机51和储液器52组成)和加热装置6，其中，室内换热器1包括第一接口11和第二接口12，室外换热器2包括第三接口21和第四接口22，节流装置3接通在第一接口11和第三接口21之间，压缩装置(由压缩机51和储液器52组成)接通在第二接口12与第四接口22之间，加热装置6设在压缩装置的排气口510与第二接口12之间。

具体而言，根据本实用新型实施例的换热设备100至少具有制热模式。也就是说，换热设备100除了具有制热模式以外，还可以具有其他工作模式、例如制冷模式等。例如，当换热设备100只具备制热模式时，换热设备100可以为热泵设备100A(如图1所示)，又例如，当换热设备100具有制热模式和制冷模式时，换热设备100可以为空调设备100B(如图2所示)。

如图1所示，当换热设备100为热泵设备100A时，压缩装置的排气口510与室内换热器1的第二接口12相连，压缩装置的回气口520与室外换热器2的第四接口22相连，加热装置6设在压缩装置的排气口510与室内换热器1之间。由此，在制热模式下，从压缩装置的排气口510排出的冷媒可以通过加热装置6的加热进入室内换热器1。

如图2所示，当换热设备100为空调设备100B时，换热设备100还包括换向装置4(例如四通阀)，换向装置4将压缩装置接通至室内换热器1与室外换热器2。在制热模式下，换向装置4将压缩装置的排气口510与室内换热器1的第二接口12接通、且将压缩装置的回气口520与室外换热器2的第四接口22接通(冷媒流通方向如图2中箭头所示)；在制冷模式下，换向装置4将压缩装置的排气口510与室外换热器2的第四接口22接通、且将压缩装置的回气口520与室内换热器1的第二接口12接通。加热装置6设在压缩装置的排气口510与换向装置4之间。由此，在制热模式下，从压缩装置的排气口510排出的冷媒可以通过加热装置6的加热进入室内换热器1。

这样，根据本实用新型实施例的换热设备100就可以具有如下制热控制方法。

参照图3，根据本实用新型实施例的制热控制方法用于对本文任一实施例的换热设备100进行控制且包括如下步骤：

在换热设备100的制热模式被启用时(即制热启动模式或化霜模式被启用时)，启动压缩装置和加热装置6，直至换热设备100进入正常制热状态(即制热启动模式结束或化霜模式结束之后)，此后实时检测换热设备100的排气温度。更加具体地说，在制热启动模式或化霜模式被启用后，可以优先开启加热装置6按目标排气温度PI调节输出加热功率，当制热启动模式结束或化霜模式结束，则进入正常制热模式判定。这里，可以理解的是，相关技术中的换热设备通常都具备制热启动模式及化霜模式，可以根据预设时间、预设温度值等手段，判断是否达到制热启动模式结束及化霜模式结束。根据本实用新型实施例的制热控制方法与现有技术不同的是，在制热启动模式及化霜模式下，同时启动压缩装置和加热装置6，从而可以缩短制热启动模式及化霜模式的时长。

当检测到的排气温度大于等于最大值时，如果压缩装置未达到最大频率(即压缩机51的驱动电机未达到最大频率)，停止加热装置6输出功率，调节压缩装置的输出功率(即依靠压缩机51调节制热输出功率)。当检测到的排气温度小于最大值时，如果压缩装置已达到最大频率(即压缩机51的驱动电机已达到最大频率)，但检测到的排气温度未达到目标值时，调节加热装置6的输出功率(即继续开启加热装置6按目标排气温度调节制热输出功率)。可以理解的是，目标值和最大值均为换热设备100的预设值，且目标值小于最大值。另外，换热设备100的排气温度为本领域技术人员所熟知，即与室内换热器1交换温度的空气被风扇8吹送出去的温度。

更加具体地说，进入正常制热模式判定后，换热设备100进入正常制热模式，此时判定检测到的排气温度是否低于预设的最大值。如果是的话，若压缩机51已达到最大频率，且检测到的排气温度未达到预设的目标值，则继续开启加热装置6按目标排气温度PI调节制热输出功率，来弥补压缩机51已经开到最大值，却不能提供很好的舒适性体验的问题。

在此过程中不断的判定实时排气温度的变化，满足不会超过最大值的要求。如果检测到的排气温度超过了预设的最大值，且压缩机51没有达到最大频率的情况下，则停止加热装置6的功率输出，依靠压缩机51自身调节制热输出。调节过程中，若压缩机51已经达到最大频率，且检测到的排气温度未达到预设的目标值，则继续开启加热装置6按目标排气温度PI调节制热输出功率。如此反复反馈控制加热装置6的加热功率，以使换热设备100的排气温度维持在预设的目标值附近。

由此，根据本实用新型实施例的换热设备100，通过在压缩装置的排气侧增加加热装置6，从而使得冷媒在被压缩装置排出后可以进一步获得加热装置6的加热，从而获得更多的热能，输送至室内换热器1，满足室内的制热舒适度需求，从而可以达到不受环境气温影响，低温下(如-20℃以下)制热能力不衰减的效果。而且可以快速制热，制热开机送热风速度可以提高一倍以上，使用户快速感受舒适制热体验。而且可以快速化霜，化霜速度可以提高一倍以上，满足快速恢复舒适体验。

简言之，根据本实用新型实施例的换热设备100，通过在压缩装置的排气侧增加加热装置6，可以采用加热装置6和压缩装置的混合动力进行制热启动、化霜和正常制热，从而使得换热设备100在低温、寒冷地区制热下可以具有如下优势：(1)制热启动能力大幅提升，排气温度足够，从而改善携带冷冻油排出油分离器7的问题，提高压缩机51的可靠性；(2)化霜速度迅速；(3)正常制热效果好。

此外，根据本实用新型实施例的换热设备100，通过在压缩装置的排气侧增加加热装置6，从而无需在室内侧增加其他辅助电加热设备而引入过多电线，进而可以确保整个制热过程都可以得到加热装置6的长期支撑，且不会发生安全隐患。另外，可以理解的是，根据本实用新型实施例的换热设备100的其他构成例如油分离器7、风扇8等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的一些实施例中，如图4-图6所示，加热装置6包括冷媒通道件61和电加热器62(即将电能转化为热能的加热器，或者说依靠电阻发热的加热器)，冷媒通道件61限定出至少一个冷媒通道610，电加热器62用于对冷媒通道件61内的冷媒(即冷媒通道610内的冷媒)加热。由此，采用电加热器62的方式对冷媒进行加热，一方面可以确保加热的有效性和加热功率满足要求、另一方面可以方便地对加热装置6进行控制、再一方面可以降低加热成本、又一方面可以符合环保和安全要求。当然，本实用新型不限于此，加热装置6中的电加热器62还可以为其他，例如燃料加热器、太阳能加热器、风能加热器等等，这里不再赘述。

此外，如图4-图6所示，加热装置6还可以包括电源65，电源65为独立电源(即与换热设备100的电能来源不同的电源)，电源65与电加热器62相连以向电加热器62供电，从而可以确保电加热器62的工作可靠性、工作长期性和工作安全性。

在本实用新型的一些实施例中，冷媒通道件61为管形件611，管形件611的管芯限定出冷媒通道610，其中，管形件611可以为普通中空管(如铜管、钢管、铝管等)，管形件611还可以为特殊中空管，例如管壁为多孔结构的管形件611、或管芯具有换热筋的管形件611等。

其中，当管形件611为普通中空管时，普通中空管可以为换热设备100本身所具备的冷媒管路、也可以是串接在换热设备100本身所具备的冷媒管路中的管形件61。其中，当管形件611为换热设备100本身所具备的冷媒管路时，可以直接在其上设置电加热器62，从而加工非常方便，可以有效地降低生产成本。其中，当管形件611为管壁为多孔结构的管形件611时，可以降低重量和成本、提高加热效率。其中，当管形件611为管芯具有换热筋的管形件611时，可以降提高加热效率。

当冷媒通道件61为管形件611时，电加热器62可以为盘绕在管形件611上的电加热丝621(如图4所示)，或者，电加热器62还可以为套设在管形件611外的电加热套管(图未示出)，或者，电加热器62还可以为设在管形件611上的电加热层622(如图5所示)。由此，结构非常简单，容易加工，生产成本低，电加热效率高。其中，“设在管形件611上的电加热层622”指的是：附着在管形件611表面或嵌设在管形件611内、且由电阻丝沿蛇形迂回出的层形结构件。

在本实用新型的一些实施例中，如图6和图7所示，冷媒通道件61可以包括板形件612，板形件612限定出多个冷媒通道610，每个冷媒通道610均沿第一方向(如板形件612的长度方向)延伸，多个冷媒通道610沿第二方向(如板形件612的宽度方向)依次排列，第二方向与第一方向垂直。由此，由于冷媒可以被分散在多个冷媒通道610中分别经过，从而在每个冷媒通道610中经过的冷媒都可以得到加热时，可以提高加热效率。

如图7(c)和图7(d)所示，冷媒通道件61可以包括多个板形件612，多个板形件612沿第三方向(如板形件612的厚度方向)依次排列，第三方向与第一方向和第二方向限定出的平面垂直。由此，由于冷媒可以被分散在更多个冷媒通道610中分别经过，从而在每个冷媒通道610中经过的冷媒都可以得到加热时，可以进一步地提高加热效率。

如图7所示，在冷媒通道件61包括至少一个板形件612时，电加热层622可以设在板形件612的厚度单侧的外表面上，如图7(a)和图7(c)所示。电加热层622还可以设在板形件612的厚度两侧的外表面，如图7(b)和图7(d)所示。由此，方便加工，而且加热效率高。其中，“电加热层622”指的是：由电阻丝沿蛇形迂回出的层形结构件。

下面将参考图4-图7描述根据本实用新型多个实施例的加热装置6，加热装置6包括冷媒通道件61和电加热器62。

实施例一

如图4所示，冷媒通道件61为管形件611，在本实施例一中，管形件611为换热设备100本身具备的冷媒管路(即铜管)，电加热器62为缠绕在管形件611上的电加热丝621，电加热丝621为电阻丝且与电源65接通以在通电后发热，从而电加热丝621可以对管形件611内的冷媒加热。

实施例二

如图5所示，冷媒通道件61包括管形件611，在本实施例二中，管形件611可以为多孔结构的管道或具有其它复杂内部强化换热结构的管道，管形件611可以由金属或非金属材质加工而成，并配流路端封63及接管64、与换热设备100本身具备的冷媒管路进行连接。在本实施例二中，电加热器62为加装在管形件611上的电加热层622，电加热层622为电阻发热层、依靠电源65供电发热，电加热层622与管形件611紧密结合，并通过绝缘材质与管形件611间隔，热传导距离短，热阻小，热响应速度快。

实施例三

如图6和图7所示，冷媒通道件61包括至少一个板形件612，板形件612可以为具有多个冷媒通道610的微通道板且由金属或非金属材质加工而成，并配流路端封63及接管64与换热设备100本身具备的冷媒管路进行连接，在本实施例三中，电加热器62为加装在板形件612上的电加热层622，电加热层622为电阻发热层、依靠电源65供电发热，电加热层622与板形件612紧密结合，并通过绝缘材质与板形件612间隔，热传导距离短，热阻小，热响应速度快。

在本实施例三中，如图7所示，加热装置6的可调功率范围可以随电加热层622与板形件612的组合形式的不同而改变，换言之，通过改变电加热层622与板形件612的组合形式可以调节加热装置6的可调功率范围，以使加热装置6可以成为大换热面积的冷媒加热器。

综上所述，本实用新型至少提出了一种混合动力低温强热热泵系统，具有实现正常制冷和加强制热的特点，在制热模式下的热源包括两种热源动力：压缩装置和加热装置6，或者说，通过在压缩装置的排气侧增加加热装置6，从而使得压缩装置在排气后可以进一步获得加热装置6加热后获得更多的热能，输送至室内换热器1，满足室内的制热舒适度需求。

此外，为了保证加热装置6的加热温度不至于过高，导致润滑油遇到高温出现碳化，可以根据换热设备100的排气温度来调节加热装置6的输出功率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。