换热系统及其基于该换热系统的驻车空调的制作方法

1.本公开属于空调技术领域，特别涉及一种换热系统及其基于该换热系统的驻车空调。


背景技术：

2.驻车空调是一种常见的车载空调，常安装于大型货车上。驻车空调一般指停车等候及休息时，用车载电瓶直流电源(12v/24v/36v)让空调可持续运行，对车内环境空气的温度、湿度、流速等参数进行调节和控制，充分满足卡车司机舒适降温需求的设备。常见的驻车空调与常规车用空调基本相同，区别主要在于驻车空调采用车载电瓶供电。
3.相关技术中，由于车载电瓶电量有限，所以驻车空调一般为单冷型空调，即大多驻车空调只有单冷功能，并不能制热。即使有的驻车空调能够制热，也都是通过普通热泵的方式，即在原有的驻车空调中增设一个四通阀，通过四通阀的换向，将原有驻车空调中的制冷系统进行反向流动而实现制热。
4.然而，普通热泵空调制热时，若环境温度较低，将导致制热量衰减十分严重，制热效率极其低下，甚至无法正常运行。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种换热系统，可以通过该换热系统解决驻车空调的制热功能不易实现的问题。所述技术方案如下：
6.本公开实施例提供了一种换热系统，所述换热系统包括压缩机、四通阀、气液分离器、室外换热器组件、室内换热器组件、制冷节流阀、制热节流阀、喷气毛细管以及中间换热器；
7.所述压缩机包括排气口、吸气口和喷气增焓口，所述四通阀包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述中间换热器包括第一主接口、第二主接口、第一辅接口和第二辅接口；
8.所述压缩机的排气口与所述四通阀的第一端口连通；
9.所述气液分离器的输入口与所述四通阀的第二端口连通，所述气液分离器的输出口与所述压缩机的吸气口连通；
10.所述室外换热器组件的第一端口与所述四通阀的第三端口连通，所述室外换热器组件的第二端口分别与所述制冷节流阀的输入口和所述制热节流阀的输出口连通；
11.所述中间换热器的第一主接口与所述制冷节流阀的输出口连通，所述中间换热器的第二主接口与所述室内换热器组件的第一端口连通，所述中间换热器的第一辅接口与所述压缩机的喷气增焓口连通，所述中间换热器的第二辅接口与所述喷气毛细管的第一端连通；
12.所述室内换热器组件的第二端口与所述四通阀的第四端口连通，所述喷气毛细管的第二端与所述制热节流阀的输入口连通。
13.在本公开的又一种实现方式，所述换热系统还包括电磁阀，所述电磁阀的输出口与所述喷气毛细管的第二端相连通，所述电磁阀的输入口与所述制热节流阀的输入口连通。
14.在本公开的又一种实现方式，所述换热系统还包括高压保护器，所述高压保护器的进气口与所述压缩机的排气口相连。
15.在本公开的又一种实现方式，所述驻车空调包括换热系统和壳体；
16.所述换热系统为以上所述的换热系统；
17.所述壳体包括外壳和底盘，所述外壳与所述底盘的一板面相连，以在所述外壳和底盘之间构成安装区域空间，所述换热系统位于所述安装区域空间内。
18.在本公开的又一种实现方式，所述室外换热器组件包括室外冷凝风机和冷凝器；
19.所述冷凝器与所述底盘相连，所述室外冷凝风机罩设在所述冷凝器远离所述底盘的一侧，且所述室外冷凝风机的输入口朝向所述冷凝器布置，所述室外冷凝风机的输出口与室外连通。
20.在本公开的又一种实现方式，所述室外换热器组件还包括冷凝风罩，所述冷凝风罩位于所述室外冷凝风机和所述冷凝器之间，所述冷凝风罩的一侧贯穿相对两板面的安装通孔，所述冷凝风罩的内部形成具有开口的安装腔，所述安装腔与所述安装通孔连通，所述室外冷凝风机插接在所述安装通孔内，所述冷凝器插接在所述安装腔内。
21.在本公开的又一种实现方式，所述冷凝风罩的内侧壁具有两个相对布置的卡接台，所述卡接台沿所述安装通孔的轴线对称布置，且所述冷凝器的两端搭接在在所述卡接台上且呈倾斜状态。
22.在本公开的又一种实现方式，所述室内换热器组件包括室内蒸发风机和翅片换热器；
23.所述室内蒸发风机与所述底盘相连，所述室内蒸发风机的输出口与室内连通；
24.所述翅片换热器与所述底盘相连，且所述翅片换热器套接在所述室内蒸发风机外，所述室内蒸发风机的输入口朝向所述翅片换热器布置。
25.在本公开的又一种实现方式，所述翅片换热器为折弯式u型结构，以构成u 型腔，所述室内蒸发风机位于所述u型腔内，且与所述翅片换热器的内壁相连。
26.在本公开的又一种实现方式，所述室内换热器组件还包括保温式蒸发风罩，所述保温式蒸发风罩的一侧与所述底盘的内壁相连，所述保温式蒸发风罩罩设在所述室内蒸发风机和所述翅片换热器之外。
27.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
28.通过本公开实施例提供的换热系统在制冷时，压缩机将室内换热器组件中的低温低压气体吸入，经过压缩后形成高温高压的过热气体，并进入室外换热器组件中转化为常温高压液体，然后常温高压液体通过制冷节流阀的节流作用下转变为低温低压气液两相制冷剂，经过中间换热器回到室内换热器组件，低温低压气液两相制冷剂在室内换热器组件中与室内空气进行热交换，以达到降低室内温度的效果。
29.在通过本实用新型实施例所提供的换热系统制热时，压缩机将室外换热器组件中的低温低压气体吸入，经过压缩后形成高温高压过热气体，并进入室内换热器组件内，高温高压过热气体在室内换热器组件中与室内空气进行热交换，此时，经过换热后形成的制冷
剂，分成两部分，一部分制冷剂在中间热换热的主路方向被辅路回路中的制冷剂蒸发降温后形成再次过冷制冷剂流出。另一部分制冷剂通过电磁阀经过喷气毛细管的节流后，并与中间换热器中的主路制冷剂换热形成过热气体后被压缩机的喷气增焓口吸入。主路流出的制冷剂经过制热节流阀后，降压成低温低压气液两相制冷剂，在室外换热器组件内进行换热成低温低压的气体，低温低压的气体再次流入到气液分离器，完全汽化后的低温低压制冷剂蒸气又被压缩机吸走，从而完成一个完整的制热循环。
30.本公开实施例提供的换热系统在制热时，整个回路中，主路制冷剂经过中间换热器再次过冷，可提高制热量和能效比，同时通过辅路的过热制冷剂流入压缩机，可以保持压缩机较低的压缩比和排气温度，同时增加压缩机的吸气量，实现准双级压缩。并且，以上所述的制热回路通过制热节流元件和喷气毛细管组合节流，可极大的提高制热效率和减少能源消耗。
附图说明
31.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本公开实施例提供的换热系统的控制原理图；
33.图2为本公开实施例提供的车载空调的爆炸结构示意图；
34.图3为本公开实施例提供的室外换热器组件的结构示意图；
35.图4为本公开实施例提供的室内换热器组件的结构示意图。
36.图中各符号表示含义如下：
37.1、换热系统；11、压缩机；111、排气口；112、吸气口；113、喷气增焓口； 12、四通阀；121、第一端口；122、第二端口；123、第三端口；124、第四端口；
38.13、气液分离器；14、室外换热器组件；141、室外冷凝风机；142、冷凝器；143、冷凝风罩；1431、安装通孔；1432、安装腔；1433、卡接台；15、室内换热器组件；151、室内蒸发风机；152、翅片换热器；1521、u型腔；153、保温式蒸发风罩；16、制冷节流阀；17、制热节流阀；18、喷气毛细管；19、中间换热器；191、第一主接口；192、第二主接口；193、第一辅接口；194、第二辅接口；110、电磁阀；
39.2、壳体；21、外壳；211、出风口；22、底盘；221、进风口；23、安装区域空间；
40.3、高压保护器；4、室内组件；5、管路组件；51、补气管；52、排气管； 53、吸气管。
具体实施方式
41.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
42.本公开实施例提供了一种换热系统及其基于该换热系统的驻车空调，由于换热系统为驻车空调的核心，所以首先对换热系统进行详细说明。
43.图1为本公开实施例提供的换热系统的控制原理图，如图1所示，换热系统1 包括压缩机11、四通阀12、气液分离器13、室外换热器组件14、室内换热器组件15、制冷节流阀
16、制热节流阀17、喷气毛细管18以及中间换热器19。
44.压缩机11包括排气口111、吸气口112和喷气增焓口113，四通阀12包括第一端口121、第二端口122、第三端口123和第四端口124，中间换热器19包括第一主接口191、第二主接口192、第一辅接口193和第二辅接口194。
45.压缩机11的排气口111与四通阀12的第一端口121连通。
46.气液分离器13的输入口与四通阀12的第二端口122连通，气液分离器13的输出口与压缩机11的吸气口112连通。
47.室外换热器组件14的第一端口与四通阀12的第三端口123连通，室外换热器组件14的第二端口分别与制冷节流阀16的输入口和制热节流阀17的输出口连通。
48.中间换热器19的第一主接口191与制冷节流阀16的输出口连通，中间换热器 19的第二主接口192与室内换热器组件15的第一端口连通，中间换热器19的第一辅接口193与压缩机11的喷气增焓口113连通，中间换热器19的第二辅接口194与喷气毛细管18的第一端连通。
49.室内换热器组件15的第二端口与四通阀12的第四端口124连通，喷气毛细管18的第二端与制热节流阀17的输入口连通。
50.通过本公开实施例提供的换热系统制冷时，首先通过压缩机11将室内换热器组件15中的低温低压气体吸入，经过压缩后形成高温高压的过热气体，并进入室外换热器组件14中转化为常温高压液体，然后常温高压液体通过制冷节流阀16的节流作用下转变为低温低压气液两相制冷剂，并经过中间换热器19回到室内换热器组件15，低温低压气液两相制冷剂在室内换热器组件15中与室内空气进行热交换，以达到降低室内温度的效果。
51.在通过本实用新型实施例所提供的换热系统制热时，压缩机11将室外换热器组件14中的低温低压气体吸入，经过压缩后形成高温高压过热气体，并进入室内换热器组件15内，高温高压过热气体在室内换热器组件15中与室内空气进行热交换，此时，经过换热后形成的制冷剂，分成两部分，一部分制冷剂在中间换热器19的主路方向被辅路回路中的制冷剂蒸发降温后形成再次过冷制冷剂流出。另一部分制冷剂经过喷气毛细管18的节流后，并与中间换热器19中的主路制冷剂换热形成过热气体后被压缩机11的喷气增焓口113吸入。主路流出的制冷剂经过制热节流阀17后，降压成低温低压气液两相制冷剂，在室外换热器组件14内进行换热成低温低压的气体，低温低压的气体再次流入到气液分离器13，完全汽化后的低温低压制冷剂蒸气又被压缩机11吸走，从而完成一个完整的制热循环。
52.本公开实施例提供的换热系统在制热时，整个回路中，主路制冷剂经过中间换热器19再次过冷，可提高制热量和能效比，同时通过辅路的过热制冷剂流入压缩机11，可以保持压缩机11较低的压缩比和排气温度，同时增加压缩机11 的吸气量，实现准双级压缩。并且，以上的制热回路通过制热节流阀17和喷气毛细管18组合节流，可极大的提高制热效率和减少能源消耗。
53.示例性地，中间换热器19为板式换热器，在使用时为了方便连接，中间换热器19的第一主接口191与第二主接口192在内部不相互连通，即经过第一主接口191与第二主接口192之间不进行换热。第二主接口192分别与第一辅接口193和第二辅接口194在内部相互连通，即经过第二主接口192和第一辅接口193、第二辅接口194实现换热。
54.可选地，换热系统1还包括电磁阀110，电磁阀110的输出口与喷气毛细管18的第二
端相连通，电磁阀110的输入口与制热节流阀17的输入口连通。
55.在上述实现方式中，电磁阀110的设置能够对喷气毛细管18进行控制。在实际使用时，由于制冷节流阀16和制热节流阀17是有方向的，换热系统1在制冷时，只能经过制冷节流阀16，制热时只能经过制热节流阀17。所以，当环境温度很低的情况下，需要进行制热时，就会通过电磁阀110的闭合，使得部分制冷剂经过喷气毛细管18的节流后，被压缩机11的喷气增焓口113吸入给压缩机11补气，以便提高该换热系统的制热效率。
56.可选地，高压保护器3的进气口与压缩机11的排气口111相连。
57.在上述实现方式中，高压保护器3用于对压缩机11提供保护。
58.使用时，高压保护器3以及压缩机11分别与外部控制器电气连接，当检测到压缩机11的排气口111处的压力过高时，高压保护器3就会反馈信号给外部控制器，使得外部控制器能够自动切断压缩机11的电信号，以防止压缩机11 压力过高而出现意外。
59.本实施例中，高压保护器3通过螺纹接口直接螺接在压缩机11的排气口111 与四通阀12之间的排气管路上，当该排气管路的压力过高时，高压保护器3内部的阀片动作，将信号反馈至外部控制器，使得压缩机11停止工作。
60.下面结合附图2对本公开实施例提供的车载空调进行说明。
61.图2为本公开实施例提供的车载空调的爆炸结构示意图，结合图2，本实例中，基于以上换热系统，还提出一种驻车空调，驻车空调包括换热系统1和壳体 2。换热系统1为上述所说的换热系统1。
62.壳体2包括外壳21和底盘22，外壳21与底盘22的一板面相连，以在外壳21和底盘22之间构成安装区域空间23，换热系统1位于安装区域空间23内。
63.在上述实现方式中，通过外壳21和底盘22构成安装区域空间23，使得换热系统1能够位于该安装区域空间23内，从而对换热系统1起到保护作用。
64.图3为本公开实施例提供的室外换热器组件的结构示意图，结合图3，可选地，室外换热器组件14包括室外冷凝风机141和冷凝器142，冷凝器142与底盘22相连，室外冷凝风机141罩设在冷凝器142远离底盘22的一侧，且室外冷凝风机141的输入口朝向冷凝器142布置，室外冷凝风机141的输出口与室外连通。
65.在上述实现方式中，冷凝器142用于流通介质，且对介质进行换热，室外冷凝风机141用于对冷凝器142进行散热，以便提高冷凝器142内的流通介质与外部空气之间的换热效率。
66.可选地，冷凝器142为热泵型微通道冷凝器。
67.在上述实现方式中，冷凝器142可以为微通道冷凝器，从而利用微通道冷凝器高换热性能的特点，提高冷凝器142的散热效率。
68.示例性地，室外冷凝风机141为轴流冷凝风扇。
69.在上述实现方式中，将室外冷凝风机141设置为轴流冷凝风扇，可以利用轴流风机防尘性能较好的特性，避免了室外灰尘对室外冷凝风机141的性能造成影响；同时，轴流冷凝风扇由于其为扁平结构，这样也可以节省很多空间，保证车载空调具有较高的空间利用率。
70.可选地，室外换热器组件14还包括冷凝风罩143，冷凝风罩143位于室外冷凝风机141和冷凝器142之间，冷凝风罩143的一侧贯穿相对两板面的安装通孔 1431，冷凝风罩143
的内部形成具有开口的安装腔1432，安装腔1432与安装通孔 1431连通，室外冷凝风机141插接在安装通孔1431内，冷凝器142插接在安装腔 1432内。
71.在上述实现方式中，冷凝风罩143一方面用于安装室外冷凝风机141，另一方面，也方便对冷凝器142进行布置，从而能够通过冷凝风罩143起到了限定气流的流动路径的作用，使得气流尽可能多的流经冷凝器142，进而增大室外换热器组件14的散热效率。
72.可选地，冷凝风罩143的内侧壁具有两个相对布置的卡接台1433，卡接台 1433沿安装通孔1431的轴线对称布置，且冷凝器142的两端搭接在在卡接台1433 上且呈倾斜状态。
73.在上述实现方式中，以上设置能够使得冷凝器142倾斜布置在冷凝风罩143 内，这样可确保冷凝器142能够以更大的面积接触室外冷凝风机141产生的气流，进一步的提高该冷凝器142的散热效率。
74.再次参见图2，本实施例中，底盘22上对应冷凝器142的位置处设有进风口 221，外壳21上对应室外冷凝风机141的位置设有出风口211。
75.在上述实现方式中，经过进风口221和出风口211，使得常温的空气能够在室外冷凝风机141的作用下从进风口221进入，流经冷凝器142中的制冷剂进行热交换后，经过冷凝风罩143被室外冷凝风机141引出，从出风口211导出，完成对制冷剂的降温。
76.图4为本公开实施例提供的室内换热器组件的结构示意图，结合图4，可选地，室内换热器组件15包括室内蒸发风机151和翅片换热器152，室内蒸发风机 151与底盘22相连，室内蒸发风机151的输出口与室内连通，翅片换热器152与底盘22相连，且翅片换热器152套接在室内蒸发风机151外，室内蒸发风机151的输入口朝向翅片换热器152布置。
77.在上述实现方式中，翅片换热器152用于流通介质，以对其进行换热，室内蒸发风机151用于对室内的空气进行循环，将室内热空气经过翅片换热器152 换热，以进一步提高介质与室内空气之间的换热效率。
78.可选的，室内蒸发风机151为离心式蒸发风机。
79.在上述实现方式中，将室内蒸发风机151设置为离心风机，可以利用离心风机换热效果好，运行平稳的特性，提高室内蒸发风机151的换热效率。
80.示例性地，翅片换热器152为折弯式u型结构，以构成u型腔1521，室内蒸发风机151位于u型腔1521内，且与翅片换热器152的内壁相连。
81.在上述实现方式中，将翅片换热器152设置为折弯式u型结构，从而使得翅片换热器152可以将室内蒸发风机151的输入口包围住，进而使尽可能多的空气流经翅片换热器152，从而提高了驻车空调的制冷效果。
82.可选地，室内换热器组件15还包括保温式蒸发风罩153，保温式蒸发风罩153 的一侧与底盘22相连，保温式蒸发风罩153罩设在室内蒸发风机151和翅片换热器152之外。
83.在上述实现方式中，保温式蒸发风罩153用于对翅片换热器152起到保护作用，同时，对翅片换热器152进行保温，使得翅片换热器152能够有效的对室内蒸发风机151中吹出的风进行降温，避免外界环境影响降温效果。
84.保温式蒸发风罩153可以由聚丙烯风罩和粘接在聚丙烯风罩外表面的保温膜材构成。
85.再次参见图2，可选地，驻车空调还包括室内组件4，室内组件4连接在底盘22背离
外壳21的一侧，室内组件4与换热系统1通信连接。
86.在上述实现方式中，室内组件4包括控制器、显示界面及出风口等等。
87.可选地，驻车空调还包括管路组件5，管路组件5包括补气管51、排气管 52和吸气管53，补气管51的两端分别与压缩机11和中间换热器19连通。排气管52的两端分别与压缩机11和四通阀12连通。吸气管53的两端分别与气液分离器13与压缩机11连通。
88.当然，本公开实施例提供的管路组件5还可以包括其他管线，比如冷凝器 142与四通阀12之间的连接管线，或者翅片换热器152与四通阀12之间的连接管线等等，为了简化，这里就不在赘述。
89.下面简单介绍一下本公开提供的驻车空调的工作方式：
90.首先，将该驻车空调安装在车辆驾驶室的顶部，并使得室内换热器组件15 与汽车驾驶室连通；
91.然后，当需要制热时，控制四通阀12，使得压缩机11能够将室外换热器组件14所产生的低温低压气体吸入压缩机11，如果环境温度过低时，可以接通电磁阀110，使得部分制冷剂经过喷气毛细管18的节流后，被压缩机11的喷气增焓口113吸入给压缩机11补气，以便进一步提高驻车空调的换热效率。
92.当需要制冷时，控制四通阀12换向，使得压缩机11能够将室内换热器组件所产生的低温低压气体吸入压缩机11。
93.本公开实施例提供驻车空调是一种用于低温环境的直流变频驻车热泵空调，可满足冬季低温(-5℃以下)制热的需求，克服驻车空调不能低温制热的缺陷，同时汽车发动机无需运行，零排放就可实现对制冷、制热的功能。即使在低温环境下，仍有较高的制热量，本公开的驻车空调内增加了喷气增焓回路，配合高效的节流组件，提高了制热效率及减少了能耗。并且，通过压缩机变频及自适应的温度调节，提高驾驶室乘员的舒适性。
94.以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。