專利名稱：熱泵空調器的制冷系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空調器，特別是一種熱泵空調器的制冷系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
背景技術：
典型的熱泵空調制冷系統(tǒng)是由壓縮機、四通換向閥、室外側換熱器、節(jié)流裝置、室內側換熱器五個部分組成，在變領空調中多用電子膨脹閥作節(jié)流裝置，為防止系統(tǒng)中雜質堵塞節(jié)流裝置，通常安裝有過濾器。圖1為一個典型的熱泵空調制冷系統(tǒng)圖，其中，壓縮機的進氣口和排氣口通過四通閥分別連接室外側換熱器和室內側換熱，室外側換熱器和室內側換熱之間連接有節(jié)流裝置和過濾器，控制四通換向閥的位置實現(xiàn)室內冷暖空調。圖中實線箭頭為制冷運轉時制冷劑流動的方向，虛線為制熱運轉時制冷劑流動的方向。
以室外側換熱器為例，制冷運轉時，壓縮機排出的高溫高壓過熱氣態(tài)制冷劑在室外換熱器冷卻成為液體。制熱運轉時，氣液混合制冷劑在室外換熱器中蒸發(fā)成為制冷劑蒸汽。由于換熱器管道內表面粗糙不平和制冷劑流向改變，制冷劑在換熱器管道內流動，有沿程阻力損失和局部阻力損失，制冷劑在管道內流動的同時，壓力會下降。壓力下降會導致?lián)Q熱器傳熱的對數(shù)平均溫差減小，換熱效果劣化。對于沿程阻力損失來講，它與制冷劑流速的二次方成正比，ΔP～V2。另一方面，流速的提高會使制冷劑與管壁間的換熱系數(shù)增大。但是對制冷劑的管內的冷凝過程和蒸發(fā)過程，就同一換熱器來講，壓力損失的幅度是不同的，冷凝過程的壓力損失較少，而管內蒸發(fā)器的壓力損失較大。
對室外換熱器來講，制冷時因為是冷凝過程，其壓力損失較小，這時我們希望能采用較少的分路數(shù)，以提高流速，增大換熱系數(shù)。而對制熱來講，因為是蒸發(fā)過程，壓力損失較大，與流速對換熱系數(shù)的影響相比，壓力損失產(chǎn)生的對數(shù)平均溫差減小對換熱量影響占主導，這時我們往往希望采用較多的分路數(shù)，以降低制冷劑流速，減少壓力損失。如此一來，對于同一個換熱器就無法做到制冷、制熱都是最佳的分路設計，不能做到兼顧。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種能在冷凝過程中，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在制熱過程中，降低制冷劑流速，減少壓力損失的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
本發(fā)明所提供的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法是由如下技術方案來實現(xiàn)的。
一種熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、四通換向閥、室外側換熱器、節(jié)流裝置、室內側換熱器，其特征是至少該室內、外側換熱器中之一是由至少兩個分換熱器組成，各分換熱器通過閥門構成聯(lián)接于四通換向閥與節(jié)流裝置之間的并、串聯(lián)管路。
除上述必要技術特征外，在具體實施過程中，還可補充如下技術內容所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的閥門是單向閥，所述的分換熱器的與四通換向閥的連接端，除第一個分換熱器外，均通過一通向四通換向閥的單向閥連接該四通換向閥；所述的分換熱器的與節(jié)流裝置的連接端，除最后一個分換熱器外，均通過一通向分換熱器的單向閥連接該節(jié)流裝置；前一分換熱器與下一個分換熱器之間通過通向下一個分換熱器的單向閥構成串聯(lián)管路。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的閥門是電磁閥，或電子膨脹閥、或手動閥門。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的分換熱器之間的串聯(lián)閥門是電磁閥。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室外側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號可以直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室內側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的分換熱器之間的并聯(lián)閥門是電磁閥。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室外側換熱器的并聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室內側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的節(jié)流裝置是電子膨脹閥，或具有類似作用的毛細管、熱力膨脹閥等其它節(jié)流裝置。
所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是于制冷管路中，還設有截至閥、壓力控制閥、氣液分離裝置、干燥、消音裝置等。
本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)如權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的方法。
一種如權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征是將室內側換熱器和室外側換熱器均設置成有多個分換熱器，在冷凝過程中，將各分換熱器通過閥門構成串聯(lián)連接，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在制熱過程中，將各分換熱器通過閥門構成并聯(lián)連接，降低制冷劑流速，減少壓力損失。
本發(fā)明的優(yōu)點在于各分換熱器根據(jù)制熱和制泠的不同要求，通過閥門構成相應的并、串聯(lián)管路，從而達到在冷凝過程中，各分換熱器串聯(lián)，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在制熱過程中，各分換熱器并聯(lián)，降低制冷劑流速，減少壓力損失。
為對本發(fā)明的結構特征及其功效有進一步了解，茲列舉具體實施例并結合附圖詳細說明如下


圖1是現(xiàn)有熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的示意圖。
圖2是本發(fā)明熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的實施例一的示意圖。
圖3是本發(fā)明熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的實施例二的示意圖。
圖4是本發(fā)明熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的實施例三的示意圖。
圖5、圖6、圖7是本發(fā)明熱泵空調器的換熱器的不同實施方式的示意圖。
具體實施例方式
圖2所示是本發(fā)明所提供的一種熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，包括壓縮機1、四通換向閥2、室外側換熱器3、節(jié)流裝置5、室內側換熱器6，為能實現(xiàn)本發(fā)明所提出的，能在冷凝過程中，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在制熱過程中，降低制冷劑流速，減少壓力損失的目的。本發(fā)明所提供的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)中，至少該室內、外側換熱器6、3中之一是由至少兩個分換熱器3a、3b、(6a、6b)組成，各分換熱器通過閥門構成聯(lián)接于四通換向閥4與節(jié)流裝置5之間的并、串聯(lián)管路。
上述閥門可以是單向閥(如圖5所示)，所述的分換熱器的與四通換向閥的連接端，除第一個分換熱器外，均通過一通向四通換向閥的單向閥連接該四通換向閥；所述的分換熱器的與節(jié)流裝置的連接端，除最后一個分換熱器外，均通過一通向分換熱器的單向閥連接該節(jié)流裝置；前一分換熱器與下一個分換熱器之間通過通向下一個分換熱器的單向閥構成串聯(lián)管路。
所述的閥門還可以是電磁閥(如圖6所示)，或電子膨脹閥、或手動閥門。還可以是，分換熱器之間的串聯(lián)閥門采用電磁閥，并聯(lián)閥門采用單向閥(如圖7所示)或相反。
當室外側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥7時(如圖2所示)，該電磁閥7的控制信號可直接取自電磁四通換向閥2的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥7選用常開型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥7選用常閉型電磁閥。若所述的分換熱器之間的并聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號也可直接取自電磁四通換向閥2的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥。
當室內側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥7a時(如圖3)所示，該電磁閥7a的控制信號也可直接取自電磁四通換向閥2的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥。若所述室內側換熱器的分換熱器之間的并聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥2的控制信號時，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥。
實施例一圖2所示為本發(fā)明的實施例一的示意圖，是以室外側換熱器為例進行具體說明，在本實施例中，該該室外側散熱器3是由兩個分散熱器3a、3b所組成，分散熱器3a、3b之間用電磁閥7構成串聯(lián)管路。二分散熱器3a、3b中，分散熱器3a是第一個與四通換向閥連接的分換熱器，因此直接與四通換向閥連接，而另一端，則通過一通向四通換向閥的單向閥8連接節(jié)流裝置5；分散熱器3b則通過一通向四通換向閥的單向閥連接該四通換向閥2，由于本實施例中，該室外側散熱器3是由兩個分散熱器3a、3b所組成，因此分散熱器3b是最后一個分換熱器，因此，分換熱器3b與節(jié)流裝置直接連接，構成并聯(lián)于四通換向閥與節(jié)流裝置之間的并聯(lián)管路。
實施例二圖3所示為本發(fā)明的實施例二的示意圖，除室外側與實施例一作相同改進外，并對室內側換熱器也作了相同改進。在本實施例中，該室內側散熱器6也是由兩個分散熱器6a、6b所組成，分散熱器6a、6b之間用電磁閥7a構成串聯(lián)管路，二分散熱器6a、6b中，分散熱器6a是第一個與四通換向閥連接的分換熱器，因此直接與四通換向閥連接，而另一端，則通過一通向四通換向閥的單向閥8a連接節(jié)流裝置5；分散熱器6b則通過一通向四通換向閥的單向閥連接該四通換向閥2，由于本實施例中，該室內側散熱器6是由兩個分散熱器6a、6b所組成，因此分散熱器6b是最后一個分換熱器，因此，分換熱器6b與節(jié)流裝置直接連接，構成并聯(lián)于四通換向閥與節(jié)流裝置之間的并聯(lián)管路。
實施例三圖4所示為本發(fā)明的實施例三的示意圖，其與實施例二的區(qū)別在于，室外側散熱器3是由三分散熱器3a、3b和3c組成，分散熱器3a、3b之間用電磁閥7和單向閥構成串并聯(lián)管路后再與3c分散熱器串聯(lián)，構成另一種連接與四通換向閥與節(jié)流裝置之間的并聯(lián)管路。
以上所列舉的實施例僅僅是一小部分，從上述實施例中可以看出，本發(fā)明主要是提供一種能在冷凝過程中，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在制熱過程中，降低制冷劑流速，減少壓力損失的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。該方法是將室內側換熱器和室外側換熱器設置成有多個分換熱器，在冷凝過程中，將各分換熱器通過閥門構成串聯(lián)連接，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在蒸發(fā)過程中，將各分換熱器通過閥門構成并聯(lián)連接，降低制冷劑流速，減少壓力損失。
本發(fā)明對室外側換熱器構造進行簡單改造，增加兩個單向閥和一個電磁閥，在不增加太多成本的情況下，實現(xiàn)制冷、制熱不同的分路數(shù)，使制冷和制熱狀態(tài)換熱器的效果都趨于最佳。如圖2所示制冷系統(tǒng)，8、9為兩個單向閥，流動方向為箭頭所示方向，7為一個電磁閥，制冷時導通，制冷劑沿箭頭所示方向流動，制熱時關閉，不允許制冷劑流過電磁閥。
圖2所示制冷系統(tǒng)，制冷時室外換熱器的3a和3b兩部分為串聯(lián)連接，為一個流程，制熱時室外換熱器的3a和3b兩部分為并聯(lián)連為兩個流程。制冷時利用冷凝過程壓力損失較小的特點，采用較少的分路數(shù)(一個分路)，以提高流速，增大換熱系數(shù)。制熱時根據(jù)是蒸發(fā)器過程壓力損失較大的特點，采用較多的分路數(shù)(兩個分路)，以降低制冷劑流速，減少壓力損失。
圖2與圖1相比，增加單向閥8、9和電磁閥7，電磁閥7制冷時開啟，制熱運轉時關閉。
制冷運轉如圖實線所示，因為單向閥8、9的截止作用，制冷劑在流經(jīng)3a段后，經(jīng)電磁閥7引入3b段，對整個室外換熱器來講，流程分路數(shù)為1，較圖1中流程數(shù)減半，流速提高，而此時壓力損失所引起誤差下降不明顯，使得制冷能力，COP提以提高。
制熱運轉時，如圖2虛線所示，為2個流程，與一個流程相比，壓力損失小，換熱效果好。
權利要求
1.一種熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、四通換向閥、室外側換熱器、節(jié)流裝置、室內側換熱器，其特征是至少該室內、外側換熱器中之一是由至少兩個分換熱器組成，各分換熱器通過閥門構成聯(lián)接于四通換向閥與節(jié)流裝置之間的并、串聯(lián)管路。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的閥門是單向閥，所述的分換熱器的與四通換向閥的連接端，除第一個分換熱器外，均通過一通向四通換向閥的單向閥連接該四通換向閥；所述的分換熱器的與節(jié)流裝置的連接端，除最后一個分換熱器外，均通過一通向分換熱器的單向閥連接該節(jié)流裝置；前一分換熱器與下一個分換熱器之間通過通向下一個分換熱器的單向閥構成串聯(lián)管路。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的閥門是電磁閥，或電子膨脹閥、或手動閥門。
4.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的分換熱器之間的串聯(lián)閥門是電磁閥。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室外側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥。
6.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室內側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥。
7.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的分換熱器之間的并聯(lián)閥門是電磁閥。
8.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室外側換熱器的并聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥。
9.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是當室內側換熱器的串聯(lián)閥門是電磁閥時，該電磁閥的控制信號直接取自電磁四通換向閥的控制信號，對于制熱四通閥上電模式，電磁閥選用常開型電磁閥；對于制冷四通閥上電模式，電磁閥選用常閉型電磁閥。
10.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是所述的節(jié)流裝置是電子膨脹閥，或具有類似作用的毛細管、熱力膨脹閥等其它節(jié)流裝置。
11.根據(jù)權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，其特征是于制冷管路中，還設有截至閥、壓力控制閥、氣液分離裝置、干燥、消音裝置等。
12.一種如權利要求1所述的熱泵空調器的制冷系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征是將室內側換熱器和室外側換熱器至少其中的一個，設置成有多個分換熱器，在冷凝過程中，將各分換熱器通過閥門構成串聯(lián)連接，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在制熱過程中，將各分換熱器通過閥門構成并聯(lián)連接，降低制冷劑流速，減少壓力損失。
全文摘要
一種熱泵空調器的制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、四通換向閥、室外側換熱器、節(jié)流裝置、室內側換熱器，其特征是至少該室內、外側換熱器中之一是由至少兩個分換熱器組成，各分換熱器通過閥門構成聯(lián)接于四通換向閥與節(jié)流裝置之間的并、串聯(lián)管路。各分換熱器根據(jù)制熱和制泠的不同要求，通過閥門構成相應的并、串聯(lián)管路，從而達到在冷凝過程中，各分換熱器串聯(lián)，提高制冷劑流速以增大換熱系數(shù)，而在制熱過程中，各分換熱器并聯(lián)，降低制冷劑流速，減少壓力損失。
文檔編號F25B41/04GK1743749SQ20041007369
公開日2006年3月8日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權日2004年9月1日
發(fā)明者梁曉東, 曲艷 申請人:海爾集團公司, 青島海爾空調器有限總公司