换热组件、室外机和空调系统的制作方法

1.本实用新型涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种换热组件、室外机和空调系统。


背景技术：

2.常规热泵空调都有实现制冷、制热等基本功能，现在市场上一般的空调器在制冷模式和制热模式时，换热组件中冷媒的流路相同，仅仅方向相反。但实际上，换热组件在作为冷凝器或者蒸发器发挥不同的作用时，对其结构的要求是有差异的。换言之，同样的流路设置方式，难以兼顾换热组件在作为蒸发器和冷凝器不同情况下的性能。再加之由于现有的换热组件受其结构限制，换热性能较差。


技术实现要素：

3.本技术解决的问题是现有的换热组件换热性能较差的问题。
4.为解决上述问题，第一方面，本实用新型提供一种换热组件，用于供冷媒流通，换热组件包括主管线、第一管组、第二管组、第三管组、第一旁通管线和第二旁通管线，主管线具有第一端和第二端，沿第一端至第二端的方向，第一管组、第二管组以及第三管组依次串联于主管线中；
5.第一旁通管线的一端连接于第一端与第一管组之间，另一端连接于第二管组与第三管组之间；第二旁通管线的一端连接于第二端与第三管组之间，另一端连接于第一管组与第二管组之间，第一旁通管线上设置有第一阀门，第二旁通管线上设置有第二阀门；
6.第一管组、第二管组以及第三管组分别包括至少一个换热管，第一管组、第二管组以及第三管组所包括的所有换热管在第一方向上间隔排列且依次连通，每个换热管均包括在第二方向上间隔的两个子管，两个子管的其中一端连通以使换热管呈u形，第二方向垂直于第一方向。
7.本技术实施例的换热组件中，在第一旁通管线、第二旁通管线以及第一阀门、第二阀门的作用下，能够使得在不同的冷媒流动方向下(从第一端流入、第二端流出，或者从第二端流入、第一端流出)，第一管组、第二管组以及第三管组中的冷媒流路呈现出不同的结构。比如，当主管线的第一端作为入口，第二端作为出口时，在第一阀门和第二阀门的作用下，第一旁通管线和第二旁通管线不流通冷媒，冷媒沿主管线的延伸方向，依次经过第一管组、第二管组以及第三管组，三者中的冷媒流路呈串联的结构，冷媒在经过这三者时流通路径比较长，压力损失比较大。当主管线的第二端作为入口，第一端作为出口时，第一阀门与第二阀门不进行截流，第一旁通管线和第二旁通管线可流通冷媒，那么第一管组、第二管组以及第三管组中的冷媒流路呈并联的结构，意味着冷媒在流经换热组件时，路径短，压力损失比较小。而在空调系统中，冷凝器处于高压端，需要冷媒在冷凝器中的路径长一些，流速快一些；而蒸发器处于低压端，需要蒸发器的沿程阻力小一些。而本技术实施例提供的换热组件能够在不同的工况下提供两套不同流路，在其作为蒸发器时，可以令第一管组、第二管
组、第三管组中的冷媒流路呈现为并联；在其作为冷凝器时，可以令第一管组、第二管组、第三管组中的冷媒流路呈现为串联。因此该换热组件可以兼顾两种工况下的性能。此外，由于采用了u形的换热管，其包含两个子管，使得换热组件可以呈现出“双排”的结构，加强了换热效率，同时也令整体结构更加紧凑。
8.在可选的实施方式中，换热管包括的两个子管分别为第一子管和第二子管，每一个换热管中的第一子管均处于第二子管在第二方向上的同一侧；相邻的两个换热管中，其中一个换热管的第一子管与另一个换热管的第二子管连通。在本实施例中，每一个换热管中的第一子管均处于第二子管在第二方向上的同一侧，意味着要么第一子管都处于第二子管在第二方向上的下游侧，要么第一子管都处于第二子管在第二方向上的上游侧。在这种情况下，将相邻的两个换热管的其中一者的第一子管与另一者的第二子管连接，这样使得冷媒在一个管组中流通时，该管组中的各个换热管中的冷媒流向是一致的，即，冷媒都是从换热管的第一子管流向第二子管，或者都是从第二子管流向第一子管。
9.在可选的实施方式中，各个换热管中的第一子管在第一方向上排成一列，各个换热管中的第二子管在第一方向上排成一列。在本技术实施例中，意味着每个换热管的两个子管间隔距离一致，且各换热管排列整齐，具有较好的换热效果。
10.在可选的实施方式中，第一阀门、第二阀门均为单向阀，在冷媒从主管线的一端流向另一端的情况下，第一阀门与第二阀门同时处于流通状态或者同时处于截流状态。在本实施例中，第一阀门和第二阀门可以采用单向阀，单向阀可以自然地在两种不同流向下呈现出不同的状态，实现冷媒在不同流动方向下呈现出不同的流路结构。通过将第一阀门和第二阀门设置为单向阀，能够减少对阀门的控制，简化控制逻辑，提高系统稳定性。
11.在可选的实施方式中，第一管组、第二管组分别包括两个换热管，第三管组包括一个换热管，在冷媒从主管线的第一端流向第二端的情况下，第一阀门与第二阀门同时处于截流状态；在冷媒从主管线的第二端流向第一端的情况下，第一阀门与第二阀门同时处于流通状态。
12.在可选的实施方式中，第一阀门与第二阀门为电动截止阀。在本实施例中,采用电动截止阀作为第一阀门与第二阀门,可以通过控制电动截止阀的启闭来实现第一旁通管线和第二旁通管线的单向流通。
13.在可选的实施方式中，第一阀门与第二阀门为双向节流阀。使用双向节流阀作为，不仅可以改变三个管组中冷媒的流路状态，也可以实现第一旁通管线和第二旁通管线的流量调节，能够灵活地适应不同的工况。
14.在可选的实施方式中，各个换热管的管径和长度一致。
15.第二方面，本实用新型提供一种室外机，包括压缩机以及前述实施方式中任一项的换热组件，换热组件与压缩机连通。
16.第三方面，本实用新型提供一种空调系统，包括前述实施方式中任一项的换热组件。
附图说明
17.图1为本技术一种实施例中空调系统在制冷模式下的示意图；
18.图2为本技术一种实施例中空调系统在制热模式下的示意图；
19.图3为本技术一种实施例中换热组件在作为冷凝器时的示意图；
20.图4为本技术一种实施例中换热组件在作为蒸发器时的示意图。
21.附图标记说明：010-空调系统；100-室外换热器；200-压缩机；300-换向阀；400-室内换热器；500-换热组件；510-主管线；511-第一端；512-第二端；520-第一管组；530-第二管组；540-第三管组；550-第一旁通管线；551-第一阀门；560-第二旁通管线；561-第二阀门；570-换热管；571-第一子管；572-第二子管；600-节流组件。
具体实施方式
22.在换热组件作为蒸发器时处于低压端，冷媒的流通相对来说动力较弱，因此往往需要降低换热组件的沿程压力损失，设计时倾向于将冷媒流路呈现为并联结构，提高换热效率的同时，也减少压力损失。但在作为冷凝器时，冷凝器处于高压端，并联的流路数增加反而导致冷媒流速减小，降低了性能，而且高温高压的气态冷媒需要一个更长的冷却路径来充分冷却。但现有的换热组件无论在作为冷凝器还是蒸发器，其使用同一套流路，仅仅是流向相反。这就导致现有的换热组件难以兼顾两个不同工况下的性能。而且现有的换热组件中，换热管往往呈单列设置，结构不够紧凑且换热效果不够好。
23.为了改善上述现有技术中的问题，本技术实施例提供一种换热组件，通过在管线中合理地设置旁通管线以及旁通管线上的阀门，来调整换热组件中的冷媒在不同流向下的流路形式，从而适应不同工况，满足不同的性能需求。并且通过对换热管道的形状结构进行设置，令换热组件的结构更加紧凑，换热效果更好。另外，本技术实施例还提供一种室外机和空调系统，包含本技术提出的换热组件。
24.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
25.首先对空调系统的工作原理进行介绍。图1为本技术一种实施例中空调系统010在制冷模式下的示意图；图2为本技术一种实施例中空调系统010在制热模式下的示意图。如图1所示，空调系统010包括依次连接形成环路的压缩机200、室外换热器100、节流组件600和室内换热器400。室内换热器400和室外换热器100中均包含有换热组件，冷媒在流经换热组件的过程中发生相变，从而与环境换热。为了实现制冷和制热模式的切换，空调系统010还包括换向阀300，换向阀300通过切换状态，使得压缩机200的排气端可以选择性地向室内换热器400或者室外换热器100输送高压气态冷媒。在本实施例中，空调系统010可分为室外机和室内机两部分，室外机通常设置于室外，其包含压缩机200、室外换热器100、换向阀300；室内机通常设置于室内，用于室内调温，其包含室内换热器400；节流组件600可根据需要设置在室内机或者室外机中。当然，空调系统010还可以包含更多的用于实现空调功能的组件(比如风机)，此处不再赘述。
26.如图1所示，空调系统010处于制冷模式，压缩机200的排气端向室外换热器100输送高压气态冷媒，高压气态冷媒在室外换热器100处放热、冷凝，因此室外换热器100是冷凝器。室外换热器100送出的高压、液态冷媒在经过节流组件600后变为低压液态冷媒，接着进入到室内换热器400。室内换热器400为蒸发器，低压液态冷媒在室内换热器400中蒸发、吸热，变为低压气态冷媒，然后被吸入压缩机200，完成一个循环。
27.反之，如图2所示，当空调系统010处于制热模式下时，压缩机200的排气端向室内
换热器400输送高压气态冷媒，高压气态冷媒在室内换热器400处放热、冷凝，因此室内换热器400是冷凝器。室内换热器400送出的高压、液态冷媒在经过节流组件600后变为低压液态冷媒，接着进入到室外换热器100。室外换热器100为蒸发器，低压液态冷媒在室外换热器100中蒸发、吸热，变为低压气态冷媒，然后被吸入压缩机200，完成一个循环。
28.从上述空调系统010运行原理可见，蒸发器(制热模式下的室外换热器100、制冷模式下的室内换热器400)始终处于低压端，那么其内部冷媒流动的动力较弱；而冷凝器始终处于高压端，位于压缩机200的排气侧的下游，其内部冷媒压力大，流动能力强。因此，蒸发器需要较小的沿程压力阻力，避免冷媒流动困难，因此冷媒的流路不宜过长，适宜形成并联型的冷媒流路；而冷凝器由于高压，可以适当提高流路的长度，令冷媒充分冷却，因此适宜形成串联型的流路。因此对换热器中的换热组件500进行合理的设置，令其具有一定的使用灵活性是有必要的。
29.图3为本技术一种实施例中换热组件500在作为冷凝器时的示意图；图4为本技术一种实施例中换热组件500在作为蒸发器时的示意图。如图4所示，换热组件500包括主管线510、第一管组520、第二管组530、第三管组540、第一旁通管线550和第二旁通管线560，主管线510具有第一端511和第二端512，沿第一端511至第二端512的方向，第一管组520、第二管组530以及第三管组540依次串联于主管线510中。第一旁通管线550的一端连接于第一端511与第一管组520之间，另一端连接于第二管组530与第三管组540之间；第二旁通管线560的一端连接于第二端512与第三管组540之间，另一端连接于第一管组520与第二管组530之间，第一旁通管线550上设置有第一阀门551，第二旁通管线560上设置有第二阀门561。
30.为了方便描述，在本技术实施例中，将冷媒沿主管线510第一端511流向第二端512的流动方式定义为第一流动方式，将冷媒沿主管线510第二端512流向第一端511的流动方式定义为第二流动方式。应当理解，在本技术实施例中，第一管组520、第二管组530以及第三管组540依次串联于主管线510中，是指结构上的串联，换言之，第一管组520、第二管组530以及第三管组540依次连通；但是第一管组520、第二管组530以及第三管组540中的冷媒流路并不一定呈现出串联的结构，也可能因阀门、旁通管线等结构的作用，呈现出并联的冷媒流路结构。
31.在本实施例中，第一阀门551和第二阀门561均为单向阀。并且，在冷媒从主管线510的一端流向另一端的情况下，第一阀门551与第二阀门561同时处于流通状态或者同时处于截流状态。换言之，无论冷媒以第一流动方式还是第二流动方式经过换热组件500，第一阀门551与第二阀门561的状态(截流或流通)总是相同的。可以理解，单向阀可以自然地在两种不同流向下呈现出不同的状态，实现冷媒在不同流动方式下呈现出不同的流路结构。通过将第一阀门551和第二阀门561设置为单向阀，能够减少对阀门的控制，简化控制逻辑，提高系统稳定性。
32.具体在本实施例中，在冷媒从主管线510的第一端511流向第二端512的情况下，第一阀门551与第二阀门561同时处于截流状态；在冷媒从主管线510的第二端512流向第一端511的情况下，第一阀门551与第二阀门561同时处于流通状态。从图3可见，在冷媒以第一流动方式(从第一端511到第二端512)经过换热组件500时，由于第一阀门551与第二阀门561同时处于截流状态，冷媒无法从第一旁通管线550和第二旁通管线560经过，只能够从主管线510流通，依次经过第一管组520、第二管组530以及第三管组540，因此，在第一管组520、
第二管组530以及第三管组540中的冷媒流路呈现出串联的结构，此时冷媒经过换热组件500的路径较长，沿程压力损失相对较大。在换热组件500作为冷凝器的情况下，冷媒也可以在这样一个较长的流路中充分冷却，此时的第三管组540可以看作是过冷段。
33.从图4可见，在冷媒以第二流动方式(从第二端512到第一端511)经过换热组件500时，由于第一阀门551与第二阀门561同时处于流通状态，冷媒可以从第一旁通管线550和第二旁通管线560经过。因此，冷媒会分成三种路径，分别经过第一管组520、第二管组530以及第三管组540。第一个路径是冷媒从第二端512进入，沿着主管线510经过第三管组540，然后进入第一旁通管线550，最后再次进入主管线510并流至第一端511；第二个路径是冷媒从第二端512进入后，不进入第三管组540，而是进入第二旁通管线560，在第二旁通管线560的下游端送出后进入第一管组520，最后沿主管线510流至第一端511；第三个路径是冷媒从第二端512进入后，不进入第三管组540，而是进入第二旁通管线560，在第二旁通管线560的下游端送出后进入第二管组530(与第二个路径分开)，然后与第一个路径在第一旁通管线550汇合，经过第一旁通管线550，最后再次进入主管线510并流至第一端511。可见，在第一管组520、第二管组530以及第三管组540中的冷媒流路呈现出并联的结构，由于冷媒不会先后经过以上三个管组，而是只经过其中一个管组(应理解为经过其中一个管组的冷媒不会再经过另一个管组)，因此冷媒经过换热组件500的路径较短，沿程压力损失相对较小。在换热组件500作为蒸发器的情况下，这样并联式的冷媒流路能够降低系统压力损失，提高换热效率。
34.在其他实施例中，第一阀门551和第二阀门561也可以采用电动截止阀，可以通过控制电动截止阀的启闭来实现第一旁通管线550和第二旁通管线560的单向流通。在可选的其他实施例中，第一阀门551与第二阀门561也可以为双向节流阀。使用双向节流阀作为，不仅可以通过完全关闭或者打开，来改变三个管组中冷媒的流路状态，也可以实现第一旁通管线550和第二旁通管线560的流量调节，能够灵活地适应不同的工况。
35.在本实施例中，第一旁通管线550与第二旁通管线560的端部可以通过分液头连入主管线510内。
36.在本技术实施例中，第一管组520、第二管组530以及第三管组540分别包括至少一个换热管570，第一管组520、第二管组530以及第三管组540所包括的所有换热管570在第一方向(即图3、图4中的上下方向)上间隔排列且依次连通，每个换热管570均包括在第二方向(即图3、图4中的左右方向)上间隔的两个子管，两个子管的其中一端连通以使换热管570呈u形，第二方向垂直于第一方向。在可选的其他实施例中，第一管组520、第二管组530以及第三管组540的换热管570数量可以根据需要进行增减。
37.具体在本实施例中，第一管组520、第二管组530分别包括两个换热管570，第三管组540包括一个换热管570。如前文所述，在高温气态冷媒从主管线510的第一端511流入，从第二端512流出的情况下，冷媒依次经过第一管组520、第二管组530的四个换热管570，完成大部分(或者全部)的相变过程，第三管组540则作为过冷管组。
38.在本实施例中，换热管570包括的两个子管分别为第一子管571和第二子管572，每一个换热管570中的第一子管571均处于第二子管572在第二方向上的同一侧；相邻的两个换热管570中，其中一个换热管570的第一子管571与另一个换热管570的第二子管572连通。如图3和图4所示，每一个换热管570中的第一子管571均处于第二子管572的右侧。在这种情
况下，将相邻的两个换热管570的其中一者的第一子管571与另一者的第二子管572连接，这样使得冷媒在一个管组中流通时，该管组中的各个换热管570中的冷媒流向是一致的，即，冷媒都是从换热管570的第一子管571流向第二子管572，或者都是从第二子管572流向第一子管571。以图3中串联型的流路为例进行说明，在冷媒以第一流动方式经过换热组件500时，冷媒依次经过各个u形的换热管570，在每个换热管570中，冷媒都是从第一子管571流向第二子管572，在图3中则呈现出“z字形”或“闪电形”的流路形状。
39.在图3和图4实施例中，各个换热管570中的第一子管571在第一方向(即图中的上下方向)上排成一列，各个换热管570中的第二子管572在第一方向上排成一列。由于采用了u形的换热管570，其包含两个子管，使得换热组件500可以呈现出“双排”的结构，加强了换热效率，同时也令整体结构更加紧凑。在本技术实施例中，两个子管各自排成一列意味着每个换热管570的两个子管间隔距离一致，且各换热管570排列整齐，具有较好的换热效果。进一步的，各个换热管570的管径和长度一致，也即各个子管的管径和长度一致。
40.在本技术实施例提供的空调系统010的室外换热器100中包含上述的换热组件500，换热组件500的主管线510的第一端511与压缩机200连通(经过换向阀300)，主管线510的第二端512与节流组件600连接。在空调系统010处于制冷模式时，换热组件500作为冷凝器时，主管线510的第一端511连接压缩机200的排气侧，高温、高压的气态冷媒从第一端511进入，液态冷媒从第二端512流出，此时换热组件500的流路为串联型流路。在空调系统010处于制热模式时，换热组件500作为蒸发器，主管线510的第一端511连接压缩机200的吸气侧，低压液态冷媒从第二端512进入，低压气态冷媒从第一端511送出，流路为并联型流路。因此，该空调系统010的室外机无论是在制冷模式还是制热模式下，换热组件500始终保持合理的流路形式，因此性能较佳。
41.此外，在本技术可选的实施例中，室内换热器400的换热组件500也可以采用本技术上述实施例提供的换热组件500，在室内换热器400也采用上述换热组件500时，换热组件500的主管线510的第一端511同样也与压缩机200连通，主管线510的第二端512与节流组件600连接。换言之，换热组件500的主管线510的第一端511始终供气态冷媒进出，第二端512始终供液态冷媒进出。
42.综上所述，本技术实施例的换热组件500中，在第一旁通管线550、第二旁通管线560以及第一阀门551、第二阀门561的作用下，能够使得在不同的冷媒流动方向下(从第一端511流入、第二端512流出，或者从第二端512流入、第一端511流出)，第一管组520、第二管组530以及第三管组540中的冷媒流路呈现出不同的结构。比如，当主管线510的第一端511作为入口，第二端512作为出口时，在第一阀门551和第二阀门561的作用下，第一旁通管线550和第二旁通管线560不流通冷媒，冷媒沿主管线510的延伸方向，依次经过第一管组520、第二管组530以及第三管组540，三者中的冷媒流路呈串联的结构，冷媒在经过这三者时流通路径比较长，压力损失比较大。当主管线510的第二端512作为入口，第一端511作为出口时，第一阀门551与第二阀门561不进行截流，第一旁通管线550和第二旁通管线560可流通冷媒，那么第一管组520、第二管组530以及第三管组540中的冷媒流路呈并联的结构，意味着冷媒在流经换热组件500时，路径短，压力损失比较小。而在空调系统010中，冷凝器处于高压端，需要冷媒在冷凝器中的路径长一些，流速快一些；而蒸发器处于低压端，需要蒸发器的沿程阻力小一些。而本技术实施例提供的换热组件500能够在不同的工况下提供两套
不同流路，在其作为蒸发器时，可以令第一管组520、第二管组530、第三管组540中的冷媒流路呈现为并联；在其作为冷凝器时，可以令第一管组520、第二管组530、第三管组540中的冷媒流路呈现为串联。因此该换热组件500可以兼顾两种工况下的性能。此外，由于采用了u形的换热管570，其包含两个子管，使得换热组件500可以呈现出“双排”的结构，加强了换热效率，同时也令整体结构更加紧凑。
43.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。