[发明专利]用于热泵系统的换热器

说明书

技术领域

本发明涉及空调用的冷热交换技术工艺，特别涉及一种空调热泵使用的微通道换热器。

背景技术

目前，空调的制冷系统和制热系统是采用热泵系统进行的，热泵系统中的热泵是可以把热量由低温热源输送到高温热源的机械设备。比如在冬季，室外的空气、地面水、地下水等等就是低温热源，而室内空气就是高温热源，热泵式空调的作用就是可以把室外环境的热量输送到室内环境。

参照图1所示，示出了现有技术中一种热泵系统的制热循环原理图；该热泵系统包括：蒸发器101、压缩机102、冷凝器103和膨胀阀104；该热泵系统的制热的具体工作过程为：首先，低温低压的两相制冷剂(液相制冷剂和气相制冷剂的混合)在蒸发器101内吸收低温物体的热量，蒸发成气体制冷剂；接着，该低温低压气体制冷剂经过压缩机102压缩为高温高压的气体制冷剂；然后，将所述高温高压的气体制冷剂在冷凝器103中将热能释放给高温环境、同时自身变为低温高压液体制冷剂；其次，该低温高压液体制冷剂在膨胀阀104中减压，变为低温低压的两相制冷剂，再次进入蒸发器101，重复上述对室外的循环制热过程。当然，该蒸发器101的结构中包含换热器的结构，并且该换热器设置有吸气管和排气管，其中吸气管用于接收外界的低温低压的两相制冷剂，而排气管则用于排出循环之后的气体。

实际的热泵系统还可以处于制冷工况下，具体地，使用该热泵系统进行制冷时，现有技术可以通过电磁换向，将制热系统的吸气管和排气管的位置对换，进而使上述热泵系统制冷过程中的制冷剂的流向发生转换。相对应于上述的制热工况来说，原充当蒸发器1中包含的换热器则相对应的调整为制冷工况中的冷凝器所使用的换热器。由此制冷工况下的热泵系统可以在室内吸热向室外放热，实现制冷的目的。

不论是热泵系统是处于制冷工况还是制热工况，其蒸发器和冷凝器中包含的换热器是热泵系统中进行热量交换的重要部分，该换热器性能以及散热的效率直接影响到整个热泵系统的性能。

参照图2所示，图2示出了现有技术中的微通道换热器200的结构示意图，该换热器200包括：上部头管201、平行于上部头管201的下部头管202、垂直位于上部头管201和下部头管202之间的多个平行的扁管203、以及相邻扁管203之间设置的翅片204。当换热器200处于在制冷工况时下的冷凝器内部时，图1中的压缩机排出的高温高压制冷剂气体从图2中所示的制冷剂入口205进入换热器200，流经上部头管201后分配到各根扁管203中，与管外流经的低温空气进行热交换，放出的热量被低温空气带走，扁管203内的高温高压制冷剂则由气态被冷却为液态，经下部头管202的出口206流出换热器。该换热器200中的任意两根扁管203之间都布置有翅片204，且该换热器200的平行设置的多个扁管203采用完全相同的设计，间距相同，扁管203的形式也相同，而且水平方向上一一对应。另外，上部头管201和下部头管202的结构中用于连通扁管203的孔都对称排布；主要用于增加空气侧的换热面积，从而提高换热量；并易于加工和装配。

以换热器200处于制热工况为例进行说明，当换热器200处于制热工况时，该换热器200位于热泵系统中的蒸发器内部，由于蒸发温度较低，换热器200的翅片204的表面温度也随之下降。如果表面温度低于露点温度，当外界空气在风机驱动下流经换热器200时，其所含的水分就会析出并附着于扁管203表面形成冷凝水，尽管冷凝水受到重力和空气流动的推动作用，会向下排放。实际的热泵系统中的换热器，不仅仅翅片的间隙很小，而且扁管表面会遗留有各种焊剂而凹凸不平，进而导致了部分冷凝水在上部头管201和下部头管202之间无法顺畅排出，或者出现的情况就是冷凝水汇聚在换热器的底部即下部头管202及其相关的扁管203之间无法排出，影响了换热效率，严重时冷凝水还有可能被吹入室内，导致热泵系统整体不可用。特别地，当蒸发器内部的换热器200的蒸发温度低于0℃时，空气中析出的水分将会在其表面形成霜层。而无论是汇聚的冷凝水还是表面的霜层，都会直接降低换热器200的空气侧传热系数，增加空气的流动阻力，阻塞空气流道，同时使霜层越积越厚甚至结冰，大大减小了热泵系统的供热能力。在实际运行时，由于机组结霜严重，蒸发压力过低，制冷剂蒸发量急剧减少，回液过多造成液击的可能性大大增加，这些常造成机组运行不稳定，使机组在运行中常发生故障，甚至于停机。

综上所述，如何解决现有技术中微通道换热器作为冷凝器或蒸发器使用时出现的冷凝水和霜层现象，提高换热器的空气侧传热系数和减少空气侧的流动阻力是亟待解决的问题。

发明内容