一種換熱系統置換模塊的制作方法
【專利摘要】本發明涉及熱交換技術領域，尤其涉及一種換熱系統置換模塊。其特征在于：包括隔離部件以及設置在所述隔離部件內的熱量置換系統；所述隔離部件包括隔離入口、低熱量隔離出口、以及高熱量隔離出口；所述熱量置換系統連接所述隔離入口、所述低熱量隔離出口和所述高熱量隔離出口。該置換模塊在換熱系統的冷凝區和蒸發區之間形成隔離置換區，將所述冷凝區和所述蒸發區隔離開來，盡可能的回收在工質由冷凝器進入所述蒸發器的過程中換熱系統損失的能量，并將回收的能量再次用于換熱系統的制熱/制冷工作，使得整個換熱系統對外部而言的能量損失大大減少，提升了換熱系統的能效，且同時大幅的增加了系統的吸熱能力，提高了系統的效率。
【專利說明】
一種換熱系統置換模塊
技術領域
[0001]本發明涉及熱交換技術領域，尤其涉及一種換熱系統置換模塊。
【背景技術】
[0002]如圖1，傳統空調及熱栗制熱/制冷系統包括壓縮機、冷凝器、節流件、以及蒸發器，制熱/冷系統內的低溫低壓工質流經蒸發器吸收熱量氣化，在壓縮機中被壓縮為高溫高壓的液體，流經冷凝器釋放熱量冷卻為高壓液體，最后經節流件降壓后再次進入蒸發器。工質在系統內的循環過程中不斷的吸熱、放熱，實現系統制熱/制冷。上述制熱/制冷系統在室外低溫的工況下，尤其當所需的冷凝溫度比較高時，制熱量衰減十分嚴重，甚至無法正常啟動運行。
[0003]制熱/制冷系統在用于制熱時，將冷凝器安裝于需要制熱的環境中，工質在蒸發器中吸收蒸發器所處環境中的熱量，并經工質流道輸送至冷凝器中釋放熱量，以提高冷凝器所處環境的溫度，達到制熱效果。制熱/制冷系統在用于制冷時，將蒸發器安裝于需要制冷的環境中，工質在蒸發器中吸收蒸發器所處環境中的熱量以降低蒸發器所處環境的溫度，并經工質流道輸送至冷凝器中將吸收到的熱量釋放到冷凝器所處的環境中，達到制冷效果O
[0004]如圖2所示，傳統空調及熱栗制冷/制熱系統的應用場景被劃分為了兩個區域:工質釋放熱量的冷凝區和工質吸收熱量的蒸發區，實際應用場所中冷凝區和蒸發區之間并不是隔離的，它們相互之間的溫度是漸變的，并沒有一條明顯的溫度界限能夠將冷凝區和蒸發區劃分開來。經冷凝器出來的高溫高壓工質在未完全冷凝之前會以氣液兩相態的形式進入節流件，在冷凝區散熱量減少的同時，極大的影響節流件的節流效率，由于進入蒸發區的可蒸發液態工質量的減少和質的下降，進而影響蒸發區蒸發器的吸熱效率，使得整個制熱/制冷系統的制熱/制冷能力大打折扣。
[0005]如申請公布號為CN 101165438，申請公布日為2008年04月23日的發明專利申請公開了一種超低溫熱栗空調系統。該系統包括壓縮機、主節流部件、室內外換熱器、氣液分離器、四通閥、電磁閥，各個零部件之間通過管線連接;所述系統還包括至少一閃蒸器組件，所述閃蒸器組件的一出口通過管線與所述壓縮機的吸氣口相連。采用增強型噴氣渦旋壓縮機以及蒸氣噴射系統。在低溫工況制熱運行時，利用閃蒸器噴射制冷劑，使壓縮機能吸入更多制冷劑，實現準雙級壓縮，提高制熱量和能效比，同時又保持較低的壓縮比和排氣溫度，空調運行穩定可靠。但是，由于該空調系統中增加增強型噴氣渦旋壓縮機以及蒸汽噴射系統，制作成本大大提高，整個空調系統運行時需要的能耗也大大增加。而在此同時，工質由冷凝區流向蒸發區的過程中，工質熱量狀態的損失仍然存在，整個制熱/制冷系統的能量總有一部分會浪費在這個過程中，使得制熱/制冷系統的能效無法達到最優。
【發明內容】
[0006]本發明為解決上述技術問題提供一種用于換熱系統的置換模塊。該置換模塊在換熱系統的冷凝區和蒸發區之間形成隔離置換區。
[0007]本發明的技術方案如下:
一種換熱系統置換模塊，其特征在于:包括隔離部件以及設置在所述隔離部件內的熱量置換系統;所述隔咼部件包括隔咼入口、低熱量隔咼出口、以及尚熱量隔咼出口 ；所述熱量置換系統連接所述隔離入口、所述低熱量隔離出口和所述高熱量隔離出口。所述隔熱部件的內部形成隔熱空間，減少隔熱空間內部與外界環境之間的熱交換。所述熱量置換系統將通過所述隔離入口進入其中的氣液混合態工質分成兩部分，在隔熱部件內部形的隔熱空間中將其中一部分氣液態工質的熱量轉移至另一部分氣液混合態工質中，提供熱量的那部分工質變為溫度更低的液態工質經低熱量隔離出口，并經制熱/制冷系統的節流件送至蒸發器的入口。使得進入蒸發器的工質溫度更低，調節蒸發壓力，使得蒸發器的吸熱能力更尚O
[0008]作為優選，所述熱量置換系統包括供熱單元、吸熱單元和置換單元;所述置換單元包括流量調節模塊;所述吸熱單元設置在所述隔離入口和所述低熱量隔離出口之間，所述供熱單元設置在所述吸熱單元的出口和所述高熱量隔離出口之間，所述流量調節模塊設置在所述吸熱單元的出口和所述供熱單元的入口之間。經所述隔離入口進入所述熱量置換系統的工質，在所述吸熱單元內被吸收一部分熱量，變為溫度低于經所述隔離入口流入工質溫度的低熱量工質。這部分低熱量工質一部分流經換熱系統的節流件進入蒸發器吸收熱量被蒸發，由于其溫度更低，提高了蒸發器入口和出口之間的溫度差，提高了蒸發器的工作性能，從而提高了整個系統的工作能力。剩余的一部分工質流入所述供熱單元，吸收所述吸熱單元內的工質的溫度。因此，隔離置換區利用流出冷凝器的工質在流向蒸發器過程中散發的熱量對工質再次進行熱量置換，可以使得流出經換熱系統的節流件流向蒸發器的工質的溫度更低。而在此過程中，由于利用的是系統內工質本身釋放的熱量(該部分熱量在傳統卡諾式循環應用系統中是無法再利用的低品質熱能)，因此不需要額外的功耗，整體來講提升整個了換熱系統的能效。所述隔離入口連接所述冷凝器的出口，所述低熱量隔離出口連接所述第一節流件的入口，所述高熱量隔離出口連接所述壓縮機的吸氣口。
[0009]作為優選，所述隔離入口設置節流件。所述節流件相當于將原來換熱系統中蒸發器前端的節流件前移，可以有效的將有用熱量散發在冷凝區，提高系統的有效產熱量，避免熱量浪費。
[0010]作為優選，所述吸熱單元包括第一換熱板片，所述第一換熱板片包括第一工質入口、第一工質出口、吸熱工質流道以及集液管，所述吸熱工質流道與所第一工質入口連通，所述集液管與所述吸熱工質流道連通;所述供熱單元包括第二換熱板片，所述第二換熱板片包括第二工質入口、第二工質出口、供熱工質流道、以及集氣管，所述供熱工質流道與所述第二工質入口連通，所述集氣管與所述供熱工質流道連通;所述流量調節模塊連接所述第一工質出口和所述第二工質入口。通過所述流量調節模塊由吸熱單元流向供熱單元的工質的流量，實現對吸熱單元和供熱單元內工質密度的調節。通過所述流量調節模塊調節所述第一換熱板片內的工質密度大于所述供熱單元內的工質密度，使得所述吸熱工質流道內的工質的總焓值大于所述供熱工質流道內工質的總焓值。從而實現所述第一換熱板和所述第二換熱板在所述隔離部件形成的隔熱空間內的熱量交換，吸熱工質流道內的工質熱量被轉移至供熱工質流道內的工質中。
[0011]作為優選，所述集液管和所述吸熱工質流道通過第一回流通道連通，所述對回流通道與所述集液管的連接點的位置高于所述第一回流通道與所述吸熱工質流道的連接點的位置。
[0012]作為優選，所述吸熱單元設置氣相回流管，所述氣相回流管和所述吸熱單元之間通過第二回流通道連通，所述第二回流通道與所述吸熱工質流道的連接點的位置低于所述第二回流通道與所述氣相回流管的連接點的位置。
[0013]作為優選，所述集氣管和所述供熱工質流道通過第三回流通道連通，所述第三回流通道與所述集氣管的連接點的位置高于所述第三回流通道與所述供熱工質流道的連接點的位置。
[0014]作為優選，所述供熱單元設置液相回流管，所述液相回流管和所述供熱工質流道通過第四回流通道連通，所述第四回流通道與所述液相回流管的連接點的位置低于所述第四回流通道與所述供熱工質流道的連接點的位置。
[0015]作為優選，所述吸熱工質流道和所述供熱工質流道緊密貼合，并且所述吸熱工質流道內的工質流向與所述供熱工質流道內的工質流向相反。
[0016]作為優選，所述節流件為縮徑管，所述流量調節模塊為毛細管。
[0017]如圖3，本發明的技術方案改變了傳統卡諾式循環應用系統兩大區域、四大部件的構造格局，在換熱系統的冷凝區和蒸發區之間設置隔離置換區，經冷凝器流出的工質經過基于所述置換模塊形成的隔離置換區再進入所述蒸發器。隔離置換區將冷凝區和蒸發區隔離開來，盡可能的回收在工質由冷凝器進入所述蒸發器的過程中換熱系統損失的能量，并將回收的能量再次用于換熱系統的制熱/制冷工作，使得整個換熱系統對外部而言的能量損失大大減少，提升了換熱系統的能效，且同時大幅的增加了系統的吸熱能力，提高了系統的效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為現有制熱/制冷系統的系統圖。
[0019]圖2為現有制熱/制冷系統場景圖。
[0020]圖3置換模塊結構示意圖。
[0021]圖4圖3沿線A-A展開示意圖一。
[0022]圖5圖3沿線A-A展開示意圖二。
[0023]圖6為采用本發明的置換模塊的換熱系統場景圖。
[0024]圖7基于置換模塊的隔離置換區系統圖。
[0025]圖8采用本發明的置換模塊的換熱系統一。
[0026]圖9采用本發明的置換模塊的換熱系統二。
[0027]圖10采用本發明的置換模塊的換熱系統三。
[0028]圖11采用本發明的置換模塊的換熱系統四。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合附圖對本發明的實施方式進行詳細描述。
[0030]實施例一如圖3—種換熱系統置換模塊，包括由隔熱材料制成的隔禺部件I，以及設置在隔尚部件內的吸熱單元2、供熱單元3和置換單元。隔離部件I阻止其在其內部的工質與外界環境的熱量交換。隔尚部件I設置有隔尚入口 11、低熱量隔尚出口 12和尚熱量隔尚出口 13。吸熱單元2設置在隔離入口和低熱量隔離出口之間，供熱單元設置在吸熱單元的出口和高熱量隔離出口之間。隔離入口設有第一節流件5。設置在隔離部件內部的吸熱單元和供熱單元通過置換單元相互之間進行熱量交換，使得經高熱量隔離出口流出的工質熱量高于經隔離入口流入的工質熱量，經低熱量隔離出口流出的工質熱量低于經隔離入口流入的工質熱量。
[0031]如圖4，吸熱單元包括豎直放置的金屬材質的第一換熱板片2，該第一換熱板片2包括設置在頂部的第一工質入口 21、設置在底部的第一工質出口 22、以及設置在第一工質入口 21和第一工質出口 22之間的吸熱工質流道23。吸熱工質流道23包括連接第一工質入口 21的分流段、第一工質出口 22的匯流段、以及連接分流段和匯流段的吸熱段。分流段和匯流段呈網狀分布，第一時間將由第一工質入口進入的工質均分到吸熱段中。第一換熱板片2的金屬外殼上設置有開口朝下的V形散熱紋。
[0032]供熱單元包括豎直放置的金屬材質的第二換熱板片3，該第二換熱板片3包括設置在底部的第二工質入口 31、設置在頂部的第二工質出口 32、以及設置在第二工質入口 31和第二工質出口 32之間的供熱工質流道33。供熱工質流道33包括連接第二工質入口 31的分流段、第二工質出口32的匯流段、以及連接分流段和匯流段的供熱段。分流段和匯流段呈網狀分布，第一時間將由第二工質入口進入的工質均分到吸熱段中。第二換熱板片2的金屬外殼上設置有開口朝上的V形散熱紋。
[0033]第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地間隔疊裝在隔離部件中。第一換熱板片2和第二換熱板片3可以為具有相同結構的換熱板片，僅在使用時倒置。第一換熱板片2可以只有一個，也可以具有多個；同樣，第二換熱板片3可以只有一個，也可以具有多個。第一換熱板片2和第二換熱板片3具有多個的時候，第一換熱板片2和第二換熱板片3間隔排布。第一換熱板片2的工質入口連接吸熱單元的入口，第一換熱板片2的工質出口連接吸熱單元的出口。第二換熱板片3的工質入口連接供熱單元的入口，第二換熱板片3的工質出口 32連接供熱單元的出口。第二節流件4的入口連接吸熱單元的出口( S卩第一換熱板片的工質出口22)，第二節流件4的出口連接供熱單元入口(即第二換熱板片的工質入口 31)。
[0034]第二節流件4可以采用毛細管節流件，第一節流件采用縮徑管件。第二節流件4調節由吸熱單元流向供熱單元的工質的流量實現對吸熱單元和供熱單元內的工質密度的調節。控制第二節流件的工質流速始終小于第一節流件的工質流速。第一節流件和第二節流件內的工質流速同時能夠根據需要制熱的冷凝區內的環境溫度動態調整:隨著環境溫度的升高而增加，并且第一節流件的工質流速隨著溫度變化的變化速度大于第二節流件的工質流速隨著溫度變化的速度。作為優選，可以在換熱系統中增加用于控制第一節流件、第二節流件工質流速的控制器，以及檢測環境溫度的溫度傳感器，溫度傳感器的檢測輸出至控制器，控制器根據溫度傳感器反饋的環境溫度按照前述規律動態調節第一節流件和第二節流件的流速。第二節流件4調節吸熱單元內的工質密度大于供熱單元內的工質密度，使得具有相同結構的第一換熱板片2和第二換熱板片3，第一換熱板片2內工質的總焓值大于第二換熱板3內的工質的總焓值。金屬材質的第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地重疊在一起，由于兩者的總焓值不同，導致他們相互之間進行熱傳遞。在第二換熱板片3內的氣液混合態工質吸收第一換熱板片2內的氣液混合態的工質熱量，第二換熱板片3內的工質吸收熱量蒸發為氣態，第一換熱板片2內的工質釋放熱量被液化，并且溫度進一步降低。
[0035]實施例二
如圖3—種換熱系統置換模塊，包括由隔熱材料制成的隔尚部件I，以及設置在隔尚部件內的吸熱單元2、供熱單元3和置換單元。隔離部件I阻止在其內部的工質與外界環境的熱量交換。隔咼部件I設置有隔咼入口 11、低熱量隔咼出口 12和尚熱量隔咼出口 13。吸熱單兀2設置在隔尚入口和低熱量隔尚出口之間，供熱單兀設置在吸熱單兀的出口和尚熱量隔尚出口之間。其中，置換單元為設置在隔離部件內部的吸熱單元和供熱單元通過置換單元相互之間進行熱量交換，使得經高熱量隔離出口流出的工質熱量高于經隔離入口流入的工質熱量，經低熱量隔離出口流出的工質熱量低于經隔離入口流入的工質熱量。
[0036]如圖5，吸熱單元包括豎直放置的金屬材質的第一換熱板片2，該第一換熱板片2包括設置在頂部的工質入口21、設置在底部的工質出口22、設置在工質入口和工質出口之間的吸熱工質流道26、集液管23和氣相回流管24。吸熱工質流道26為彎曲流道，延長了吸熱工質流道26的長度，同時彎曲的流道減緩了工質在其中的流動速度，延長了工質在吸熱工質流道26中的停留時間，提高吸熱工質流道的吸熱效果。集液管23和氣相回流管24分設于吸熱工質流道26的兩旁。吸熱工質流道26入口連接工質入口 21，集液管23和吸熱工質流道26通過第一回流通道25連通，氣相回流管24和吸熱工質流道26通過第二回流通道27連通。吸熱工資流道26包括若干彎曲的子流261道，各子流道依次包括:吸熱段2611、第一液相分離段2612、第一混合撞擊段2613、以及第一氣相分離段2614;第一液相分離段的一端連接第一混合撞擊段，第一液相分離段的另一端連接第一回流通道25;第一氣相分離段的一端連接第一混合撞擊段，第一氣相分離段的另一端連接第二回流通道27。部分工質在吸熱段中吸收熱量蒸發為氣態工質，進入到第一液相分離段，第一液相分離段包括向上彎曲的第一阻擋部，使得氣液混合工質內的液態工質由于重力作用向下進入第一回流通道25回到集液管23。剩余的氣液混合工質進入彎曲的第一混合撞擊段，第一混合撞擊段包括多個彎曲部，氣液混合工質內的氣體工質顆粒和液體工質顆粒在第一混合撞擊段中遇到彎曲部被阻擋，改變運動軌跡，可以加強液態工質顆粒和氣態工質顆粒的充分混合，加強工質的熱量交換。隨后進入第一氣相分離段，第一氣相分離段包括向上彎曲的第二阻擋部，使得氣液混合工質內的氣態工質由于重量較輕向上進入第二回流通道27回到氣相回流管24。第一回流通道25為傾斜的直線流道，第一回流通道25與集液管23的連接點的位置高于第一回流通道25與吸熱工質流道26的連接點的位置。第二回流通道27為傾斜的直線流道，第二回流通道27與集液管23的連接點的位置低于第二回流通道27與吸熱工質流道26的連接點的位置。
[0037]氣液混態的工質在吸熱工質流道內大部分工質的熱量被吸收轉移，變為溫度更低的液態工質。液態工質由于重力作用經向下傾斜的第一回流通道25進入集液管23中被收集。仍然為氣態的工質在彎曲的吸熱工質流道26內流動，經向上傾斜的第二回流通道27進入氣相回流管24返回工質入口 21處再次進入吸熱工質流道26，使得其熱量能夠被吸收轉移而被液化。
[0038]供熱單元包括豎直放置的金屬材質的第二換熱板片3，該第二換熱板片3包括設置在底部的工質入口 31、設置在頂部的工質出口 32、以及設置在工質入口 31和工質出口 32之間的供熱工質流道36、集氣管33和液相回流管34。供熱工質流道36為彎曲流道，延長了供熱工質流道36的長度，同時彎曲的流道減緩了工質在其中的流動速度，延長了工質在供熱工質流道36中的停留時間，提高吸熱工質流道的吸熱效果。液相回流管34和集氣管33分設于供熱工質流道36的兩旁。供熱工質流道36入口連接工質入口 31，集氣管33和供熱工質流道36通過第三回流通道37連通，液相回流管34和供熱工質流道36通過第四回流通道35連通。供熱工資流道36包括若干彎曲的子流361道，各子流道依次包括:供熱段3611、第二氣相分離段3614、第二混合撞擊段3613、以及第二液相分離段3612;第二液相分離段的一端連接混合撞擊段，第二液相分離段的另一端連接第三回流通道35;第二氣相分離段的一端連接混合撞擊段，氣相分離段的另一端連接第四回流通道37。部分液工質在供熱段中釋放熱量溫度降低，進入到第二液相分離段，第二液相分離段包括向上彎曲的第一阻擋部，使得氣液混合工質內的液態工質由于重力作用向下進入第三回流通道35回到液相回流管34。剩余的氣液混合工質進入彎曲的第二混合撞擊段，第二混合撞擊段包括多個彎曲部，氣液混合工質內的氣體工質顆粒和液體工質顆粒在第二混合撞擊段中遇到彎曲部被阻擋，改變運動軌跡，可以加強液態工質顆粒和氣態工質顆粒的充分混合，加強工質的熱量交換。隨后進入第二氣相分離段，第二氣相分離段包括向上彎曲的第二阻擋部，使得氣液混合工質內的氣態工質由于重量較輕向上進入第四回流通道37回到集氣管34。第三回流通道37為傾斜的直線流道，第三回流通道37與集氣管33的連接點的位置高于第四回流通道37與供熱工質流道36的連接點的位置，。第四回流通道35為傾斜的直線流道，第四回流通道35與液相回流管34的連接點的位置低于第四回流通道35與供熱工質流道36的連接點的位置。
[0039]工質在供熱工質流道36內大部分工質吸收熱量以后變為氣態工質。氣態工質由于重力作用經向上傾斜的第一回流通道37進入集氣管33中被收集。仍然為液態的工質在彎曲的供熱工質流道36內流動，經向下傾斜的第二回流通道35進入液相回流管34返回工質入口21處再次進入供熱工質流道36，使得其能夠再次吸收熱量而變為氣態工質。
[0040]第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地間隔疊裝在隔離部件I中。第一換熱板片2可以只有一個，也可以具有多個；同樣，第二換熱板片3可以只有一個，也可以具有多個。第一換熱板片2和第二換熱板片3具有多個的時侯，第一換熱板片2和第二換熱板片3間隔排布。第一換熱板片2的工質入口連接吸熱單元的入口，第一換熱板片2的工質出口連接吸熱單元的出口。第二換熱板片3的工質入口連接供熱單元的入口，第二換熱板片3的工質出口32連接供熱單元的出口。第二節流件4的入口連接吸熱單元的出口(S卩第一換熱板片的工質出口 22)，第二節流件4的出口連接供熱單元入口(即第二換熱板片的工質入口 31)。第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密貼合，吸熱工質流道26內的工質由上往下流動，供熱工質流道36內的工質由下往上流動，兩個工質流道內的工質形成對流，促進相互之間的熱量交換。
[0041]第二節流件4可以采用毛細管節流件，第一節流件采用縮徑管件。第二節流件4調節由吸熱單元流向供熱單元的工質的流量實現對吸熱單元和供熱單元內的工質密度的調節。控制第二節流件的工質流速始終小于第一節流件的工質流速。第一節流件和第二節流件內的工質流速同時能夠根據需要制熱的冷凝區內的環境溫度動態調整:隨著環境溫度的升高而增加，并且第一節流件的工質流速隨著溫度變化的變化速度大于第二節流件的工質流速隨著溫度變化的速度。作為優選，可以在換熱系統中增加用于控制第一節流件、第二節流件工質流速的控制器，以及檢測環境溫度的溫度傳感器，溫度傳感器的檢測輸出至控制器，控制器根據溫度傳感器反饋的環境溫度按照前述規律動態調節第一節流件和第二節流件的流速。第二節流件4調節吸熱單元內的工質密度大于供熱單元內的工質密度，使得具有相同結構的第一換熱板片2和第二換熱板片3，第一換熱板片2內工質的總焓值大于第二換熱板3內的工質的總焓值。金屬材質的第一換熱板片2和第二換熱板片3緊密地重疊在一起，由于兩者的總焓值不同，導致他們相互之間進行熱傳遞。在第二換熱板片3內的氣液混合態工質吸收第一換熱板片2內的氣液混合態的工質熱量，第二換熱板片3內的工質吸收熱量蒸發為氣態，第一換熱板片2內的工質釋放熱量被液化，并且溫度進一步降低。
[0042]本發明的置換模塊在換熱系統中的連接方式如圖8-11所示:
換熱系統包括通過工質流道連接的壓縮機、冷凝器、蒸發器、換熱系統節流件、隔離器。壓縮機的出口連接冷凝器的入口，冷凝器的出口連接隔離器的隔離入口，隔離器的低熱量隔離出口連接換熱系統節流件的入口，換熱系統節流件的出口連接蒸發器的入口，蒸發器的出口連接壓縮機的入口。將冷凝器放置在需要制熱的房間等密閉環境之中，將蒸發器放置在該密閉環境之外。冷凝器所在的密閉環境形成冷凝區，蒸發器所在的環境形成蒸發區。工質在工質流道中流動的過程中，吸收蒸發區的環境熱量，并釋放到冷凝區中，為密閉的制熱環境供熱，提高房間內的溫度，達到制熱效果。
[0043]在冷凝區的冷凝器的出口流出的高溫高壓工質為氣液混合態，順著工質流道進入隔離置換區中的置換模塊。置換模塊的隔離部件在其中形成了一個相對隔熱的環境，減少由冷凝區進入隔離置換區的工質與外界環境的熱交換。在隔離置換區中，基本僅存在吸熱單元和供熱單元內工質的熱量交換。最后，經低熱量隔離出口流出并進入第一節流件的入口的工質溫度比由冷凝器的出口流出的工質溫度更低。隔離入口處的第一節流件，相當于將原來換熱系統中蒸發器前端的換熱系統節流件前移，可以有效的將有用熱量散發在冷凝區，提高系統的有效產熱量，避免熱量浪費。降低了通過第一節流件進入蒸發器的工質的熱量，進入蒸發器的工質溫度更低，調節蒸發壓力，使得蒸發器的吸熱能力更高。
[0044]在供熱單元中吸收熱量被蒸發的含有更多氣態工質的工質經高熱量隔離出口流出。將高熱量隔離出口連接至壓縮機的入口，提高了壓縮機吸氣壓力，從而提升了壓縮機的壓縮比。
[0045]如圖9，蒸發器也可以包括普通蒸發器和聚熱板(被動式吸熱的異聚態吸熱板)。壓縮機的出口連接冷凝器的入口，冷凝器的出口連接隔離器的隔離入口，隔離器的低熱量隔離出口分別連接第一節流件的入口和第四節流件的入口，第一節流件的出口連接普通蒸發器的入口，第四節流件的出口連接聚熱板的入口，普通蒸發器的出口連接壓縮機的入口，聚熱板的出口連接壓縮機入口。將冷凝器放置在需要制熱的房間等密閉環境之中，將蒸發器放置在該密閉環境之外。冷凝器所在的密閉環境形成冷凝區，蒸發器所在的環境形成蒸發區。
[0046]如圖10，還可將換熱系統的高溫隔離出口連接至換熱系統節流件的入口。在供熱單元中吸收熱量被蒸發的含有更多氣態工質的工質經高熱量隔離出口流出，并通過換熱系統節流件進入聚熱板，提高進入聚熱板工質中的氣態工質的占比，使得被動吸熱型的聚熱板內的工質分布更加均勻，相當于為聚熱板進行了一次初級蒸發，提高系統的制熱能力。
[0047]如圖11，將高熱量隔離出口分別連接至換熱系統節流件的入口和壓縮機的入口。一方面，提高了壓縮機吸氣壓力，從而提升了壓縮機的壓縮比；另一反面，通過第四節流件進入聚熱板，提高進入聚熱板工質中的氣態工質的占比，使得被動吸熱型的聚熱板內的工質分布更加均勻，相當于為聚熱板進行了一次初級蒸發，提高系統的制熱能力。在供熱單元中吸收熱量被蒸發的含有更多氣態工質的工質經高熱量隔離出口流出。
[0048]置換模塊的加入改變了傳統卡諾式循環應用系統兩大區域、四大部件的構造格局，在所述冷凝區和所述蒸發區之間設置隔離置換區，并且將原來換熱系統中蒸發器前端的換熱系統節流件前移。節流件的前移可以有效的將有用熱量散發在冷凝區，提高系統的有效產熱量，避免熱量浪費。隔離置換區減少了工質經冷凝區進入蒸發區的過程中與外部的熱量交換，同時在置換模塊內部將工質分為兩部分，提取在傳統卡諾式循環應用系統無法再利用的低品質的冷凝余熱，使得經低溫隔離出口離開隔離置換區進入蒸發器的工質溫度比由冷凝器出口直接進入蒸發器的工質溫度更低。保證了整個制冷/制熱系統中制冷、制熱場景的完整，減少工質由冷凝區進入蒸發區過程中的冷凝熱量和蒸發熱量的損失。通過對隔離置換區的合理優化，為卡諾循環機的效率無限趨近于理想效率拓開了一個方向。從而突破了制冷/制熱系統的技術瓶頸，大大提高了制冷/制熱系統的能效比。
[0049]雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域普通技術人員可以在所附權利要求的范圍內做出各種變形或修改。
【主權項】
1.一種換熱系統置換模塊，其特征在于:包括隔離部件以及設置在所述隔離部件內的熱量置換系統;所述隔咼部件包括隔咼入口、低熱量隔咼出口、以及尚熱量隔咼出口 ；所述熱量置換系統連接所述隔咼入口、所述低熱量隔咼出口和所述尚熱量隔咼出口。2.根據權利要求1所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述熱量置換系統包括供熱單元、吸熱單元和置換單元;所述置換單元包括流量調節模塊;所述吸熱單元設置在所述隔離入口和所述低熱量隔離出口之間，所述供熱單元設置在所述吸熱單元的出口和所述高熱量隔離出口之間，所述流量調節模塊設置在所述吸熱單元的出口和所述供熱單元的入口之間。3.根據權利要求2所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述隔離入口設置節流件。4.根據權利要求3所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述吸熱單元包括第一換熱板片，所述第一換熱板片包括第一工質入口、第一工質出口、吸熱工質流道以及集液管，所述吸熱工質流道與所述第一工質入口連通，所述集液管與所述吸熱工質流道連通;所述供熱單元包括第二換熱板片，所述第二換熱板片包括第二工質入口、第二工質出口、供熱工質流道、以及集氣管，所述供熱工質流道與所述第二工質入口連通，所述集氣管與所述供熱工質流道連通;所述流量調節模塊連接所述第一工質出口和所述第二工質入口。5.根據權利要求4所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述集液管和所述吸熱工質流道通過第一回流通道連通，所述對回流通道與所述集液管的連接點的位置高于所述第一回流通道與所述吸熱工質流道的連接點的位置。6.根據權利要求5所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述吸熱單元設置氣相回流管，所述氣相回流管和所述吸熱單元之間通過第二回流通道連通，所述第二回流通道與所述吸熱工質流道的連接點的位置低于所述第二回流通道與所述氣相回流管的連接點的位置。7.根據權利要求4所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述集氣管和所述供熱工質流道通過第三回流通道連通，所述第三回流通道與所述集氣管的連接點的位置高于所述第三回流通道與所述供熱工質流道的連接點的位置。8.根據權利要求7所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述供熱單元設置液相回流管，所述液相回流管和所述供熱工質流道通過第四回流通道連通，所述第四回流通道與所述液相回流管的連接點的位置低于所述第四回流通道與所述供熱工質流道的連接點的位置。9.根據權利要求4或5或6或7或8所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述吸熱工質流道和所述供熱工質流道緊密貼合，并且所述吸熱工質流道內的工質流向與所述供熱工質流道內的工質流向相反。10.根據權利要求9所述的一種換熱系統置換模塊，其特征在于:所述節流件為縮徑管，所述流量調節模塊為毛細管。
【文檔編號】F25B41/06GK106016860SQ201610381117
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】唐玉敏, 虞紅偉, 張明亮, 朱科, 余金金, 田張新, 孫瑩瑩
【申請人】唐玉敏, 虞紅偉