一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，包括：主控制器、與主控制器連接的溫度檢測裝置，依次連接的壓縮機、油分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器和氣液分離器；氣液分離器連接壓縮機；主控制器分別連接壓縮機、節(jié)流裝置和冷凝器。本實用新型提供的技術(shù)方案，制冷循環(huán)模式與熱管循環(huán)模式共用一個制冷回路，通過利用室外自然冷源，將常規(guī)制冷系統(tǒng)的壓縮機作為氣泵使用，不僅可以實現(xiàn)有效制冷，而且能夠有效利用晝夜、過渡季節(jié)和冬季的室外自然冷源，大幅度降低運行能耗，具有優(yōu)異的節(jié)能減排效果。
【專利說明】
一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著金融、政府、制造、物流等行業(yè)的信息化建設(shè)與發(fā)展，基站、數(shù)據(jù)機房中心等具有全年供冷需求的高發(fā)熱密閉建筑空間在種類和數(shù)量上都在迅速增長。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)中心機房、電信基站的空調(diào)能耗占其總能耗的40%?50%。傳統(tǒng)的機房空調(diào)由于在室外環(huán)境溫度較低時，仍在制冷運行，導(dǎo)致能耗巨大，從而推動了利用室外自然冷源供冷的自然冷卻技術(shù)發(fā)展迅速。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)提出了在室外氣溫較低時利用風(fēng)機將室外空氣冷源引入通信機房實現(xiàn)降溫的技術(shù)方案，該方案可以有效利用自然冷源，減少空調(diào)機的運行時間，節(jié)約電能，但室外新風(fēng)中含有的灰塵、微粒、水分等也進入機房內(nèi)部，降低了電氣設(shè)備的可靠性和室內(nèi)環(huán)境的潔凈度。為解決這個問題，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種帶氣栗分離式熱管散熱裝置，在蒸發(fā)器出口至冷凝器進口段裝有氣栗，在冷凝器出口至蒸發(fā)器進口段上設(shè)有貯液彎，氣栗將蒸發(fā)器出來的蒸氣加速，快速輸運到冷凝器。但是該方案只有在室外環(huán)境溫度較低的情況下才能工作，無法實現(xiàn)全年制冷運行。該裝置僅能作為在室外環(huán)境溫度較低時的輔助冷卻手段，仍需要機械制冷設(shè)備保證夏季的供冷需求，增加額外機械制冷設(shè)備又將導(dǎo)致室內(nèi)整個空調(diào)系統(tǒng)所占用的安裝空間大，投資成本高。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)蒸氣壓縮制冷循環(huán)又可以利用自然冷卻循環(huán)，克服現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)安裝空間大，投資成本高的問題。
[0005]為此目的，本實用新型提出了一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，包括:主控制器、與所述主控制器連接的溫度檢測裝置，還包括依次連接的壓縮機、油分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器和氣液分離器;所述氣液分離器連接所述壓縮機;所述主控制器分別連接所述壓縮機、節(jié)流裝置和冷凝器。
[0006]優(yōu)選的，所述壓縮機設(shè)有排氣口和吸氣口；
[0007]所述壓縮機的排氣口與所述油分離器的入口相連通；
[0008]所述油分離器的回油口與所述壓縮機的吸氣口之間通過回油毛細(xì)管相連通；
[0009]所述油分離器的出口與所述冷凝器的入口相連通；
[0010]所述冷凝器的出口與所述節(jié)流裝置的入口相連通；
[0011 ]所述節(jié)流裝置的出口與所述蒸發(fā)器的入口相連通；
[0012]所述蒸發(fā)器的出口與所述氣液分離器的入口相連通；
[0013]所述氣液分離器的出口與所述壓縮機的吸氣口相連通。
[0014]優(yōu)選的，所述氣液分離器設(shè)置在室內(nèi)所述蒸發(fā)器的出口位置，所述氣液分離器通過設(shè)有單向閥的管道與所述蒸發(fā)器的進口連接，將過多的液態(tài)制冷劑重新回流至所述蒸發(fā)器的進口處。
[0015]優(yōu)選的，所述油分離器的位置高于所述壓縮機的位置。
[0016]優(yōu)選的，所述節(jié)流裝置為電子膨脹閥、電子膨脹閥與電磁閥并聯(lián)或電動流量調(diào)節(jié)閥與電子膨脹閥并聯(lián)構(gòu)成。
[0017]優(yōu)選的，所述冷凝器為水冷冷凝器、風(fēng)冷冷凝器或蒸發(fā)式冷凝器。
[0018]本實用新型實施方式提供的熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)室外不同溫度，可以調(diào)節(jié)壓縮機的運行狀態(tài)、節(jié)流裝置的開關(guān)狀態(tài)以及冷凝器的運行狀態(tài)，使空調(diào)系統(tǒng)切換為制冷循環(huán)模式或熱管循環(huán)模式，制冷循環(huán)模式與熱管循環(huán)模式共用一個空調(diào)系統(tǒng)回路，因此本實用新型在不增加任何成本的前提下，通過利用室外自然冷源，將常規(guī)制冷系統(tǒng)的壓縮機作為氣栗使用，不僅可以實現(xiàn)機房空調(diào)系統(tǒng)低溫有效制冷，同時也拓寬了現(xiàn)有壓縮機節(jié)能制冷范圍，而且大幅降低了現(xiàn)有復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的機組成本，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了維護難度；同時能有效利用晝夜、過渡季節(jié)和冬季的室外自然冷源，大幅度降低運行能耗，具有優(yōu)異的節(jié)能減排效果。
【附圖說明】
[0019]通過參考附圖會更加清楚的理解本實用新型的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本實用新型進行任何限制，在附圖中:
[0020]圖1為本實用新型實施方式提供的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的原理示意圖；
[0021]圖2為本實用新型另一種實施方式提供的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的原理示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施方式提供的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的控制示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施方式提供的制冷循環(huán)模式的原理示意圖；
[0024]圖5為本實用新型實施方式提供的制冷循環(huán)模式的壓焓圖；
[0025]圖6為本實用新型實施方式提供的熱管循環(huán)模式的原理示意圖；
[0026]圖7為本實用新型實施方式提供的熱管循環(huán)模式的壓焓圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細(xì)描述。
[0028]本實用新型實施方式提供了一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，包括:主控制器、與主控制器連接的溫度檢測裝置，還包括依次連接的壓縮機1、油分離器2、冷凝器3、節(jié)流裝置4、蒸發(fā)器5和氣液分離器6;氣液分離器6連接壓縮機I;主控制器分別連接壓縮機1、節(jié)流裝置4和冷凝器3。
[0029]本實用新型實施方式提供的熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)室外不同溫度，可以調(diào)節(jié)壓縮機的運行狀態(tài)、節(jié)流裝置的開關(guān)狀態(tài)以及冷凝器的運行狀態(tài)，使空調(diào)系統(tǒng)切換為制冷循環(huán)模式或熱管循環(huán)模式，制冷循環(huán)模式與熱管循環(huán)模式共用一個空調(diào)系統(tǒng)回路，因此本實用新型在不增加任何成本的前提下，通過利用室外自然冷源，將常規(guī)制冷系統(tǒng)的壓縮機作為氣栗使用，不僅可以實現(xiàn)機房空調(diào)系統(tǒng)低溫有效制冷，同時也拓寬了現(xiàn)有壓縮機節(jié)能制冷范圍，而且大幅降低了現(xiàn)有復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)的機組成本，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了維護難度；同時能有效利用晝夜、過渡季節(jié)和冬季的室外自然冷源，大幅度降低運行能耗，具有優(yōu)異的節(jié)能減排效果。
[0030]如圖1所示，壓縮機I設(shè)有排氣口和吸氣口；壓縮機I的排氣口與油分離器2的入口相連通;油分離器2的回油口與壓縮機I的吸氣口之間通過回油毛細(xì)管相連通;油分離器2的出口與冷凝器3的入口相連通;冷凝器3的出口與節(jié)流裝置4的入口相連通;節(jié)流裝置4的出口與蒸發(fā)器5的入口相連通;蒸發(fā)器5的出口與氣液分離器6的入口相連通;氣液分離器6的出口與壓縮機I的吸氣口相連通。其中，冷凝器3可以為水冷冷凝器3、風(fēng)冷冷凝器3或蒸發(fā)式冷凝器3。其中，壓縮機I可以是一個或多個構(gòu)成。
[0031]優(yōu)選的，如圖2所不，氣液分離器6設(shè)置在室內(nèi)8蒸發(fā)器5的出口位置，氣液分離器6通過設(shè)有單向閥的管道與蒸發(fā)器5的進口連接，將過多的液態(tài)制冷劑重新回流至蒸發(fā)器5的進口處。優(yōu)選的，為保障系統(tǒng)處于熱管循環(huán)模式時，能夠高效回油，所述油分離器2的位置高于所述壓縮機I的位置。
[0032]優(yōu)選的，節(jié)流裝置4可以是電子膨脹閥，電子膨脹閥處于最大開度時能夠滿足壓縮機I循環(huán)流量需求;節(jié)流裝置4也可以是由電子膨脹閥與電磁閥并聯(lián)構(gòu)成或電動流量調(diào)節(jié)閥與電子膨脹閥并聯(lián)構(gòu)成。
[0033]需要解釋的是，如圖3所示，根據(jù)室外環(huán)境溫度的高低，將室外環(huán)境溫度帶帶劃分為制冷區(qū)與熱管區(qū)兩個區(qū)段，主控制器針對不同的室外環(huán)境溫度區(qū)段，相應(yīng)切換空調(diào)系統(tǒng)運行制冷循環(huán)模式或熱管循環(huán)模式。制冷區(qū)為:室外環(huán)境溫度To>T;熱管區(qū)為:T 2室外空氣溫度To;其中T可根據(jù)具體機房溫度而設(shè)定。制冷循環(huán)模式和熱管循環(huán)模式共用一個空調(diào)系統(tǒng)回路，即由壓縮機1、油分離器2、冷凝器3、節(jié)流裝置4、蒸發(fā)器5和氣液分離器6構(gòu)成的回路。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)切換至熱管循環(huán)模式時，若壓縮機I為轉(zhuǎn)速可控型壓縮機I，則壓縮機I處于低頻運行狀態(tài)，其中，節(jié)流裝置4如果是大通徑電子膨脹閥，則可考慮去除節(jié)流裝置4中的電磁閥，并且此時電子膨脹閥處于全開模式;如果節(jié)流裝置4是由一個電磁閥與一個電子膨脹閥并聯(lián)組合構(gòu)成，則電磁閥處于開啟模式，電子膨脹閥處于關(guān)閉模式;如果節(jié)流裝置4由一個電動流量調(diào)節(jié)閥與一個電子膨脹閥并聯(lián)組合構(gòu)成，則電動流量調(diào)節(jié)閥處于開啟模式，電子膨脹閥處于關(guān)閉模式。
[0034]當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)處于熱管循環(huán)模式時，主控制器可以根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷大小以及室外環(huán)境溫度確定壓縮機I的轉(zhuǎn)速和冷凝器3的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)冷量的精確調(diào)節(jié)，控制熱管工作溫度，具體的，當(dāng)室外環(huán)境溫度升高或室內(nèi)負(fù)荷增加時，此時提升冷凝器3的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，若壓縮機I為變頻壓縮機I，則可以提升壓縮機I轉(zhuǎn)速;當(dāng)室外環(huán)境溫度降低或室內(nèi)負(fù)荷減小時，此時降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速，若壓縮機I為變頻壓縮機I，則降低壓縮機I轉(zhuǎn)速。當(dāng)壓縮機I為低頻運行時，采用每隔一段時間t切換到高頻運行實現(xiàn)壓縮機I回油;冷凝器3的風(fēng)機轉(zhuǎn)速以及變頻壓縮機I調(diào)節(jié)過程中可以以蒸發(fā)器5出口過熱度作為系統(tǒng)精確調(diào)控參數(shù)。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)處于制冷模式時，也可以根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷大小以及外環(huán)境溫度確定壓縮機I運行狀態(tài)、膨脹閥開度以及外風(fēng)機的轉(zhuǎn)速進行冷量調(diào)節(jié)。
[0035]其中，空調(diào)系統(tǒng)模式切換時可以采用溫度差值法以及延時控制方法進行切換，若室外環(huán)境溫度To滿足T+Δ To^ T-Δ T，則所述空調(diào)系統(tǒng)維持當(dāng)前運行模式不變;若室外環(huán)境溫度To滿足TP T+Δ T，并且維持時間Δ t，則所述空調(diào)系統(tǒng)切換至制冷循環(huán)模式運行;若室外環(huán)境溫度To滿足To <Τ-Δ T時，并且維持Δ t時間，則所述空調(diào)系統(tǒng)切換至熱管循環(huán)模式運行;其中，A T為預(yù)設(shè)溫度波動值。
[0036]具體的，如圖4所示，當(dāng)環(huán)境溫度To>T時，熱管循環(huán)模式無法正常運行，空調(diào)系統(tǒng)運行制冷模式，由壓縮機1、油分離器2、冷凝器3、節(jié)流裝置4、蒸發(fā)器5、氣液分離器6構(gòu)成制冷循環(huán)模式，利用制冷工質(zhì)在制冷蒸發(fā)器5直接蒸發(fā)實現(xiàn)制冷;若此時系統(tǒng)節(jié)流裝置4為大通徑電子膨脹閥時，則電子膨脹閥處于調(diào)節(jié)模式，若系統(tǒng)中含有與電子膨脹閥并聯(lián)的電磁閥，此時電磁閥關(guān)閉，通過控制壓縮機I運行狀態(tài)、風(fēng)機轉(zhuǎn)速以及膨脹閥開度實現(xiàn)系統(tǒng)常規(guī)制冷。如圖5所示，為制冷循環(huán)模式的壓焓圖，其中I一2為壓縮過程，2—3為冷凝過程，3—4為節(jié)流過程，4一 I為蒸發(fā)吸熱過程。工質(zhì)離開蒸發(fā)器5后，進入氣液分離器6，其中氣態(tài)形式的工質(zhì)進入壓縮機I，進行1-2壓縮過程。工質(zhì)和潤滑油組成的混合物進入油分離器2，其中大部分潤滑油返回壓縮機I。在冷凝器3中冷卻為液態(tài)的工質(zhì)，經(jīng)過電子膨脹閥，實現(xiàn)降壓，返回蒸發(fā)器5，構(gòu)成循環(huán)。在室外溫度較高時，壓縮機I機械制冷，起到高效制冷效果。
[0037]當(dāng)環(huán)境溫度滿足To< T時，為實現(xiàn)節(jié)能效果，如圖6所示，機組運行熱管循環(huán)模式，由壓縮機1、油分離器2、冷凝器3、節(jié)流裝置4、蒸發(fā)器5、氣液分離器6構(gòu)成熱管循環(huán)模式，利用制冷工質(zhì)在制冷蒸發(fā)器5直接蒸發(fā)實現(xiàn)制冷;若此時系統(tǒng)節(jié)流裝置4為大通徑電子膨脹閥時，則膨脹閥處于全開模式，若系統(tǒng)中含有與電子膨脹閥并聯(lián)的電磁閥，此時電磁閥打開；通過控制壓縮機I運行狀態(tài)、冷凝器3的風(fēng)機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)系統(tǒng)熱管制冷。如圖7所示，為熱管循環(huán)模式的壓焓圖，其中I一2壓縮過程，2—3冷凝過程，3—4液管壓損，4一I蒸發(fā)吸熱過程。工質(zhì)離開蒸發(fā)器5后，進入氣液分離器6，其中氣態(tài)形式的工質(zhì)進入壓縮機I，進行1-2壓縮過程。工質(zhì)和潤滑油組成的混合物進入油分離器2，其中大部分潤滑油返回壓縮機I。在冷凝器3中冷卻為液態(tài)的工質(zhì)，經(jīng)過電磁閥時會產(chǎn)生一定的壓損，對應(yīng)于3-4液管壓損過程。離開電磁閥后，工質(zhì)返回蒸發(fā)器5，構(gòu)成循環(huán)。熱管循環(huán)模式時，壓縮機I低頻運行，通過利用室外自然冷源，將常規(guī)制冷系統(tǒng)的壓縮機I作為氣栗使用，既能起到高效制冷效果又能降低能耗。
[0038]例如，針對24°C恒溫機房，設(shè)定TSlOcC，當(dāng)室外環(huán)境溫度To< _5°C時，系統(tǒng)運行熱管循環(huán)模式，當(dāng)室外環(huán)境溫度To>-5 °C時，系統(tǒng)運行制冷模式。
[0039]雖然結(jié)合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括:主控制器、與所述主控制器連接的溫度檢測裝置，還包括依次連接的壓縮機、油分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器和氣液分離器;所述氣液分離器連接所述壓縮機;所述主控制器分別連接所述壓縮機、節(jié)流裝置和冷凝器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，所述壓縮機設(shè)有排氣口和吸氣口； 所述壓縮機的排氣口與所述油分離器的入口相連通； 所述油分離器的回油口與所述壓縮機的吸氣口之間通過回油毛細(xì)管相連通； 所述油分離器的出口與所述冷凝器的入口相連通； 所述冷凝器的出口與所述節(jié)流裝置的入口相連通； 所述節(jié)流裝置的出口與所述蒸發(fā)器的入口相連通； 所述蒸發(fā)器的出口與所述氣液分離器的入口相連通； 所述氣液分離器的出口與所述壓縮機的吸氣口相連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，所述氣液分離器設(shè)置在室內(nèi)所述蒸發(fā)器的出口位置，所述氣液分離器通過設(shè)有單向閥的管道與所述蒸發(fā)器的進口連接，將過多的液態(tài)制冷劑重新回流至所述蒸發(fā)器的進口處。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，所述油分離器的位置高于所述壓縮機的位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，所述節(jié)流裝置為電子膨脹閥、電子膨脹閥與電磁閥并聯(lián)或電動流量調(diào)節(jié)閥與電子膨脹閥并聯(lián)構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)，所述冷凝器為水冷冷凝器、風(fēng)冷冷凝器或蒸發(fā)式冷凝器。
【文檔編號】F24F11/00GK205448124SQ201620233759
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】石文星, 王飛, 張國輝
【申請人】清華大學(xué)