CN101504222B - 一种空调 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空调，包括蒸发器、冷凝器、压缩机、液泵、储液器、第一、二通断控制阀件、第一、二流向控制阀件、节流装置、带第三流向控制阀件的液泵旁通管和带第四流向控制阀件的压缩机旁通管；其中液泵入口经第二通断控制阀件耦合至储液器的出口，储液器出口高于液泵入口，其高度H的计算公式为：H＞(NPSH+L×R+Z)/r，其中r为储液器内冷媒的密度，NPSH为液泵的气蚀余量，L为储液器出口至液泵入口的管路长度，R为储液器出口至液泵入口单位管长磨损阻力，Z为储液器出口至液泵入口的局部阻力损失。本发明节能效果明显。

Description

一种空调
技术领域
本发明涉及一种空调。
背景技术
现代化信息技术的发展，使得通信机房日益普及。同时伴随着国家节能减排的政策出台，各大运营商在拓展业务的同时也在想尽办法减少支出，特别是电费的支出。机房中空调用电约占整个机房用电的一半，而传统的空调系统中压缩机耗电又占据了空调耗电的绝大部分，因此如何减少压缩机的工作时间从而减少耗电成了空调节能的一个方向。
由于通信机房设备发热量大，故机房空调要求全年制冷。而传统的机房空调的不足之处在于：空调是按照夏季的室外环境温度进行配置的，当在冬季或春秋两季室外环境温度较低的情况下需要模拟夏季工况来维持压缩机系统的正常工作，在全年的运行中均需要运行压缩机。如果能够利用室外冷源将冷量直接释放到室内就能减少压缩机的工作时间，从而节省了能耗。
目前，制冷行业中利用室外冷源冷却室内主要有以下两种方式：
1.乙二醇自然冷却
在室内机中增加一个制冷量与蒸发器相当的“经济盘管”，位于室内机组中的水泵将室外机组中的温度较低的乙二醇水溶液泵入经济盘管，与室内的热空气进行热交换实现制冷的目的。
该方案的不足之处在于：a.其应用局限在水冷机组；b.由于经济盘管的存在，导致室内风机负荷加重，风机的全年耗能增大，减弱了节能的效果；c.追加投资较多。
2.直接通室外新风
直接将室外新风引到机房空调室内回风口，经过过滤网送往室内。
该方案的不足之处在于：a.送往室内的空气其相对湿度不好控制；b.如果送风温度低于了室内露点温度，有可能在设备上凝露；c.尽管通过过滤网，但室内的洁净度仍没办法保证，会影响到主设备的运行且增加了滤网维护量；d.需要在维护结构上挖空，破坏了建筑物的完整性；e.若出现雨雪天气会将水直接送进机房。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种节能效果明显的空调。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种空调，包括蒸发器、冷凝器、压缩机、液泵和储液器，还包括第一通断控制阀件、第一流向控制阀件、第二通断控制阀件、第二流向控制阀件、节流装置、带第三流向控制阀件的液泵旁通管和带第四流向控制阀件的压缩机旁通管；所述压缩机入口经第一通断控制阀件耦合至蒸发器的出口，所述压缩机出口经第一流向控制阀件耦合至冷凝器的入口；所述液泵入口经第二通断控制阀件耦合至储液器的出口，所述液泵出口经第二流向控制阀件耦合至节流装置的入口；所述冷凝器出口耦合至储液器入口，所述节流装置出口耦合至蒸发器入口；所述压缩机旁通管入口耦合至蒸发器出口、压缩机旁通管出口耦合至冷凝器入口，液泵旁通管入口耦合至储液器出口、液泵旁通管出口耦合至节流装置入口，储液器(1)出口高于液泵(3)入口，其高度H的计算公式为：H＞(NPSH+L×R+Z)/r，其中r为储液器内冷媒的密度，NPSH为液泵的气蚀余量，L为储液器出口至液泵入口的管路长度，R为储液器出口至液泵入口单位管长磨损阻力，Z为储液器出口至液泵入口的局部阻力损失。
所述空调还包括流量调节阀和带第三通断控制阀件的节流装置旁通管，所述流量调节阀用于对液泵内冷媒的流量进行调节，所述节流装置旁通管并联在节流装置两端。
所述第一通断控制阀件为第一三通通断控制阀件，所述第一三通通断控制阀件入口与蒸发器出口耦合、第一三通通断控制阀件的两个出口分别与压缩机旁通管入口、压缩机入口耦合；所述第二通断控制阀件为第二三通通断控制阀件，所述第二三通通断控制阀件入口与储液器出口耦合、第二三通通断控制阀件的两个出口分别与液泵旁通管入口、液泵入口耦合。
所述空调还包括储液器旁通管，所述储液器旁通管并联在储液器两端。
所述第一通断控制阀件、第二通断控制阀件分别为电磁阀或截止阀或电动球阀。
所述第一流向控制阀件、第二流向控制阀件、第三流向控制阀件和第四流向控制阀件分别为单向阀或截止阀或电动球阀。
所述第三通断控制阀件为电磁阀或截止阀或电动球阀。
所述空调用于通信机房。
本发明与现有技术对比的有益效果是：在流量相同条件下，因液泵消耗功率远小于压缩机消耗功率，且因避免采用直接通室外新风的方式，使得本发明节能效果明显，且保证了机房内温湿度控制及洁净度要求。当压缩机系统运行时：本发明设有带第四流向控制阀件的压缩机旁通管，保证压缩机排气压力不会作用在吸气管路，保证压缩机正常运行；本发明在液泵入口前设有第二通断控制阀件、在液泵出口后设有第二流向控制阀件，保证高压冷媒不会直接作用在液泵上，保证液泵可以长期正常使用。当液泵系统运行时：本发明在压缩机入口前设有第一通断控制阀件、在压缩机出口后设有第一流向控制阀件，保证冷媒不会灌进压缩机。本发明设有带第三流向控制阀件的液泵旁通管，液泵不会形成自循环，最大限度利用了液泵的能力。
附图说明
图1是本发明具体实施方式一的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式二的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式三的结构示意图；
图4是本发明具体实施方式四的结构示意图。
图中：1-储液器；2-第二通断控制阀件；3-液泵；4-流量调节阀；5-第二流向控制阀件；6-第三流向控制阀件；7-第三通断控制阀件；8-节流装置；9-蒸发器；10-第一通断控制阀件；11-压缩机；12-第一流向控制阀件；13-第四流向控制阀件；14-冷凝器；15-储液器旁通管；16-液泵旁通管；17-节流装置旁通管；18-压缩机旁通管。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式一
如图1所示，一种空调，包括蒸发器9、冷凝器14、压缩机11、液泵3、储液器1、第一通断控制阀件10、第一流向控制阀件12、第二通断控制阀件2、第二流向控制阀件5、节流装置8、带第三流向控制阀件6的液泵旁通管16和带第四流向控制阀件13的压缩机旁通管18。
所述第一通断控制阀件10、第二通断控制阀件2可以分别为电磁阀或截止阀或球阀或电动球阀。所述第一流向控制阀件12、第二流向控制阀件5、第三流向控制阀件6和第四流向控制阀件13可以分别为单向阀或截止阀或球阀或电动球阀。
压缩机11用于将低温低压冷媒蒸汽压缩成高温高压冷媒蒸汽。液泵3用于输送液态冷媒，且可在高运行压力下稳定工作而不产生泄漏，该泵可采用磁力驱动的工业液体泵或屏蔽泵。冷凝器14用于气态冷媒放热液化，蒸发器9用于液态冷媒吸热气化。节流装置8用于冷媒的流量控制，在压缩机运行时执行压缩机系统流量控制逻辑，在液泵运行时执行液泵系统流量控制逻辑，所述节流装置可采用电子膨胀阀或其他具有开度调节功能的节流阀件。储液器1用于储存一定量的冷媒，保证液泵运行时有足够的供液。第一通断控制阀件10和第二通断控制阀件2用于液泵3与压缩机11两套系统的切换。第一流向控制阀件12、第二流向控制阀件5、第三流向控制阀件6和第四流向控制阀件13用于冷媒流向的控制。所述冷媒可采用氟利昂。
所述压缩机11入口经第一通断控制阀件10耦合至蒸发器9的出口，所述压缩机11出口经第一流向控制阀件12耦合至冷凝器14的入口；所述液泵3入口经第二通断控制阀件2耦合至储液器1的出口，所述液泵3出口经第二流向控制阀件5耦合至节流装置8的入口；所述冷凝器14出口耦合至储液器1入口，所述节流装置8出口耦合至蒸发器9入口；所述压缩机旁通管18入口耦合至蒸发器9出口、压缩机旁通管18出口耦合至冷凝器14入口，液泵旁通管16入口耦合至储液器1出口、液泵旁通管16出口耦合至节流装置8入口。
第二通断控制阀件2在液泵系统运行时开启，第一通断控制阀件10在液泵系统运行时关闭，防止液态冷媒进入压缩机11。第二通断控制阀件2在压缩机系统运行时关闭，防止压缩机11运行时的高压冷媒作用在液泵3上损坏液泵。第一通断控制阀件10在压缩机系统运行时开启。
第一流向控制阀件12用于防止液泵系统运行时冷媒灌回压缩机11，第四流向控制阀件13用于防止压缩机11系统运行时从压缩机出口排出的高压气体通过压缩机旁通管18直接回到压缩机入口损坏压缩机。第二流向控制阀件5用于防止压缩机系统运行时高压作用在液泵3上，第三流向控制阀件6用于防止液泵系统运行时从液泵出来的液态冷媒经过液泵旁通管16回到液泵。
本具体实施方式的工作原理如下：
压缩机系统工作时，从压缩机11出口出来的冷媒经第一流向控制阀件12、冷凝器14，储液器1、液泵旁通管16、第三流向控制阀件6、节流装置8、蒸发器9和第一通断控制阀件10回到压缩机11完成循环。
液泵系统工作时，从液泵3出口出来的冷媒经第二流向控制阀件5、节流装置8、蒸发器9、压缩机旁通管18、第四流向控制阀件13、冷凝器14、储液器1和第二通断控制阀件2回到液泵3完成循环。
所述储液器1出口应高于液泵3入口，其高度H的计算公式可采用：H＞(NPSH+L×R+Z)/r，其中r为储液器内冷媒的密度，NPSH为液泵的气蚀余量，L为储液器出口至液泵入口的管路长度，R为储液器出口至液泵入口单位管长磨损阻力，Z为储液器出口至液泵入口的局部阻力损失。这可保证液态冷媒进入液泵3之前有一定的过冷度，从而保证泵的稳定运行。
在流量相同条件下，液泵的消耗功率远小于压缩机的消耗功率。例如：对于20kW制冷量的机组，在流量相同条件下，液泵的消耗功率不到压缩机消耗功率的10％，对于更大制冷量的机组，两者相差更多，因此本发明节能效果明显。本发明的压缩机系统和液泵系统共用冷凝器和蒸发器，节约了成本。本发明由于不是直接引室外新风到室内，室内的温湿度和洁净度便于控制，本发明可以满足机房空调室内洁净度要求。
具体实施方式二
如图2所示，本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式的空调还包括储液器旁通管15，所述储液器旁通管15并联在储液器1两端。例如在图2中，所述储液器旁通管15入口耦合至冷凝器14出口，所述储液器旁通管15出口耦合至第二通断控制阀件2入口，其中，所述储液器旁通管15出口在液泵旁通管16入口与第二通断控制阀件2入口交汇点之后。或者所述储液器旁通管15出口在液泵旁通管16入口与第二通断控制阀件2入口交汇点之前(图2中未示出)。
本具体实施方式与具体实施方式一的工作原理的不同之处在于：液泵系统工作时，从冷凝器14出来的冷媒一部分经储液器1，一部分经储液器旁通管15，两部分冷媒在第二通断控制阀件2前混合后回到液泵3完成循环。本具体实施方式通过储液器旁通管15引一部分冷凝器14中的低温冷媒增加液泵3入口的过冷度，维持液泵的稳定运行防止气蚀，避免损坏液泵。
具体实施方式三
如图3所示，本具体实施方式与具体实施方式二的不同之处在于：在本具体实施方式中，所述第一通断控制阀件10为第一三通通断控制阀件，所述第一三通通断控制阀件入口与蒸发器9出口耦合、第一三通通断控制阀件的两个出口分别与压缩机旁通管18入口、压缩机11入口耦合；所述第二通断控制阀件2为第二三通通断控制阀件，所述第二三通通断控制阀件入口与储液器1出口耦合、第二三通通断控制阀件的两个出口分别与液泵旁通管16入口、液泵3入口耦合。
本具体实施方式的工作原理如下：压缩机系统工作时，从压缩机11出口出来的冷媒经第一流向控制阀件12、冷凝器14，从冷凝器14出来的冷媒一部分经储液器1，一部分经储液器旁通管15，两部分冷媒在第二三通通断控制阀件前混合后流经第二三通通断控制阀件、液泵旁通管16、第三流向控制阀件6、节流装置8、蒸发器9、第一三通控制阀件回到压缩机11完成循环。
液泵系统工作时，从液泵3出口出来的冷媒经第二流向控制阀件5、节流装置8、蒸发器9，第一三通控制阀件、压缩机旁通管18、第四流向控制阀件13、冷凝器14，从冷凝器14出来的冷媒一部分经储液器1，一部分经储液器旁通管15，两部分冷媒在第二三通通断控制阀件前混合后流经第二三通通断控制阀件回到液泵3完成循环。
具体实施方式四
如图4所示，本具体实施方式与具体实施方式二的不同之处在于：本具体实施方式的空调还包括流量调节阀4，所述流量调节阀4用于对液泵3内冷媒的流量进行调节。在图4中，流量调节阀4可以放置在液泵3出口与第二流向控制阀件5之间。当然流量调节阀4也可以放置在液泵3入口与第二通断控制阀件2之间，或者放置在第二流向控制阀件5与液泵旁通管16出口之间，或者放置在液泵旁通管16入口与第二通断控制阀件2之间。所述流量调节阀4可以为恒流阀、电子膨胀阀等。
本具体实施方式的空调还包括带第三通断控制阀件7的节流装置旁通管17，所述节流装置可以为热力膨胀阀、电子膨胀阀或者毛细管等。所述节流装置旁通管17并联在节流装置8两端。第三通断控制阀件7在压缩机系统运行时关闭，防止冷媒从节流装置旁通管17直接进入蒸发器9。第三通断控制阀件7在液泵系统运行时开启。
本具体实施方式的工作原理如下：
当压缩机系统工作时，从压缩机11出口排出的高温高压的蒸汽经过第一流向控制阀件12在冷凝器14中液化冷凝，之后高温高压的冷媒液体进入到储液器1，从储液器1出来的液体依次经过液泵旁通管16、第三流向控制阀件6，在节流装置8处进行降压节流，节流后的低温低压冷媒液体在蒸发器9中进行气化蒸发，低温低压的冷媒蒸汽经过第一通断控制阀件10回到压缩机11完成循环。
液泵系统工作时，从液泵3中泵出的冷媒经过流量调节阀4进行流量的调节后，依次经过第二流向控制阀件5，节流装置旁通管17，第三通断控制阀件7，进入蒸发器9中蒸发，从蒸发器9中出来的冷媒蒸汽或两相冷媒经过压缩机旁通管18、第四流向控制阀件13进入冷凝器14中进行液化冷凝，从冷凝器14中出来的液态冷媒一部分经过储液器旁通管15、另一部分经过储液器1，从储液器1中出来的液态冷媒与储液器旁通管15中出来的液态冷媒在第二通断控制阀件2入口前混合后，经过第二通断控制阀件2回到液泵3完成循环。
上述空调优选用于通信机房。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种空调，包括蒸发器(9)、冷凝器(14)、压缩机(11)、液泵(3)和储液器(1)，其特征在于：还包括第一通断控制阀件(10)、第一流向控制阀件(12)、第二通断控制阀件(2)、第二流向控制阀件(5)、节流装置(8)、带第三流向控制阀件(6)的液泵旁通管(16)和带第四流向控制阀件(13)的压缩机旁通管(18)；所述压缩机(11)入口经第一通断控制阀件(10)耦合至蒸发器(9)的出口，所述压缩机(11)出口经第一流向控制阀件(12)耦合至冷凝器(14)的入口；所述液泵(3)入口经第二通断控制阀件(2)耦合至储液器(1)的出口，所述液泵(3)出口经第二流向控制阀件(5)耦合至节流装置(8)的入口；所述冷凝器(14)出口耦合至储液器(1)入口，所述节流装置(8)出口耦合至蒸发器(9)入口；所述压缩机旁通管(18)入口耦合至蒸发器(9)出口、压缩机旁通管(18)出口耦合至冷凝器(14)入口，液泵旁通管(16)入口耦合至储液器(1)出口、液泵旁通管(16)出口耦合至节流装置(8)入口，储液器(1)出口高于液泵(3)入口，其高度H的计算公式为：H＞(NPSH+L×R+Z)/r，其中r为储液器内冷媒的密度，NPSH为液泵的气蚀余量，L为储液器出口至液泵入口的管路长度，R为储液器出口至液泵入口单位管长磨损阻力，Z为储液器出口至液泵入口的局部阻力损失。
2.根据权利要求1所述的空调，其特征在于：还包括流量调节阀(4)和带第三通断控制阀件(7)的节流装置旁通管(17)，所述流量调节阀(4)用于对液泵(3)内冷媒的流量进行调节，所述节流装置旁通管(17)并联在节流装置(8)两端。
3.根据权利要求1所述的空调，其特征在于：所述第一通断控制阀件(10)为第一三通通断控制阀件，所述第一三通通断控制阀件(10)入口与蒸发器(9)出口耦合、第一三通通断控制阀件(10)的两个出口分别与压缩机旁通管(18)入口、压缩机(11)入口耦合；所述第二通断控制阀件(2)为第二三通通断控制阀件，所述第二三通通断控制阀件(2)入口与储液器(1)出口耦合、第二三通通断控制阀件的两个出口分别与液泵旁通管(16)入口、液泵(3)入口耦合。
4.根据权利要求1-3任一所述的空调，其特征在于：还包括储液器旁通管(15)，所述储液器旁通管(15)并联在储液器(1)两端。
5.根据权利要求1-3任一所述的空调，其特征在于：所述第一通断控制阀件(10)、第二通断控制阀件(2)分别为电磁阀或截止阀或电动球阀。
6.根据权利要求1-3任一所述的空调，其特征在于：所述第一流向控制阀件(12)、第二流向控制阀件(5)、第三流向控制阀件(6)和第四流向控制阀件(13)分别为单向阀或截止阀或电动球阀。
7.根据权利要求2所述的空调，其特征在于：所述第三通断控制阀件(7)为电磁阀或截止阀或电动球阀。
8.根据权利要求1-3任一所述的空调，其特征在于：所述空调用于通信机房。
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