CN102359738A - 一种热管与制冷系统复合式能量输运方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷热能量输运技术领域，涉及一种热管与制冷系统复合式能量输运方法，将双循环可控热管系统与压缩式循环制冷系统组合实现能量输运，实现能量输运的装置系统包括蒸发器和冷凝器两类换热器，每类换热器是一个或2个并联组成；整体装置系统包括热管系统和制冷系统以及冷凝液供液与分配、气液两相流动与分离、气相输送与分配、液相收集与储存、温度调节与控制五个子系统；用于实现通讯基站、各类电源柜、控制柜的机房内冷却降温场合，采用热管系统与热泵系统复合式工作，有效利用间歇性废热或余热，节能效果好，能耗低；所用系统装置结构简单，占用空间小，环境友好。

Description

一种热管与制冷系统复合式能量输运方法

技术领域：

本发明属于冷热能量输运技术领域，涉及一种将热管系统与制冷系统相复合形成的进行热能输运的热管与制冷系统复合式能量输运方法。

背景技术：

在现实生活和生产过程中，常常需要将热量从一个区域输运到另一区域，如通讯基站、各类电源柜、控制柜和机房等场合，由于有内热源存在，需要将内热源产生的热量传递到外部环境中；在某些内热源密度较大的工业或商业场所的空调系统，需要将内热源产生的热量传递到外部环境中；在气调库或冷库，需要将内部储存物品产生的热量传递到外部环境中，等等；在这些场合共同存在的特征是一年四季中的某些季节，如冬季、春秋两季，放热区域的设定温度往往比外部环境的温度还高时可利用外部环境的冷量直接吸收放热区域排出的热量；而在夏季某些时段，放热区域的设定温度往往比外部环境的温度要低，须用制冷系统提供冷量来进行冷却，所以，一年四季都采用制冷系统进行冷却的方案是不节能的。以机房为例，通讯基站、各类电源柜、控制柜等机房内的温度、湿度和洁净度直接影响着其内部通讯设备或控制系统工作的可靠性和使用寿命，若机房温度超出允许值，通讯设备的性能会下降，设备中电子元器件工作的稳定性和老化速率都与工作环境有关，超过某一许可温度后，温度每升高10度，功率元件的寿命减少50％，计算元件的可靠性下降25％；湿度可能引起电路板产生电化学腐蚀而导致电子元件和集成电路的失效；沉积的灰尘使电子元件的散热性能大大降低，影响设备的使用寿命。通常，通讯基站、各类电源柜和控制柜内设备的密度高，发热量大，目前的降温设备普遍采用空调，据统计，空调是通讯基站中的主要用电设备，空调的电费支出占整个基站电费支出的50％左右。专家预计，随着3G网络建设大幕的拉开，未来几年全国基站总数将增至100万个。以单个基站一年的空调耗电量大约1.5万千瓦时测算，我国全部基站空调每年的能耗约150亿千瓦时，通讯基站的节能十分重要。由于通讯基站站内温度的升高是因电气设备的长期运行发热、而非站外环境温度所致。如一年四季均用空调来保持站内温度(主要是降温)，则冬、春、秋三季及夏季的早晚时段的室外低温便可散热降温的有利条件被忽视，从而导致电能的无谓浪费、营运成本居高不下。因此随着国家能源政策的不断强化以及通讯企业自身的经济绩效和政治绩效的需要，基站的节能降耗变得可行、必要和十分紧迫。目前采用的节能方案主要有五种：(1)基站风冷间接散热器加空调降温系统节能方案；(2)基站地下水冷间接散热器加空调降温系统节能方案；(3)基站地下室缓冲直接风冷加空调降温系统节能方案；(4)基站新风缓冲防尘直接风冷加空调降温系统节能方案；(5)分离式热管加空调降温系统的节能方案；这些节能方案虽与单独使用空调降温相比有一定程度的节能效果，但都是在安装空调降温设备的前提下，另外加装风冷间接散热器、水冷间接散热器、地下室缓冲直接风系统、新风缓冲防尘直接风冷系统或分离式热管来实现的，这不仅使初投资增大，还占用了基站内部的宝贵空间，而且增加了通讯基站建设过程的工作量，同时这些方案还存在防尘问题难以彻底解决，必须定期处理防尘过滤器等问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，为解决通讯基站、各类电源柜、控制柜等机房空调系统中存在的能耗大、防尘难、系统复杂、占用空间大等问题，寻求设计一种由热管系统与制冷系统复合而成的能量输运系统方法。

为了实现上述目的，本发明将双循环可控热管系统与压缩式循环制冷系统组合实现能量输运，其工作原理是：将蒸发器、气液分离器或气液分离母管、压缩机、冷凝器、储液罐、溶液循环泵、节流阀、分液器、工况转换电磁阀、相互间连接管道及温度调节与控制部分有机联接为一个整体，构成热管系统与制冷系统相复合的能量输运系统，其中，蒸发器、气液分离器或气液分离母管、冷凝器、储液罐、溶液循环泵、分液器、工况转换电磁阀、相互间连接管道及温度调节与控制部分有机联接为一体，构成双循环可控式热管系统，通过溶液循环泵、分液器、蒸发器及气液分离器的有机组合，形成独立的工作液循环(双循环中的小循环)，解决了工作液输送力不够、分液不均匀、蒸发器换热效率低等问题；通过对溶液循环泵的调节控制实现热管系统的调节控制；热管系统的工作是：溶液循环泵从储液罐中抽取液态工质，经液体输运管输送到分液器，经分液器和等长度的分配管束，均匀地将液态工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收与其相接触介质的热量，部分液体气化，经两相流管进入气液分离器实现气液分离，随后，液态工质流经调节阀和气液分离器液体输送管回到储液罐，形成了液体工质小循环，而气相工质则经气体管路进入均匀分气管，由均匀分配管将气体输送到冷凝器的每个管路中，在冷凝管路中实现完全冷凝后，由冷凝液回送管将冷凝液送回储液罐，形成热管工质大循环；两个循环有机结合构成双循环热管系统；小循环的作用是合理控制或增大蒸发器中液体工质的循环量，解决原有热管工作液输送力不够、分液不均匀、蒸发器换热效率低等问题；大循环使热量从与蒸发器接触的介质中传送到与冷凝器接触的介质中，完成了热量传递过程。回到储液罐中的工质经溶液循环泵再次送入蒸发器中，又开始了下一次换热过程；如此循环往复，连续不断地实现热量的传递过程；蒸发器、气液分离器或气液分离母管、压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、节流阀、分液器、相互间连接管道及温度调节与控制部分有机联接为一体，构成压缩式循环制冷系统；制冷系统的工作是：压缩机从蒸发器内部抽取气态工质，使蒸发器内压力降低，液态工质在低压下发生低温相变而实现对蒸发器所处区域的冷却降温，压缩机排出的高温高压气体进入冷凝器，将热量传递给冷凝器所处区域后，完成凝结过程，转变为液体工质后被送入储液罐，储液罐内的液态工质在压缩机提供的高压作用下，经干燥过滤器进行干燥过滤，又经节流阀降压转变为低压液体，由分液器进行均流后进入蒸发器，在蒸发器内蒸发，变为气态工质后再次被抽入压缩机，如此循环往复，不断地将蒸发器所处区域的热量输送到冷凝器所处区域；当被调温区域的设定温度与环境温度的温差大于等于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭压缩式循环制冷系统，开启双循环可控热管系统，直接利用外部环境的自然冷量进行冷却；当被调温区域的设定温度与环境温度的温差小于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭热管系统，启动压缩式循环制冷系统，由压缩式循环制冷系统提供的冷量进行冷却；其双循环可控式热管系统与压缩式循环制冷系统共享一套蒸发器、冷凝器、气液分离器或气液分离母管、储液罐和分液器，使用同一套温度测量和控制子系统完成被调温区域的温度调节与控制。

本发明实现装置系统包括蒸发器和冷凝器两类换热器，每类换热器是一个或2个并联组成；整体装置系统包括热管系统和制冷系统以及冷凝液供液与分配、气液两相流动与分离、气相输送与分配、液相收集与储存、温度调节与控制五个子系统。

本发明实现温度调节与控制由两个以上温度传感器分别感应蒸发器所处区域介质的温度和冷凝器所处区域介质的温度，将温度信号传递给温度调节与控制器，该温度调节与控制器根据蒸发器所处区域的设定温度及温度传感器的实测温度，通过比较分析，决定控制策略；当蒸发器所处区域的设定温度与冷凝器所处区域介质的温度之差大于等于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭压缩式制冷循环系统，开启双循环可控热管系统，直接利用机房外环境的自然冷量进行冷却；当机房内允许的最高温度与环境温度的温差小于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭热管系统，启动压缩式制冷循环系统，由压缩式制冷循环系统提供的冷量进行冷却；启动热管系统后的温度调节与控制，按照选定的控制方法对溶液循环泵进行调节，是连续调节或是双位控制；启动压缩式循环制冷系统后的温度调节与控制，按照选定的控制方法对压缩机进行调节，是连续调节或是双位控制。

本发明涉及的蒸发器与冷凝器安装时位置高于储液罐，冷凝液能回流到储液罐，若冷凝器低于储液罐，在冷凝器回流管上安装一个冷凝器回流溶液泵；涉及的气液分离器是独立部件或与蒸发器连为一体的气液分离母管；均匀分气管是一个独立部件或与冷凝器组合为一体；涉及制冷系统所用的节流元件是节流阀或节流毛细管，节流阀是热力膨胀阀或电子膨胀阀或其它形式的节流阀；涉及的蒸发器所处区域的换热方式采用风机的气流直接冷却方式，或通过水泵构成的水循环间接冷却方式；涉及的冷凝器所处区域的换热方式采用风机的气流直接散热方式，或通过水泵构成的水循环间接散热方式；涉及的蒸发器为多个时实现一供多的供冷方式或多供一的供热方式，实现分布式冷却或多点取热；涉及的冷凝器为多个时实现多供一的供冷方式或一供多的供热方式，实现分布式供热或多点散热。

本发明用于实现通讯基站、各类电源柜、控制柜的机房内冷却降温场合，采用热管系统与热泵系统复合式工作，实现对区域的加热升温，有效利用间歇性废热或余热具有节能效果。

本发明与现有技术相比，通过热管循环直接利用室外低温进行散热降温，能耗低；所用系统装置结构简单，占用空间小，环境友好，节能效果好。

附图说明：

图1为本发明的第1种方案中启动热管系统时的工作流程图。

图2为本发明的第1种方案中启动制冷系统时工作流程图。

图3为本发明的第2种方案的工作流程图。

图4为本发明的第3种方案的工作流程图。

图5为本发明的第4种方案的工作流程图。

图6为本发明的第5种方案的工作流程图。

图7为本发明的第6种方案的工作流程图。

图8为本发明的第7种方案的工作流程图。

图9为本发明的第8种方案的工作流程图。

图10为本发明的第9种方案的工作流程图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图做进一步说明。

本实施例实现时涉及的系统装置主体结构包括冷凝器1、冷凝器用风机2、均匀分气管3、热管工况气相工质输送管4、气相工质工况转换电磁阀5、两相流输送管束6、蒸发器7、蒸发器外气流流动方向8、蒸发器区域温度传感器9、等长度均液管10、压缩机排气管11、压缩机12、压缩机吸气管13、冷凝器区域温度传感器14、冷凝器外气流流动方向15、气液分离器16、节流阀用感温包17、蒸发器用风机18、分液器19、蒸发器区域温度传感器信号线20、冷凝器区域温度传感器信号线21、冷凝器凝结液输送管22、压缩机控制线23、小循环溶液工况转换电磁阀24、小循环溶液输送管25、节流阀用温度信号线26、节流阀27、低压液体管28、液相工质工况转换电磁阀29、温度调节控制器30、储液罐31、干燥过滤器32、制冷工况高压液体管33、热管工况液体管34、溶液泵控制线35、溶液泵36、液体输送母管37、节流毛细管38、气液分离母管39、冷凝器到泵之间连接管40、冷凝器冷却水泵41、水泵到热用户(或散热器)间连接管42、热用户(或散热器)43、热用户(或散热器)到冷凝器回水管44、冷用户(或供热器)到蒸发器回水管45、冷用户(或供热器)46、水泵到冷用户(或供热器)间连接管47、蒸发器供冷水泵48和蒸发器到供冷水泵间连接管49；蒸发器7、气液分离器16(或气液分离母管39)、冷凝器1、储液罐31、溶液循环泵36、分液器19、等长度均液管10、工况转换电磁阀5、24、29、相互间连接管道及温度调节与控制部分有机联接为一体，构成双循环可控热管系统，通过对溶液循环泵36的控制实现对热管工况的控制；蒸发器7、压缩机12、冷凝器1、储液罐31、干燥过滤器32、节流阀27、分液器19、等长度均液管10、相互间连接管道13、11、22、37、33、28及温度调节与控制部分有机联接为一体，构成压缩式循环制冷系统；通过压缩机12的启停双位控制方法或变频等连续控制方法，实现温度的调节与控制。

本实施例的热管系统工作是：温度调节控制器30使工况转换电磁阀5、24、29处于开启状态，溶液循环泵36从储液罐31中抽取液态工质，液态工质经液体输运管37、34、液相工质工况转换电磁阀29、分液器19和等长度均液管10，被均匀地分配给蒸发器7中的每个蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收与其相接触介质的热量，部分液体气化，经两相流输送管束6进入气液分离器16(或气液分离母管39)中实现气液分离，随后，液态工质流经小循环溶液工况转换电磁阀24和气液分离器液体输送管25回到储液罐31，形成了液体工质小循环，而气相工质则经气体管路4、气相工质工况转换电磁阀5、进入均匀分气管3，由均匀分气管3将气体均匀输送到冷凝器1的每个管路中，在冷凝器1中实现完全冷凝后，由冷凝器凝结液输送管22将冷凝液送回储液罐31，形成热管工质大循环。两个循环有机结合，构成双循环热管系统；小循环的作用是合理控制或增大蒸发器7中液体工质的循环量，解决原有热管工作液输送力不够、分液不均匀、蒸发器换热效率低等问题；大循环则使热量从与蒸发器接触的介质中传送到与冷凝器接触的介质中，完成了热量传递过程，回到储液罐31中的工质经溶液循环泵36再次送入蒸发器7中，又开始了下一次换热过程；如此循环往复，连续不断地实现热量的传递过程。

本实施例的制冷系统工作是：温度调节控制器30使工况转换电磁阀5、24、29处于关闭状态，压缩机12从蒸发器7内部抽取气态工质，使蒸发器7内压力降低，液态工质在低压下发生低温相变而实现对蒸发器7所处区域的冷却降温，压缩机12排出的高温高压气体经压缩机排气管11和均匀分气管3进入冷凝器1，将热量排给冷凝器1所处区域后，完成凝结过程，转变为液体工质后经冷凝器凝结液输送管22被送入储液罐31，储液罐31内的液态工质在压缩机12提供的高压作用下，由液体输送母管37、制冷工况高压液体管33送入干燥过滤器32进行干燥过滤，又经节流阀27(或节流毛细管38)降压转变为低压液体，由低压液体管28送入分液器19和等长度均液管10，均流后进入蒸发器7，在蒸发器7内吸热蒸发，变为气态工质后再次被抽入压缩机12，如此循环往复，不断地将蒸发器7所处区域的热量输送到冷凝器1所处区域。

本实施例的热管系统包括蒸发器7和冷凝器1两类换热器，每类换热器是1个或多个；还包括冷凝液供液与分配、气液两相流动与分离、气相输送与分配、液相收集与储存、温度调节与控制五个子系统，换热器与各子系统的工作原理及功效为：

蒸发器7：通过分液器19及等长度均液管10，蒸发器的各管路中均匀获得液态工质，这些工质吸收与蒸发器7接触的介质的热量而发生气化，产生蒸发过程，形成的两相流由两相流输送管束6送入气液分离器16(或气液分离母管39)；蒸发器7所处区域的降温方式，可以是采用风机18产生气流的直接冷却方式，也可以是通过水泵48的水循环组成的间接冷却方式；其功效是吸收蒸发器7所处环境的热能，并将该能量转变为循环工质的相变潜能；

冷凝器1：通过均匀分气管3进入冷凝器1的各管路均匀获得气相工质，这些气相工质在冷凝器1中将热量传递给与冷凝器1接触的介质而发生相变，凝结为液体，由冷凝器凝结液输送管22，回流到储液罐31中；冷凝器1所处区域的散热方式，可以是采用风机2形成的气流直接散热方式，也可以是通过水泵41的水循环组成的间接散热方式。其功效是将蒸发器7中获得的相变潜能传递到冷凝器1所处环境的介质中，完成高效的热量传递过程；

冷凝液供液与分配子系统：在热管工况下，溶液循环泵36从储液罐31中抽取液态工质，经液体输运管37、34和液相工质工况转换电磁阀29将液态工质输送到分液器19中，经分液器19和等长度的分配管束10，均匀地将液态工质分配给蒸发器7中的每个蒸发管路；其功效是：将气液分离器16分离出的液态工质再次均匀地送到蒸发器7中进行蒸发，形成小循环，以保证蒸发器的高效运行；同时，还将冷凝器1冷凝的液态工质也送回到蒸发器7中，形成大循环，完成热管所必需的液态工质从冷凝器到蒸发器的输送工作。在制冷工况下，储液罐31内的液态工质在压缩机12提供的高压作用下，由液体输送母管37、制冷工况高压液体管33送入干燥过滤器32进行干燥过滤，又经节流阀27降压转变为低压液体，由低压液体管28送入分液器19，和等长度的分配管束10，均匀地将液态工质分配给蒸发器7中的每个蒸发管路；其功效是完成制冷工况下蒸发器7的均匀供液与分配；

气液两相流动与分离子系统：在热管工况下，从蒸发器7出来的两相流，在溶液循环泵36提供的压力作用下，由两相流输送管束6送入气液分离器16(或气液分离母管39)，气液分离后，液体送到储液罐31中，气体进入冷凝器1中；其功效是及时收集从蒸发器中流出的气液两相流，使蒸发器7换热面的液态工质厚度保持在一定范围内，达到高效换热的效果，同时，完成气液分离的任务，形成气、液两个通路，构成本发明的双循环系统；在制冷工况下，该子系统不起作用，通过节流阀27或节流毛细管38的流量调节，保证进入两相流输送管束6的工质是饱和或过饱和气态工质，以避免压缩机12出现液击现象；

气相输送与分配子系统：热管工况下，在溶液循环泵36的动力作用下，气液分离器16或气液分离母管39分离出来的气体有一定的余压，使气相工质经输送管4、工况转换电磁阀5、均匀分气管3后，均匀地进入冷凝器1中的每一根换热管；该子系统的功效是使蒸发器中产生的气相工质均匀地分配到冷凝器的每根换热管中，实现高效的冷凝换热过程；制冷工况下，压缩机12的吸气端产生低压，从蒸发器7内部抽取气态工质，由管路13吸入压缩机12后被加压为高压工质，由管路11送到均匀分气管3后，高压气态工质均匀地进入冷凝器1中的每一根换热管；该子系统的功效是通过压缩机12，使蒸发器7中产生低压，实现低温工况的吸热工程，同时使冷凝器产生高压，实现高温工况的放热工程；

液相收集与储存子系统：热管工况下，液相收集分两部分：一部分是气液分离器16中冷凝的液态工质经工况转换电磁阀24和液体输送管25流入储液罐31，另一部分是在冷凝器1中冷凝下来的工质经冷凝器凝结液输送管22流回到储液罐31中；制冷工况下，液相收集是在压缩机12的高压作用下，冷凝器1中冷凝下来的工质经冷凝器凝结液输送管22流回到储液罐31中；该子系统的功效是收集与储存液态工质，保证循环系统正常运行；

温度调节与控制子系统：温度调节控制器30通过温度传感器9、14收集蒸发器7所处区域的温度和冷凝器1所处区域的温度，该温度调节控制器30根据蒸发器7所处区域的设定温度及两个温度传感器的实测温度，通过比较分析，决定控制策略；当蒸发器7所处区域的设定温度与冷凝器1所处区域介质的温度之差大于等于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭压缩式制冷循环系统，即关闭压缩机12，打开工况转换电磁阀5、24、29，启动溶液循环泵36，这样就开启了双循环可控热管系统，直接利用机房外环境的自然冷量进行冷却；当蒸发器7内允许的最高温度与环境温度的温差小于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭热管系统，即：关闭溶液循环泵36，关断工况转换电磁阀5、24、29，开启压缩机12，启动压缩式制冷循环系统，由压缩式制冷循环系统提供的冷量进行冷却；启动热管系统后的温度调节与控制，可按照选定的控制方法对溶液循环泵36进行调节，既可以是连续调节，也可以是双位控制；启动压缩式制冷循环系统后的温度调节与控制，可按照选定的控制方法对压缩机12进行调节，可以是连续调节，也可以是双位控制。

实施例1：

本实施例为第1种能量运输的工作流程，如附图1所示，图中循环箭头的方向为热管工质的流动方向；蒸发器7、气液分离器16、冷凝器1、储液罐31、溶液循环泵36、分液器19、等长度均液管10、工况转换电磁阀5、24、29、相互间连接管道及温度调节与控制部分等有机联接为一体，构成双循环可控热管系统；在热管工作工况下，工况转换电磁阀5、24、29处于开启状态，通过溶液循环泵36、分液器19、蒸发器7及气液分离器16、小循环溶液输送管25、储液罐31的有机组合，形成了相对独立的工作液循环(双循环中的小循环)；而气相工质则经气体管路4、气相工质工况转换电磁阀5、进入均匀分气管3，由均匀分气管3将气体均匀输送到冷凝器1的每个管路中，在冷凝器1中实现完全冷凝后，由冷凝器凝结液输送管22将冷凝液送回储液罐31，形成热管工质大循环；回到储液罐31中的工质经溶液循环泵36再次送入蒸发器7中，又开始了下一次换热过程；如此循环往复，连续不断地实现热量的传递过程；通过对溶液循环泵36的启停双位控制或变频等连续控制，实现温度的调节与控制；附图2为第1种能量输运方法的工作流程中启动制冷系统时的工作流程图，图中循环箭头的方向为制冷工质的流动方向；蒸发器7、压缩机12、冷凝器1、储液罐31、干燥过滤器32、节流阀27、分液器19、等长度均液管10、相互间连接管道13、11、22、37、33及温度调节与控制部分有机联接为一体，构成压缩式制冷循环系统；通过压缩机12的启停双位控制或变频等连续控制，可实现温度的调节与控制；先将本发明的双循环可控热管系统按附图1和2所示安装完毕，抽真空后充入适量循环工质，给系统装置通电后，温度调节控制器30根据蒸发器7所处区域的设定温度及两个温度传感器的实测温度，通过比较分析，决定控制策略；当蒸发器7所处区域的设定温度与冷凝器1所处区域介质的温度之差大于等于双循环可控热管系统稳定工作温差时，采用热管工作模式：打开工况转换电磁阀5、24、29，启动液态工质循环泵36，让蒸发器7内有一定量的液态工质循环，再打开蒸发器用风机18和冷凝器的风机2，热管便进入正常工作阶段。在正常工作过程中，溶液循环泵36从储液罐31中抽取液态工质，经液体输运管37、34、工况转换电磁阀29，输送到分液器19，经分液器19和等长度的分配管束10，均匀地将液态工质分配给蒸发器7中的每根蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收与其相接触空气的热量，部分液体气化，经两相流输送管束6进入气液分离器16实现气液分离，随后，液态工质流经工况转换电磁阀24和小循环液体输送管25回流到储液罐31，形成了液体工质小循环，而气相工质则经气体管路4、工况转换电磁阀5进入均匀分配管3，将气体均匀输送到冷凝器1的每根管路中，在冷凝管路中实现完全冷凝后，由冷凝液回送管22将冷凝液送入储液罐31，形成热管工质大循环。两个循环有机结合，构成本发明的双循环热管系统；小循环的作用是合理控制或增大蒸发器7中液体工质的循环量，解决原有热管工作液输送力不够、分液不均匀、蒸发器换热效率低等问题；大循环则使热量从与蒸发器7接触的介质中传送到与冷凝器1接触的介质中，完成热量传递过程；回到储液罐31中的工质经溶液循环泵36再次送入蒸发器7中，又开始了下一次换热过程，如此循环往复，连续不断地实现热量的传递过程；当蒸发器7内允许的最高温度与环境温度的温差小于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭热管系统，即：关闭溶液循环泵36，关断工况转换电磁阀5、24、29，开启压缩机12，启动压缩式制冷循环系统，由压缩式制冷循环系统提供的冷量对蒸发器7所处环境进行冷却(或为冷凝器1所处环境进行加热)。

实施例2：附图3为本实施例第2种方案的工作流程图，除了用节流毛细管38替换由节流阀27、节流阀用温度信号线26和节流阀用感温包17构成的节流部件外，其它部分与实施例1相同，本实施例特别适用于小型系统，具有结构简单、成本低廉等优点；其启动与运行过程与实施例1相同。

实施例3：附图4为本实施例第3种方案的工作流程图，除了用气液分离母管39替换气液分离器16外，其它部分与实施例1相同，其特点是蒸发器与气液分离器有机结合，结构紧凑；其启动与运行过程与实施例1相同。

实施例4：附图5为本实施例第4种方案的工作流程图，除了用气液分离母管39替换气液分离器16，用节流毛细管38替换由节流阀27、节流阀用温度信号线26和节流阀用感温包17构成的节流部件外，其它部分与实施例1相同，适用于小型系统，具有结构简单、紧凑、成本低廉等优点；其启动与运行过程与实施例1相同。

实施例5：附图6为本实施例第5种方案的工作流程图，除了用冷凝器到泵之间连接管40，冷凝器冷却水泵41，水泵到热用户(或散热器)间连接管42，热用户(或散热器)43，热用户(或散热器)到冷凝器回水管44构成的水循环系统替代冷凝器用风机2外，其它部分与实施例1相同；适用于冷凝器处有冷水源，或冷凝器处用户要求供热水的场合；其启动与运行过程与实施例1基本相同，只是将启动冷凝器用风机2改为启动冷凝器冷却水泵41即可。

实施例6：附图7为本实施例第6种方案的工作流程图，除了用蒸发器到供冷水泵间连接管49、蒸发器供冷水泵48、水泵到冷用户(或供热器)间连接管47、冷用户(或供热器)46、冷用户(或供热器)到蒸发器回水管45替代蒸发器用风机18外，其它部分与实施例1相同；适用于蒸发器处用户需提供冷水，或蒸发器处有热水源的场合；其启动与运行过程与实施例1基本相同，只是将启动蒸发器用风机18改为启动蒸发器供冷水泵48即可。

实施例7：附图8为本实施例第7种方案的工作流程图，除了用蒸发器到供冷水泵间连接管49、蒸发器供冷水泵48、水泵到冷用户(或供热器)间连接管47、冷用户(或供热器)46、冷用户(或供热器)到蒸发器回水管45替代蒸发器用风机18；用冷凝器到泵之间连接管40，冷凝器冷却水泵41，水泵到热用户(或散热器)间连接管42，热用户(或散热器)43，热用户(或散热器)到冷凝器回水管44构成的水循环系统替代冷凝器用风机2外，其它部分完全与实施例1相同；适用于蒸发器处用户需提供冷水，或蒸发器处有热水源；同时，冷凝器处有冷水源，或冷凝器处用户要求供热水的场合；启动与运行过程与实施例1基本相同，只是将启动蒸发器用风机18改为启动蒸发器供冷水泵48；将启动冷凝器用风机2改为启动冷凝器冷却水泵41即可。

实施例8：附图9为本实施例第8种方案的工作流程图，除了有多个蒸发器7(尽管附图9中仅画出2个)，多个通道的冷凝液供液与分配子系统，多个气液分离器16外，其它部分与实施例1相同；适用于蒸发器处有多个用户需提供冷量，或蒸发器处有多个热源的场合，可实现一供多的供冷方式或多供一的供热方式；其启动与运行过程与实施例1基本相同，只是温度调节与控制子系统需同时调节和控制多个蒸发器7所处位置的温度。

实施例9：附图10为本实施例第9种方案的工作流程图，除了有多个冷凝器1(尽管附图10中仅画出2个)，多个均匀分气管3，多个冷凝器凝结液输送管22外，其它部分与实施例1相同；适用于冷凝器处有多个用户需提供热量，或冷凝器处有多个冷源的场合，可实现多供一的供冷方式或一供多的供热方式其启动与运行过程与实施例1基本相同，只是温度调节与控制子系统需同时调节和控制多个冷凝器1所处位置的温度。

Claims (4)

1.一种热管与制冷系统复合式能量输运方法，其特征在于将双循环可控热管系统与压缩式循环制冷系统组合实现能量输运，将蒸发器、气液分离器或气液分离母管、压缩机、冷凝器、储液罐、溶液循环泵、节流阀、分液器、工况转换电磁阀、相互间连接管道及温度调节与控制部分有机联接为一个整体，构成热管系统与制冷系统相复合的能量输运系统，其中，蒸发器、气液分离器或气液分离母管、冷凝器、储液罐、溶液循环泵、分液器、工况转换电磁阀、相互间连接管道及温度调节与控制部分有机联接为一体，构成双循环可控式热管系统，通过溶液循环泵、分液器、蒸发器及气液分离器的有机组合，形成独立的工作液循环，即双循环中的小循环；通过对溶液循环泵的调节控制实现热管系统的调节控制；热管系统的工作是：溶液循环泵从储液罐中抽取液态工质，经液体输运管输送到分液器，经分液器和等长度的分配管束，均匀地将液态工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收与其相接触介质的热量，部分液体气化，经两相流管进入气液分离器实现气液分离，随后，液态工质流经调节阀和气液分离器液体输送管回到储液罐，形成了液体工质小循环，而气相工质则经气体管路进入均匀分气管，由均匀分配管将气体输送到冷凝器的每个管路中，在冷凝管路中实现完全冷凝后，由冷凝液回送管将冷凝液送回储液罐，形成热管工质大循环；两个循环有机结合构成双循环热管系统；小循环控制或增大蒸发器中液体工质的循环量；大循环使热量从与蒸发器接触的介质中传送到与冷凝器接触的介质中，完成热量传递过程；回到储液罐中的工质经溶液循环泵再次送入蒸发器中，开始下一次换热过程；如此循环往复，连续不断地实现热量的传递过程；蒸发器、气液分离器或气液分离母管、压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、节流阀、分液器、相互间连接管道及温度调节与控制部分有机联接为一体，构成压缩式循环制冷系统；制冷系统的工作是：压缩机从蒸发器内部抽取气态工质，使蒸发器内压力降低，液态工质在低压下发生低温相变而实现对蒸发器所处区域的冷却降温，压缩机排出的高温高压气体进入冷凝器，将热量传递给冷凝器所处区域后，完成凝结过程，转变为液体工质后被送入储液罐，储液罐内的液态工质在压缩机提供的高压作用下，经干燥过滤器进行干燥过滤，又经节流阀降压转变为低压液体，由分液器进行均流后进入蒸发器，在蒸发器内蒸发，变为气态工质后再次被抽入压缩机，如此循环往复，不断地将蒸发器所处区域的热量输送到冷凝器所处区域；当被调温区域的设定温度与环境温度的温差大于等于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭压缩式循环制冷系统，开启双循环可控热管系统，直接利用外部环境的自然冷量进行冷却；当被调温区域的设定温度与环境温度的温差小于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭热管系统，启动压缩式循环制冷系统，由压缩式循环制冷系统提供的冷量进行冷却；其双循环可控式热管系统与压缩式循环制冷系统共享一套蒸发器、冷凝器、气液分离器或气液分离母管、储液罐和分液器，使用同一套温度测量和控制子系统完成被调温区域的温度调节与控制。

2.根据权利要求1所述的热管与制冷系统复合式能量输运方法，其特征在于实现能量输运的装置系统包括蒸发器和冷凝器两类换热器，每类换热器是一个或2个并联组成；整体装置系统包括热管系统和制冷系统以及冷凝液供液与分配、气液两相流动与分离、气相输送与分配、液相收集与储存、温度调节与控制五个子系统。

3.根据权利要求1所述的热管与制冷系统复合式能量输运方法，其特征在于实现温度调节与控制由两个以上温度传感器分别感应蒸发器所处区域介质的温度和冷凝器所处区域介质的温度，将温度信号传递给温度调节与控制器，该温度调节与控制器根据蒸发器所处区域的设定温度及温度传感器的实测温度，通过比较分析，决定控制策略；当蒸发器所处区域的设定温度与冷凝器所处区域介质的温度之差大于等于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭压缩式制冷循环系统，开启双循环可控热管系统，直接利用机房外环境的自然冷量进行冷却；当机房内允许的最高温度与环境温度的温差小于双循环可控热管系统稳定工作温差时，关闭热管系统，启动压缩式制冷循环系统，由压缩式制冷循环系统提供的冷量进行冷却；启动热管系统后的温度调节与控制，按照选定的控制方法对溶液循环泵进行调节，是连续调节或是双位控制；启动压缩式循环制冷系统后的温度调节与控制，按照选定的控制方法对压缩机进行调节，是连续调节或是双位控制。

4.根据权利要求1所述的热管与制冷系统复合式能量输运方法，其特征在于涉及的蒸发器与冷凝器安装时位置高于储液罐，冷凝液能回流到储液罐，若冷凝器低于储液罐，在冷凝器回流管上安装一个冷凝器回流溶液泵；涉及的气液分离器是独立部件或与蒸发器连为一体的气液分离母管；均匀分气管是一个独立部件或与冷凝器组合为一体；涉及制冷系统所用的节流元件是节流阀或节流毛细管，节流阀是热力膨胀阀或电子膨胀阀或其它形式的节流阀；涉及的蒸发器所处区域的换热方式采用风机的气流直接冷却方式，或通过水泵构成的水循环间接冷却方式；涉及的冷凝器所处区域的换热方式采用风机的气流直接散热方式，或通过水泵构成的水循环间接散热方式；涉及的蒸发器为多个时实现一供多的供冷方式或多供一的供热方式，实现分布式冷却或多点取热；涉及的冷凝器为多个时实现多供一的供冷方式或一供多的供热方式，实现分布式供热或多点散热。

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