CN102425831A - 无动力分体式热管空调组合机组及制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无动力分体式热管空调组合机组及制冷方法，包括室内机和室外机，室内机中设置有蒸发器和蒸发风机，室外机中设置有冷凝器和冷凝风机，蒸发器与冷凝器之间设置有节流机构和压缩机，压缩机、冷凝器、冷凝风机、节流机构、蒸发器、蒸发风机构成空调系统，还包括热管系统，热管系统和空调系统共用冷凝器、冷凝风机、蒸发器、以及蒸发风机，热管系统还包括连通在蒸发器与冷凝器之间的第一通管和第二通管，第一通管上设置有电磁阀，第二通管内设置有蒸发器至冷凝器单向导通的单向阀，所述冷凝风机、蒸发风机、压缩机、和电磁阀分别连接控制单元。本组合机组制作成本和维护成本低，能耗小，保证了机组全年可靠运行，分体式设计安装灵活。

Description

无动力分体式热管空调组合机组及制冷方法

技术领域

本发明涉及一种制冷设备，具体地说，是涉及一种无动力分体式热管空调组合机组。

背景技术

随着基站、机柜、方舱的数量逐年增多，大量发热设备需要常年降温，若完全依靠空调系统进行降温的话，需要空调压缩机长时间运行，能耗较大，而目前为了实现空调系统的节能减排，除提高空调系统的自身运行能效比以外，就是减少空调压缩机运行时间，尽可能利用自然冷源。

利用自然冷源方式主要有直接引入新风方式、通过换热器进行热交换方式、通过单一热管机组+空调方式，具有以下缺点：

（1）、直接引入新风进行降温，能源利用效率最大，但空气品质无法保证，维护费用较高。

（2）、通过热交换器进行热交换方式，室内外空气在热交换器中进行热交换降温，但由于热交换器效率较低，导致整体能效低，同时换热芯体的维护费用较高。

（3）、通过单一热管机组+空调方式，两者之间需要进行联动控制，两套机组，安装维护不方便。而最近出现的热管空调一体机组，一般热管系统和空调系统采用2套完全独立的换热器系统，成本较高，控制复杂。

此外，由于一体式空调机组外形尺寸受限制，安装不方便。基于此，如何研发一种分体式热管空调组合机组，包括室内机和室外机，并且将空调系统和热管系统中的换热器和换热风机完全共用，通过热管技术实现节能，降低制造成本，增加机组的安装灵活性，是本发明主要解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有特种制冷设备能耗大、成本高、安装不灵活的问题，提供了一种无动力分体式热管空调组合机组及制冷方法，将空调系统和热管系统中的换热器和换热风机完全共用，有效的降低了能耗以及减少了制作成本，而且安装方便。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种无动力分体式热管空调组合机组，包括室内机和室外机，所述室内机中设置有蒸发器和蒸发风机，所述室外机中设置有冷凝器和冷凝风机，蒸发器与冷凝器之间设置有节流机构和压缩机，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机、节流机构、蒸发器、以及蒸发风机构成空调系统，本组合机组还包括热管系统，所述热管系统和空调系统共用冷凝器、冷凝风机、蒸发器、以及蒸发风机，热管系统还包括连通在蒸发器与冷凝器之间的第一通管和第二通管，第一通管上设置有电磁阀，第二通管内设置有蒸发器至冷凝器单向导通的单向阀，所述冷凝风机、蒸发风机、压缩机、和电磁阀分别连接控制单元，所述的室外机的安装位置高于室内机。

又进一步的，所述冷凝器附近设置有室外温度传感器，所述蒸发器附近设置有室内温度传感器，两个温度传感器分别连接控制单元。

优选的，所述室外温度传感器设置在冷凝器的进风口处，室内温度传感器设置在蒸发器的进风口处。

优选的，所述冷凝器和/或蒸发器为铜管铝翅片式换热器，换热器内部铜管垂直布置或者水平布置，优选采用垂直布置，以适应无动力热管系统中液态冷凝剂下降或气态冷凝剂上升，减少沿程的阻力损失。

再进一步的，所述冷凝器和/或蒸发器还可以采用微通道平行流换热器，该换热器内部扁管垂直布置或者水平布置，优选采用垂直布置，以适应无动力热管系统中液态冷凝剂下降或气态冷凝剂上升，减少沿程的阻力损失。

基于上述的一种无动力分体式热管空调组合机组，本发明同时提供了一种制冷方法，包括室内机和室外机，所述室内机中设置有蒸发器和蒸发风机，所述室外机中设置有冷凝器和冷凝风机，蒸发器与冷凝器之间设置有节流机构和压缩机，压缩机、冷凝器、节流机构、以及蒸发器构成空调系统，还包括热管系统，所述热管系统和空调系统共用冷凝器、冷凝风机、蒸发器、以及蒸发风机，热管系统还包括连通在蒸发器与冷凝器之间的第一通管和第二通管，第一通管上设置有电磁阀，第二通管内设置有蒸发器至冷凝器单向导通的单向阀，所述冷凝风机、蒸发风机、压缩机、和电磁阀分别连接控制单元，所述室外机的安装位置高于室内机，所述热管系统制冷时，控制单元控制电磁阀、蒸发风机、以及冷凝风机打开，压缩机关闭，冷凝剂流向为：从冷凝器经第一通管依次流经蒸发器、第二通管，最终流回冷凝器；所述空调系统制冷时，控制单元控制压缩机、蒸发风机、以及冷凝风机打开，电磁阀关闭，冷凝剂流向为：从压缩机依次流经冷凝器、节流单元、蒸发器，最终流回压缩机。

进一步的，所述冷凝器附近设置有室外温度传感器，所述蒸发器附近设置有室内温度传感器，两个温度传感器分别连接控制单元，所述控制单元根据两个温度传感器检测到的温度差值判断启动空调系统或者热管系统。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的无动力分体式热管空调组合机组将空调系统和热管系统中的换热器和换热风机完全共用，极大的降低了机组的制作成本和维护成本；根据室内外温差的大小，分别选择不同的制冷系统进行制冷，充分利用室外的低温自然冷源，对控温场所进行降温，最大限度实现节能；同时，无动力分体式热管空调组合机组可以实现全年的可靠运行，避免低温工况下压缩机运行超出安全范围；分别单独设置室内机和室外机，增加了机组安装的灵活性，而且不受尺寸限制。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的无动力分体式热管空调组合机组一种实施例结构示意图；

图2是图1中换热器一种具体实施方式结构示意图；

图3是图1中换热器另外一种具体实施方式结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有特种制冷设备能耗大、成本高、安装不灵活的问题，提供了一种无动力分体式热管空调组合机组及制冷方法，包括室内机和室外机，在室内机中设置有蒸发器和蒸发风机，在室外机中设置有冷凝器和冷凝风机，蒸发器与冷凝器之间设置有节流机构和压缩机，压缩机、冷凝器、节流机构、以及蒸发器构成空调系统，本组合机组还包括热管系统，且将热管系统与空调系统中的换热器和换热风机完全共用，有效减少了制作成本，通过分别控制在不同环境下启动不同的制冷系统，降低能耗。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，参见图1所示，其中，在室内机B中设置有蒸发器7和蒸发风机6，在室外机A中设置有冷凝器3和冷凝风机1，蒸发器7与冷凝器3之间设置有节流机构9和压缩机4，空调系统由压缩机7，压缩机6、冷凝器3、节流机构9、以及蒸发器构成，还包括热管系统，所述热管系统与空调系统共用冷凝风机1，冷凝器3，蒸发风机6 以及蒸发器7，热管系统还包括连通在蒸发器7与冷凝器3之间的第一通管11和第二通管12，第一通管11上设置有电磁阀8，第二通管12内设置有蒸发器7至冷凝器3单向导通的单向阀10，而且，冷凝风机1、蒸发风机6、压缩机4、和电磁阀8分别连接控制单元，由控制单元控制上述电子器件的打开或关闭状态，进而实现控制两种制冷系统的工作切换。

由于从冷凝器3输出的冷凝剂为液态，从蒸发器7输出的冷凝剂为气态，为了适应无动力热管系统正常运行，实现液态的冷凝剂从冷凝器3无动力流入蒸发器7，在安装时，将室外机A的安装位置高于室内机B，相应的，冷凝器3的位置高于蒸发器7，因此液态的冷凝剂在重力的作用下从冷凝器3流入蒸发器7，无需专门设置动力装置，进一步达到了节能的目的。

什么时候启动热管系统或空调系统制冷，本实施例中优选采用室内外温度差作为判别依据，通管在冷凝器3附近设置有室外温度传感器5，用于检测室外温度，所述蒸发器7附近设置有室内温度传感器2，用于检测室内温度，两个温度传感器分别连接控制单元，将采集的室内温度T2、室外温度T5发送至控制单元，由控制单元计算△T=T2-T5，控制单元中预设有阈值T，控制单元通过判定△T与阈值T的大小，进行选择制冷系统，比如，当△T≥T时，启动热管系统，此时电磁阀8上电，阀芯打开，电磁阀8流通口径远大于节流机构9的流通口径，因此冷凝剂液体将通过电磁阀8进入蒸发器7，冷凝剂液体在蒸发器7中与高温环境进行热交换，液体汽化变为气体，由于压缩机4不工作，则冷凝剂气体无法顺利通过压缩机4，而是通过单向阀10上升，进入冷凝器3中，在冷凝器3与低温环境进行热交换，冷却降温成为液体。无动力热管系统工作时只需要冷凝风机3和蒸发风机7运行，因此能源利用率高，而且是在室内温差较大时启动，同时避免了室外环境温度低的情况下运行空调系统可能导致压缩机超出安全运行范围。

当△T<T时，则控制单元启动运行空调系统，此时电磁阀8掉电，阀芯关闭，系统内部冷凝剂液体通过节流机构9进入蒸发器7，在蒸发器7中吸热蒸发成气体后，进入压缩机4，由于压缩机4的工作，压缩机4持续的吸气和排气，导致所有冷凝剂气体全部被吸入压缩机，而不会通过单向阀10，经过压缩机压缩后的冷凝剂气体进入冷凝器3中，在冷凝器3中冷却降温。此时由于室外环境温度较高时，运行空调系统，满足降温要求。此外，阈值T可以由生产商设置，也可以设定为由用户手动设定。优选将室内温度传感器2设置在蒸发器7进风口处，将室外温度传感器5设置在冷凝器3的进风口处。

所述冷凝器3可以采用铜管铝翅片式换热器，由于该种换热器内部铜管可以垂直布置或者水平布置，优选采用垂直布置，以适应无动力热管系统中液态冷凝剂下降或气态冷凝剂上升，减少沿程的阻力损失。同样原理的，蒸发器7也可以采用铜管铝翅片式换热器。

除此之外，所述冷凝器3还可以采用微通道平行流换热器，该换热器内部扁管垂直布置或者水平布置，优选采用垂直布置，以适应无动力热管系统中液态冷凝剂下降或气态冷凝剂上升，减少沿程的阻力损失。同样原理的，蒸发器7也可以采用铜管铝翅片式换热器。参见图2、图3所示，以冷凝器3和蒸发器7采用微通道平行流换热器为例，进行具体说明。两幅图分别为换热器的内部扁管15垂直布置和水平布置的两种实施方式结构示意图，其中，当图2中的换热器为冷凝器时，16为冷凝器进口，17为冷凝器出口，当图2中的换热器为蒸发器时，16为蒸发器出口，17为蒸发器进口。同样道理的，当图3中的换热器为冷凝器时，18为冷凝器进口，19为冷凝器出口，当图2中的换热器为蒸发器时，18为蒸发器出口，19为蒸发器进口。

实施例二，基于实施例一中的无动力分体式热管空调组合机组，本实施例提供了一种制冷方法，包括如实施例一中所示的热管系统和空调系统，在此不做赘述。所述热管系统制冷时，控制单元控制电磁阀8、蒸发风机6、以及冷凝风机1打开，压缩机4关闭，冷凝剂流向为：从冷凝器3经第一通管11依次流经蒸发器7、第二通管12，最终流回冷凝器3，形成一个循环；所述空调系统制冷时，控制单元控制压缩机4、蒸发风机6、以及冷凝风机1打开，电磁阀8关闭，冷凝剂流向为：从压缩机4经第三通13管依次流经冷凝器3、第四通管9、蒸发器7，最终流回压缩机4，形成一个循环。

作为一个组合机组的制冷方法的实施例，本实施例中采用室内外温度差作为判别依据，如在实施例一中组合机组设置的两个温度传感器，将采集的室内温度T2、室外温度T5发送至控制单元，由控制单元计算△T=T2-T5，控制单元中预设有阈值T，控制单元通过判定△T与阈值T的大小，进行选择制冷系统，比如，当△T≥T时，启动热管系统，当△T<T时，则控制单元启动运行空调系统。此外，阈值T可以由生产商设置，也可以设定为由用户手动设定。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无动力分体式热管空调组合机组，包括室内机和室外机，所述室内机中设置有蒸发器和蒸发风机，所述室外机中设置有冷凝器和冷凝风机，蒸发器与冷凝器之间设置有节流机构和压缩机，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机、节流机构、蒸发器、以及蒸发风机构成空调系统，其特征在于：还包括热管系统，所述热管系统和空调系统共用冷凝器、冷凝风机、蒸发器、以及蒸发风机，热管系统还包括连通在蒸发器与冷凝器之间的第一通管和第二通管，第一通管上设置有电磁阀，第二通管内设置有蒸发器至冷凝器单向导通的单向阀，所述冷凝风机、蒸发风机、压缩机、和电磁阀分别连接控制单元，所述的室外机的安装位置高于室内机。

2.根据权利要求1所述的无动力分体式热管空调组合机组，其特征在于：所述冷凝器附近设置有室外温度传感器，所述蒸发器附近设置有室内温度传感器，两个温度传感器分别连接控制单元。

3.根据权利要求2所述的无动力分体式热管空调组合机组，其特征在于：所述室外温度传感器设置在冷凝器的进风口处，室内温度传感器设置在蒸发器的进风口处。

4.根据权利要求1所述的无动力分体式热管空调组合机组，其特征在于：所述冷凝器和/或蒸发器为铜管铝翅片式换热器，换热器内部铜管垂直布置或者水平布置。

5.根据权利要求1所述的无动力分体式热管空调组合机组，其特征在于：所述冷凝器和/或蒸发器为微通道平行流换热器，换热器内部扁管垂直布置或者水平布置。

6.一种无动力分体式热管空调组合机组制冷方法，包括室内机和室外机，所述室内机中设置有蒸发器和蒸发风机，所述室外机中设置有冷凝器和冷凝风机，蒸发器与冷凝器之间设置有节流机构和压缩机，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机、节流机构、蒸发器、以及蒸发风机构成空调系统，其特征在于：还包括热管系统，所述热管系统和空调系统共用冷凝器、冷凝风机、蒸发器、以及蒸发风机，热管系统还包括连通在蒸发器与冷凝器之间的第一通管和第二通管，第一通管上设置有电磁阀，第二通管内设置有蒸发器至冷凝器单向导通的单向阀，所述冷凝风机、蒸发风机、压缩机、和电磁阀分别连接控制单元，所述室外机的安装位置高于室内机，所述热管系统制冷时，控制单元控制电磁阀、蒸发风机、以及冷凝风机打开，压缩机关闭，冷凝剂流向为：从冷凝器经第一通管依次流经蒸发器、第二通管，最终流回冷凝器；所述空调系统制冷时，控制单元控制压缩机、蒸发风机、以及冷凝风机打开，电磁阀关闭，冷凝剂流向为：从压缩机依次流经冷凝器、节流单元、蒸发器，最终流回压缩机。

7.根据权利要求6所述的无动力分体式热管空调组合机组制冷方法，其特征在于：所述冷凝器附近设置有室外温度传感器，所述蒸发器附近设置有室内温度传感器，两个温度传感器分别连接控制单元，所述控制单元根据两个温度传感器检测到的室内温度与室外温度差值判断启动空调系统或者热管系统。

8.根据权利要求7所述的无动力分体式热管空调组合机组制冷方法，其特征在于：当温度差值大于或等于阈值T时，控制单元控制启动热管系统，否则启动空调系统。

9.根据权利要求6所述的无动力分体式热管空调组合机组制冷方法，其特征在于：所述冷凝器和/或蒸发器为铜管铝翅片式换热器，换热器内部铜管垂直布置或者水平布置。

10.根据权利要求6所述的无动力分体式热管空调组合机组制冷方法，其特征在于：所述冷凝器和/或蒸发器为微通道平行流换热器，换热器内部扁管垂直布置或者水平布置。

Images