CN102486324A - 节能机柜空调器 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种节能机柜空调器，其包括蒸汽压缩式制冷循环装置、热管换热器装置及电气组件。蒸汽压缩式制冷循环装置包括压缩机、蒸发器及冷凝器。热管换热器装置包括蒸发端及冷凝端。所述热管换热器装置的蒸发端紧邻蒸发器平行设置并位于蒸发器内侧，所述热管换热器装置的冷凝端紧邻冷凝器平行设置并位于冷凝器内侧，电气组件根据对需要降温的机柜密闭空间内外温度的检测判断选择运行所述蒸汽压缩式制冷循环装置和热管换热器装置之一或者同时运行进行热量转移。本发明通过将热管换热器装置与蒸汽压缩制冷循环装置集成一体，复合两种方式协调工作以实现热量转移功能，可节能并延长压缩机乃至空调器整体使用寿命。

Description

节能机柜空调器

技术领域

本发明涉及一种空调器，尤其涉及一种机柜空调器，特别为一种内部设有两种换热装置、可以根据空调环境与大气环境的温差情况适时选择更加合理的热量转移模式进行工作、从而降低能耗的节能机柜空调器，属于制冷设备技术领域。

背景技术

目前，众多对内部工作环境要求较高的工业或通讯设备，终年使用单一的传统蒸汽压缩式制冷设备进行控温，热量的转移依赖制冷设备单一的压缩制冷循环。由于此类制冷设备运行根据机柜内、外部的温度来控制调节，当机柜外的温度高于柜内温度时，启动压缩机制冷循环以实现热量由机柜内低温热源向机柜外高温热源的逆向转移。但当机柜外的环境温度低于机柜内温度时，热量则可以实现由机柜内高温热源向机柜外低温热源的自发转移，若此时仍然通过启动压缩机制冷循环来实现热量转移则不利于节约能源；而且，此种情况易造成压缩机反复启停，压缩机乃至制冷设备整机的使用寿命均会减短。

从这类工业用空调器年使用情况看，密闭机柜内外温度高低的周期几乎相等，所以如果能使热量实现自发转移而不启动耗电量大的压缩机制冷装置或者实现二者的同时运行显然具有很大的节能减耗的优势。

当今，已蓬勃发展的热管技术充分利用了热传导原理与制冷介质的快速热传递性质，透过热管将高温侧发热物体的热量迅速传递到低温热源处，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管内热量传递是通过工质的相变过程进行的。由热管组成的热管换热器具有热管固有的传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速、风道易于分割、可靠性高等特点。但热管换热器是必须在温差存在的条件下实现热量单向传导转移，所以它的单一应用具有局限性。

因此，有必要提供一种节能空调器，其整合两种换热设备以克服现有技术的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能机柜空调器，其结构紧凑简单，制冷效果好并节能减耗。

为实现上述目的，本发明是关于一种节能机柜空调器，1．一种节能机柜空调器，其包括蒸汽压缩式制冷循环装置、热管换热器装置及电气组件；蒸汽压缩式制冷循环装置包括压缩机、蒸发器及冷凝器；热管换热器装置包括蒸发端及冷凝端；其特征在于：所述热管换热器装置的蒸发端紧邻蒸发器平行设置并位于蒸发器内侧，所述热管换热器装置的冷凝端紧邻冷凝器平行设置并位于冷凝器内侧，电气组件根据对需要降温的机柜密闭空间内外温度的检测判断选择运行所述蒸汽压缩式制冷循环装置和热管换热器装置之一或者同时运行进行热量转移。

作为本发明的进一步改进，其还包括收容上述蒸汽压缩式制冷循环装置、热管换热器装置及电气组件的外壳体，外壳体具有平行设置的前面板及后面板。

作为本发明的进一步改进，所述前面板开设有沿上、下方向排布的柜外出风口及柜外进风口，其中冷凝器对正柜外出风口且冷凝端平行设置于冷凝器后侧。

作为本发明的进一步改进，还包括与柜外进风口对正的冷凝辅助风机，其中冷凝器与冷凝端共用该冷凝辅助风机。

作为本发明的进一步改进，所述后面板开设有沿上、下方向排布的柜内进风口及柜内出风口，其中蒸发器对正柜内出风口且蒸发端平行设置于蒸发器前侧。

作为本发明的进一步改进，还包括与柜内进风口对正的蒸发辅助风机，其中蒸发器与蒸发端共用该蒸发辅助风机。

作为本发明的进一步改进，还包括于上、下方向延伸形成并至少与外壳体固定连接的隔板，其中所述热管换热器装置还形成有于冷凝端向蒸发端过渡的弯曲段，上述隔板穿过该弯曲段将节能机柜空调器分隔形成内循环换热系统及外循环换热系统。

作为本发明的进一步改进，所述弯曲段形成有若干镂空通槽，上述隔板包括自由末端形成有若干齿状分隔片的上、下隔板，所述齿状分隔片分别穿过镂空通槽而封闭该镂空通槽。

作为本发明的进一步改进，所述上、下隔板沿与热管换热器延伸方向大致平行的方向彼此插接，其中上、下隔板对应的齿状分隔片互相重叠。

作为本发明的进一步改进，所述热管换热器由若干中部可流通流体介质的扁管及分布于相邻两根扁管之间的散热翅片构成。

本发明的有益效果是：通过将热管换热器装置与蒸汽压缩式制冷循环装置集成一体，复合两种方式协调工作以实现热量转移功能，可节能并延长压缩机乃至空调器整体使用寿命。

附图说明

图1是本发明节能机柜空调器的组装立体示意图。

图2是本发明节能机柜空调器另一角度的组装立体示意图。

图3是本发明节能机柜空调器去除部分外壳体的立体示意图。

图4是图3所示结构的另一角度的立体示意图。

图5是本发明节能机柜空调器的热管换热器装置及上、下隔板的立体示意图。

具体实施方式

工业上，用于降低电气柜或控制柜内温度的空调在使用时，柜内外的温度高低存在季节性差异，一年内，柜内温度高于或低于柜外温度的时间几乎相同。针对这种情况，本发明以在常规蒸汽压缩式制冷循环装置内部集成热管换热器装置为思路，提出一种节能机柜空调器。

热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器装置具有传热效率高、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。而且，热管换热器装置不需要压缩机，不需要氟利昂工质，其结构紧凑，质量和外形较小。

热管的工作原理是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量。热管的工作流体根据成分和比例的不同，分为低温、中温和高温等几类热管，较为常见的工作流体有氨、水、丙酮及甲醇等。热管两端分别为蒸发端（加热端）和冷凝端（散热端），两端之间根据需要采取绝热措施。热管蒸发端受热时，管内工作流体汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一侧冷凝端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝液借毛细力或重力的作用回流，继续受热汽化，这样热管内热量通过工质的相变过程进行的往复循环传导，将大量热量从加热区传递到散热区。

热管换热器装置的热量转移需要在存在温差的条件下进行，其集成于常规蒸汽压缩式制冷循环装置内部时，当机柜外环境温度较低而机柜内工作温度较高时，热管换热器装置便可以利用机柜内外温差散热。因此，在不必启动压缩机的情况下即可使机柜的柜内温度降低，起到调温的作用。而且，这种温差越大，热管换热器装置的散热功率就越大。这不仅节约了能源，而且延长了机柜空调器特别是压缩机等关键部件的使用寿命。

在热管外表穿接高密度的散热翅片，可以大幅度减小热管换热器装置的体积，同时大大提高散热效率。然而，热管换热器装置的应用局限性在于依赖机柜的内外温差，而且柜内温度的降低无法得到有效控制。在炎热的夏季或环境温度很高的时候，要实现热量的逆向转移时，热管换热器装置几乎失效。因此，将热管换热器装置集成在现有的蒸汽压缩式制冷循环装置上，将极大地提高机柜空调器节能高效的品质。

现有技术中，机柜的制冷系统是一种蒸汽压缩式制冷循环系统，用于对机柜进行温度控制。这种制冷系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流元件以及电气组件等，蒸发器和冷凝器分别配有风机并设有各自的风道。将热管换热器装置集成到上述制冷系统后，两套系统复合使用，热管换热器装置的结构大小可依据换热量的多少进行设定。由电气组件组成的控制系统根据环境温度以及机柜内温度等因素，判断启动蒸汽压缩式制冷循环系统还是热管换热器装置，或者两套系统同时运行。这样，可以使机柜空调器在外部工况比较寒冷的情况下免于启动压缩机，或者减少压缩机启动次数。而在炎热的夏季或者环境温度较高的时候，依赖压缩机进行制冷而不启动热管换热器装置。

请参阅图1至图5，于本发明优选实施方式中，该节能机柜空调器100包括外壳体1、收容在外壳体1内的蒸汽压缩式制冷循环装置3、热管换热器装置4及控制蒸汽压缩式制冷循环装置3及热管换热器装置4的电气元件2。本发明节能机柜空调器100还包括将热管换热器式机柜空调器100分隔成相互隔绝的内循环换热系统及外循环换热系统的隔板14。隔板14包括沿上、下方向组配的上隔板141及下隔板142。上、下隔板141、142自由末端形成有若干间隔设置的齿状分隔片140。

外壳体1具有平行设置的前面板11及后面板12。于前面板11分别开设有位于下部的柜外进风口110及位于上部的柜外出风口112。于后面板12分别开设有位于上部的柜内进风口120及位于下部的柜内出风口122。

蒸汽压缩式制冷循环装置3包括安装于外壳体1底板13上的压缩机31、与柜内出风口122相对的蒸发器32、与柜内进风口120相对的蒸发辅助风机33、与柜外进风口110相对的冷凝器34及与柜外出风口112相对的冷凝辅助风机35。

热管换热器装置4包括与蒸发器32平行相对并临近蒸发器32内侧（前方）设置的蒸发端41及与冷凝器34平行相对并临近冷凝器34内侧（后方）设置的冷凝端42。所述热管换热器由若干中部可流通流体介质的扁管及分布于相邻两根扁管之间的散热翅片构成。散热翅片可以提高散热效率。冷凝端42与冷凝器34共用冷凝辅助风机35，蒸发端41与蒸发器32共用蒸发辅助风机33。请特别参阅图5，由于冷凝端42与蒸发端41彼此平行并位于不同的竖直平面内，因此于热管换热器装置4的中部形成有于冷凝端42末端向蒸发端41过渡的弯曲段43。弯曲段43处的扁管之间并未设置散热翅片，因此于相邻两根扁管之间形成有若干沿竖直方向贯通的镂空通槽430。上述上隔板141及下隔板142沿竖直方向组配且其分隔片140彼此重叠穿过弯曲段43的通槽430从而封闭该通槽430以起到隔热及防止漏热的效果。

工作时，由电气组件2组成的控制系统根据机柜内与外部环境温度的实际情况，控制蒸汽压缩式制冷循环装置3及热管换热器装置4的运行。当机柜内部温度比外部环境温度高时，控制系统启动热管换热器装置4进行热量传导转移，此时蒸汽压缩式制冷循环装置3可不工作或者同时辅助参与工作以满足温度调节需要。但当机柜内部温度比外部环境温度低时，则可直接启动蒸汽压缩式制冷循环装置3将热量由低温密闭空间（机柜内）转移到高温外部环境中实现温度调节，因此可起到节能并延长压缩机31乃至机柜空调器100整体使用寿命的技术效果。

当蒸汽压缩式制冷循环装置3工作时或热管换热器装置4工作时，机柜内部的热空气在蒸发辅助风机33的作用下，流经柜内进风口120、蒸发辅助风机33、蒸发端41及蒸发器32，将经过蒸发端41和/或蒸发器32冷却后的空气经柜内出风口122送入机柜内，对机柜进行降温。然后柜外的空气在冷凝辅助风机35的作用下，经柜外进风口110进入冷凝辅助风机35、冷凝端42及冷凝器34，将对冷凝器34和/或冷凝端42进行热交换后的热空气经柜外出风口112排出节能机柜空调器100外部。因此，蒸发端41与蒸发器32共用蒸发辅助风机33，冷凝端42与冷凝器34共用冷凝辅助风机35，结构紧凑。

特别需要指出的是，本发明具体实施方式中仅以该节能机柜空调器100作为示例，在实际应用中其他类型的节能机柜空调器均适用本发明揭示的原理。对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的教导下所作的针对本发明的等效变化，仍应包含在本发明权利要求所主张的范围中。

Claims (10)

1.一种节能机柜空调器，其包括蒸汽压缩式制冷循环装置、热管换热器装置及电气组件；蒸汽压缩式制冷循环装置包括压缩机、蒸发器及冷凝器；热管换热器装置包括蒸发端及冷凝端；其特征在于：所述热管换热器装置的蒸发端紧邻蒸发器平行设置并位于蒸发器内侧，所述热管换热器装置的冷凝端紧邻冷凝器平行设置并位于冷凝器内侧，电气组件根据对需要降温的机柜密闭空间内外温度的检测判断选择运行所述蒸汽压缩式制冷循环装置和热管换热器装置之一或者同时运行进行热量转移。

2.如权利要求1所述的节能机柜空调器，其特征在于，其还包括收容上述蒸汽压缩式制冷循环装置、热管换热器装置及电气组件的外壳体，外壳体具有平行设置的前面板及后面板。

3.如权利要求2所述的节能机柜空调器，其特征在于，所述前面板开设有沿上、下方向排布的柜外出风口及柜外进风口，其中冷凝器对正柜外出风口且冷凝端平行设置于冷凝器后侧。

4.如权利要求3所述的节能机柜空调器，其特征在于，还包括与柜外进风口对正的冷凝辅助风机，其中冷凝器与冷凝端共用该冷凝辅助风机。

5.如权利要求2所述的节能机柜空调器，其特征在于，所述后面板开设有沿上、下方向排布的柜内进风口及柜内出风口，其中蒸发器对正柜内出风口且蒸发端平行设置于蒸发器前侧。

6.如权利要求5所述的节能机柜空调器，其特征在于，还包括与柜内进风口对正的蒸发辅助风机，其中蒸发器与蒸发端共用该蒸发辅助风机。

7.如权利要求1所述的节能机柜空调器，其特征在于，还包括于上、下方向延伸形成并至少与外壳体固定连接的隔板，其中所述热管换热器装置还形成有于冷凝端向蒸发端过渡的弯曲段，上述隔板穿过该弯曲段将节能机柜空调器分隔形成内循环换热系统及外循环换热系统。

8.如权利要求7所述的节能机柜空调器，其特征在于，所述弯曲段形成有若干镂空通槽，上述隔板包括自由末端形成有若干齿状分隔片的上、下隔板，所述齿状分隔片分别穿过镂空通槽而封闭该镂空通槽。

9.如权利要求7所述的节能机柜空调器，其特征在于，所述上、下隔板沿与热管换热器延伸方向大致平行的方向彼此插接，其中上、下隔板对应的齿状分隔片互相重叠。

10.如权利要求1所述的节能机柜空调器，其特征在于，所述热管换热器由若干中部可流通流体介质的扁管及分布于相邻两根扁管之间的散热翅片构成。

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