CN102563754A - 一种空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调装置，包括：室内机部分，包括室内风机、热管循环蒸发器、压缩机循环蒸发器、室内风机风向切换装置及室内控制器；室内控制器控制室内风机风向切换装置切换室内风机风向；室外机部分，包括室外风机、热管循环冷凝器、压缩机循环冷凝器、室外风机风向切换装置、压缩机、节流装置及室外控制器；室外控制器用于启动或停止压缩机及节流装置，控制室外风机风向切换装置切换室外风机风向；连接管路，包括热管连接管路及压缩机循环连接管路；热管循环连接管路连接热管循环蒸发器与热管循环冷凝器；压缩机循环连接管路连接压缩机循环蒸发器与压缩机循环冷凝器。本发明在温度条件满足时优先启动热管循环工作模式，更好的实现节能减排。

Description

一种空调装置

技术领域

本发明是关于空调、传热学及工程热力学技术，尤其是关于热管及压缩机制冷技术，具体的讲是关于一种空调装置。

背景技术

随着信息技术的不断发展以及全社会对节能降耗工作日趋迫切的要求，各种工作设备(特别是通信设备)对运行环境的要求越来越严格，对运行环境的温度上限值及下限值有明确的要求，很多常年发热设备的工作空间应运而生，这些工作空间需要空调全年运行来维持设备的运行环境要求。工作空间的发热设备负荷越大，其消耗的功率就越大，散发的热量也就越多，对空调的散热及制冷负荷需求就越大。传统的空调装置工作在常年发热场所，以压缩机制冷模式全年运转，工作空间的空调需求负荷大，意味着空调装置的耗电量的增长。

我国大部分领土位于高纬度地区，全年大部分季节室外的环境温度相对较低，有较多的自然冷源可以利用，而不必全年采用压缩机制冷的方式来满足散热降温需求。如何利用自然冷源散热来降低空调装置的耗电量，节能减排，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种空调装置，以解决上述问题，替代现有的全年需冷场所的空调，实现节能减排。

为了实现上述目的，本发明提供一种空调装置，该空调装置包括：室内机部分包括：室内风机、热管循环蒸发器、压缩机循环蒸发器、室内风机风向切换装置及室内控制器；所述的室内风机用于为所述的热管循环蒸发器和/或压缩机循环蒸发器提供风力；所述的室内控制器用于控制所述室内风机风向切换装置切换所述室内风机的风向；室外机部分包括：室外风机、热管循环冷凝器，压缩机循环冷凝器，室外风机风向切换装置，压缩机，节流装置及室外控制器；所述的室外风机用于为所述的热管循环冷凝器和/或压缩机循环冷凝器提供风力；所述的室外控制器用于启动或停止所述压缩机及节流装置，并控制所述室外风机风向切换装置切换所述室外风机的风向；连接管路包括：热管连接管路及压缩机循环连接管路；所述的热管循环连接管路连接所述的热管循环蒸发器与热管循环冷凝器；所述的压缩机循环连接管路连接所述的压缩机循环蒸发器与压缩机循环冷凝器。

进一步地，所述的热管连接管路及压缩机循环连接管路均包括气体管路及液体管路。

进一步地，所述的室内控制器包括：温度检测设备，用于检测室内外的温度；室内控制设备，用于并根据室内外的温度差控制所述室内风机风向切换装置切换所述室内风机的风向。

进一步地，当所述的温度差满足热管循环工作条件时，所述的室内控制设备控制所述室内风机风向切换装置，实现所述室内风机的气流流动时经过所述的热管循环蒸发器。

进一步地，当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，所述的室内控制设备控制所述室内风机风向切换装置，实现所述室内风机的气流流动时同时经过所述的热管循环蒸发器及压缩机循环蒸发器，或者只经过所述的压缩机循环蒸发器。

进一步地，所述的室外控制器包括：温度检测设备，用于检测室内外温度；室外控制设备，用于根据室内外的温度差控制所述室外风机风向切换装置切换所述室外风机的风向，并启动或停止所述压缩机及节流装置。

进一步地，当所述的温度差满足热管循环工作条件时，所述的室外控制设备控制所述室外风机风向切换装置，实现所述室外风机的气流流动时经过所述的热管循环冷凝器。

进一步地，当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，所述的控制室外设备控制所述室外风机风向切换装置，实现所述室外风机的气流流动时同时经过所述的热管循环冷凝器及压缩机循环冷凝器，或者只经过所述的压缩机循环冷凝器。

进一步地，所述的空调装置安装于使用场所时，保证所述热管循环冷凝器的最低部位的高度高于所述热管循环蒸发器的最低部位的高度。

进一步地，所述的热管连接管路及压缩机循环连接管路均充注制冷剂工质，所述的制冷剂工质包含：R22、R134A或R410A。

本发明实施例的有益效果在于，本发明公开了一种兼具有热管功能与压缩机制冷功能的空调装置。温度条件满足时优先启动热管循环工作模式，压缩机制冷模式作为备份与补充。该空调装置的热管模式换热器与压缩机制冷模式换热器分别独立设计，保证在两种模式运行中都能具有最高的设计能效比，节能效果最大化；封闭管路中充注环保制冷剂工质，常温下是气态，不会因泄露而对室内设备有安全隐患；室内机到室外机的连接管路可以选择硬质管路，也可以选择柔性管路，便于维修维护。可以替代传统空调使用于全年需冷的发热场所(如通信局站，发热设备间，动力电源间等)，具有很好的节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例的空调装置的结构示意图；

图2为本发明实施例室内控制器的结构框图；

图3为本发明实施例室内风机风向切换装置的结构示意图；

图4为本发明实施例室外控制器的结构框图；

图5为本发明实施例室外风机风向切换装置的结构示意图；

图6为本发明另一实施例的空调装置的结构示意图；

图7为本发明实施例空调装置的室内机与室外机的风机风向切换装置的工作示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本实施例提供一种空调装置，该空调装置包括：室内机部分101、室外机部分102及连接管路。

室内机部分101包括：室内风机103、热管循环蒸发器104、压缩机循环蒸发器105、室内风机风向切换装置(图未示)及室内控制器(图未示)。室内风机103用于为热管循环蒸发器104和/或压缩机循环蒸发器105提供风力；室内控制器用于控制室内风机风向切换装置切换室内风机104的风向。

室内机部分101的热管循环蒸发器104与压缩机循环蒸发器105共用室内风机103，当系统在热管循环模式与压缩机循环模式之间切换时，室内风机103通过室内风机风向切换装置进行风向切换，分别对热管循环蒸发器104与压缩机循环蒸发器105进行强制对流换热。

室内机部分101设置于全年发热场所的室内有利于空气对流的位置，包括各种可能的安装方式(如落地式，壁挂式，吊顶式等)。

室外机部分安装于常年发热场所的室外空间通风良好的位置102，主要包括：室外风机106、热管循环冷凝器107，压缩机循环冷凝器108，室外风机风向切换装置(图未示)，压缩机109，节流装置110及室外控制器(图未示)；室外风机106用于为热管循环冷凝器107和/或压缩机循环冷凝器108提供风力。室外控制器用于启动或停止压缩机109及节流装置110，并控制室外风机风向切换装置切换室外风机106的风向。

室外机部分102的热管循环冷凝器与压缩机循环冷凝器共用室外风机106，当系统在热管循环模式与压缩机循环模式之间切换时，室外风机106通过室外风机风向切换装置进行风向切换，分别对热管循环冷凝器107与压缩机循环冷凝器108进行强制对流换热。

连接管路包括：热管连接管路111及压缩机循环连接管路112，热管连接管路111及压缩机循环连接管路112均包括气体管路及液体管路。热管循环连接管路111的气体管路及液体管路分别连接热管循环蒸发器104与热管循环冷凝器107。压缩机循环连接管路112的气体管路及液体管路分别连接压缩机循环蒸发器105与压缩机循环冷凝器108。由图1及上述分析可知，室内机部分101与室外机部分102通过连接管路连接为一体使用。

热管连接管路111及压缩机循环连接管路112中均充注制冷剂工质，制冷剂工质通过连接管路在蒸发器与冷凝器之间完成气液相变循环，将热量从室内带到室外。

为了避免制冷剂工质的泄露而对室内工作设备有安全隐患，制冷剂工质采用常温下为气态的符合环保要求的制冷剂工质，例如R22(二氟一氯甲烷)，R134A(四氯乙烷)，R410A(由两种准共沸制冷剂材料混合而成，其主要成分为氢、氟、和碳元素，或简称hfc)等，或者根据应用场景要求使用生产的特殊要求的制冷剂工质，以及其他此处未描述的制冷剂，本发明不以此为限。

本实施例将热管模式蒸发器冷凝器管路(热管连接管路111)与压缩机制冷模式蒸发器冷凝器管路(压缩机循环连接管路112)分开独立设计，并通过室内外的风机风向切换装置而使得室内的热管循环蒸发器104与压缩机循环蒸发器105及热管循环冷凝器107与压缩机循环冷凝器108分别共用一组风机。既有效地减少了装置中的运动部件，又能将热管运行的效率和压缩机制冷运行的效率都发挥到最大化，提高散热效率，从而更加的节能和少占用安装空间。

如图2所示室内控制器201包括：温度检测设备202及室内控制设备203。

温度检测设备202用来检测室内外的温度，该温度检测设备202可以为室内温度计和室外温度计。

温度检测设备202将检测的温度通过信号线实时传输给室内控制设备203，室内控制设备203根据室内外的温度差控制室内风机风向切换装置204切换室内风机103的风向。

当所述的温度差满足热管循环工作条件时，室内控制设备203控制室内风机风向切换装置204，使得室内风机103的气流流动时经过热管循环蒸发器104。温度差满足热管循环工作条件主要是指室内外温度差在一定的阈值范围内，热管循环工作条件的启动温差是可以设定的，但要求室内温度高于室外温度，满足热管循环工作条件，本发明不以此为限。

当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，室内控制设备203控制室内风机风向切换装置204将室内风机103的风同时吹向热管循环蒸发器104及压缩机循环蒸发器105，或者只吹向压缩机循环蒸发器105。温度差满足压缩机循环工作条件主要是指室内外差在一定的阈值范围内，压缩机循环工作条件的温差是可以设定的，或者室内绝对温度过高，说明室内热负荷过大，此时也应启动压缩机循环模式工作。

室内控制器201中还包括其它必要部件的工作状态的控制，及其它必须的控制逻辑，这些工作状态的及控制逻辑均是现有技术中公知的技术，在此不再赘述。

室内风机风向切换装置204的结构如图3所示，当所述的温度差满足热管循环工作条件时，室内控制设备203控制室内风机风向切换装置204的挡板301处于位置3，室内风机103的气流流动时经过热管循环蒸发器104。当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，室内控制设备203控制室内风机风向切换装置204的挡板301处于位置2，室内风机103的气流流动时同时经过热管循环蒸发器104及压缩机循环蒸发器105，或者控制挡板301处于位置1只经过压缩机循环蒸发器105。

如图4所示，室外控制器401包括：温度检测设备402及室外控制设备403。

温度检测设备402用来检测室内外的温度，该温度检测设备402可以为室内温度计和室外温度计。

温度检测设备402将检测的室内外温度通过信号线实时传输给，室外控制设备403根据室内外的温度差控制室外风机风向切换装置404切换室外风机106的风向，并启动或停止所述压缩机109及节流装置110。

当所述的温度差满足热管循环工作条件时，室外控制设备403控制室外风机风向切换装置404，使得室外风机106的气流流动时经过所述的热管循环冷凝器107。

当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，控制室外设备403控制室外风机风向切换装置404，使得室外风机106的气流流动时同时经过热管循环冷凝器107及压缩机循环冷凝器108，或者只经过所述的压缩机循环冷凝器108。

室内控制器201中还包括其它必要部件的工作状态的控制，及其它必须的控制逻辑，这些工作状态的及控制逻辑均是现有的空调技术中公知的技术，在此不再赘述。

室外风机风向切换装置404的结构如图5所示，当所述的温度差满足热管循环工作条件时，室外控制设备403控制室内风机风向切换装置404的挡板501处于位置3，使得室外风机106的气流流动时经过热管循环冷凝器107。当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，室外控制设备403控制室内风机风向切换装置404的挡板501处于位置2，使得室外风机106的气流流动时同时经过热管循环冷凝器107及压缩机循环冷凝器108，或者控制挡板501处于位置1只经过压缩机循环冷凝器108。

另外，需要注意的是，本发明空调装置安装于实际应用场所时，在安装热管循环冷凝器108及热管循环蒸发器107时，要使得热管循环冷凝器108的最低部位的高度高于热管循环蒸发器107的最低部位的高度，原因在于当装置工作与热管循环模式时，以使完成冷凝的液态制冷剂通过热管连接管路111的液管在重力的作用下会回流到室内机的热管循环蒸发器104。

以下将在上述实施例的基础上，给出本发明的最优实施例。需要说明的，该最优的实施例仅用于理解本发明，并不用于限制本发明的保护范围。并且，在相同或不同实施例中出现的技术特征在不相互冲突的情况下可以组合使用。

我国处于高纬度地区，多数时间满足热管循环工作条件，所以一年中大多数时间都处于热管循环模式，图1示出了处于热管循环模式的情况。室内外风机风向切换装置切换到如图1所示位置，此时压缩机循环制冷模式关闭，热管循环运行模式开启，压缩机109与节流装置110也处于关闭状态。室内机风机103对热管循环蒸发器104进行强制对流换热，制冷剂工质在蒸发器内蒸发气化，吸收室内的热量，气化的制冷剂通过热管连接管路111的气管流动到室外机部分的热管循环冷凝器107，热管循环冷凝器107在室外风机的强制对流下，气态的制冷剂冷凝为液体，将热量释放到室外环境，完成冷凝的液态制冷剂再通过热管连接管路111液管在重力的作用下会回流到室内机的热管循环蒸发器104，完成蒸发-冷凝的热工循环，从而将室内的热量源源不断的高效率的传输到室外。热管循环模式的整个热力过程没有压缩机参与做功耗能，运动部件只有室外风机与室内风机，换热效率高，节能省电，比压缩机制冷模式运转时能够大幅度节省电耗。

当室内温度与室内外温差条件不满足热管循环要求时或者室内发热负荷较大时，作为备份的压缩机制冷循环模式启动，装置切换到压缩机循环制冷工作模式，室内外风机的风向切换装置切换到如图6所示位置，此时装置的压缩机109与节流装置110都开启工作。室内机风机103对压缩机循环连接管路112的压缩机循环蒸发器105进行强制对流换热，压缩机循环连接管路112内的制冷剂工质蒸发气化，吸收室内的热量，然后通过压缩机循环连接管路112流动到室外机的压缩机109，压缩机109将气态的制冷剂压缩为高温高压的制冷剂气体。高温高压的制冷剂气体进入室外机部分102的压缩机循环冷凝器108，在室外风机106的强制对流作用下，高温高压的制冷剂气体在冷凝器内冷凝为液体，液体制冷剂通过压缩机循环连接管路112流动到节流装置110，经过节流装置110的节流作用，转化为低温低压的液态制冷剂，再通过压缩机循环连接管路112进入到室内机部分101的压缩机循环管路蒸发器105，完成一次压缩机强制制冷循环，将室内的热量源源不断的带到室外环境。

较佳地，为了提高室外侧的换热效率及具体应用场合的不同，室外机部分102的冷却形式可以采用风冷直接冷却的方式，也可以采用液冷的方式，以及其他不限定的冷却方式。

当室内温度与室内外温差条件不满足热管循环要求时或者室内发热负荷较大时，可以不停止热管循环模式，而启动备份的压缩机制冷循环模式作为补充，通过控制室内风机风向切换装置204及室外风机风向切换装置404分别将风板停在图3及图5的位置“3”。

本发明空调装置各部件的材质、规格、尺寸及排布可以根据发热场所的发热功率，散热效率等因素确定，此处不再详细描述。

图7为本发明实施例空调装置的室内机与室外机的风机风向切换装置的工作示意图。图中所示的风板根据工作模式自动切换，根据室内温度及室内外温差的条件，当本发明装置优先在热管模式工作时，室内风机对热管循环的蒸发器进行强制对流换热，室内的热空气先经过热管循环蒸发器被冷却降温后经由风机出风口吹出，将热量传递给热管循环蒸发器内的制冷剂。室外风机对热管循环的冷凝器进行强制对流换热，室外的冷空气先经过热管循环冷凝器吸收热量后经由风机出风口吹出。当本发明装置在压缩机制冷模式工作时，室内风机对压缩机制冷循环的蒸发器进行强制对流换热，室内的热空气先经过压缩机循环蒸发器被冷却降温后经由风机出风口吹出，将热量传递给压缩机循环蒸发器内的制冷剂。室外风机对压缩机循环的冷凝器进行强制对流换热，室外的冷空气先经过压缩机循环冷凝器吸收热量后经由风机出风口吹出。

综上所述，本发明实施例的有益效果在于，本发明公开了一种兼具有热管功能与压缩机制冷功能的空调装置。温度条件满足时优先启动热管循环工作模式，压缩机制冷模式作为备份与补充。该空调装置的热管模式换热器与压缩机制冷模式换热器分别独立设计，保证在两种模式运行中都能具有最高的设计能效比，节能效果最大化；封闭管路中充注环保制冷剂工质，常温下是气态，不会因泄露而对室内设备有安全隐患；室内机到室外机的连接管路可以选择硬质管路，也可以选择柔性管路，便于维修维护。可以替代传统空调使用于全年需冷的发热场所(如通信局站，发热设备间，动力电源间等)，具有很好的节能效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调装置，其特征在于，所述的空调装置包括：

室内机部分包括：室内风机、热管循环蒸发器、压缩机循环蒸发器、室内风机风向切换装置及室内控制器；所述的室内风机用于为所述的热管循环蒸发器和/或压缩机循环蒸发器提供风力；所述的室内控制器用于控制所述室内风机风向切换装置切换所述室内风机的风向；

室外机部分包括：室外风机、热管循环冷凝器，压缩机循环冷凝器，室外风机风向切换装置，压缩机，节流装置及室外控制器；所述的室外风机用于为所述的热管循环冷凝器和/或压缩机循环冷凝器提供风力；所述的室外控制器用于启动或停止所述压缩机及节流装置，并控制所述室外风机风向切换装置切换所述室外风机的风向；

连接管路包括：热管连接管路及压缩机循环连接管路；所述的热管循环连接管路连接所述的热管循环蒸发器与热管循环冷凝器；所述的压缩机循环连接管路连接所述的压缩机循环蒸发器与压缩机循环冷凝器。

2.如权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述的热管连接管路及压缩机循环连接管路均包括气体管路及液体管路。

3.如权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述的室内控制器包括：

温度检测设备，用于检测室内外的温度；

室内控制设备，用于并根据室内外的温度差控制所述室内风机风向切换装置切换所述室内风机的风向。

4.如权利要求3所述的空调装置，其特征在于，当所述的温度差满足热管循环工作条件时，所述的室内控制设备控制所述室内风机风向切换装置，实现所述室内风机的气流流动时经过所述的热管循环蒸发器。

5.如权利要求3所述的空调装置，其特征在于，当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，所述的室内控制设备控制所述室内风机风向切换装置，实现所述室内风机的气流流动时同时经过所述的热管循环蒸发器及压缩机循环蒸发器，或者只经过所述的压缩机循环蒸发器。

6.如权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述的室外控制器包括：

温度检测设备，用于检测室内外温度；

室外控制设备，用于根据室内外的温度差控制所述室外风机风向切换装置切换所述室外风机的风向，并启动或停止所述压缩机及节流装置。

7.如权利要求6所述的空调装置，其特征在于，当所述的温度差满足热管循环工作条件时，所述的室外控制设备控制所述室外风机风向切换装置，实现所述室外风机的气流流动时经过所述的热管循环冷凝器。

8.如权利要求6所述的空调装置，其特征在于，当所述的温度差满足压缩机循环工作条件时，所述的控制室外设备控制所述室外风机风向切换装置，实现所述室外风机的气流流动时同时经过所述的热管循环冷凝器及压缩机循环冷凝器，或者只经过所述的压缩机循环冷凝器。

9.如权利要求1-8中任一权利要求所述的空调装置，其特征在于，所述的空调装置安装于使用场所时，保证所述热管循环冷凝器的最低部位的高度高于所述热管循环蒸发器的最低部位的高度。

10.如权利要求1-8中任一权利要求所述的空调装置，其特征在于，所述的热管连接管路及压缩机循环连接管路均充注制冷剂工质，所述的制冷剂工质包含：R22、R134A或R410A。

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