CN103363703A - 封闭空间的空气调节系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种封闭空间的空气调节系统及其工作方法，所述空气调节系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机；进一步包括：第一容器，所述第一容器上部开口，设置在所述蒸发器的底部，输出端连通第一管道；第一管道，所述第一管道的输出端连通第二容器；第二容器，所述第二容器设置在所述封闭空间的外部，连通所述压缩机和冷凝器的第二管道的部分或全部处于所述第二容器的内部。本发明具有结构简单、制冷性能好、高能效比、工作温度范围广、提高系统使用寿命等优点。

Description

封闭空间的空气调节系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及空气调节，特别涉及封闭空间的空气调节系统及其工作方法。

背景技术

目前，压缩式空调的工作方式均为：先用压缩机将冷媒压缩成高压、高温气体，再经过铜管进入冷凝器中，将高压、高温的冷媒冷却为高压低温的液体，后经过节流装置限流后进入蒸发器，在蒸发器中压力变小，冷媒通过吸收蒸发器周围空气的热量而蒸发为低温的气体，最后再次进入压缩机，从而形成循环。该工作模式具有一些不足，如：

空调在高温环境下制冷时，冷媒在冷凝器中散热，而当外部环境温度很高时，散热效果就会大大降低，制冷效果随之降低，相应地降低了空调的能耗比以及压缩机的使用寿命。

因此，怎么过提高空调的工作温度范围、提高能效比、延长使用寿命是本领域急需解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种结构简单、增强降温效果、能效比高、提高工作温度范围、系统使用寿命长的封闭空间的空气调节系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种封闭空间的空气调节系统，所述空气调节系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机；所述空气调节系统进一步包括：

第一容器，所述第一容器上部开口，设置在所述蒸发器的底部，输出端连通第一管道；

第一管道，所述第一管道的输出端连通第二容器；

第二容器，所述第二容器设置在所述封闭空间的外部，连通所述压缩机和冷凝器的第二管道的部分或全部处于所述第二容器的内部。

根据上述的空气调节系统，可选地，所述第二容器设有输出口，所述输出口的位置高于第二容器内的第二管道；

第三管道，所述第三管道的输入端连通所述输出口，输出端连通外界。

根据上述的空气调节系统，可选地，所述封闭空间形成于房间或机柜内。

根据上述的空气调节系统，优选地，所述机柜为通信、分析仪表、电力、控制柜中的任一种。

根据上述的空气调节系统，优选地，所述第一管道的输出端连通所述第二容器底部的进水口或伸到所述第二容器内的底部。

根据上述的空气调节系统，可选地，所述第二容器内的第二管道套有热缩管。

根据上述的空气调节系统，优选地，所述第一容器的安装位置高于所述第二容器。

根据上述的空气调节系统，可选地，所述空气调节系统进一步包括：

输送装置，所述输送装置设置在所述第一管道上，输入端连通所述第一容器，输出端连通所述第二容器。可选地，所述输送装置时间歇性工作。

根据上述的空气调节系统，可选地，所述第二容器设置在所述第二管道的外围，至少部分地包围所述第二管道。

根据上述的空气调节系统，可选地，所述第二容器倾斜或竖直设置。

本发明还提供了上述空气调节系统的工作方法，解决了现有技术中存在的降温效果差、能效比地、工作温度范围小、系统使用寿命短等不足。

根据上述的空气调节系统的工作方法，包括压缩、冷凝、蒸发步骤，进一步包括以下步骤：

在所述蒸发步骤中，封闭空间内的水分在蒸发器上冷凝成液态水，并进入第一容器内，之后通过第一管道进入第二容器内；

处于第二容器内的第二管道内的冷媒携带的热量通过第二管道传递给第二容器内的液态水。

根据上述的工作方法，可选地，所述第一容器内的液态水自由地流入第二容器，或者通过输送装置进入第二容器内。

根据上述的工作方法，可选地，所述第二容器内的水位高于阈值时，通过第三管道排出。

根据上述的工作方法，优选地，所述液态水从所述第一管道进入所述第二容器的底部，随着温度的上升而向上流动，最后(以蒸发或沸腾或从排水口)排出第二容器。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

收集封闭空间内的水分在蒸发器上产生的冷凝水，当冷媒被压缩机压缩成高温高压的气体向冷凝器输送时，利用收集的冷凝水先对冷媒冷却一次，再由冷凝器对冷媒冷却，从而由常规(仅有的)风冷模式改变成风冷、水冷相结合的模式，提高了冷媒的降温效果、制冷性能，以及提高压缩机的使用寿命、能效比、增加工作温度范围，同时有效地利用了现有技术中白白浪费掉的(温度较低的)冷凝水。冷凝水从底部进入第二容器，从上部排出的方式，进一步提高了冷媒的降温效果。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1为本发明的空气调节系统的结构示意图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的封闭空间的空气调节系统的结构简图，如图1所示，所述空气调节系统包括：

外置部分，主要由封闭空间外的第二离心风机、冷凝器3、压缩机2、第二容器8、管线组成，所述管线包括连通所述冷凝器3和压缩机2的第二管道，所述第二管道的部分或全部处于所述第二容器8内。第二管道优选采用铜管，为了防止第二容器8内的液态水腐蚀铜管，可选地，第二容器8内的第二通道的外侧套有热缩管。

内置部分，主要由封闭空间内的蒸发器1、第一离心风机、第一容器6和第一管道7组成，内置和外置部分之间由墙壁或隔离板10隔开。所述第一容器6的上部开口，设置在蒸发器1的底部，用于收集封闭空间内空气中的水分在蒸发器1上的冷凝水，并通过所述第一管道7输送到所述第二容器8内。所述第一容器6、第一管道7可采用耐腐蚀的不锈钢材料。

为了及时排出第二容器内的液态水，可选地，所述第二容器设有输出口，所述输出口的位置高于第二容器内的第二管道；

第三管道，所述第三管道的输入端连通所述输出口，输出端连通外界。

可选地，所述封闭空间形成于房间或机柜内。优选地，所述机柜为通信、分析仪表、电力、控制系统柜中的任一种。

为了使第一容器内的液态水自由地流入第二容器，优选地，所述第一容器的安装位置高于所述第二容器。

为了适应第二容器高于第一容器的场合，可选地，所述空气调节系统进一步包括：

输送装置，所述输送装置设置在所述第一管道上，输入端连通所述第一容器，输出端连通所述第二容器。所述输送装置可采用抽吸泵。

为了提高第二管道内冷媒的降温效果，优选地，所述第一管道的输出端连通所述第二容器的进水口或伸到所述第二容器内的底部。从而使得温度较低的水连续或间断地从底部进入第二容器，随着与冷媒的间接接触后，温度上升而向上流动，最终排走；也即，排走的都是温度较高的水，进入的都是温度较低的水。为了提高第二管道内冷媒的降温效果，可选地，所述第二容器设置在所述第二管道的外围，至少部分地包围所述第二管道。

上述空气调节系统的工作方法，具体包括以下步骤：

蒸发器内的冷媒蒸发吸热，使封闭空间内的循环空气由于散热而温度降低，空气中的水分在蒸发器上液化咸水滴，流进第一容器收集，并通过第一管道输送到第二容器储存起来；

冷媒被压缩机压缩成高温高压的气体向冷凝器输送时，先经过第二容器内部，利用收集的冷凝水先冷却冷媒，再送进冷凝器冷却。

为了排出第二容器内多余的液态水，设置排水阈值，当液态水水位高于阈值时，多余的液态水通过排水口、第三管道排出。

为了进一步增强冷媒的降温效果，优选地，所述液态水从所述第一管道进入所述第二容器的底部，随着温度的上升而向上流动，最后排出第二容器。

根据本发明实施例1达到的益处在于：由于空气调节系统由(仅有的)风冷模式转变成风冷和水冷相结合的模式，带来了诸多优势，如，具有结构简单，不需要增加原件和驱动设备，提高了冷媒的降温效果、系统的制冷性能，以及提高了压缩机的寿命，进而提高了能效比、工作温度范围。液态水从底部进入第二容器，从上部排出的方式，进一步地提高了冷媒的降温效果。

实施例2：

根据实施例1的空气调节系统和工作方法在通信机柜降温中的应用例。

在该应用例中，封闭空间形成于通信机柜内。第一容器采用集水槽，安装在蒸发器的底部。集水槽的底部通过第一管道连通安装位置低于集水槽的第二容器，第一管道的输出端连通所述第二容器底部的进水口，第一容器、第一管道及第二容器均采用不锈钢材料。在第二容器的侧壁上部设有排水口(排水口的位置高度即为排水高度阈值)，位置高于第二容器内的第二管道，第三管道的输入端连通所述排水口，输出端连通下水道。第二管道采用铜管，在第二容器内的第二管道外侧套有热缩管，第二管道的部分盘绕在所述第二容器内，在第二容器有限的空间内增加了第二管道的长度，从而增强了冷媒的降温效果。

在上述空气调节系统的工作过程中，温度较低的液态水从第二容器的底部进入，随着与第二管道内的冷媒的间接接触，水温上升，同时向上流动，最终从上部的排水口排出，这样保证了排走的都是温度较高的液态水，而温度较低的水都从底部进入，不断置换温度较高的水，显著地提高了冷媒的降温效果。

实施例3：

根据实施例1的空气调节系统和工作方法在分析仪表柜内的应用例。

在该应用例中，第一容器采用集水槽，安装在蒸发器的底部。集水槽的底部通过第一管道连通高度高于集水槽的第二容器，第一管道的输出端伸到所述第二容器内的底部，第一容器、第一管道及第二容器均采用不锈钢材料。在第二容器的侧壁上设有排水口，高于第二容器内的第二管道，第三管道的输入端连通所述排水口，输出端连通下水道。第二管道采用铜管，全部处于第二容器内，在第二管道外侧套有热缩管。输送装置采用抽吸泵，用于将第一容器内收集的液态水抽送到第二容器内。由于系统功率低，蒸发器产生的液态水的速度有限，因此所述抽吸泵需要间歇性地工作，具有由控制电路或软件控制，间歇时间由空气调节系统的功率确定，功率越大，间歇时间越短。

在上述空气调节系统的工作过程中，第二容器内的液态水不断累积，当超过所述排水口高度时，多余的液态水排出，从而使得蒸发器上形成的温度较低的液态水间歇地补充到第二容器内(也即置换掉部分经过冷媒加热后的液态水)，维持第二管道内冷媒的降温效果。

实施例4：

根据实施例1的空气调节系统和工作方法在房间内的应用例。

在该应用例中，第一容器采用集水槽，安装在蒸发器的底部。集水槽的底部通过第一管道连通高度低于集水槽的第二容器的底部的进水口，第二容器设置在部分第二管道的外围，部分或全部地包围该部分第二管道，使得第二管道管壁的内侧是冷媒，外侧是液态水，第一容器、第一管道及第二容器均采用不锈钢材料。第二容器倾斜或竖直设置，上部开口，在第二容器的侧壁的上部设有排水口，第三管道的输入端连通所述排水口，输出端连通下水道。

在上述空气调节系统的工作过程中，温度较低的液态水从第二容器的底部进入，随着与第二管道内的冷媒的间接接触，水温上升，同时向上流动，最终从上部的排水口排出，或以蒸汽的形式从上部开口排走，这样保证了排走的都是温度较高的液态水，而温度较低的水都从底部进入，不断地置换温度较高的是水，显著地提高了冷媒的降温效果。

上述实施例仅是示例性地给出了空调调节系统在房间、通信机柜、分析仪表柜中的应用例，当然还可以应用在电力柜、控制柜等机柜中。这对于本领域的技术人员来说，实施方案和实施效果是可以预料到的。

Claims (10)

1.一种封闭空间的空气调节系统，所述空气调节系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机；其特征在于：所述空气调节系统进一步包括：

第一容器，所述第一容器上部开口，设置在所述蒸发器的底部，输出端连通第一管道；

第一管道，所述第一管道的输出端连通第二容器；

第二容器，所述第二容器设置在所述封闭空间的外部，连通所述压缩机和冷凝器的第二管道的部分或全部处于所述第二容器的内部。

2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于：所述第二容器设有输出口，所述输出口的位置高于第二容器内的第二管道；

第三管道，所述第三管道的输入端连通所述输出口，输出端连通外界。

3.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于：所述封闭空间形成于房间或机柜内。

4.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于：所述第一管道的输出端连通所述第二容器底部的进水口或伸到所述第二容器内的底部。

5.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于：处于所述第二容器内的第二管道的外侧套有热缩管。

6.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于：所述第一容器的安装位置高于所述第二容器。

7.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于：所述空气调节系统进一步包括：

输送装置，所述输送装置设置在所述第一管道上，输入端连通所述第一容器，输出端连通所述第二容器。

8.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于：所述第二容器设置在所述第二管道的外围，至少部分地包围所述第二管道。

9.根据权利要求1所述的空气调节系统的工作方法，包括压缩、冷凝、蒸发步骤，进一步包括以下步骤：

在所述蒸发步骤中，封闭空间内的水分在蒸发器上冷凝成液态水，并进入第一容器内，之后通过第一管道进入第二容器内；

处于第二容器内的第二管道内的冷媒携带的热量通过第二管道传递给第二容器内的液态水。

10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于：所述液态水从所述第一管道进入所述第二容器的底部，随着温度的上升而向上流动，最后排出第二容器。