CN104236198B - 水循环制冷系统及防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水循环制冷系统及防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法。该水循环制冷系统包括：水循环系统机组，水循环系统机组具有水循环管；扩展存贮部，扩展存贮部连接在水循环系统机组的水循环管上，扩展存贮部具有存贮空腔，存贮空腔的进水口和出水口均与水循环管连通；进水控制部，进水控制部设置在存贮空腔的进水口与水循环管之间，并控制存贮空腔的进水口与水循环管之间的通断；出水控制部，出水控制部设置在存贮空腔的出水口与水循环管之间，并控制出水口与水循环管之间的通断。该水循环制冷系统能够避免涨裂部件，提高安全性和使用寿命。

Description

水循环制冷系统及防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法

技术领域

本发明涉及水循环制冷设备领域，具体而言，涉及一种水循环制冷系统及防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法。

背景技术

在水循环制冷系统中，系统通过铜管和主要功能器件组成一条循环回路，从而实现换热的目的，各功能器件之间相互配合，使得制冷系统高效运转。

系统安装后，在正常大气环境中运行，由于季节的变迁，气温存在高温、低温的差别。在环境温度低于0℃时，系统里的水会出现结冰现象。当系统关机水循环停止时，结冰问题尤甚。

常规情况下，水的密度是1kg/dm³，冰的密度是0.9kg/dm³，等重量的水凝固成等重量的冰后，体积会增大10％。水循环系统是一个密封的系统，系统内腔空间为一定值。正常的水循环系统是被水充满的，根据质量守恒定律，系统中的水全部结冰后，冰的重量不会发生改变，凝结成的冰的体积会胀大10％。系统腔体由空心铜管和主要功能器件构成，其受低气温的影响不显著，在低温下，内腔空间不会发生改变。因而，水结冰胀大的体积会平均分布在系统内腔中，对内腔形成挤压。

现有的主要功能器件有钢材、铜材、塑料等材质，受各自材料特性的影响，各器件机械性能间存在差异。在受到相同的结冰应力作用下，塑料材质的器件最容易出现受力开裂问题，开裂后该器件就会发生失效，导致制冷系统瘫痪。

现有的技术中，针对结冰问题的解决方案是，通过加厚塑料材质的器件的壁厚，提高其机械强度。然而，此方法并不能从根本上解决结冰后塑料材质器件受较大挤压力的问题，依然存在结冰冻裂的隐患。

发明内容

本发明旨在提供一种水循环制冷系统及防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法，以解决现有技术中的水循环制冷系统低温情况下循环水结冰体积膨胀致使部件被涨裂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水循环制冷系统，该水循环制冷系统包括：水循环系统机组，水循环系统机组具有水循环管；扩展存贮部，扩展存贮部连接在水循环系统机组的水循环管上，扩展存贮部具有存贮空腔，存贮空腔的进水口和出水口均与水循环管连通；进水控制部，进水控制部设置在存贮空腔的进水口与水循环管之间，并控制存贮空腔的进水口与水循环管之间的通断；出水控制部，出水控制部设置在存贮空腔的出水口与水循环管之间，并控制出水口与水循环管之间的通断。

进一步地，水循环制冷系统还包括加热结构，加热结构设置在扩展存贮部与进水控制部之间，并加热扩展存贮部。

进一步地，加热结构为电加热件。

进一步地，进水控制部包括第一控制开关，第一控制开关为通电延时闭合开关。

进一步地，出水控制部包括水泵和第二控制开关，第二控制开关为通电延时闭合开关，水泵设置在第二控制开关与扩展存贮部之间。

进一步地，扩展存贮部包括膨胀储罐。

根据本发明的另一方面，提供了一种防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法，防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法用于控制上述的水循环制冷系统，包括如下步骤：储水步骤，将进水控制部打开，将水循环系统机组的水循环管内的至少部分循环水引入扩展存贮部内。

进一步地，防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法还包括：再利用步骤，若需再利用扩展存贮部内的循环水，则关闭进水控制部，打开出水控制部，将扩展存贮部内的循环水输送至水循环系统机组的水循环管内。

进一步地，再利用步骤中，在打开出水控制部之前还包括：打开加热结构，通过加热结构对扩展存贮部内的循环水加热。

进一步地，在储水步骤之前还包括：状态确认步骤，根据水循环系统机组工作状态和环境温度，确认水循环制冷系统的工作状态并判断是否需要防止涨裂，若需防止涨裂则进行储水步骤。

应用本发明的技术方案，水循环制冷系统包括水循环系统机组、扩展存贮部、进水控制部和出水控制部。其中，水循环系统机组具有水循环管，水循环系统机组工作时，循环水在水循环管内循环。扩展存贮部连接在水循环系统机组的水循环管上，扩展存贮部具有存贮空腔，存贮空腔的进水口和出水口均与水循环管连通，以实现对水循环管的容水和送水。进水控制部设置在存贮空腔的进水口与水循环管之间，并控制存贮空腔的进水口与水循环管之间的通断。出水控制部设置在存贮空腔的出水口与水循环管之间，并控制出水口与水循环管之间的通断。水循环系统机组为水循环制冷系统的核心部件，满足日常水循环制冷需要。扩展存贮部作为额外扩充出的存贮空间用于容纳一部分水循环系统机组内的循环水，以减少水循环系统机组内的水量，为水凝冰后膨胀的部分提供空间，避免体积膨胀后损坏水循环系统机组的部件。进水控制部和出水控制部用于控制水循环系统机组与扩展存贮部之间的循环水的流动，既要保证防止凝冰涨裂，又要避免防止水循环系统机组的正常工作。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例的水循环制冷系统的结构示意图。

附图标记说明：10、水循环系统机组；20、扩展存贮部；30、进水控制部；40、出水控制部；41、水泵；42、第二控制开关；50、加热结构。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本发明的实施例，水循环制冷系统包括水循环系统机组10、扩展存贮部20、进水控制部30和出水控制部40。

其中，水循环系统机组10具有水循环管，水循环系统机组10工作时，循环水在水循环管内循环。扩展存贮部20连接在水循环系统机组10的水循环管上，扩展存贮部20具有存贮空腔，存贮空腔的进水口和出水口均与水循环管连通，以实现对水循环管的容水和送水。进水控制部30设置在存贮空腔的进水口与水循环管之间，并控制存贮空腔的进水口与水循环管之间的通断。出水控制部40设置在存贮空腔的出水口与水循环管之间，并控制出水口与水循环管之间的通断。

水循环系统机组10为水循环制冷系统的核心部件，满足日常水循环制冷需要。扩展存贮部20作为额外扩充出的存贮空间用于容纳一部分水循环系统机组10内的循环水，以减少水循环系统机组10内的水量，为水凝冰后膨胀的部分提供空间，避免体积膨胀后损坏水循环系统机组10的部件。进水控制部30和出水控制部40用于控制水循环系统机组10与扩展存贮部20之间的循环水的流动，既要保证防止凝冰涨裂，又要避免防止水循环系统机组10的正常工作。

在本实施例中，为了能够在低温环境下很好地保证扩展存贮部20及时容水和及时送水，水循环制冷系统还包括加热结构50，加热结构50设置在扩展存贮部20与进水控制部30之间，并加热扩展存贮部20。由于低温环境下水可能会结冰，若水在扩展存贮部20中结冰成为固态则会造成无法将水从扩展存贮部20中排出的问题，也就不能实现将水补回水循环管内的目的，为此，通过加热结构50对扩展存贮部20进行加热，使水成为液态，进而方便地将水从扩展存贮部20内排出，也能够将水补回水循环管内，避免了水资源的浪费。

优选地，为了便于控制，提高与水循环系统机组10的集成性，加热结构50为电加热件，这样只需通过供电使加热结构50发热，控制简单，操作安全，响应及时。

进水控制部30包括第一控制开关，第一控制开关为通电延时闭合开关。通过第一控制开关能够控制是否向扩展存贮部20内输水。

出水控制部40包括水泵41和第二控制开关42，第二控制开关42为通电延时闭合开关，水泵41设置在第二控制开关42与扩展存贮部20之间。水泵41将扩展存贮部20内的水送回水循环管内。

其中，扩展存贮部20包括膨胀储罐。

根据本发明的另一方面，提供一种防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法，防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法用于控制上述的水循环制冷系统，该防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法包括如下步骤：

储水步骤，将进水控制部30打开，将水循环系统机组10的水循环管内的至少部分循环水引入扩展存贮部20内。通过储水步骤将水循环管内的至少一部分水引入扩展存贮部20内存贮，使水循环管内有一部分空余空间能够容纳结冰后膨胀出的体积，避免膨胀部分涨裂部件，保证了安全。

优选地，为了减少浪费，保护环境，防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法还包括：

再利用步骤，若需再利用扩展存贮部20内的循环水，则关闭进水控制部30，打开出水控制部40，将扩展存贮部20内的循环水输送至水循环系统机组10的水循环管内。

再利用步骤中，在打开出水控制部40之前还包括：打开加热结构50，通过加热结构50对扩展存贮部20内的循环水加热。通过加热结构50能够将结冰的水加热为液态，以方便将水送入水循环管内。

优选地，为了配合水循环系统机组10的具体需求，避免无谓的储水造成能源浪费，在储水步骤之前还包括：状态确认步骤，根据水循环系统机组10工作状态和环境温度，确认水循环制冷系统的工作状态并判断是否需要防止涨裂，若需防止涨裂则进行储水步骤。在该步骤中，可以利用水循环系统机组10的感温件确定环境温度，根据环境温度确定是否会产生结冰现象，同时判断水循环机组10的工作状态，综合这些参数确定是否需要进行储水步骤。

采用上述方法能够解决水循环制冷系统中塑料材质器件因水结冰体积膨胀造成的开裂问题。在水循环制冷系统的内腔体积不发生改变和结冰无法避免的情况下，通过增加一个可以吸纳结冰增加的体积的扩展存贮部20，实现将因结冰而增加的额外体积置换到该扩展存贮部20中，进而消除结冰膨胀应力对塑料系统件的影响，避免其开裂失效。

该扩展存贮部20可以为橡胶膨胀罐或者金属弹性波纹管，或其它结构。扩展存贮部20的容积可以大于水结冰后额外膨胀的体积，以便为处于扩展存贮部20内的水提供结冰后的膨胀空间，保证扩展存贮部20不会涨裂。

在现有的水循环系统机组10上，串联两个通电延时闭合开关、膨胀储罐、电加热件和水泵。

如图1所示，在冬季气温低于0℃的情况下，水循环系统机组10停机的同时，设置两个通电延时闭合开关同时打开，水循环系统机组10中的水一部分流入到膨胀储罐中，进而为水静止结冰而增加的体积提供空间，保证塑料器件中的水结冰后不会受到结冰应力。在用户重新开机后，机组自身化霜、电加热件通电，水循环制冷系统中的冰开始融化，膨胀储罐内的冰逐渐化成水，此时第一控制开关定时关闭，在水泵41的作用下，膨胀储罐中的水又能回流到水循环制冷系统的水循环管中，在水全部回流后，第二控制开关42关闭。自此，因防止塑料器件被冻裂而吸纳的水又全部回到水循环制冷系统中，水循环系统机组10恢复正常运行。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明能有效地避免水循环制冷系统因水结冰形成的体积膨胀给塑料材质系统器件机械强度性能的影响，系统内结冰后的体积被吸纳，塑料材质的器件就不会因结冰膨胀应力而发生涨裂，系统可靠性大大增加。此方案，不改变现有的水循环制冷系统主体，对整机性能无影响，且从根本上解决塑料器件结冰冻裂的问题，提高整机可靠性及使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水循环制冷系统，其特征在于，包括：

水循环系统机组(10)，所述水循环系统机组(10)具有水循环管；

扩展存贮部(20)，所述扩展存贮部(20)连接在所述水循环系统机组(10)的所述水循环管上，所述扩展存贮部(20)具有存贮空腔，所述存贮空腔的进水口和出水口均与所述水循环管连通；

进水控制部(30)，所述进水控制部(30)设置在所述存贮空腔的进水口与所述水循环管之间，并控制所述存贮空腔的进水口与所述水循环管之间的通断；

出水控制部(40)，所述出水控制部(40)设置在所述存贮空腔的出水口与所述水循环管之间，并控制所述出水口与所述水循环管之间的通断。

2.根据权利要求1所述的水循环制冷系统，其特征在于，所述水循环制冷系统还包括加热结构(50)，所述加热结构(50)设置在所述扩展存贮部(20)与所述进水控制部(30)之间，并加热所述扩展存贮部(20)。

3.根据权利要求2所述的水循环制冷系统，其特征在于，所述加热结构(50)为电加热件。

4.根据权利要求1所述的水循环制冷系统，其特征在于，所述进水控制部(30)包括第一控制开关，所述第一控制开关为通电延时闭合开关。

5.根据权利要求1所述的水循环制冷系统，其特征在于，所述出水控制部(40)包括水泵(41)和第二控制开关(42)，所述第二控制开关(42)为通电延时闭合开关，所述水泵(41)设置在所述第二控制开关(42)与所述扩展存贮部(20)之间。

6.根据权利要求1所述的水循环制冷系统，其特征在于，所述扩展存贮部(20)包括膨胀储罐。

7.一种防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法，其特征在于，所述防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法用于控制权利要求1至6中任一项所述的水循环制冷系统，包括如下步骤：

储水步骤，将所述进水控制部(30)打开，将所述水循环系统机组(10)的所述水循环管内的至少部分循环水引入所述扩展存贮部(20)内。

8.根据权利要求7所述的防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法，其特征在于，所述防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法还包括：

再利用步骤，若需再利用所述扩展存贮部(20)内的循环水，则关闭进水控制部(30)，打开出水控制部(40)，将所述扩展存贮部(20)内的循环水输送至所述水循环系统机组(10)的所述水循环管内。

9.根据权利要求8所述的防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法，其特征在于，所述再利用步骤中，在打开出水控制部(40)之前还包括：打开加热结构(50)，通过加热结构(50)对所述扩展存贮部(20)内的循环水加热。

10.根据权利要求8所述的防止水循环制冷系统结冰涨裂的方法，其特征在于，在所述储水步骤之前还包括：状态确认步骤，根据水循环系统机组(10)工作状态和环境温度，确认所述水循环制冷系统的工作状态并判断是否需要防止涨裂，若需防止涨裂则进行所述储水步骤。