CN106016547A - 一种组合式换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式换热系统，涉及空调制冷技术领域,包括冷凝器和第一风机，与控制器相连的氟泵、蒸发器和第二风机，氟泵、冷凝器、蒸发器和氟泵依次通过介质管道相连，氟泵设在蒸发器与冷凝器之间的介质液管上，冷凝器与蒸发器另一侧通过介质气管相连，旁通管道一贯穿冷凝器，旁通管道二贯穿蒸发器，蒸发器的进口介质液管上设有与控制器相连的电子膨胀阀；旁通管道一及介质气管在冷凝器的进口端分别设空调进口阀和热管进口阀，旁通管道二及介质液管在蒸发器的出口端分别设热管出口阀和空调出口阀，能构成分离式热管回路。通过热管进口阀、空调进口阀及热管出口阀、空调出口阀的相互切换，实现自然冷源换热及制冷方式换热的切换及补充。
Description
技术领域
本发明涉及空调制冷技术领域,尤其涉及一种组合式换热系统。
背景技术
现有制冷装置主要是采用精密空调制冷进行温度控制，这种系统的动力来自压缩机，用于将室内的热量搬运到室外，目前多采用变频进行控制。这种方式的缺点是压缩机需要常年运转能耗大，压缩机属于运转部件存在使用寿命，设备初期投入和后期能耗费用均较高，最主要的问题是无法利用天然冷源，不符合目前节能环保的主流趋势。
另外一种是采用重力分离式热管进行温度控制，这种方式的优点是可以充分利用天然冷源。但是其缺点是适应性差，遇到室外温度较高的地域或时段时无法使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、设计合理的组合式换热系统，将空调制冷换热和自然冷源换热结合起来，温度控制精度高，降低了运行费用，适用范围更广，适合长时间运行。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种组合式换热系统，包括设置在室外的冷凝器和第一风机，设置在室内的氟泵、蒸发器和第二风机，所述氟泵、冷凝器、蒸发器和氟泵依次通过介质管道相连，形成载冷剂流动回路；介质管道分为介质液管和介质气管，氟泵设置在蒸发器与冷凝器之间的介质气管上，冷凝器与蒸发器另一侧通过介质液管相连，冷凝器的两端还设有贯穿冷凝器的在室外的旁通管道一，蒸发器的两端还设有贯穿蒸发器的在室内的旁通管道二，氟泵与控制器相连，蒸发器的进口介质液管上设有与控制器相连的电子膨胀阀；旁通管道一及介质气管在冷凝器的进口端分别设有热管进口阀和空调进口阀，旁通管道二及介质气管在蒸发器的出口端分别设有热管出口阀和空调出口阀，能构成分离式热管回路。
优选的，所述冷凝器为分体式，包括空调冷凝器和热管冷凝器，介质管道贯穿空调冷凝器，旁通管道一贯穿热管冷凝器，空调进口阀设置在空调冷凝器进口端的介质气管上，热管进口阀设置在热管冷凝器进口端的旁通管道一上。
优选的，所述蒸发器为分体式，包括空调蒸发器和热管蒸发器，介质管道贯穿空调蒸发器，旁通管道二贯穿热管蒸发器，空调蒸发器出口端与氟泵之间的介质液管上设有空调出口阀，热管蒸发器出口端的旁通管道二上设有热管出口阀。
优选的，所述介质气管上设有室内气管截止阀和室外气管截止阀，介质液管上设有室内液管截止阀和室外液管截止阀。
优选的，还设有与控制器相连的室外温度传感器和室内温度传感器，室外温度传感器及室内温度传感器分别设置在第一风机和第二风机的入风口。
优选的，所述空调进口阀、热管进口阀、空调出口阀及热管出口阀均为与控制器相连的电动截止阀。
优选的，所述空调蒸发器采用铜管穿翅片和/或铝制微通道，所述热管蒸发器采用铜管穿翅片和/或铝制微通道。
优选的，所述空调冷凝器采用铜管穿翅片和/或铝制微通道，所述热管冷凝器采用铜管穿翅片和/或铝制微通道。
优选的，所述氟泵为可变流量氟泵。
优选的，所述第一风机和第二风机均为与控制器相连的调速风机。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：利用第一风机、冷凝器、热管进口阀、蒸发器、第二风机、及热管出口阀组成热管回路，利用第一风机、冷凝器、空调进口阀、电子膨胀阀、蒸发器、第二风机、空调出口阀及氟泵造成空调回路，热管回路利用自然冷源换热，空调回路利用制冷方式换热。通过热管进口阀、空调进口阀及热管出口阀、空调出口阀的相互切换，实现热管回路和空调回路的切换及补充，实现了空调系统对热管系统的有效补充，并可在热管运行区间内进行精确流量调节，具有很强的灵活性。尤其适用于常年需要冷却的小型密闭空间，例如基站、小型机房、发电机舱等环境的高效传热及制冷。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图中：1-冷凝器，2-第一风机，3-氟泵，4-蒸发器，5-第二风机，6-介质液管，7-介质气管，8-旁通管道一，9-旁通管道二，10-控制器，11-空调冷凝器，12-热管冷凝器，13-电子膨胀阀，14-热管进口阀，15-空调进口阀，16-空调出口阀，17-热管出口阀，18-室内气管截止阀，19-室外气管截止阀，20-室内液管截止阀，21-室外液管截止阀，22-室内温度传感器，23-室外温度传感器，24-隔墙，41-空调蒸发器，42-热管蒸发器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的一种组合式换热系统，包括设置在室外的冷凝器1和第一风机2，设置在室内的氟泵3、蒸发器4和第二风机5，所述氟泵3、冷凝器1、蒸发器4和氟泵3依次通过介质管道相连，形成载冷剂流动回路；介质管道分为介质液管6和介质气管7，氟泵3设置在蒸发器4与冷凝器1之间的介质气管7上，冷凝器1与蒸发器2另一侧通过介质液管6相连，冷凝器1的两端还设有贯穿冷凝器1的在室外的旁通管道一8，蒸发器4的两端还设有贯穿蒸发器4的在室内的旁通管道二9，氟泵3与控制器10相连，蒸发器4的进口介质液管6上设有与控制器10相连的电子膨胀阀13；旁通管道一8及介质气管7在冷凝器1的进口端分别设有热管进口阀14和空调进口阀15，旁通管道二9及介质气管7在蒸发器4的出口端分别设有热管出口阀17和空调出口阀16，能构成分离式热管回路。图1中粗实线箭头表示载冷剂流向，第一风机2和第二风机5风口的细实线箭头表示空气流向。
利用第一风机2、冷凝器1、热管进口阀14、蒸发器4、第二风机5、及热管出口阀17组成重力型分离式热管回路，利用第一风机2、冷凝器1、空调进口阀15、电子膨胀阀13、蒸发器4、第二风机5、空调出口阀16及氟泵3组成空调回路，热管回路利用自然冷源换热，空调回路利用制冷方式换热。通过热管进口阀14、空调进口阀15及热管出口阀17、空调出口阀16的相互切换，实现热管回路和空调回路的切换及补充，具有很强的灵活性。
作为一种优选结构，所述冷凝器1为分体式，包括空调冷凝器11和热管冷凝器12，介质管道贯穿空调冷凝器11，旁通管道一8贯穿热管冷凝器12，空调进口阀15设置在空调冷凝器11进口端的介质气管7上，热管进口阀14设置在热管冷凝器12进口端的旁通管道一8上。
同理，所述蒸发器4也可选用分体式，包括空调蒸发器41和热管蒸发器42，介质管道贯穿空调蒸发器41，旁通管道二9贯穿热管蒸发器42，空调蒸发器41出口端与氟泵3之间的介质液管6上设有空调出口阀16，热管蒸发器42出口端的旁通管道二9上设有热管出口阀17。
为了更好地调节载冷剂流量，所述介质气管7上设有室内气管截止阀18和室外气管截止阀19，介质液管6上设有室内液管截止阀20和室外液管截止阀21。
为了精确控制室内温度，还设有与控制器10相连的室外温度传感器23和室内温度传感器22，室外温度传感器23及室内温度传感器22分别设置在第一风机2和第二风机5的入风口。
其中，所述空调进口阀14、热管进口阀15、空调出口阀16及热管出口阀17均为与控制器10相连的电动截止阀，能够根据实际需要调节载冷剂流速。
作为进一步的优选结构，所述空调蒸发器41采用铜管穿翅片和/或铝制微通道，所述热管蒸发器42采用铜管穿翅片和/或铝制微通道；同理，所述空调冷凝器11采用铜管穿翅片和/或铝制微通道，所述热管冷凝器12采用铜管穿翅片和/或铝制微通道。通过铜管穿翅片形式或铝制微通道形式或将两种形式进行混合组成空调蒸发器41、热管蒸发器42、空调冷凝器11或热管冷凝器12，高效整合后，作为一个整体公用一个风机。在风机作用下，室内热空气先后经过空调蒸发器41及热管蒸发器42，低沸点载冷同时或单独经过热管蒸发器42或空调蒸发器41。控制器10根据条件通过空调出口阀16及热管出口阀17的切换实现组合蒸发器4最大面积的利用，有效提高换热效果。同理，组合后的冷凝器1也是如此。
优选的，所述第一风机2和第二风机5均为与控制器相连的调速风机，可以根据室内外的温度调节风速。
另外，所述氟泵3为可变流量氟泵。在热管回路系统运行时候，可变流量氟泵主要充当调节热管回路系统低沸点载冷剂流量的作用。控制器10可根据热负荷的大小及内外蒸发器4及冷凝器1位置的高低进行判断后选择氟泵3停止或低速运转，低速运转时可抵消室内外蒸发器4及冷凝器1高差产生的阻力和流动阻力。并使低沸点载冷剂同时在空调回路系统进行流通，空调回路系统此时并不闲置，可对热管回路系统制冷有效补充，增大了热管系统的制冷效率。而在空调回路系统运行时候，可变流量氟泵主要充当系统变频压缩机的作用。因此，可变流量氟泵的用途更加广泛，不仅实现了空调回路系统运行时根据负荷大小的变频调节，更实现了在热管回路系统运行时根据内外蒸发器4及冷凝器1的高度差、内外温度差，及负荷大小的变频调节，使得热管和空调模式下均可进行精确控制。
由此可见，可变流量氟泵在热管回路运行时充当氟泵，在空调回路运行时充当变频压缩机，并支持热管回路系统运行过程中，可变流量氟泵低频低速运转带动空调回路系统，增加了换热面积的同时，也增加了热管回路系统动力驱动，实现空调回路系统在热管运行不闲置，而是作为热管回路系统冷量的有效补充。因此，本发明相对空调换热与热管换热的单纯组合具有很大的优势。
具体应用时，将冷凝器1、第一风机2、旁通管道一8、室外液管截止阀21及室外气管截止阀19设置在隔墙24外部，将蒸发器4、第二风机5、氟泵3、旁通管道9、室内液管截止阀20、电子膨胀阀13及室内气管截止阀18设置在隔墙24的内部，隔墙24内外通过介质液管6和介质气管7连通组成全封闭的结构，能够保证室内环境与外界环境的隔离，保持室内的洁净度和湿度。应用过程如下：
当控制器10根据室外温度传感器23及室内温度传感器22的温差判断本发明工作在热管模式下时，当室内负荷较小，室外温度较低时候，仅第一风机2和第二风机5运转，并由控制器10进行调速控制，热管回路系统仅依靠内外温差高效传热即可，此时可变流量氟泵停止工作；当由于室内外温差减小、室内负荷增加、流动压差增大等原因，可变流量氟泵由控制器10控制启动并逐步增加转速，为介质管道内低沸点载冷剂提供动能用于克服流动压差，同时空调蒸发器42的空调出口阀16打开，空调冷凝器11的空调进口阀15可根据负荷由控制器10控制打开或者关闭，打开则增加了热管回路系统的总换热面积，可变流量氟泵根据需求由控制器10进行流量调节。此方式实现了空调系统对热管系统的有效补充，并可在热管回路运行区间内进行精确流量调节。
当控制器10根据室外温度传感器23及室内温度传感器22的温差判断本发明工作在空调模式下时，第一风机2和第二风机5运转，可变流量氟泵根据室内负荷由控制器10进行调速控制，精确匹配低沸点载冷剂循环量。同时热管冷凝器12的冷凝器进口阀14，热管蒸发器42的热管出口阀17可根据需要由控制器10进行控制通断，增加换热面积，达到热管系统对空调系统的有效补充。
本发明既可以通过普通制冷空调的方式换热，也可以利用自然冷源换热，并能够通过热管进口阀14、空调进口阀15及热管出口阀17、空调出口阀16的通断切换达到空调回路对热管回路运行的互补，热管回路对空调回路运行时的互补，同时在不同运行模式下均可进行精确的流量调节。本发明降低了运行费用，适用范围更广，精度高，适合长时间运行，尤其适用于常年需要冷却的小型密闭空间，例如基站、小型机房、发电机舱等环境的高效传热及制冷。
由此可见，这种高效组合式换热系统，可依据不同的使用工况条件切换运行模式，高效利用天然冷源。同时，可在不同模式下进行精确的流量调节和风量调节，节能同时对室内温度控制精度更高。而且，不同系统模式下运行，另一系统并不闲置，而是对运行系统进行额外的补充，是之运行更加高效
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种组合式换热系统，包括设置在室外的冷凝器（1）和第一风机（2），设置在室内的氟泵（3）、蒸发器（4）和第二风机（5），所述氟泵（3）、冷凝器（1）、蒸发器（4）和氟泵（3）依次通过介质管道相连，形成载冷剂流动回路；介质管道分为介质液管（6）和介质气管（7），氟泵（3）设置在蒸发器（4）与冷凝器（1）之间的介质气管（7）上，冷凝器（1）与蒸发器（2）另一侧通过介质液管（6）相连，其特征在于：冷凝器（1）的两端还设有贯穿冷凝器（1）的在室外的旁通管道一（8），蒸发器（4）的两端还设有贯穿蒸发器（4）的在室内的旁通管道二（9），氟泵（3）与控制器（10）相连，蒸发器（4）的进口介质液管（6）上设有与控制器（10）相连的电子膨胀阀（13）；旁通管道一（8）及介质气管（7）在冷凝器（1）的进口端分别设有热管进口阀（14）和空调进口阀（15），旁通管道二（9）及介质气管（7）在蒸发器（4）的出口端分别设有热管出口阀（17）和空调出口阀（16），能构成重力分离式热管回路。
2.根据权利要求１所述的组合式换热系统，其特征在于：所述冷凝器（1）为分体式，包括空调冷凝器（11）和热管冷凝器（12），介质管道贯穿空调冷凝器（11），旁通管道一（8）贯穿热管冷凝器（12），空调进口阀（15）设置在空调冷凝器（11）进口端的介质气管（7）上，热管进口阀（14）设置在热管冷凝器（12）进口端的旁通管道一（8）上。
3.根据权利要求2所述的组合式换热系统，其特征在于：所述蒸发器（4）为分体式，包括空调蒸发器（41）和热管蒸发器（42），介质管道贯穿空调蒸发器（41），旁通管道二（9）贯穿热管蒸发器（42），空调蒸发器（41）出口端与氟泵（3）之间的介质液管（6）上设有空调出口阀（16），热管蒸发器（42）出口端的旁通管道二（9）上设有热管出口阀（17）。
4.根据权利要求１所述的组合式换热系统，其特征在于：所述介质气管（7）上设有室内气管截止阀（18）和室外气管截止阀（19），介质液管（6）上设有室内液管截止阀（20）和室外液管截止阀（21）。
5.根据权利要求１、2、3或4所述的组合式换热系统，其特征在于：还设有与控制器（10）相连的室外温度传感器（23）和室内温度传感器（22），室外温度传感器（23）及室内温度传感器（22）分别设置在第一风机（2）和第二风机（5）的入风口。
6.根据权利要求5所述的组合式换热系统，其特征在于：所述空调进口阀（14）、热管进口阀（15）、空调出口阀（16）及热管出口阀（17）均为与控制器（10）相连的电动截止阀。
7.根据权利要求１所述的组合式换热系统，其特征在于：所述空调蒸发器（41）采用铜管穿翅片和/或铝制微通道，所述热管蒸发器（42）采用铜管穿翅片和/或铝制微通道。
8.根据权利要求１所述的组合式换热系统，其特征在于：所述空调冷凝器（11）采用铜管穿翅片和/或铝制微通道，所述热管冷凝器（12）采用铜管穿翅片和/或铝制微通道。
9.根据权利要求１所述的组合式换热系统，其特征在于：所述氟泵（3）为可变流量氟泵。
10.根据权利要求１所述的组合式换热系统，其特征在于：所述第一风机（2）和第二风机（5）均为与控制器（10）相连的调速风机。
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