CN106196372A - 一种动力热管一体机空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力热管一体机空调系统，主要由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀、气液分离器、再循环液泵、储液罐、冷凝器循环泵、两个电磁阀、三个单向阀和电路控制系统组成，将动力热管制冷技术和压缩机制冷技术相互融合，充分利用自然冷源来达到制冷目的。当室外温度低于室内时自动启用动力热管循环模式来调节室内温度，室外温度高于室内温度时自动运行压缩机制冷循环系统，可以在节约能源的同时延长压缩式制冷机组的使用寿命。此空调系统中还增加了再循环支路，使蒸发器内部最大限度的充满液体进行蒸发，制冷能效比优于一般的空调。本发明可应用于基站、机房以及大型电器设备等领域的散热控温。

Description

一种动力热管一体机空调系统
技术领域
本发明属于空调制冷技术领域，尤其涉及一种动力热管一体机的空调系统。
背景技术
目前由于通讯机房及数据中心内设备密度大，发热量大，机房系统对环境的温、湿度及含尘浓度等都有一定要求，因此应设空调系统。为了保证相应的温、湿度条件，蒸汽压缩式机房专用空调得到了普遍应用。对于发热量大的机房，即使在冬季寒冷地区也需要采用蒸汽压缩式专用空调制冷运行来承担散热负荷。
然而，对于我国北方地区来说，冬季及春秋过渡季节大部分时间的气温低于20度，即使在这种情况下，现有的空调系统仍需启动高耗能的压缩机来控制环境温度，这种仍旧采用蒸气压缩式机房专用空调系统进行制冷的方案是不节能的，从而导致电能的无谓浪费，营运成本居高不下。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题，为解决压缩机系统中存在的能耗大，以及蒸发器内制冷剂蒸发不充分的问题，而提供一种动力热管系统和压缩机系统相复合的热能运输系统，该热管一体机复合系统，能在室外温度低于室内时自动启用动力热管循环模式来调节室内温度，室外温度高于室内温度时自动运行压缩机制冷循环系统，可以在节约能源的同时延长压缩式制冷机组的使用寿命，还在原有蒸发冷凝循环回路的基础上，增加了液态制冷剂再循环支路，提高制冷效率。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种动力热管一体机空调系统，包括蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀、气液分离器、再循环液泵、电磁阀一、单向阀一、单向阀二、储液罐、冷凝器循环泵、单向阀三、电磁阀二和电路控制系统；所述再循环液泵、电磁阀一、蒸发器按所述顺序依次串联成再循环支路，其所在支路的输入端位于气液分离器内工作介质液面以下，输出端位于气液分离器内工作介质液面以上；所述单向阀一连接于气液分离器和冷凝器之间，其所在支路的输入端位于气液分离器内工作介质液面以上；所述单向阀二与压缩机串联，其所在支路的输入端位于气液分离器内工作介质液面以上，所在支路输入端上的回油孔位于气液分离器内工作介质液面以下；所述冷凝器输入端与单向阀一和单向阀二分别相连，输出端与储液罐相连，位于储液罐内工作介质液面以上；所述节流阀与单向阀三串联支路和电磁阀二与冷凝器循环泵串联支路并联，其输入端与储液罐输出端相连，位于储液罐内工作介质液面以下，其输出端与蒸发器输入端相连；所述电路控制系统控制着压缩机和冷凝器循环泵的开启和关闭，从而控制压缩机制冷模式和动力热管制冷模式的切换；当系统以压缩机制冷模式工作时，压缩机、再循环液泵开启，单向阀二、单向阀三、节流阀、电磁阀一处于导通状态，同时冷凝器循环泵关闭，单向阀一、电磁阀二处于截止状态；当系统以动力热管制冷模式工作时，再循环液泵、冷凝器循环泵开启，单向阀一、电磁阀一、电磁阀二处于导通状态，同时压缩机关闭，单向阀二、单向阀三、节流阀处于截止状态，上述两张制冷模式可以根据环境和需求进行切换。
以上所述气液分离器为一外表面有四个接口且有隔热层的耐高压密封容器，气液分离器的功能是实现循环工作介质的气液分离，并作为再循环支路的液体工作介质的供应源和冷凝循环的气体工作介质的供应源。
以上所述储液罐为一外表面有两个接口且有隔热层的耐高压密封容器，储液罐的功能是储存工作介质。
以上所述冷凝器循环泵和再循环液泵均为二相泵，冷凝器循环泵的流量应与系统功率相匹配，再循环支路中再循环液泵的流量可小于冷凝器循环泵的流量。
本发明与现有技术相比，是一种将动力热管制冷技术和压缩机制冷技术相互融合、优势互补、充分利用自然冷源的节能技术。当室外温度低于室内时自动启用动力热管循环模式来调节室内温度，室外温度高于室内温度时自动运行压缩机制冷循环系统，可以在节约能源的同时延长压缩式制冷机组的使用寿命。在制冷模式下，还增加了再循环支路，使蒸发器内部最大限度的充满液体进行蒸发，制冷能效比优于一般的空调。本发明可应用于基站、机房以及大型电器设备等领域的散热控温。
附图说明
图1为动力热管一体机空调系统的结构示意图。
图2为此系统压缩机工作模式的空调系统的结构示意图。
图3为此系统动力热管工作模式的空调系统的结构示意图。
图中：（1）蒸发器；（2）冷凝器；（3）压缩机；（4）节流阀；（5）气液分离器；（6）再循环液泵；（7）电磁阀一；（8）单向阀一；（9）单向阀二；（10）储液罐；（11）冷凝器循环泵；（12）单向阀三；（13）电磁阀二；（14）回油孔。
具体实施方式
图1 所示一种动力热管一体机空调系统，包括蒸发器（1）、冷凝器（2）、压缩机（3）、节流阀（4）、气液分离器（5）、再循环液泵（6）、电磁阀一（7）、单向阀一（8）、单向阀二（9）、储液罐（10）、冷凝器循环泵（11）、单向阀三（12）、电磁阀二（13）和电路控制系统；所述再循环液泵（6）、电磁阀一（7）、蒸发器（1）按所述顺序依次串联成再循环支路，再循环支路的作用是使蒸发器（1）内部最大限度的充满液体进行蒸发，防止蒸发循环中供液不足，降低制冷效率；所述电路控制系统控制着压缩机（3）和冷凝器循环泵（11）的开启和关闭，从而控制压缩机制冷模式和动力热管制冷模式的切换。
当系统以压缩机制冷模式工作时，如图2所示，压缩机（3）、再循环液泵（6）开启，单向阀二（9）、单向阀三（12）、节流阀（4）、电磁阀一（7）处于导通状态，同时冷凝器循环泵（11）关闭，单向阀一（8）、电磁阀二（13）处于截止状态，液态制冷剂在蒸发器（1）内受高温热源加热蒸发成气体并吸收热量，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体在高速流动中混合形成气液二相流体，此二相流体回到气液分离器（5）中进行气液分离和储存，其中液态制冷剂进入再循环支路进行再蒸发，流经再循环液泵（6）和电磁阀一（7）进入蒸发器（1），以防止蒸发循环中供液不足，降低制冷效率，气态制冷剂通过压缩机（3）压缩变成高温高压状态，高温高压气态制冷剂经单向阀二（9）进入冷凝器（2），在冷凝器（2）中冷凝成高压液态制冷剂，高压液态制冷剂通过储液罐（10）和单向阀三（12）流向节流阀（4），减压后变成低温低压液态制冷剂流入蒸发器（1），完成一次冷凝蒸发循环，如此循环往复，就完成压缩机模式工作时的热量传递。
当系统以动力热管制冷模式工作时，如图3所示，再循环液泵（6）、冷凝器循环泵（11）开启，单向阀一（8）、电磁阀一（7）、电磁阀二（13）处于导通状态，同时压缩机（3）关闭，单向阀二（9）、单向阀三（12）、节流阀（4）处于截止状态，液态制冷剂在蒸发器（1）内受高温热源加热蒸发成气体并吸收热量，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体在高速流动中混合形成气液二相流体，此二相流体回到气液分离器（5）中进行气液分离和储存，其中液态制冷剂进入再循环支路进行再蒸发，流经再循环液泵（6）和电磁阀一（7）进入蒸发器（1），以防止蒸发循环中供液不足，降低制冷效率，气态制冷剂通过单向阀一（8）进入冷凝器（2），冷凝器（2）与外界低温热源接触冷凝为液体，并放出热量，液态制冷剂通过储液罐（10）储存与分配后流经冷凝器循环泵（11）和电磁阀二（13）进入蒸发器（1），完成一次冷凝蒸发循环，如此循环往复，就完成动力热管模式工作时的热量传递。

Claims (4)

1.一种动力热管一体机空调系统，其特征在于，包括蒸发器（1）、冷凝器（2）、压缩机（3）、节流阀（4），还包括气液分离器（5）、再循环液泵（6）、电磁阀一（7）、单向阀一（8）、单向阀二（9）、储液罐（10）、冷凝器循环泵（11）、单向阀三（12）、电磁阀二（13）和电路控制系统；所述再循环液泵（6）、电磁阀一（7）、蒸发器（1）按所述顺序依次串联成再循环支路，其所在支路的输入端位于气液分离器（5）内工作介质液面以下，输出端位于气液分离器（5）内工作介质液面以上；所述单向阀一（8）连接于气液分离器（5）和冷凝器（2）之间，其所在支路的输入端位于气液分离器（5）内工作介质液面以上；所述单向阀二（9）与压缩机（3）串联，其所在支路的输入端位于气液分离器（5）内工作介质液面以上，所在支路输入端上的回油孔位于气液分离器（5）内工作介质液面以下；所述冷凝器（2）输入端与单向阀一（8）和单向阀二（9）分别相连，输出端与储液罐（10）相连，位于储液罐（10）内工作介质液面以上；所述节流阀（4）与单向阀三（12）串联支路和电磁阀二（13）与冷凝器循环泵（11）串联支路并联，其输入端与储液罐（10）输出端相连，位于储液罐（10）内工作介质液面以下，其输出端与蒸发器（1）输入端相连；所述电路控制系统控制着压缩机（3）和冷凝器循环泵（11）的开启和关闭，从而控制压缩机制冷模式和动力热管制冷模式的切换。
2.根据权利要求1所述的一种动力热管一体机空调系统，其特征在于，所述气液分离器（5）为一外表面有四个接口且有隔热层的耐高压密封容器，气液分离器（5）的功能是实现循环工作介质的气液分离，并作为再循环支路的液体工作介质的供应源和冷凝循环的气体工作介质的供应源。
3.根据权利要求1所述的一种动力热管一体机空调系统，其特征在于，所述储液罐（10）为一外表面有两个接口且有隔热层的耐高压密封容器，储液罐（10）的功能是储存工作介质。
4.根据权利要求1所述的一种动力热管一体机空调系统，其特征在于，所述冷凝器循环泵（11）和再循环液泵（6）均为二相泵，冷凝器循环泵（11）的流量应与系统功率相匹配，再循环支路中再循环液泵（6）的流量可小于冷凝器循环泵（11）的流量。
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