CN112594955A - 可切换冷热源的系统 - Google Patents

Abstract

一种可切换冷热源的系统，包括：第一换热器；用于对制冷剂进行泵送的第一泵；第一泵为氟泵；第一储液器；与所述第一换热器通过所述第一泵和第一储液器形成供冷相变回路的第二换热器；与所述第二换热器通过所述第一泵和第一储液器形成供热相变回路的第三换热器；用于在所述供冷相变回路和供热相变回路之间进行切换的切换元件。本发明的可切换冷热源的系统，为第一换热器提供可切换的冷源或热源，能够应用于需要模拟不同环境温度的试验室中，十分节能且易于控制。

Description

可切换冷热源的系统

技术领域

本发明涉及供冷系统。

背景技术

现有的供冷系统，一般只具有单一的冷源或热源，不能在冷源和热源之间切换，尤其在应用于需要模拟不同环境温度的试验室中，需要启动不同的系统，能源利用率低且操作不便。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种可切换冷热源的系统，包括：

第一换热器；

用于对制冷剂进行泵送的第一泵；第一泵为氟泵；

第一储液器；

与所述第一换热器通过所述第一泵和第一储液器形成供冷相变回路的第二换热器；

与所述第二换热器通过所述第一泵和第一储液器形成供热相变回路的第三换热器；

用于在所述供冷相变回路和供热相变回路之间进行切换的切换元件。

本发明的可切换冷热源的系统，为第一换热器提供可切换的冷源或热源，能够应用于需要模拟不同环境温度的试验室中，十分节能且易于控制。

在一些实施方式中，所述切换元件为四通阀；所述四通阀的A口、第二换热器的第一换热侧、四通阀的D口依次连接；所述四通阀的B口、第一换热器的第一换热侧、第二换热器的第一换热侧、四通阀的C口依次连接；所述四通阀能够在A口与B口连接、C口与D口连接的供冷模式，与A口与C口连接、B口与D口连接的供热模式之间切换。

在一些实施方式中，还包括与所述第二换热器的第二换热侧形成冷源相变循环的冷源相变回路，所述冷源相变回路包括第一膨胀阀、第一冷凝器和第一压缩机，所述第一膨胀阀、第一冷凝器、第一压缩机和第二换热器的第二换热侧依次循环连接。

在一些实施方式中，所述冷源相变回路还包括第二储液器、第二过滤器、第一气液分离器和第一油分离器，所述第一膨胀阀、第二储液器、第二过滤器、第一冷凝器、第一油分离器、第一压缩机和第一气液分离器依次连接。

在一些实施方式中，还包括与所述第三换热器的第二换热侧形成热源相变循环的热源相变回路，所述热源相变回路包括第二冷凝器、第二膨胀阀、蒸发器和第二压缩机，所述第二冷凝器、第二膨胀阀、蒸发器的第一换热侧、第二压缩机和第三冷凝器的第二换热侧依次循环连接。

在一些实施方式中，所述热源相变回路还包括第三过滤器、第二气液分离器和第二油分离器，所述第二冷凝器、第三过滤器、第二膨胀阀、蒸发器的第一换热侧、第二气液分离器、第二压缩机和第二油分离器依次连接。

在一些实施方式中，还包括与所述第二换热器的第一换热侧形成第二供冷相变循环的第二供冷相变回路。

在一些实施方式中，还包括第四换热器、第二泵和第三储液器，所述第二换热器的第一换热侧、第三储液器、第二泵和第四换热器的第一换热侧依次循环连接。

在一些实施方式中，所述第一泵的出口与所述四通阀的A口连接。

在一些实施方式中，还包括第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀，所述第二开关阀设置在第二换热器的第一换热侧与所述四通阀的D口之间，所述第三开关阀设置在所述第二换热器的第一换热侧与所述第一储液器之间；所述第一开关阀的第一端设置在所述第二开关阀与所述四通阀的D口之间，其第二端设置在所述第三开关阀和所述第一储液器之间。

附图说明

图1为本发明实施例一的可切换冷热源的系统的示意图；

图2为本发明实施例二的焓差试验室的示意图；

图3为本发明实施例三的焓差试验室的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图2-3示意性地显示了根据本发明的一些实施方式的焓差试验室，其包括可切换冷热源的系统和试验室温湿度控制系统，该可切换冷热源的系统也可以使用在除试验室之外的应用环境中。

同时，

实施例一

参阅图1，本实施例提供一种可切换冷热源的系统，其包括可切换冷热源的相变回路1，其包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、切换元件、第一泵12和第一储液器13。该切换元件采用四通阀11，在其他实施方式中也可以采用其他阀件实现。该四通阀11的A口、第一泵12、第一储液罐、第二换热器的第一换热侧、四通阀11的D口依次连接，该四通阀11的B口。第一换热器的第一换热侧、第三换热器的第一换热侧和四通阀11的C口依次连接。四通阀11能够在A口与B口连接、C口与D口连接的供冷模式，与A口与C口连接、B口与D口连接的供热模式之间切换。

当处于供冷模式时(对应供冷相变回路)，四通阀11的A口与B口连接，C口与D口连接，第一换热器和第二换热器开启，第三换热器关闭或采用旁通方式绕过第三换热器。此时，如图中的虚线箭头所示，制冷剂依次经过第二换热器的第一换热侧、第一储液罐、第一泵12、四通阀11的A口、四通阀11的B口、第一换热器的第一换热侧、第三换热器的第一换热侧(但不工作)、四通阀11的C口、四通阀11的D口、第二换热器的第一换热侧，形成供冷相变循环，通过第二换热器为第一换热器提供冷源，使得第一换热器的第二换热侧的温度下降。第二换热器的第二换热侧通过冷水机组或压缩冷凝机组等方式进行降温。

当处于供热模式时(对应供热相变回路)，四通阀11的A口与C口连接、B口与D口连接，第一换热器和第三换热器开启，第二换热器关闭或采用旁通方式绕过第二换热器。此时，如图中的实线箭头所示，制冷剂依次经过第三换热器的第一换热侧、第一换热器的第一换热侧、四通阀11的B口、四通阀11的D口、第二换热器的第一换热侧(但不工作)、第一储液罐、第一泵12、四通阀11的A口、四通阀11的C口、第三换热器的第一换热侧，形成供热相变循环，通过第三换热器为第一换热器提供热源，使得第一换热器的第二换热侧的温度上升。第三换热器的第二换热侧通过冷水机组或压缩冷凝机组等方式进行升温。

实施例二

参阅图2，本实施例提供一种焓差试验室，其包括室外测试间、室外侧空气处理机、室内测试间、室内侧空气处理机、可切换冷热源的系统和试验室温湿度控制系统。其中，该可切换冷热源的系统包括可切换冷热源的相变回路1、冷源相变回路2和热源相变回路3。其中，冷源相变回路2和热源相变回路3分别为可切换冷热源的相变回路1提供冷源和热源，可切换冷热源的相变回路1可用于模拟空调设备室外侧环境，该模拟室外侧环境的试验室房间在本实施例中称为室外测试间，可切换冷热源的相变回路1可供室外测试间模拟常温环境和低温环境。

该可切换冷热源的相变回路1与实施例一大致相同，不同之处主要在于增加第一过滤器14，其设置在第二换热器的第一换热侧和第一储液器13之间，对制冷剂进行过滤。第一换热器的第二换热侧可通过室外侧空气处理机与室外测试间内空气进行热交换，从而对室外测试间的空气温度进行调节。

该冷源相变回路2用于为第二换热器的第二换热侧进行降温，从而在供冷模式中，在第一换热器的第二换热侧，也即室外测试间内模拟例如温度范围为-10℃以上的常温环境。

该冷源相变回路2包括第一冷凝器、第二过滤器21、第二储液器22、第一膨胀阀23、第一气液分离器24、第一压缩机25和第一油分离器26。该第一冷凝器、第二过滤器21、第二储液器22、第一膨胀阀23、第二换热器的第二换热侧、第一气液分离器24、第一压缩机25和第一油分离器26依次循环连接，形成冷源相变循环。

该热源相变回路3用于为第三换热器的第二换热侧进行升温，从而在供热模式中，在第一换热器的第二换热侧，也即室外测试间内模拟常温坏境，或在一些实施方式中，将热源相变回路3中的蒸发器(下文详述)同时至于室外测试间内，通过第一换热器的升温和蒸发器的降温的相互调节，在室外测试间内模拟温度范围为-10℃至-40℃的低温环境。

该热源相变回路3包括第二冷凝器、第三过滤器31、第二膨胀阀32、蒸发器、第二气液分离器33、第二压缩机34、第二油分离器35。该第二冷凝器、第三过滤器31、第二膨胀阀32、蒸发器的第一换热侧、第二气液分离器33、第二压缩机34、第二油分离器35、第三换热器的第二换热侧依次循环连接，形成热源相变循环。该热源相变回路3工作时，进入蒸发器的第一换热侧的冷媒温度可以低达例如-50℃的温度，从而在低温环境中吸热，将该蒸发器的第二换热侧通过室外侧空气处理机与室外测试间内空气进行热交换，能够模拟温度范围为-10℃至-40℃的低温环境。通过第一换热器的升温和蒸发器的降温的相互调节，能够实现低温环境的精确的温度调节。

该试验室温湿度控制系统包括第一温度控制系统和第一湿度控制系统，从而对室外测试间的温度和湿度进行控制。

该第一湿度控制系统包括第一湿度传感器、第一控制器、第一固态继电器和第一加湿器。该第一湿度传感器设置在第二换热器的第二换热侧，也即室外侧空气处理机处或室外测试间内，用于检测室外测试间湿度。该第一加湿器可以采用超声波加湿器，其根据第一湿度传感器的读数进行湿度调节。该第一控制器可以是PID控制器。具体地，第一控制器用于根据第一湿度传感器的读数，通过第一固态继电器对第一加湿器进行控制。

在节能型焓差试验室中采用超声波加湿器，相比于传统的电加热蒸汽加湿器，不会在测试间内引入额外热量，并对这些额外热量进行平衡，从而降低了试验室运行能耗。优选地，超声波加湿器包括超声波起雾单元和用于控制所述超声波起雾单元的无触点开关元件，无触点开关元件控制所述超声波起雾单元的控制周期为5s以下，从而能够在节能型焓差试验室中实现精确的湿度调节。该无触点开关元件具体为固态继电器、IGBT模块、可控硅模块、二极管模块、平板硅模块或整流桥，本实施例中采用固态继电器，具体实现为第一加湿器的第一固态继电器。

该第一温度控制系统包括第一温度传感器、第二控制器和第一变频器。该第一温度传感器设置在第二换热器的第二换热侧，也即室外侧空气处理机处或室外测试间内，用于检测室外测试间温度。该第二控制器可以是PID控制器。该第一泵12的转速设置为根据第一温度传感器的读数进行改变，从而改变可切换冷热源的相变回路1中的制冷剂循环流量，进而改变第二换热器的第二换热侧的温度。具体地，第二控制器用于根据第一温度传感器的读数，通过第一变频器对第一泵12的转速进行控制。

实施例三

参阅图3，本实施例提供一种焓差试验室，其包括可切换冷热源的系统和试验室温湿度控制系统。相比于实施例二，该可切换冷热源的系统还包括第二供冷相变回路4，冷源相变回路2可以为第二供冷相变回路4提供冷源，第二供冷相变回路4可用于模拟空调设备室内侧环境，该模拟室内侧环境的试验室房间在本实施例中称为室内测试间，第二供冷相变回路4可供室内测试间模拟常温环境。

该可切换冷热源的相变回路1与实施例二大致相同，不同之处主要在于增加了第二换热器的旁通切换阀件。该旁通切换阀件包括第一开关阀15、第二开关阀16和第三开关阀17，第二开关阀16设置在第二换热器的第一换热侧与四通阀11的D口之间，第三开关阀17设置在第二换热器的第一换热侧与第一过滤器14之间；第一开关阀15的第一端设置在第二开关阀16与四通阀11的D口之间，其第二端设置在第三开关阀17和第一过滤器14之间。当可切换冷热源的相变回路1处于供热模式时，开启第一开关阀15，关闭第二开关阀16和第三开关阀17，使得制冷剂绕过第二换热器流通，第二换热器的第一换热侧只与第二供冷相变回路4连通，为其供冷，而不影响可切换冷热源的相变回路1的工作。

该第二供冷相变回路4包括第四换热器、第二泵41、第三储液器42、第四过滤器43和第一控制阀44。该第二换热器的第二换热侧。第一控制阀44、第三储液器42、第二泵41和第四换热器的第一换热侧依次循环连接，形成第二供冷相变循环。该第四控制阀可以是节流阀或开关阀。第四换热器的第二换热侧可通过室内侧空气处理机与室内测试间内空气进行热交换，从而对室内测试间的空气温度进行调节，模拟例如温度范围为-10℃以上的常温环境。

该试验室温湿度控制系统与实施例二大致相同，不同之处主要在于还包括第二温度控制系统和第二湿度控制系统，从而对室内测试间的温度和湿度进行控制。

该第二湿度控制系统包括第二湿度传感器、第三控制器、第二固态继电器和第二加湿器。该第二湿度传感器设置在第四换热器的第二换热侧，也即室内侧空气处理机处或室内测试间内，用于检测室内测试间湿度。该第二加湿器可以采用超声波加湿器，其根据第二湿度传感器的读数进行湿度调节。该第三控制器可以是PID控制器。具体地，第三控制器用于根据第二湿度传感器的读数，通过第二固态继电器对第二加湿器进行控制。

在节能型焓差试验室中采用超声波加湿器，相比于传统的电加热蒸汽加湿器，不会在测试间内引入额外热量，并对这些额外热量进行平衡，从而降低了试验室运行能耗。优选地，超声波加湿器包括超声波起雾单元和用于控制所述超声波起雾单元的无触点开关元件，无触点开关元件控制所述超声波起雾单元的控制周期为5s以下，从而能够在节能型焓差试验室中实现精确的湿度调节。该无触点开关元件具体为固态继电器、IGBT模块、可控硅模块、二极管模块、平板硅模块或整流桥，本实施例中采用固态继电器，具体实现为第二加湿器的第二固态继电器。

该第二温度控制系统包括第二温度传感器、第四控制器和第二变频器。该第二温度传感器设置在第四换热器的第二换热侧，也即室内侧空气处理机处或室内测试间内，用于检测室内测试间温度。该第四控制器可以是PID控制器。该第二泵41的转速设置为根据第二温度传感器的读数进行改变，从而改变第二供冷相变回路4中的制冷剂循环流量，进而改变第四换热器的第二换热侧的温度。具体地，第四控制器用于根据第二温度传感器的读数，通过第二变频器对第二泵41的转速进行控制。

进行测试时，所有回路均开启，通过第二供冷相变回路4控制室内测试间的温度，以模拟常温环境，通过可切换冷热源的相变回路1控制室外测试间的温度，可切换冷热源的相变回路1可通过冷热源的切换分别模拟常温环境或低温环境。对于室内测试间，通过冷源相变回路2为第四换热器提供冷源。对于室外测试间，当需要模拟常温环境时，关闭第一开关阀15，开启第二开关阀16和第三开关阀17，通过冷源相变回路2为第一换热器提供冷源，同时可关闭热源相变回路3，当需要模拟低温环境时，开启第一开关阀15，关闭第二开关阀16和第三开关阀17，通过热源相变回路3为第一换热器提供热源。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，或对上述技术方案进行自由组合，包括对上述不同实施方式之间的技术特征进行自由组合，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可切换冷热源的系统，其特征在于，包括：

第一换热器；

用于对制冷剂进行泵送的第一泵；所述第一泵为氟泵；

第一储液器；

与所述第一换热器通过所述第一泵和第一储液器形成供冷相变回路的第二换热器；

与所述第二换热器通过所述第一泵和第一储液器形成供热相变回路的第三换热器；

用于在所述供冷相变回路和供热相变回路之间进行切换的切换元件。

2.根据权利要求1所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，所述切换元件为四通阀；所述四通阀的A口、第二换热器的第一换热侧、四通阀的D口依次连接；所述四通阀的B口、第一换热器的第一换热侧、第二换热器的第一换热侧、四通阀的C口依次连接；所述四通阀能够在A口与B口连接、C口与D口连接的供冷模式，与A口与C口连接、B口与D口连接的供热模式之间切换。

3.根据权利要求1所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，还包括与所述第二换热器的第二换热侧形成冷源相变循环的冷源相变回路，所述冷源相变回路包括第一膨胀阀、第一冷凝器和第一压缩机，所述第一膨胀阀、第一冷凝器、第一压缩机和第二换热器的第二换热侧依次循环连接。

4.根据权利要求3所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，所述冷源相变回路还包括第二储液器、第二过滤器、第一气液分离器和第一油分离器，所述第一膨胀阀、第二储液器、第二过滤器、第一冷凝器、第一油分离器、第一压缩机和第一气液分离器依次连接。

5.根据权利要求1所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，还包括与所述第三换热器的第二换热侧形成热源相变循环的热源相变回路，所述热源相变回路包括第二冷凝器、第二膨胀阀、蒸发器和第二压缩机，所述第二冷凝器、第二膨胀阀、蒸发器的第一换热侧、第二压缩机和第三冷凝器的第二换热侧依次循环连接。

6.根据权利要求5所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，所述热源相变回路还包括第三过滤器、第二气液分离器和第二油分离器，所述第二冷凝器、第三过滤器、第二膨胀阀、蒸发器的第一换热侧、第二气液分离器、第二压缩机和第二油分离器依次连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，还包括与所述第二换热器的第一换热侧形成第二供冷相变循环的第二供冷相变回路。

8.根据权利要求7所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，还包括第四换热器、第二泵和第三储液器，所述第二换热器的第一换热侧、第三储液器、第二泵和第四换热器的第一换热侧依次循环连接。

9.根据权利要求2所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，所述第一泵的出口与所述四通阀的A口连接。

10.根据权利要求9所述的可切换冷热源的系统，其特征在于，还包括第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀，所述第二开关阀设置在第二换热器的第一换热侧与所述四通阀的D口之间，所述第三开关阀设置在所述第二换热器的第一换热侧与所述第一储液器之间；所述第一开关阀的第一端设置在所述第二开关阀与所述四通阀的D口之间，其第二端设置在所述第三开关阀和所述第一储液器之间。

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