CN115325724A - 一种节能调温机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能调温机组，包括室外机组、室内机组，室外机组包括压缩机制冷循环系统、冷却液循环系统，其中压缩机制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、储液器、膨胀阀、多个板式换热器构成的并联结构、气液分离器；冷却液循环系统包括主水箱、循环水泵、电动三通阀、多个常规换热器构成的并联结构，以及板式换热器并联结构、室内机组；室内机组包括换热盘管及其配置的风机、电加热器。本发明设计了压缩机制冷和常规风冷两种工作模式相结合，可以避免低温时压缩机制冷系统故障率的增加，而且达到了节约能源、降低能耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及冷液机组领域，具体是一种节能调温机组。
背景技术
冷液机与空调相比存在诸多特点，例如避免了制冷剂的长距传输；减少了制冷剂泄漏的可能性；冷量通过冷却液（载冷剂）更方便传送；容易实现多组传送和控制等，因此近年来得到了快速发展。目前，冷液机广泛运用于电力电子、军事和航空、发电站、医学激光和诊断设备、柜体冷却、核发电、半导体设备、电信领域和超级计算机等领域。近年来，特别是随着大功率雷达发射机组、激光和高能等武器的大量出现，军用冷液机也逐步向大功率、模块化、节能、安全和绿色环保等方面发展。
冷液机的主要目的是为热负载提供一定温度、流量和压力要求的循环冷却液。目前，冷液机组主要是利用压缩式制冷原理，只适合在较窄温度范围内使用，在温度相对较低时应用会增加压缩机制冷系统的故障率，并且消耗电功率的增加导致能源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能调温机组，以解决现有技术冷液机低温使用时会增加压缩机制冷系统的故障率且增加消耗电功率的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种节能调温机组，包括室外机组、室内机组，所述室外机组包括压缩机制冷循环系统、冷却液循环系统，其中：所述压缩机制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、储液器、膨胀阀、多个板式换热器、气液分离器，每个板式换热器分别具有制冷剂流道和冷却液流道，各个板式换热器的制冷剂流道相互并联、冷却液流道相互并联，由此形成板式换热器并联结构，所述压缩机输出的制冷剂依次经冷凝器、储液器、膨胀阀、板式换热器并联结构中并联的制冷剂流道、气液分离器后返回至压缩机，由此形成制冷剂循环；
所述冷却液循环系统包括主水箱、循环水泵、电动三通阀、多个常规换热器，以及所述板式换热器并联结构、室内机组，主水箱内存储有冷却液，多个常规换热器相互并联形成常规换热器并联结构，所述主水箱与循环水泵输入口连接，循环水泵输出口与电动三通阀一个阀口连接，电动三通阀另外一个阀口与常规换热器并联结构一端连接，电动三通阀第三个阀口与板式换热器并联结构中并联的冷却液流道一端连接，常规换热器并联结构另一端、板式换热器并联结构中并联的冷却液流道另一端共接至室内机组输入端，室内机组输出端连接至主水箱，由此构成冷却液循环，冷却液循环中由电动三通阀切换使常规换热器并联结构或者板式换热器并联结构中并联的冷却液流道切换接入；
所述室内机组包括换热盘管及其配置的风机、电加热器，换热盘管一端作为室内机组输入端，用于连接常规换热器并联结构另一端、板式换热器并联结构中并联的冷却液流道另一端，换热盘管另一端作为室内机组输出端用于连接主水箱。
进一步的，还包括补液循环系统，所述补液循环系统包括主水箱、第一补液电磁阀、补水箱、补液泵、补液循环泵、第二补液电磁阀，所述补液箱通过补液泵与外部冷却液源连接，所述主水箱通过第二补液电磁阀与补液箱连接，补液箱通过第一补液电磁阀与补液循环泵的进液口连接，补液循环泵的出液口与主水箱连接，由此构成补液循环。
进一步的，所述主水箱连通配置有膨胀罐。
进一步的，所述主水箱还自循环连接有安全阀。
进一步的，所述压缩机制冷循环系统还包括电磁阀，电磁阀一端旁路连通至储液器、膨胀阀之间，电磁阀另一端旁路连通至板式换热器并联结构、气液分离器之间。
进一步的，所述室内机组输出端管路通过一个电动薄型球阀旁路连通至室内机组输入端管路。
进一步的，所述主水箱内冷却液为水或乙二醇水溶液。
进一步的，所述常规换热器并联结构与压缩机制冷循环系统中的冷凝器集成为一体。
本发明进一步阐述如下：
本发明提供一种节能调温机组，通过常规风冷换热和压缩机制冷两种模式相结合，达到既能提供稳定室内温度又能节约能源的目的。
室外机组主要由压缩机制冷循环系统、冷却液循环系统等组成；压缩机制冷循环系统包含压缩机、冷凝器及风机、膨胀阀、板式换热器并联结构等；冷却液循环装置包含板式换热器并联结构、常规换热器并联结构、循环水泵、主水箱、膨胀罐、电动三通阀等；常规换热器并联结构与压缩机制冷循环系统中的冷凝器物理上整合在一起，并且和冷凝器共用风机。冷却液循环系统为闭式系统设计，冷却液循环系统冷却液为乙二醇水溶液或水。
室内设备主要包括风机、电加热器、换热盘管等。离心风机负责空气循环，换热盘管负责对空气进行热交换，电加热器负责对空气进行加热。
室外机组负责输送满足温度要求的冷却液溶液供给室内机组，机组内部主水箱的冷却液在循环水泵的泵送作用下送入板式换热器并联结构或者常规换热器并联结构冷却降温。其中，在压缩机制冷模式下冷却液经过板式换热器并联结构与制冷剂进行热交换而实现降温，在常规换热模式下冷却液经过常规换热器并联结构与空气进行热交换而实现降温；两者切换通过电动三通阀实现。
冷却时，室外机组向室内机组送入恒定低温冷却液，室内空气在换热盘管内风机的作用下与换热盘管内冷却液进行热交换实现降温并送入室内，实现室内温度的降低；室内机组的冷量与流经换热盘管的溶液量成一定比例关系，因此，通过实时调节流经换热盘管的冷却液量可以改变室内机组的制冷量，从而保证制冷量与室内热负荷的匹配，从而实现室内空气温度的稳定。
加热时，室内空气在换热盘管的风机的作用下通过电加热器并与其进行热交换实现升温并送入室内，实现室内温度的升高；可通过定期调节安装于室内的电加热器的开启数量来实现对制热量的调节。
室外机组提供一定温度范围的冷却液给室内机组。在低温环境下仍能室内机组提供冷源。若室外机组仅采用压缩机制冷模式，则造成低温条件下压缩机制冷系统故障率的增加及消耗电功率的增加。因此，考虑室外机组工作的可靠性和节能要求，且为尽快使流体的流量和温度达到要求，室外机组设计了压缩机制冷和常规风冷两种工作模式。
室外机组的两种工作模式的切换是主控制器将室内反馈的温度、室外机组所处的环境温度和供液温度作为逻辑判断依据，自动进行控制切换的，具体切换控制流程如下：供液泵开启后，检测供液温度是否高于冷却液循环系统正常工作值，比较环境温度与模式切换温度点的大小，若环境温度高于该温度则室外机组采用压缩机制冷模式，否则采用常规风冷模式；在压缩机制冷模式时，若室外机组所处环境温度低于设定温度值，此时为节约能源，将室外机组工作模式切换为常规风冷模式；在常规风冷模式时，若风机已全部开启后，室外机组的供液温度仍超出设定温度值，则判断常规风冷模式无法满足工作要求，将室外机组工作模式切换为压缩机制冷模式。
本发明的有益效果：
1、本发明中室外机组设计了压缩机制冷和常规风冷两种工作模式相结合，可以避免低温时压缩机制冷系统故障率的增加，而且达到了节约能源、降低能耗的目的。
2、本发明中室外机组设计时常规换热器与冷凝器物理上整合在一起，减小了机组的体积，风机和冷凝风机共用，可以节约成本。
3、能在-40℃～+50℃的环境条件下为设备提供一定温度、压力和流量的循环冷却液，能适应各类气候条件的变化，从而使设备全面满足宽温设计。
附图说明
图1是本发明实施例结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本实施例一种节能调温机组，包括室外机组、室内机组。其中室外机组包括压缩机制冷循环系统、冷却液循环系统、补液循环系统。
室内机组包括换热盘管30、过滤网31、风道电加热器29、离心风机28，换热盘管30设于风道内，过滤网31设于风道进风口并正对换热盘管30进风侧，风道电加热器29、离心风机28依次设于换热盘管30出风侧。离心风机28负责空气循环，换热盘管30负责对空气进行降温和除湿，电加热29负责对空气进行加热，过滤网31负责对进入设备内部的风进行过滤。
室外机组的压缩机制冷循环系统包括压缩机1、配置有冷凝风机3的冷凝器2、储液器4、过滤器5、膨胀阀6、多个板式换热器8、气液分离器9、电磁阀7。每个板式换热器分别具有制冷剂流道和冷却液流道，各个板式换热器的制冷剂流道相互并联、冷却液流道相互并联，由此形成板式换热器并联结构。压缩机1的制冷剂出口通过管路与冷凝器2进口端连接，冷凝器2出口端通过管路与储液器4内连接，储液器4内通过管路与过滤器5进口端连接，过滤器5出口端通过管路与膨胀阀6进口端连接，膨胀阀6出口端通过管路与板式换热器并联结构中并联的制冷剂流道一端连接，板式换热器并联结构中并联的制冷剂流道另一端通过管路与气液分离器9进口端连接，气液分离器9的出口端通过管路与压缩机1的制冷剂回口连接，由此压缩机1输出的制冷剂依次经冷凝器2、储液器4、过滤器5、膨胀阀6、板式换热器并联结构中并联的制冷剂流道、气液分离器9后返回至压缩机1，由此形成制冷剂循环。电磁阀7进口端旁路连通至板式换热器并联结构、气液分离器9之间管路，电磁阀7出口端旁路连通至过滤器5、膨胀阀6之间管路。
室外机组的冷却液循环系统包括主水箱19、循环水泵17、止逆阀16、电动三通阀10、多个常规换热器15、冷却液过滤器13、第一球阀11、电动薄型球阀12、第二球阀14，以及室内机组的换热盘管30、压缩机制冷循环系统中的板式换热器并联结构。主水箱19内部存储有作为冷却液的水或乙二醇水溶液，多个常规换热器15相互并联形成常规换热器并联结构，并且常规换热器并联结构与冷凝器2集成一体共用冷凝风机3。主水箱19出液口通过管路与循环水泵17进口端连接，循环水泵17出口端通过管路与止逆阀16进口端连接，止逆阀16出口端通过管路与电动三通阀10一个阀口连接，电动三通阀10另一个阀口通过管路与常规换热器并联结构一端连接，电动三通阀10第三个阀口通过管路与板式换热器并联结构中并联的冷却液流道一端连接，常规换热器并联结构另一端通过第一球阀11与板式换热器并联结构中并联的冷却液流道另一端共接后，再通过管路与冷却液过滤器13进口端连接，冷却液过滤器13出口端通过管路与换热盘管30进口端连接，换热盘管30出口端与主水箱19的回水口连接，由此主水箱19中冷却液经循环水泵17泵入至电动三通阀10，被电动三通阀10切换输送至常规换热器并联结构或者板式换热器并联结构中并联的冷却液流道，然后再经过冷却液过滤器进13进入换热盘管30，最终由换热盘管30返回至主水箱19，构成冷却液循环。电动薄型球阀12进口端旁路连通至换热盘管30出口端、主水箱19之间管路，电动薄型球阀12出口端旁路连通至冷却液过滤器13进口端管路。第二球阀14进口端旁路连通至换热盘管30出口端、主水箱19之间管路，第二球阀14出口端旁路连通至冷却液过滤器13出口端管路。
主水箱19还连通配置有膨胀罐20，主水箱19的排液口通过排水球阀27与外部排水管路连通。主水箱19还配置有安全阀18，安全阀18进口端通过管路旁路连通至止逆阀16、电动三通阀10之间管路，安全阀18出口端通过管路连通至主水箱19内部，由此安全阀18自循环连接于主水箱19。
补液循环系统用于为主水箱19补液，补液循环系统包括第二补液电磁阀21-02、第一补液电磁阀21-01、补液箱23、精密过滤器24、补液循环泵25、止回阀26、补液泵22。主水箱19通过第二补液电磁阀21-02与补液箱23连通，补液泵22的进口端与外部冷却液源连接，补液泵22的出口端通过管路与补液箱23内连通，补液箱23通过管路与精密过滤器24的进口端连接，精密过滤器24的出口端通过管路与第一补液电磁阀21-01的进口端连接，第一补液电磁阀21-01的出口端通过管路与补液循环泵25的进口端连接，补液循环泵25的出口端通过管路与止回阀26的进口端连接，止回阀26的出口端通过管路与主水箱19连通。由此通过补液泵22向补液箱23内补入冷却液，冷却液再依次经精密过滤器24、第一补液电磁阀21-01、补液循环泵25、止回阀26补入主水箱19，主水箱19多出的冷却液经第二补液电磁阀21-02返回至补液箱23。
室外机组负责输送满足温度要求的冷却液溶液供给室内机组，机组内部主水箱19的冷却液在循环水泵17的泵送作用下送入板式换热器或常规换热器冷却降温；在压缩机制冷模式下冷却液经过板式换热器8与制冷剂进行热交换而实现降温，在常规换热模式下冷却液经过常规换热器15与空气进行热交换而实现降温；两者切换通过电动三通阀10实现。
在环境温度高于某一设定值时，电动三通阀10调节至板式换热器8方向（压缩机制冷模式），冷却液在循环水泵17作用下流经板式换热器8、经过过滤器13、进入换热盘管30，吸热后汇集于主水箱，再吸入循环水泵17，如此循环形成制冷冷却液供液循环过程。
在环境温度低于某一设定值时，电动三通阀10调节至常规换热器15方向（常规换热模式），冷却液在循环水泵17作用下流经常规换热器15、经过过滤器13、进入换热盘管30，吸热后汇集于主水箱，再吸入循环水泵17，如此循环形成风冷冷却液供液循环过程。
加热时，室内空气在离心风机28的作用下通过风道电加热器29并与其进行热交换实现升温并送入室内，实现室内温度的升高。
控制系统随时检测闭式系统回液压力（背压），当回液压力低于设定值下限时，补液循环泵25运行，第一补液电磁阀21-01打开，冷却液从补液箱23进入主水箱19，回液压力会上升，当达到设定值时上限时关闭第一补液电磁阀21-01，补液循环泵25停止运行。当设备回液压力高于设定值上限时，第二补液电磁阀21-02打开，系统内的冷却液会流向补液箱23，系统回液压力降低（背压），当回液压力低于设定值下限时，第二补液电磁阀21-02关闭。如此完成补液循环系统。补液泵22用于对补液箱23进行补液。
当供液温度高于某一设定值时，且各保护装置均处于正常状态，压缩制冷单元启动。压缩机1启动后，吸收气液分离器9中的制冷剂低压蒸汽，压缩成高温高压气体进入冷凝器2；进入冷凝器2的高温高压制冷剂气体在冷凝器2中放热，变成具有一定过冷度的中温高压液体；液态制冷剂汇集到储液器4中，先后分别通过干燥过滤器5、膨胀阀6，在膨胀阀6的节流降压作用下变成低温低压的气液混合物；低温低压的气液混合物进入板式换热器8，制冷剂液体汽化吸热，吸收通过板式换热器8的冷却液的热能，再次进入气液分离器9，进入下一次制冷循环。如此形成液冷装置的氟路制冷循环系统。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (8)
1.一种节能调温机组，包括室外机组、室内机组，其特征在于，所述室外机组包括压缩机制冷循环系统、冷却液循环系统，其中：所述压缩机制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、储液器、膨胀阀、多个板式换热器、气液分离器，每个板式换热器分别具有制冷剂流道和冷却液流道，各个板式换热器的制冷剂流道相互并联、冷却液流道相互并联，由此形成板式换热器并联结构，所述压缩机输出的制冷剂依次经冷凝器、储液器、膨胀阀、板式换热器并联结构中并联的制冷剂流道、气液分离器后返回至压缩机，由此形成制冷剂循环；
所述冷却液循环系统包括主水箱、循环水泵、电动三通阀、多个常规换热器，以及所述板式换热器并联结构、室内机组，主水箱内存储有冷却液，多个常规换热器相互并联形成常规换热器并联结构，所述主水箱与循环水泵输入口连接，循环水泵输出口与电动三通阀一个阀口连接，电动三通阀另外一个阀口与常规换热器并联结构一端连接，电动三通阀第三个阀口与板式换热器并联结构中并联的冷却液流道一端连接，常规换热器并联结构另一端、板式换热器并联结构中并联的冷却液流道另一端共接至室内机组输入端，室内机组输出端连接至主水箱，由此构成冷却液循环，冷却液循环中由电动三通阀切换使常规换热器并联结构或者板式换热器并联结构中并联的冷却液流道切换接入；
所述室内机组包括换热盘管及其配置的风机、电加热器，换热盘管一端作为室内机组输入端，用于连接常规换热器并联结构另一端、板式换热器并联结构中并联的冷却液流道另一端，换热盘管另一端作为室内机组输出端用于连接主水箱。
2.根据权利要求1所述的一种节能调温机组，其特征在于，还包括补液循环系统，所述补液循环系统包括主水箱、第一补液电磁阀、补水箱、补液泵、补液循环泵、第二补液电磁阀，所述补液箱通过补液泵与外部冷却液源连接，所述主水箱通过第二补液电磁阀与补液箱连接，补液箱通过第一补液电磁阀与补液循环泵的进液口连接，补液循环泵的出液口与主水箱连接，由此构成补液循环。
3.根据权利要求1所述的一种节能调温机组，其特征在于，所述主水箱连通配置有膨胀罐。
4.根据权利要求1所述的一种节能调温机组，其特征在于，所述主水箱还自循环连接有安全阀。
5.根据权利要求1所述的一种节能调温机组，其特征在于，所述压缩机制冷循环系统还包括电磁阀，电磁阀一端旁路连通至储液器、膨胀阀之间，电磁阀另一端旁路连通至板式换热器并联结构、气液分离器之间。
6.根据权利要求1所述的一种节能调温机组，其特征在于，所述室内机组输出端管路通过一个电动薄型球阀旁路连通至室内机组输入端管路。
7.根据权利要求1所述的一种节能调温机组，其特征在于，所述主水箱内冷却液为水或乙二醇水溶液。
8.根据权利要求1所述的一种节能调温机组，其特征在于，所述常规换热器并联结构与压缩机制冷循环系统中的冷凝器集成为一体。
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