CN116538604A - 一种空调及其调温系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调及其调温系统，调温系统包括循环回路和连接于循环回路中的第一换热器和第二换热器，还包括：第一旁通支路、第二旁通支路、第三旁通支路、第一阀、第二阀和第三阀；所述第二换热器、所述第二旁通支路的进口、所述第一旁通支路的出口、所述第二旁通支路的出口、所述第三旁通支路的出口依次顺序设置。本发明所提供的调温制冷系统，采用双向节能温度补偿以及多级温控的方式，确保对温度精度及稳定性的需求，同时还可以实现温度的快速调节，有利于节能。

Description

一种空调及其调温系统

技术领域

本发明涉及空调设备领域，特别是涉及一种调温系统。此外，本发明还涉及一种包括上述调温系统的空调。

背景技术

现有技术中的高精密温控空调冷却系统，请参阅图1，第一换热器01的第一出口与第二换热器02的第一进口连接，第二换热器02的第一出口依次经加热器03和热缓冲器04与第一换热器01的第一进口连接，第一换热器01为末端换热器，其与外部环境或设备热量交换后，其内的介质温度升高，高温的介质回流至第二换热器02，在第二换热器02内被重新冷却，并经过加热器03及热缓冲器04的作用，重新流入第一换热器01对外部环境或设备进行冷却。

在高精密温控空调冷却领域，为了实现精准调温，一般都会通过换热器将介质温度先降低到比目标温度值低一点的温度，然后再通过电加热缓慢加热来实现高精度调温，即当温度降低到接近临界的需求温度时，通过对电加热器通电发热，进行微热传导，从而快速实现温度的达标和较小的波动。

然而，现有技术中采用电加热进行调温，存在以下缺点：第一，采用电加热器作为耗功器件，增加了整个系统的损耗，未来随着对能效要求的越来越高，简单的电加热方式不利于节能，因此不利于降低能耗；第二，当电加热的方式使系统的温度比目标温度值更高时，此时是无法实现回调的，只能将此部分热量旁通掉或者传输到负载端，使负载温度产生波动；第三，如果系统的负载快速增大，而此时单向的补偿的方式就不易快速实现，需要后续的系统循环，进入换热器的蒸发端获取低温后，才可实现，在响应速度方面较慢。

因此，如何快速实现温度补偿，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以快速实现温度补充的调温系统。本发明的另一目的是提供一种包括上述调温制冷系统的空调。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种调温系统，包括循环回路和连接于所述循环回路中的第一换热器和第二换热器，还包括：

第一旁通支路，所述第一旁通支路的进口与所述第二换热器的第一进口连接，所述第一旁通支路的出口与所述第二换热器的第一出口连接；

第二旁通支路，所述第二旁通支路的进口与所述第二换热器的第一出口连接，所述第二旁通支路的出口与所述第一换热器的第一进口连接；

第三旁通支路，第三旁通支路的进口与第一旁通支路的进口连通，第三旁通支路的出口与所述第二旁通支路的出口连接；

所述第二换热器、所述第二旁通支路的进口、所述第一旁通支路的出口、所述第二旁通支路的出口、所述第三旁通支路的出口依次顺序设置；

第一阀，设置于第一旁通支路，第二阀，设置于第二旁通支路，第三阀，设置于第三旁通支路。

优选地，还包括第一温度传感器，设置于所述第二换热器的第一出口与所述第二旁通支路的进口之间；第二温度传感器，设置于所述第一旁通支路的出口与所述第二旁通支路的出口之间；所述第一阀和第三阀分别设置为流量调节阀。

优选地，所述第一度温度传感器的精度为±0.3度及以内，所述第二温度传感器的精度为±0.1度及以内，所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的的精度均为1％及以内。

优选地，还包括用于监测所述第一换热器负载的变化的第三温度传感器或第一压力传感器，和/或，第四温度传感器或第二压力传感器；所述第三温度传感器或第一压力传感器设置在所述第一换热器的第一进口，所述第四温度传感器或第二压力传感器设置在所述第一换热器的第一出口。

优选地，还包括第一混合器和第二混合器，所述第一旁通支路的出口和所述第二换热器的第一出口均与所述第一混合器的进口连接，所述第一混合器的出口与所述第二旁通支路的出口连接；所述第三旁通支路的出口和所述第二旁通支路的出口均与所述第二混合器的进口连接，所述第二混合器的出口与所述第一换热器的第一进口连接。

优选地，还包括热缓冲器，所述热缓冲器连接于所述第一换热器的第一进口与所述第二混合器的出口之间。

优选地，还包括第三换热器；所述第一旁通支路的出口介质可与所述第二换热器的第一出口介质混合成为第一混合介质，所述第三换热器的第一进口可供所述第一混合介质流入，所述第三换热器的第一出口与所述第二旁通支路的出口连接。

优选地，所述第二换热器包括第一冷却管路，所述第三换热器包括第二冷却管路，所述第二冷却管路的进口与所述第一冷却管路的进口连接，所述第二冷却管路的出口与所述第一冷却管路的出口连接。

优选地，所述第二冷却管路上设有第四阀。

本发明还提供一种空调，包括上述任意一项所述的调温系统。

本发明所提供的调温系统，通过引入所述第一旁通支路、第二旁通支路和第三旁通支路，以及每一旁通支路上均设置有阀，当所述第二换热器中第一出口的介质温度低于目标温度值时，则通过所述第一旁通支路引入来自所述第一换热器中第一出口的高温介质，以形成第一混合介质，由于所述第一换热器中第一出口的介质温度较高，可实现对所述第二换热器中第一出口的介质进行加温；当所述第一混合介质温度高于目标温度值时，则通过所述第二旁通支路引入来自所述第二换热器中第一出口的低温介质，由于所述第二换热器中第一出口的介质温度较低，可实现对所述第一混合介质进行降温，以形成第二混合介质；经过一级升温和一级降温后的介质，其温度接近目标温度值，此时，为了对第二混合介质进一步进行精准调温，使第二混合介质的温度精度可以达到目标精度的目标温度值，可以通过第三旁通支路引入第一旁通支路中的高温介质，进一步调节第二混合介质的温度精度，以形成第三混合介质，其中，可以将第三混合介质的温度精度调节到±0.1度及以内，最优地，可以将第三混合介质的温度精度调节到±0.03度及以内；该调温制冷系统，采用双向温度补偿以及多级补偿的方式，即一级高温补偿利用系统内浪费的高温热源，一级低温补偿利用该系统内低温冷源，并在一级低温补偿后优先进行二级高温补偿的方式，确保对温度精度及稳定性的需求，同时还可以实现温度的快速调节，有利于节能。

在一种优选实施方式中，还包括第三换热器；所述第一旁通支路的出口介质可与所述第二换热器的第一出口介质混合成为第一混合介质，所述第三换热器的第一进口可供所述第一混合介质流入，所述第三换热器的第一出口与所述第二旁通支路的出口连接。上述设置，通过引入所述第三换热器，当第一混合介质的温度高于目标温度值时，可以选择通过所述第二旁通支路引入所述第二换热器中第一出口的低温介质的方式，实现降温，也可以通过所述第三换热器引入外部介质的方式进行降温，或者两种降温方式同时使用；该方式，可进一步提高介质温度调节的精度、效率和稳定性。

本发明所提供的空调设有上述调温系统，由于所述调温系统具有上述技术效果，因此，设有该调温系统的空调也应当具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中制冷系统的结构示意图；

图2为本发明所提供的调温制冷系统实施例的结构示意图；

其中：第一换热器1；第二换热器2；第一温度传感器21；第二温度传感器22；第一旁通支路3；第一阀31；流量传感器32；第二旁通支路4；第二阀41；第一混合器5；第三换热器6；第四阀61；热缓冲器7；第二混合器8；第三旁通支路81；第三阀82；循环泵9。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种调温制冷系统，该调温制冷系统能耗低，响应快，温度调节精度高，稳定性好。本发明的另一核心是提供一种包括上述调温制冷系统的空调。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的调温制冷系统，通过引入第一旁通支路3、第二旁通支路4和第三旁通支路81，以将第一换热器1第一出口的高温介质引入第二换热器2的第一出口，以混合形成第一混合介质，或者将第二换热器2的第一出口的低温介质引入第一混合介质中，以混合形成第二混合介质，或者在经过双向高低温调温之后，还可以引入第一换热器1第一出口的高温介质进行二级调温，实现了系统内的双向温度补偿和多级温控，节省了对系统的调节成本，控制精度得到进一步提高，可以将介质的温度精度调节到±0.1度及以内，最优地，可以将介质的温度精度调节到±0.03度及以内，最终将具有目标温度值的介质输送至第一换热器1的第一进口内，该调温制冷系统中的循环回路的设置可参考常规冷却系统结构。

请参考图2，图2为本发明所提供的调温制冷系统实施例的结构示意图。

在该实施方式中，调温制冷系统包括循环回路和连接于循环回路中的第一换热器1和第二换热器2，还包括：

第一旁通支路3、第二旁通支路4、第三旁通支路81；

第一旁通支路3的进口与第二换热器2的第一进口连接，第一旁通支路3的出口与第二换热器2的第一出口连接，以混合形成第一混合介质；第二旁通支路4的进口与第二换热器2的第一出口连接，第二旁通支路4的出口与第一换热器1的第一进口连接，第二旁通支路4内的介质与第一混合介质混合为第二混合介质；第三旁通支路81的进口与第一旁通支路3连通，第三旁通支路81的出口与第二旁通支路4的出口连接，第三旁通支路81内的介质与第二混合介质混合为第三混合介质，第三混合介质流入第一换热器1内；其中，第二换热器2、第二旁通支路4的进口、第一旁通支路3的出口、第二旁通支路4的出口、第三旁通支路81的出口依次顺序设置。

进一步，还包括第一阀31、第二阀41和第三阀82，第一阀31设置于第一旁通支路3，第二阀41设置于第二旁通支路4，第三阀82设置于第三旁通支路81；并且，还可以包括控制器，控制器可以分别用于控制第一阀31、第二阀41和第三阀82的打开和关闭，第一阀31、第二阀41和第三阀82采用的是电子阀，当然，第一阀31、第二阀41和第三阀82也可以通过手动的方式打开和关闭，此时，第一阀31、第二阀41和第三阀82可以为机械阀，优选的，通过控制器可以控制第一阀31、第二阀41和第三阀82的打开和关闭。

还可以包括第一温度传感器21，第一温度传感器21设置于第二换热器2的第一出口与第二旁通支路4的进口之间；以及第二温度传感器22，第二温度传感器22设置于第一旁通支路3的出口与第二旁通支路4的出口之间，这里需要说明的是，第二温度传感器22应该设置在第一旁通支路3的出口介质与第二换热器2的第一出口介质混合完成后的管路上，第二温度传感器22用于检测第一混合介质的温度；其中，第一阀31和第三阀82均为流量调节阀，由于第二换热器2的第一进口的介质温度与其第一出口的介质温度相差较大，即第二换热器2的第一进口的介质温度相对较高，因此，通过将第一阀31和第三阀82为开度可调的流量调节阀，可以使得第一旁通支路3和第三旁通支路81的流量均较小，例如，第一旁通支路3的介质流量可以是第一换热器1的第一出口介质流量的(0.1-10)％，并且，第三旁通支路81的介质流量可以是第一旁通支路3介质流量的(0.1-10)％，如此，通过较小的流量可以跟第二换热器2的第一出口的介质进行缓慢混合，从而可以实现精准调温的目的，其中，可以将介质的温度精度调节到±0.1度及以内，最优地，可以将介质的温度精度调节到±0.03度及以内。

而由于第二换热器2的第一出口的介质温度与第一旁通支路3混合后的第一混合介质的温度相差不大，因此，第二阀41设置为普通阀即可，当然为了精准调温，第二阀41也可以设置为开度可调节的流量调节阀，可以进一步实现精准调温的目的。

可选地，为了实现高精度调温，第一温度传感器21的精度为±0.3度及以内，第二温度传感器22的精度为±0.1度及以内，第一阀31、第二阀41和第三阀82的精度为1％及以内，其中，优先地，第一温度传感器21和第二温度传感器22的精度均为±0.03度及以内；以使各温度传感器和阀的精度与系统的温控精度相匹配。

在第一温度传感器21监测到第二换热器2的第一出口的介质温度低于目标温度值时，通过控制第一阀31的开度，使第二换热器2的第一进口的高温介质旁通到第一旁通支路3的出口，与第二换热器2的第一出口的低温介质进行混合，从而对第二换热器2的第一出口的介质进行升温，以使介质的温度达到目标温度值。

在第二温度传感器22监测到第一混合介质的温度高于目标温度值时，通过控制第二阀41打开或控制第二阀41的开度，使第二换热器2的第一出口的低温介质旁通到第二旁通支路4的出口，与第一混合介质进行混合，从而对第一混合介质进行降温，形成第二混合介质，以使第二混合介质的温度达目标温度值。

在通过双向的高低温调温之后，还可以通过控制第三阀81打开，使第一旁通支路3内的高温介质旁通到第三旁通支路81的出口，与第二混合介质混合，形成第三混合介质，进一步来调节介质的精度，使介质温度的精度可以达到目标精度的目标温度值。

另外，由于第一换热器1的负载根据实际应用场景进行变化，例如，温度需求变大或变小，因此，还设置有用于监测第一换热器1负载的变化的第三温度传感器或第一压力传感器，和/或，第四温度传感器或第二压力传感器；第三温度传感器或第一压力传感器设置在第一换热器1的第一进口，第四温度传感器或第二压力传感器设置在第一换热器1的第一出口；如此，在负载发生变化时，第一换热器1的第一进口和第一出口的温度或压力会改变，因此，有监测其第一进口的压力或温度变化，或/和，监测其第一出口的压力或温度变化，可以实时更新系统的目标温度值和目标温度值的精度，从而同时更新各个换热器的换热量，以使整个调温系统的介质温度与实际使用相匹配。

其中，第一换热器1是在给具有高精密散热需求的设备进行散热时，对介质温度的精度要求比较高，介质通过第一换热器1给设备进行降温，介质经过第一换热器1后，在其第一出口的介质温度较高，需要流经第二换热器2进行冷却。同时，循环回路中应当设有循环泵，为循环回路内介质的流动提供动力；循环回路中还可以设置压力传感器、流量传感器32以及温度传感器等部件，对循环回路内的压力、流量以及温度等信息进行监控。

在一些实施方式中，第一旁通支路3设有第一流量传感器32，控制器与第一流量传感器32连接，具体的，第一流量传感器32用于检测第一旁通支路3中的流量，控制器根据第二换热器2的第一出口的温度控制第一一级阀31的开度，从而改变第一旁通支路3中的流量，第一流量传感器32可向控制器反馈第一旁通支路3中的流量数据。

在一些实施方式中，还包括第一混合器5，第一旁通支路3的出口和第二换热器2的第一出口均与第一混合器5的进口连接，第一混合器5的出口与第二旁通支路4的出口连接；通过第一混合器5的设置，加速温度均匀混合，提升整体节能冷却系统的效率和精度。

在一些实施方式中，还包括第二混合器8，第三旁通支路81的出口和第二旁通支路4的出口均与第二混合器8的进口连接，或者，可以将第一混合器5的出口和第三旁通支路81的出口均与第二混合器8的进口连接，第二混合器8的出口与第一换热器1的第一进口连接；通过第二混合器8的设置，加速温度均匀混合，提升整体节能冷却系统的效率和精度。

具体的，第一混合器5和第二混合器8都可以为混合器，或者混合管路，能够将不同温度的介质进行混合的部件或结构均可。混合器内设有至少一个隔挡部件，隔挡部件与混合器的内壁之间具有间隙。也就是说，隔挡部件为半封闭状态，通过设置隔挡部件，以对混合器内的流体进行导向，并延长在混合器内的流通路径，使得其混合更为均匀。隔挡部件具体为可以隔板，成本低，加工方便。

在一些实施方式中，还包括热缓冲器7，热缓冲器7连接于第一换热器1的第一进口与第二混合器8的出口之间。具体的，通过热缓冲器7的设置，以调节温度的稳定性，使通过第一旁通支路3、第二旁通支路4和第三旁通支路81实现温度的高精度微调后，温度进一步稳定，并将温度稳定的介质提供至第一换热器1的第一进口，实现精准控制。

在一些实施方式中，还包括循环泵9和压力传感器，循环泵9和压力传感器均设置在循环回路中。也就是说，循环回路中设有循环泵9，为循环回路内介质的流动提供动力；循环回路中还可以设置压力传感器、流量传感器32以及温度传感器等部件，对循环回路内的压力、流量以及温度等信息进行监控。

在一些实施方式中，第二换热器2的第一出口设有第一温度传感器21，第一混合器5的出口设有第二温度传感器22，第一温度传感器21和第二温度传感器22均与控制器连接。具体的，控制器用于根据第一温度传感器21的温度控制第一阀31，还用于根据第二温度传感器22的温度控制第二阀41。

在一些实施方式中，还包括第三换热器6；第一旁通支路3的出口介质可与第二换热器2的第一出口介质混合成为第一混合介质，第三换热器6的第一进口可供第一混合介质流入，第三换热器6的第一出口与第二旁通支路4的出口连接。上述设置，通过引入第三换热器6，当第一混合介质的温度高于目标温度值时，可以选择通过第二旁通支路4引入第二换热器2中第一出口的介质的方式，实现降温，也可以通过第三换热器6引入外部介质的方式进行降温，或者两种降温方式同时使用；该方式，可进一步提高介质温度调节的精度、效率和稳定性。

在一些实施方式中，第二换热器2包括第一冷却管路，第三换热器6包括第二冷却管路，第二冷却管路的进口与第一冷却管路的进口连接，第二冷却管路的出口与第一冷却管路的出口连接，也就是说，第三换热器6与第二换热器2选择同一冷却管路，以减少设备的布置成本，当然，第三换热器6也可以采用单独的冷却管路。

在一些实施方式中，第二冷却管路上设有第四阀61，即控制器还用于根据第二温度传感器22的温度控制第四阀61，也就是说，当第二温度传感器22检测到第一混合器5中的介质温度低于目标温度值时，可以通过开启第二阀41的方式降温，或者，通过开启第四阀61的方式降温，也可以同时开启第二阀41与第四阀61，并通过调节第二阀41与第四阀61的流量，来调整进入第一换热器1的介质温度。

当然，为了节省第三换热器6的安装成本，也可以直接在第一混合器5的出口管路上，布置换热支路，换热支路上设有换热部，换热部靠近第一混合器5的出口处管路，以对第一混合器5的出口处管路进行热交换，且换热支路的进口与第二冷却回路的进口连接，换热支路的出口与第二冷却回路的出口连接，换热支路上设有第四阀61；控制器还用于根据第一混合器5的出口温度控制第四阀61；上述方案，可以替换第三换热器6的安装，且不用改变第一混合器5的出口处管路的结构和位置。进一步，换热部为螺旋管状换热部，以提高换热效率。

在一些实施方式中，为了便于控制器对第一阀31、第二阀41、第四阀61和/或第三阀82的控制，第一阀31、第二阀41、第四阀61和/或第三阀82为调节阀，当然，在不考虑调控精度的前提下，第一阀31、第二阀41、第四阀61和/或第三阀82也可以为截止阀，成本更低。

除了上述调温制冷系统以外，本发明还提供了一种包括上述调温制冷系统的空调，该空调的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的调温制冷系统进行了详细介绍。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)

1.一种调温系统，包括循环回路和连接于所述循环回路中的第一换热器(1)和第二换热器(2)，其特征在于，还包括：

第一旁通支路(3)，所述第一旁通支路(3)的进口与所述第二换热器(2)的第一进口连接，所述第一旁通支路(3)的出口与所述第二换热器(2)的第一出口连接；

第二旁通支路(4)，所述第二旁通支路(4)的进口与所述第二换热器(2)的第一出口连接，所述第二旁通支路(4)的出口与所述第一换热器(1)的第一进口连接；

第三旁通支路(81)，所述第三旁通支路(81)的进口与所述第一旁通支路(3)连通，所述第三旁通支路(81)的出口与所述第二旁通支路(4)的出口连接；

所述第二换热器(2)、所述第二旁通支路(4)的进口、所述第一旁通支路(3)的出口、所述第二旁通支路(4)的出口、所述第三旁通支路(81)的出口依次顺序设置；

第一阀(31)，设置于第一旁通支路(3)；第二阀(41)，设置于第二旁通支路(4)；第三阀(82)，设置于第三旁通支路(81)。

2.根据权利要求1所述的调温系统，其特征在于，还包括第一温度传感器(21)，设置于所述第二换热器(2)的第一出口与所述第二旁通支路(4)的进口之间；第二温度传感器(22)，设置于所述第一旁通支路(3)的出口与所述第二旁通支路(4)的出口之间；所述第一阀(31)和第三阀(82)分别设置为流量调节阀。

3.根据权利要求2所述的调温系统，其特征在于，所述第一度温度传感器(21)的精度为±0.3度及以内，所述第二温度传感器(2)的精度均为±0.1度及以内，所述第一阀(31)、所述第二阀(41)和所述第三阀(82)的精度均为1％及以内。

4.根据权利要求1所述的调温制冷系统，其特征在于，还包括用于监测所述第一换热器(1)负载的变化的第三温度传感器或第一压力传感器，和/或，第四温度传感器或第二压力传感器；所述第三温度传感器或第一压力传感器设置在所述第一换热器(1)的第一进口，所述第四温度传感器或第二压力传感器设置在所述第一换热器(1)的第一出口。

5.根据权利要求1所述的调温系统，其特征在于，还包括第一混合器(5)和第二混合器(8)，所述第一旁通支路(3)的出口和所述第二换热器(2)的第一出口均与所述第一混合器(5)的进口连接，所述第一混合器(5)的出口与所述第二旁通支路(4)的出口连接；所述第三旁通支路(81)的出口和所述第二旁通支路(4)的出口均与所述第二混合器(8)的进口连接，所述第二混合器(8)的出口与所述第一换热器(1)的第一进口连接。

6.根据权利要求5所述的调温系统，其特征在于，还包括热缓冲器(7)，所述热缓冲器(7)连接于所述第一换热器(1)的第一进口与所述第二混合器(8)的出口之间。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的调温系统，其特征在于，还包括第三换热器(6)；所述第一旁通支路(3)的出口介质可与所述第二换热器(2)的第一出口介质混合成为第一混合介质，所述第三换热器(6)的第一进口可供所述第一混合介质流入，所述第三换热器(6)的第一出口与所述第二旁通支路(4)的出口连接。

8.根据权利要求7所述的调温系统，其特征在于，所述第二换热器(2)包括第一冷却管路，所述第三换热器(6)包括第二冷却管路，所述第二冷却管路的进口与所述第一冷却管路的进口连接，所述第二冷却管路的出口与所述第一冷却管路的出口连接。

9.根据权利要求8所述的调温系统，其特征在于，所述第二冷却管路上设有第四阀(61)。

10.一种空调，包括调温系统，其特征在于，所述调温系统为权利要求1至9任意一项所述的调温系统。