CN201016498Y - 节能空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能空调器。包括蒸汽压缩制冷循环装置以及热管换热器装置，所述蒸汽压缩制冷循环装置包括冷凝器、蒸发器，电气组件控制着压缩机制冷循环装置和热管换热器装置的工作；所述热管换热器装置的主体部件是热管，包括管壳、隔板和工作流体，热管一端为蒸发端、另一端是冷凝端，热管内部设有工作流体。通过在电气柜、控制柜等工业用空调器内部集成热管换热器，其可与蒸汽压缩制冷装置协调工作，当机柜内部温度比外部环境温度高时，可以启动热管换热器进行热量自发转移而实现温度调节的目的，从而在蒸汽压缩制冷装置不工作或者参与工作的情况下可起到节能并延长压缩机乃至空调器整体使用寿命的技术效果。

Description

节能空调器

技术领域

本实用新型涉及空调器，尤其涉及一种节能空调器，特别为一种内部设有两种换热装置、可以根据空调环境与大气环境的温差情况适时选择更加合理的热量转移模式进行工作、从而降低能耗的空调器，属于制冷设备技术领域。

背景技术

目前，市场销售的工业空调器，如电气柜、控制柜空调等，均为单一的蒸汽压缩式制冷机组。热量的转移依赖空调器单一的压缩制冷循环。这种空调器的运行是根据电气柜或者控制柜内部的温度来控制的，当柜外的温度高于柜内温度时，启动压缩机制冷循环以实现热量由柜内低温热源向柜外高温热源的逆向转移，但当柜外的环境温度低于柜内温度时，热量的是可以实现由柜内高温热源向柜外低温热源的自发转移的，但此时若仍然通过启动压缩机制冷循环来实现热量转移就显得不尽合理了，不利于节约能源；而且，这种情况也容易造成压缩机反复启停，压缩机乃至空调器整机的使用寿命都会减短。从这类工业用空调器年使用情况看，密闭柜内外温度高低的周期几乎相等，所以如果能使热量实现自发转移而不启动耗电量大的压缩机制冷装置显然具有很大的节能减耗的优势。

当今，已蓬勃发展的热管技术充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将高温侧发热物体的热量迅速传递到低温热源处，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管内热量传递是通过工质的相变过程进行的。由热管组成热管换热器具有热管固有的传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速、风道易于分割、可靠性高等特点。但热管换热器是必须在温差存在的条件下实现热量单向传导转移，所以它的单一应用具有局限性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种节能空调器。

本实用新型的技术解决方案是：节能空调器，包括壳体、换热装置和电气组件，换热装置和电气组件置于空调器壳体内部，电气组件对于换热装置的运行进行控制，其特征在于：所述换热装置同时包括蒸汽压缩制冷装置以及热管换热器装置，所述蒸汽压缩制冷装置包括冷凝器、蒸发器，电气组件根据蒸发器回风口的温度条件控制蒸汽压缩式制冷循环的启停；所述热管换热器装置的主体部件是热管，热管包括管壳、隔板及工作流体，一端为蒸发端、另一端是冷凝端，热管内部环境为负压，灌注有工作流体；在电气组件的控制下，所述蒸汽压缩制冷装置和热管换热器装置各自单独运行或者同时运行。

实现本实用新型目的更为详细的技术解决方案是：

上述的节能空调器，其中，所述热管的冷凝端和蒸发端均位于空调器内部，其安装位置分别紧靠蒸汽压缩制冷装置的冷凝器和蒸发器；或者，所述空调器设有外延体，热管的冷凝端安装在空调器内部，而蒸发端则安装在空调器柜体的外延体内。

更进一步地，所述热管的外表面设有散热翅片，所述热管的蒸发端和/或冷凝端设有换气风扇。

更进一步地，所述热管的管壳具有多种结构形式，或由内壁加工有槽道的两端密封的铝(轧)翅片管形式或由管壳、管芯和端盖组成，其中管芯为毛细多孔结构，紧贴在热管管壳的内壁。

本实用新型的优点在于：通过将热管换热器集成在电气柜、控制柜等中小型工业空调器内部，与蒸汽压缩制冷装置协调工作，当密闭空间内部温度比外部环境温度高时，可启动热管换热器进行热量传导转移，此时蒸汽压缩制冷装置可不工作或者同时辅助参与工作以满足温度调节需要，但当密闭空间内部温度比外部温度低时，则可直接启动压缩机制冷装置将热量由低温密闭空间转移到高温外部环境中实现温度调节。这样复合两种方式实现热量转移功能的节能空调器可起到节能并延长压缩机乃至空调器整体使用寿命的技术效果。

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型另一种实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型再一种实施方式的结构示意图。

图4是本实用新型中部分组件的一种实施结构示意图。

图中：1-电气组件；2-压缩机；3-热管；4-热管蒸发端；5-热管冷凝端；6-风机；7-冷凝器；8-风机；9-蒸发器；10-风机；11-风机，12-固定框架；13-散热翅片；14-热管管壳；15-蒸发风机；16-隔热板；17-冷凝风机。

具体实施方式

工业上，用于降低电气柜或控制柜柜内温度的空调在使用时，柜内外的温度高低存在季节性差异，一年内，柜内温度高于或低于柜外温度的时间几乎相同。针对这种情况，本实用新型以在常规蒸汽压缩制冷空调器内部集成热管换热器为思路，提出一种节能空调器。

热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点，而且，热管换热器无压缩机，不需要氟利昂工质，其结构紧凑，质量和外形较小。

热管的工作原理是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量。热管的工作流体根据成分和比例的不同，分为低温、中温和高温等几类热管，较为常见的工作流体有氨、水、丙酮及甲醇等。热管两端分为蒸发端(加热端)和冷凝端(散热端)，两端之间根据需要采取绝热措施，热管蒸发端受热时管内工作流体汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一侧冷凝端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热，冷凝液借毛细力或重力的作用回流，继续受热汽化，这样热管内热量通过工质的相变过程进行的往复循环传导，将大量热量从加热区传递到散热区。

热管换热器的热量转移需要在存在温差的条件下进行，其集成于空调器，当控制柜外环境温度较低、柜内工作温度较高时，热管换热器便可利用柜内外温差散热，在不必启动压缩机的情况下即可使电气柜、控制柜等工业常用设备的柜内温度降低，起到调温作用。而且，这种温差越大，热管换热器的散热功率就越大。这不仅节约了能源，而且延长了空调机组特别是压缩机等关键部件的使用寿命。

在热管外表穿接高密度的散热翅片，可以大幅度减小热管换热器的体积，同时大大提高散热效率。但是，热管换热器也存在使用局限性，其工作原理依赖柜内外温差，而且柜内温度的降低无法得到有效控制。在炎热的夏季或环境温度很高的时候，要实现热量的逆向转移时，热管换热器几乎失效。因此，将热管换热器集成到现有的控制柜空调器上，将极大地提高空调器节能高效的品质。

现有技术中，电气柜、控制柜空调器的制冷系统是一种蒸汽压缩式制冷循环系统，用于对工业控制柜、电气柜等进行温度控制。这种制冷系统包含压缩机、蒸发器、冷凝器、节流元件以及电气组件等，蒸发器和冷凝器分别配有风机并设有各自的风道。将热管换热器集成到这类空调器以后，两套制冷系统复合使用，热管换热器的结构大小可依据换热量的多少进行设定。空调器控制系统根据环境温度以及机柜内温度等因素，判断启动蒸汽压缩式制冷循环系统还是热管换热系统，或者两套系统同时运行。这样，可以使空调器机组在外部工况比较寒冷的情况下免于启动压缩机，或者减少压缩机启动次数。而在炎热的夏季或环境温度较高的时候，依赖压缩机制冷循环装置而不启动热管换热器。

实施例1

如图1所示，空调器内部设有电气组件1以及压缩机制冷装置和热管换热器装置两套热交换装置。前者包括压缩机2、冷凝器7和蒸发器9，以及风机6和8，风机6正对柜体的出风口，对冷凝器7抽风，风机8对蒸发过程起推动作用，蒸发器9位于风机8的出风口处，它们在电气组件1的控制下起到压缩制冷的功效。热管换热器的主要部件是热管3，热管3有两端，分别为蒸发端4和冷凝端5。冷凝端5位于冷凝器7的进风端，蒸发端4位于蒸发器9的进风端。热管3本身由管壳、隔板和工作流体构成，热管3内部有一定的真空度，其内灌注工作流体。为了增强热管3的换热效率，可以在热管3外表穿接散热翅片。

当密闭柜内温度比外部环境温度高时，热管换热器便可进行热交换，在极大程度上减小压缩机2启动的次数。具体工作过程如下：

在空气自然流通或者风机强制循环的情况下，空调器的柜体内部与外部环境温度相近，而空调器所在的电气柜或者控制柜的柜内温度较高，在风机8的作用下，热管3的蒸发端4与温度较高的柜内空气接触受热，而冷凝端5的温度比蒸发端4低，因此热管3的蒸发端4和冷凝端5之间产生温差，热管3内部工作流体蒸发汽化并在两端形成压差，在该压差的作用下，这些蒸汽从蒸发端4流向冷凝端5，流动过程中释放热量并凝结成液体。一方面，这些凝液沿着吸液芯的毛细多孔结构重新回流到热管3的蒸发端4，使上述过程重复进行；另一方面，它们所释放的热量随着空调器柜体内部的空气，经由相应的通道传递给外界环境的大气。因此，在热管3的作用下，电气柜或者控制柜的柜内热量得以迅速传递到外界大气环境，从而在不启动或者少启动压缩机2的情况下，即对电气柜或者控制柜的柜内环境起到调温作用，在节能的同时延长了机组关键部件的使用寿命。

当然，在炎热的夏季或者环境温度较高的时候，热管换热器不能工作，此时则由蒸汽压缩制冷换热器装置独自工作。

实施例2

如图2所示，其结构及工作过程与实施例1相似，不同之处在于：热管换热器不仅包括热管3，还包括风机10和11，它们分别设置在热管3的蒸发端4和冷凝端5附近。而且，执管换热系统是一个独立的换热系统，其安装位置不受蒸汽压缩制冷换热系统的限制。

实施例3

如图3所示，在实施例的基础上，还可以将空调器的柜体进一步改进，设置外延体12，将热管3的蒸发端4置于外延体12之内，使热管3的蒸发端4与电气柜或控制柜的柜内环境更好地接触、换热。

实施例4

热管换热器装置示例。如图4所示，各自独立的热管14穿有散热翅片13中间由隔热板16分隔，其并与固定框架12形成蒸发端与冷凝端。为促使热交换充分，蒸发端配有蒸发风机15、冷凝端配有冷凝风机17。该实施例可组装于空调器内。或从结构上，巧妙利用蒸汽压缩式制冷循环装置中蒸发器风机和冷凝器风机而不需要另配蒸发风机15和冷凝风机17。

当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围内。

Claims (5)

1.节能空调器，包括蒸汽压缩式制冷循环装置、热管换热器装置和电气组件，热管换热器装置和电气组件等置于机壳内，电气组件对换热装置的运行进行控制，其特征在于：所述换热装置同时包括蒸汽压缩制冷循环装置以及热管换热器装置，所述蒸汽压缩制冷循环装置包括冷凝器、蒸发器，电气组件控制着压缩机制冷循环装置和热管换热器装置的工作；所述热管换热器装置的主体部件是热管，包括管壳、隔板和工作流体，热管一端为蒸发端、另一端是冷凝端，热管内部设有工作流体。

2.根据权利要求1所述的节能空调器，其特征在于：所述热管的冷凝端和蒸发端均位于空调器机体内部，其安装位置分别紧靠蒸汽压缩制冷装置的冷凝器和蒸发器。

3.根据权利要求1所述的节能空调器，其特征在于：所述空调器的机体设有外延体，热管的冷凝端安装在空调器机体内部，而蒸发端则安装在空调器机体的外延体内。

4.根据权利要求1或2或3所述的节能空调器，其特征在于：所述热管的外表面设有散热翅片。

5.根据权利要求1或2或3所述的节能空调器，其特征在于：所述热管的蒸发端和/或冷凝端设有换气风机。

Images