CN202561932U - 节能高效型基站空调 - Google Patents

Abstract

一种节能高效型基站空调，包括室内机和室外机，控制器，温度传感器，以及，由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器顺序连接组成的蒸汽压缩式制冷系统，还包括独立运行的热管制冷系统，所述热管制冷系统由热管冷凝器、热管蒸发器及连接管组成；所述室内机内设置热管蒸发器腔和蒸汽压缩式制冷系统蒸发器腔，所述室外机内设置热管冷凝器腔和蒸汽压缩式制冷系统冷凝器腔，所述热管冷凝器腔的安装高度高于所述热管蒸发器腔，在所述蒸汽压缩式制冷系统冷凝器、蒸汽压缩式制冷系统蒸发器、热管冷凝器、热管蒸发器上均设有用于促进空气对流的风扇；所述温度调节控制器根据在室内和室外的温差择一选择热管制冷系统或蒸汽压缩式制冷系统投入运行。本实用新型的空调器具备两套制冷系统，使空调的气候适应能力更强，运行更耗能。

Description

节能高效型基站空调

技术领域

本实用新型涉及空调器技术领域，更具体地说，是涉及一种节能高效型基站空调。 

背景技术

随着移动通讯网络的需求规模不断扩大，基站数量不断增多。由于基站内的通信设备功率大、发热量大，为了保证设备的正常运行，空调器是基站内必不可少的装置，因通讯基站内的设备需要全年每天二十四小时的连续运行，基站空调需要长期连续工作，也因此，基站空调的能耗、安全是技术人员首要考虑的问题。另一方面，基站内的设备都是对空气含尘量要求比较高，所以基站的设备需要工作在密闭的空间，不能开启窗户直接进行空气对流降温，使室外空气中的尘埃、湿气不能进入基站内部，以保证设备安全运行。目前也有基站专用空调的专利公开，如公开号为CNI 0 1 109550A 的专利申请，它公开了一种通讯基站空调机组及基站内空气循环方法，但是，目前基站专用空调多是采用压缩式制冷的，长时间处于密闭工作设备无法与外界很好的换热，导致基站内的温度高于室外侧温度很多，需要启动高耗能的压缩机降温，当冬天的时候，基站内的空气温度比室外环境温度还要高得多，但是在这样的情况下，还得开启空调降温，导致室外机的冷凝压力过低，容易损坏压缩机，影响压缩机寿命。当室外环境温度比室内温度还低而又需要对室内致冷时，采用热管式制冷方式可克服蒸汽压缩式制冷系统冷凝压力偏低的问题，特别是对于重力式热管结构，制冷剂的循环以重力势能为动力，无需压缩机，系统构造相对简单，特别适合秋冬时节基站空调使用，如果将热管式空调与蒸汽压 缩式空调相结合，在不同的环境启用不同的制冷系统，则可满足基站空调的特定使用要求，如2012年2月29日公开的、申请号201110325671.1的中国发明专利申请（一种单冷式热管热泵空调）公开了这样的一款空调：它由室内热交换器、室外热交换器、气体回路、液体回路和控制系统五部分构成。气体回路由压缩机、热管导气管和气路三通阀构成，压缩机与热管导气管通过气路三通阀并联。液体回路由储液罐、电子节流阀、热管电子节流阀和气路三通阀构成，电子节流阀与热管电子节流阀通过气路三通阀并联。该技术方案使空调具有两种工作方式：蒸汽压缩式制冷工作方式和热管制冷工作方式，两方式共用换热器，通过阀控制制冷剂的走向。但是，该技术方案忽略了一个重要的问题：蒸汽压缩式制冷系统和热管系统中制冷剂的最佳灌注量、工作参数，管路系统的流动阻力都相差甚远，以蒸汽压缩式系统为主的换热器结构设计、热量交换参数设计在热管系统上使用是不合适的，蒸汽压缩式系统由于有压缩机做功，系统允许一定的管路流动阻力，而热管系统则对流动阻力非常敏感，要求系统管路流程短，特别是换热器，在蒸汽压缩式制冷系统上常用的具有多个U形弯管的管翅式蒸发器由于流阻大而无法在热管系统上使用。而且，热管系统需要的制冷量剂比蒸汽压缩式制冷系统要多得多，如果共用一套制冷管路系统，容易造成压缩机液击现象，即使在系统中增加贮液器都不能完全避免该情况的出现。因而该技术方案不能克服实际应用所存在的客观困难，侧重于一个系统为主、另一个系统为辅的设计，其中一个制冷系统必不能有效工作。 

实用新型内容

本实用新型目的为了克服上述已有技术存在的不足，提供一种结构简单、实施容易、初期投入成本低、节能减排、使用双系统的基站 空调。 

本实用新型采用的技术方案是：一种节能高效型基站空调，包括室内机和室外机，控制器，温度传感器，以及，由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器顺序连接组成的蒸汽压缩式制冷系统，其特征在于：还包括独立运行的热管制冷系统，所述热管制冷系统由热管冷凝器、热管蒸发器及连接管组成；所述室内机内设置热管蒸发器腔和蒸汽压缩式制冷系统蒸发器腔，所述室外机内设置热管冷凝器腔和蒸汽压缩式制冷系统冷凝器腔，所述热管冷凝器腔的安装高度高于所述热管蒸发器腔，在所述蒸汽压缩式制冷系统冷凝器、蒸汽压缩式制冷系统蒸发器、热管冷凝器、热管蒸发器上均设有用于促进空气对流的风扇；所述控制器依据室内和室外的温差值范围选择热管制冷系统或蒸汽压缩式制冷系统投入运行。 

所述室内机的热管蒸发器腔和蒸汽压缩式蒸发器腔间设置有隔板。 

所述室外机的热管冷凝器腔和蒸汽压缩式制冷系统冷凝器腔间设置有隔板。 

所述压缩机设在室内机内。 

所述控制器以择一方式选择热管制冷系统或蒸汽压缩式制冷系统投入运行 

所述热管蒸发器是管翅式换热器、或平行流换热器。 

所述蒸汽压缩式制冷系统蒸发器是管翅式换热器、或平行流换热器。 

所述热管冷凝器是管翅式换热器、或平行流换热器。 

所述蒸汽压缩式制冷系统冷凝器是管翅式换热器、或平行流换热器。 

所述平行流换热器是微通道换热器。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 

1 ）本实用新型是在传统蒸汽压缩式制冷系统空调的基础上进行改进，在应用现有基站空调内外机机箱的前提下，增加并行的热管式系统，在同一套空调上实现两套独立的制冷系统，不仅能使空调在夏天室外温度远高于室内温度时，能实现大温差制冷，而且当冬天室内温度高于室外温度以至于普通蒸汽压缩式制冷系统难以适用时，可以通过启动热管式制冷系统来调节基站温度，使空调运行安全、可靠、稳定。 

2）本实用新型可在现有普通蒸汽压缩式制冷系统柜式空调的机箱上设置两套换热器系统，针对两套系统，从现有的换热器结构中选择各自合适的进行匹配，机壳无需重新开模，可使新产品初期投入成本降低。本实用新型制冷系统结构简单、生产工艺成熟，在不同条件下使用不同系统，耗能远低于目前的蒸汽压缩式制冷系统基站空调，节能减排作用明显，具有巨大的社会经济效益，是一款极具推广价值的新产品。 

3）蒸汽压缩式制冷系统的压缩机采用基站内置的结构方式，防止压缩机被不法分子盗取，适合于通讯基站长时间无人看守的实际使用状况。 

附图说明

图1是本实用新型的蒸汽压缩式制冷系统结构示意图； 

图2是本实用新型的热管制冷系统结构示意图； 

图3是本实用新型的室内机结构示意图； 

图4是本实用新型的室外机结构示意图； 

图5是本实用新型的平行流换热器结构示意图； 

图6是图5所示的平行流换热器的局部放大图； 

图7是本实用新型的管翅式换热器结构示意图； 

图8是图7的管翅式换热器翅片的局部放大图； 

图9是本实用新型的微通道换热器结构示意图。 

具体实施方式

以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。 

本实用新型将以压缩机为制冷部件的空调器制冷系统、以及以具有极高导热性能的热管作为传热元件的热管式制冷系统有机地结合成为节能高效型基站空调，空调由室内机与室外机组成，室内、外机使用现有的三匹柜机或五匹柜机的机柜作为外壳，参见图3、4，机柜分为上、下两腔，中间以隔板33分隔。本实用新型的室内机、室外机内均设置隔板33，其目的是使两制冷系统具有各自独立的热交换器和独立的风道空间，防止窜风现象，保证空气对流效果。参见图3，在室内机机柜的上、下腔设置有蒸汽压缩式制冷系统蒸发器11和热管蒸发器24，通常，热管蒸发器24设置在下腔内，热管蒸发器也可以在上腔内设置，在热管蒸发器和蒸汽压缩式制冷系统蒸发器的内侧分别设有用于空气对流的风扇（31、32）。压缩机设置在压缩机仓34内，在室内机的设置制冷管路的阀门，方便管路的连接，包括热管蒸发器出口阀26、热管蒸发器进口阀25、以及蒸汽压缩式制冷系统蒸发器的进出阀。参见图4，在室外机机柜的上腔设置热管冷凝器21，在室外机机柜的下腔设置蒸汽压缩式制冷系统冷凝器13，在热管冷凝器21和蒸汽压缩式制冷系统冷凝器13的内侧分别设有用于空气对流的风扇（41、42）。在室外机的同一侧设置两制冷系统管路的进出阀，分别是热管冷凝器出口阀22、热管冷凝器进口阀23、蒸汽压缩式制冷系统冷凝器进口阀12、冷凝器出口阀14。参见图1、2，图中虚线表示室内与室外的分界线，室内机与室外机之间通过管道连接组成两套独立的制冷系统，其中，蒸汽压缩式制冷系统由压缩机16（为防盗目的，常将压缩机置于室内机内）、蒸汽压缩式制冷系统冷凝器13、毛细管15、蒸汽压缩式制冷系统蒸发器11组成，在室外侧的蒸汽压缩式制冷系统冷凝器13的入口安装进口阀12，在蒸汽压缩式制冷系统冷凝器13的出口安装出口阀14。参见图2，热管制冷系统由热管冷凝器21、热管蒸发器24、以及连接两者的气管27与液管28组成。在室外侧的热管冷凝器21的出、入口分别设置热管冷凝器出口阀22、热管冷凝器进口阀23，在室内侧的热管蒸发器24的出、入口分别设置热管蒸发器出口阀26、热管蒸发器进口阀25，为了保证热管制冷系统的效率，在安装室内、外机时，要求热管冷凝器21的安装高度高于热管蒸发器24一段距离，因此，最佳的安装方法是将热管蒸发器置于室内机的下腔。 

热管制冷系统的工作过程如下：室内机的热管蒸发器内的制冷剂受热蒸发成为汽体，同时吸取大量相变潜热，将室内的空气温度降低，汽化的制冷剂通过气管进入室外机的热管冷凝器遇冷释放出热量，制冷剂重新凝结为液体，靠重力作用流回室内机热管蒸发器，从而循环制冷。热管是具有极高导热性能的传热元件，传热效率非常好，且热管系统不需外加动力，仅需换热器的风扇电机耗能，节能效果好。 

对于蒸汽压缩式制冷系统，蒸发器和冷凝器可以采用现有的平行流换热器（含微通道换热器）、管翅式换热器，下面结合附图简述其结构特征：参见图5、6，平行流换热器包括左集流管、右集流管、设在左集流管和右集流管间的换热单元，其中换热单元由管道52和翅片51构成，管道多为扁管结构，扁管均采用水平设置的方式，多片翅片钎焊在相邻的扁管间，扁管水平插入到左集流管、右集流管内。扁管通常为截面为单一扁管结构，也有将扁管细分为多孔扁管结构的微通道换热器，该换热器的扁管内设有多道小孔径的制冷剂通道。使得扁管的换热面积得到更加充分的利用，从而进一步提高平行流换热器的换热能力。当制冷剂在扁管内流动时，对流空气沿扁管外部流动，通过散热翅片与管道内的制冷剂进行热量交换。 图7是最早使用的管翅式换热器，图8是图7所示的换热器翅片结构示意图，翅片51套在多条并排圆管上，通过涨管使翅片夹紧在换热管52外壁上，在多个换热管之间可通过不同形式的结构进行联通（如图7所示，换热管52通过U形弯头53连接），制冷剂在换热管内流动，对流空气沿圆管外部流动，通过散热翅片与管道内的制冷剂进行热量交换。图9是微通道换热器的结构图，由位于上、下的集流管61和在上下集流管间的微通道管62构成，在中间的微通道管62外壁上设有散热翅片。 

对于热管系统，蒸发器和冷凝器也可以采用现有的平行流换热器（含微通道换热器）、或管翅式换热器。当使用管翅式换热器时，需考虑换热器内制冷剂的流阻来确定换热器的结构及冷媒流程设计，其中一个可选的方案是参考平行流换热器的结构，多条平行的换热管两端分别连接集流管，缩短制冷剂的流动行程，改变目前管翅式换热器S形流程的特点。作为另一种方案，也可以将现有的管翅式换热器S形流路设计与平行流直路设计相结合，在管翅式换热器上体现两种流路结构布局设计。另一方面，为了保证热管系统的蒸发器与冷凝器之间具有一定的高度差，使室外热管冷凝器内的制冷剂具有较大的势能以促使系统运行更理想，通常在室外机的上腔设置热管冷凝器，但是，这并不构成对本实用新型的限制，只要热管冷凝器与热管蒸发器间具有足够的高度差，热管冷凝器与热管蒸发器在室内、室外机上的布局可以采用不同的方案。 

Claims (9)

1.一种节能高效型基站空调，包括室内机和室外机，控制器，温度传感器，以及，由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器顺序连接组成的蒸汽压缩式制冷系统，其特征在于：还包括独立运行的热管制冷系统，所述热管制冷系统由热管冷凝器、热管蒸发器及连接管组成；所述室内机内设置热管蒸发器腔和蒸汽压缩式制冷系统蒸发器腔，所述室外机内设置热管冷凝器腔和蒸汽压缩式制冷系统冷凝器腔，所述热管冷凝器腔的安装高度高于所述热管蒸发器腔，在所述蒸汽压缩式制冷系统冷凝器、蒸汽压缩式制冷系统蒸发器、热管冷凝器、热管蒸发器上均设有用于促进空气对流的风扇；所述控制器依据室内和室外的温差值范围选择热管制冷系统或蒸汽压缩式制冷系统投入运行。

2.根据权利要求1所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述室内机的热管蒸发器腔和蒸汽压缩式制冷系统蒸发器腔间设置有隔板。

3.根据权利要求2所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述室外机的热管冷凝器腔和蒸汽压缩式制冷系统冷凝器腔间设置有隔板。

4.根据权利要求1或2或3所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述压缩机设在室内机内。

5.根据权利要求4所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述控制器以择一方式选择热管制冷系统或蒸汽压缩式制冷系统投入运行。

6.根据权利要求3所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述蒸汽压缩式制冷系统蒸发器是管翅式换热器、或平行流换热器。

7.根据权利要求3所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述热管冷凝器是管翅式换热器、或平行流换热器。

8.根据权利要求3所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述蒸汽压缩式制冷系统冷凝器是管翅式换热器、或平行流换热器。

9.根据权利要求3所述的节能高效型基站空调，其特征在于：所述热管蒸发器是管翅式换热器、或平行流换热器。

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