CN205448124U - 一种热管复合型空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热管复合型空调系统，包括：主控制器、与主控制器连接的温度检测装置，依次连接的压缩机、油分离器、冷凝器、节流装置、蒸发器和气液分离器；气液分离器连接压缩机；主控制器分别连接压缩机、节流装置和冷凝器。本实用新型提供的技术方案，制冷循环模式与热管循环模式共用一个制冷回路，通过利用室外自然冷源，将常规制冷系统的压缩机作为气泵使用，不仅可以实现有效制冷，而且能够有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。

Description

一种热管复合型空调系统

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种热管复合型空调系统。

背景技术

随着金融、政府、制造、物流等行业的信息化建设与发展，基站、数据机房中心等具有全年供冷需求的高发热密闭建筑空间在种类和数量上都在迅速增长。据统计数据中心机房、电信基站的空调能耗占其总能耗的40％～50％。传统的机房空调由于在室外环境温度较低时，仍在制冷运行，导致能耗巨大，从而推动了利用室外自然冷源供冷的自然冷却技术发展迅速。

现有技术提出了在室外气温较低时利用风机将室外空气冷源引入通信机房实现降温的技术方案，该方案可以有效利用自然冷源，减少空调机的运行时间，节约电能，但室外新风中含有的灰尘、微粒、水分等也进入机房内部，降低了电气设备的可靠性和室内环境的洁净度。为解决这个问题，现有技术提出了一种带气泵分离式热管散热装置，在蒸发器出口至冷凝器进口段装有气泵，在冷凝器出口至蒸发器进口段上设有贮液弯，气泵将蒸发器出来的蒸气加速，快速输运到冷凝器。但是该方案只有在室外环境温度较低的情况下才能工作，无法实现全年制冷运行。该装置仅能作为在室外环境温度较低时的辅助冷却手段，仍需要机械制冷设备保证夏季的供冷需求，增加额外机械制冷设备又将导致室内整个空调系统所占用的安装空间大，投资成本高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种热管复合型空调系统，既可以实现蒸气压缩制冷循环又可以利用自然冷却循环，克服现有空调系统安装空间大，投资成本高的问题。

为此目的，本实用新型提出了一种热管复合型空调系统，包括：主控制器、与所述主控制器连接的温度检测装置，还包括依次连接的压缩机、油分离器、冷凝器、节流装置、蒸发器和气液分离器；所述气液分离器连接所述压缩机；所述主控制器分别连接所述压缩机、节流装置和冷凝器。

优选的，所述压缩机设有排气口和吸气口；

所述压缩机的排气口与所述油分离器的入口相连通；

所述油分离器的回油口与所述压缩机的吸气口之间通过回油毛细管相连通；

所述油分离器的出口与所述冷凝器的入口相连通；

所述冷凝器的出口与所述节流装置的入口相连通；

所述节流装置的出口与所述蒸发器的入口相连通；

所述蒸发器的出口与所述气液分离器的入口相连通；

所述气液分离器的出口与所述压缩机的吸气口相连通。

优选的，所述气液分离器设置在室内所述蒸发器的出口位置，所述气液分离器通过设有单向阀的管道与所述蒸发器的进口连接，将过多的液态制冷剂重新回流至所述蒸发器的进口处。

优选的，所述油分离器的位置高于所述压缩机的位置。

优选的，所述节流装置为电子膨胀阀、电子膨胀阀与电磁阀并联或电动流量调节阀与电子膨胀阀并联构成。

优选的，所述冷凝器为水冷冷凝器、风冷冷凝器或蒸发式冷凝器。

本实用新型实施方式提供的热管复合型空调系统，根据室外不同温度，可以调节压缩机的运行状态、节流装置的开关状态以及冷凝器的运行状态，使空调系统切换为制冷循环模式或热管循环模式，制冷循环模式与热管循环模式共用一个空调系统回路，因此本实用新型在不增加任何成本的前提下，通过利用室外自然冷源，将常规制冷系统的压缩机作为气泵使用，不仅可以实现机房空调系统低温有效制冷，同时也拓宽了现有压缩机节能制冷范围，而且大幅降低了现有复合型空调系统的机组成本，简化了系统结构，降低了维护难度；同时能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型实施方式提供的一种热管复合型空调系统的原理示意图；

图2为本实用新型另一种实施方式提供的一种热管复合型空调系统的原理示意图；

图3为本实用新型实施方式提供的一种热管复合型空调系统的控制示意图；

图4为本实用新型实施方式提供的制冷循环模式的原理示意图；

图5为本实用新型实施方式提供的制冷循环模式的压焓图；

图6为本实用新型实施方式提供的热管循环模式的原理示意图；

图7为本实用新型实施方式提供的热管循环模式的压焓图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

本实用新型实施方式提供了一种热管复合型空调系统，包括：主控制器、与主控制器连接的温度检测装置，还包括依次连接的压缩机1、油分离器2、冷凝器3、节流装置4、蒸发器5和气液分离器6；气液分离器6连接压缩机1；主控制器分别连接压缩机1、节流装置4和冷凝器3。

本实用新型实施方式提供的热管复合型空调系统，根据室外不同温度，可以调节压缩机的运行状态、节流装置的开关状态以及冷凝器的运行状态，使空调系统切换为制冷循环模式或热管循环模式，制冷循环模式与热管循环模式共用一个空调系统回路，因此本实用新型在不增加任何成本的前提下，通过利用室外自然冷源，将常规制冷系统的压缩机作为气泵使用，不仅可以实现机房空调系统低温有效制冷，同时也拓宽了现有压缩机节能制冷范围，而且大幅降低了现有复合型空调系统的机组成本，简化了系统结构，降低了维护难度；同时能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。

如图1所示，压缩机1设有排气口和吸气口；压缩机1的排气口与油分离器2的入口相连通；油分离器2的回油口与压缩机1的吸气口之间通过回油毛细管相连通；油分离器2的出口与冷凝器3的入口相连通；冷凝器3的出口与节流装置4的入口相连通；节流装置4的出口与蒸发器5的入口相连通；蒸发器5的出口与气液分离器6的入口相连通；气液分离器6的出口与压缩机1的吸气口相连通。其中，冷凝器3可以为水冷冷凝器3、风冷冷凝器3或蒸发式冷凝器3。其中，压缩机1可以是一个或多个构成。

优选的，如图2所示，气液分离器6设置在室内8蒸发器5的出口位置，气液分离器6通过设有单向阀的管道与蒸发器5的进口连接，将过多的液态制冷剂重新回流至蒸发器5的进口处。优选的，为保障系统处于热管循环模式时，能够高效回油，所述油分离器2的位置高于所述压缩机1的位置。

优选的，节流装置4可以是电子膨胀阀，电子膨胀阀处于最大开度时能够满足压缩机1循环流量需求；节流装置4也可以是由电子膨胀阀与电磁阀并联构成或电动流量调节阀与电子膨胀阀并联构成。

需要解释的是，如图3所示，根据室外环境温度的高低，将室外环境温度带带划分为制冷区与热管区两个区段，主控制器针对不同的室外环境温度区段，相应切换空调系统运行制冷循环模式或热管循环模式。制冷区为：室外环境温度T₀＞T；热管区为：T≥室外空气温度T₀；其中T可根据具体机房温度而设定。制冷循环模式和热管循环模式共用一个空调系统回路，即由压缩机1、油分离器2、冷凝器3、节流装置4、蒸发器5和气液分离器6构成的回路。当空调系统切换至热管循环模式时，若压缩机1为转速可控型压缩机1，则压缩机1处于低频运行状态，其中，节流装置4如果是大通径电子膨胀阀，则可考虑去除节流装置4中的电磁阀，并且此时电子膨胀阀处于全开模式；如果节流装置4是由一个电磁阀与一个电子膨胀阀并联组合构成，则电磁阀处于开启模式，电子膨胀阀处于关闭模式；如果节流装置4由一个电动流量调节阀与一个电子膨胀阀并联组合构成，则电动流量调节阀处于开启模式，电子膨胀阀处于关闭模式。

当空调系统处于热管循环模式时，主控制器可以根据室内负荷大小以及室外环境温度确定压缩机1的转速和冷凝器3的风机转速，实现冷量的精确调节，控制热管工作温度，具体的，当室外环境温度升高或室内负荷增加时，此时提升冷凝器3的风机转速，若压缩机1为变频压缩机1，则可以提升压缩机1转速；当室外环境温度降低或室内负荷减小时，此时降低风机转速，若压缩机1为变频压缩机1，则降低压缩机1转速。当压缩机1为低频运行时，采用每隔一段时间t切换到高频运行实现压缩机1回油；冷凝器3的风机转速以及变频压缩机1调节过程中可以以蒸发器5出口过热度作为系统精确调控参数。当空调系统处于制冷模式时，也可以根据室内负荷大小以及外环境温度确定压缩机1运行状态、膨胀阀开度以及外风机的转速进行冷量调节。

其中，空调系统模式切换时可以采用温度差值法以及延时控制方法进行切换，若室外环境温度T₀满足T+ΔT≥T₀≥T-ΔT，则所述空调系统维持当前运行模式不变；若室外环境温度T₀满足T₀≥T+ΔT，并且维持时间Δt，则所述空调系统切换至制冷循环模式运行；若室外环境温度T₀满足T₀≤T-ΔT时，并且维持Δt时间，则所述空调系统切换至热管循环模式运行；其中，ΔT为预设温度波动值。

具体的，如图4所示，当环境温度T₀＞T时，热管循环模式无法正常运行，空调系统运行制冷模式，由压缩机1、油分离器2、冷凝器3、节流装置4、蒸发器5、气液分离器6构成制冷循环模式，利用制冷工质在制冷蒸发器5直接蒸发实现制冷；若此时系统节流装置4为大通径电子膨胀阀时，则电子膨胀阀处于调节模式，若系统中含有与电子膨胀阀并联的电磁阀，此时电磁阀关闭，通过控制压缩机1运行状态、风机转速以及膨胀阀开度实现系统常规制冷。如图5所示，为制冷循环模式的压焓图，其中1—2为压缩过程，2—3为冷凝过程，3—4为节流过程，4—1为蒸发吸热过程。工质离开蒸发器5后，进入气液分离器6，其中气态形式的工质进入压缩机1，进行1-2压缩过程。工质和润滑油组成的混合物进入油分离器2，其中大部分润滑油返回压缩机1。在冷凝器3中冷却为液态的工质，经过电子膨胀阀，实现降压，返回蒸发器5，构成循环。在室外温度较高时，压缩机1机械制冷，起到高效制冷效果。

当环境温度满足T₀≤T时，为实现节能效果，如图6所示，机组运行热管循环模式，由压缩机1、油分离器2、冷凝器3、节流装置4、蒸发器5、气液分离器6构成热管循环模式，利用制冷工质在制冷蒸发器5直接蒸发实现制冷；若此时系统节流装置4为大通径电子膨胀阀时，则膨胀阀处于全开模式，若系统中含有与电子膨胀阀并联的电磁阀，此时电磁阀打开；通过控制压缩机1运行状态、冷凝器3的风机转速实现系统热管制冷。如图7所示，为热管循环模式的压焓图，其中1—2压缩过程，2—3冷凝过程，3—4液管压损，4—1蒸发吸热过程。工质离开蒸发器5后，进入气液分离器6，其中气态形式的工质进入压缩机1，进行1-2压缩过程。工质和润滑油组成的混合物进入油分离器2，其中大部分润滑油返回压缩机1。在冷凝器3中冷却为液态的工质，经过电磁阀时会产生一定的压损，对应于3-4液管压损过程。离开电磁阀后，工质返回蒸发器5，构成循环。热管循环模式时，压缩机1低频运行，通过利用室外自然冷源，将常规制冷系统的压缩机1作为气泵使用，既能起到高效制冷效果又能降低能耗。

例如，针对24℃恒温机房，设定T为10℃，当室外环境温度T₀≤-5℃时，系统运行热管循环模式，当室外环境温度T₀＞-5℃时，系统运行制冷模式。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种热管复合型空调系统，其特征在于，包括：主控制器、与所述主控制器连接的温度检测装置，还包括依次连接的压缩机、油分离器、冷凝器、节流装置、蒸发器和气液分离器；所述气液分离器连接所述压缩机；所述主控制器分别连接所述压缩机、节流装置和冷凝器。

2.根据权利要求1所述的一种热管复合型空调系统，所述压缩机设有排气口和吸气口；

所述压缩机的排气口与所述油分离器的入口相连通；

所述油分离器的回油口与所述压缩机的吸气口之间通过回油毛细管相连通；

所述油分离器的出口与所述冷凝器的入口相连通；

所述冷凝器的出口与所述节流装置的入口相连通；

所述节流装置的出口与所述蒸发器的入口相连通；

所述蒸发器的出口与所述气液分离器的入口相连通；

所述气液分离器的出口与所述压缩机的吸气口相连通。

3.根据权利要求1所述的一种热管复合型空调系统，所述气液分离器设置在室内所述蒸发器的出口位置，所述气液分离器通过设有单向阀的管道与所述蒸发器的进口连接，将过多的液态制冷剂重新回流至所述蒸发器的进口处。

4.根据权利要求1所述的一种热管复合型空调系统，所述油分离器的位置高于所述压缩机的位置。

5.根据权利要求1所述的一种热管复合型空调系统，所述节流装置为电子膨胀阀、电子膨胀阀与电磁阀并联或电动流量调节阀与电子膨胀阀并联构成。

6.根据权利要求1所述的一种热管复合型空调系统，所述冷凝器为水冷冷凝器、风冷冷凝器或蒸发式冷凝器。