CN208968087U - 一种太阳能协同制冷空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能协同制冷空调，包括压缩循环制冷系统和太阳能驱动式制冷系统，所述太阳能驱动式制冷系统包括吸收集热装置、蒸发器Ⅰ、冷凝器Ⅱ和蓄冷装置，所述吸收集热装置通过管路分别与蒸发器Ⅰ和冷凝器Ⅱ相连，所述冷凝器Ⅱ通过管路与蓄冷装置相连，所述蓄冷装置通过管路与蒸发器Ⅰ相连。本实用新型减少了电力直驱模式的运行时间，从而达到降低整体能耗的效果，同时具有节能环保的特点。

Description

一种太阳能协同制冷空调

技术领域

本实用新型属于空调技术领域，尤其涉及一种利用了太阳能来协同制冷的空调。

背景技术

在当今的数据中心中，一般情况下，数据中心整体输入功率的40%是被制冷设备所消耗的，在极恶劣的情况下，这个数值会达到60%。而随着社会的发展和进步，电力正在成为一种紧缺资源的前提下，其更应该被用于极大程度地发挥服务器的效能，而不是浪费在对制冷设备的非必要驱动上。除了降低成本、实现更高效的电力管理之外，业界一直有关于“采用节能型制冷系统低单位面积碳排放的绿色数据中心”的讨论。而大量数据中心的运行，必然会消耗巨大的能源，这给我国的自然环境和人类的生产活动都带来了沉重的压力。

如何能够降低数据中心能耗是一直需要解决的技术问题。

太阳能作为新型清洁能源的一种，具备分布广泛，可再生，取之不尽用之不竭的特点，随着集热效率和光电转换效率的不断提高，未来将在能源结构种占据更加重要的位置。传统的精密空调采用制冷剂压缩循环式制冷的方法，耗能大，运维成本高，而太阳能作为一种低品位能源，补充用于制冷系统中时具有以下优势：

一，将很大程度上减少电力的消耗，节约能源；

二，可达到环保的效果，采用非氟烃类的制冷剂，降低对臭氧层的破坏，同时，能减少化石燃料发电带来的环境污染。尤其是当热负荷较高的夏季，气温越高，太阳辐射越强，冷量需求越大，可高度补充和匹配制冷系统。

因此，将太阳能用于空调系统中，对降低数据中心能耗，保护环境有着重要意义。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有压缩机制冷存在的耗电量大，运维成本高的问题，提供了一种太阳能协同制冷空调，该制冷空调减少了电力直驱模式的运行时间，从而达到降低整体能耗的效果，同时具有节能环保的特点。

本实用新型通过以下技术方案来实现以上目的。

一种太阳能协同制冷空调，包括压缩循环制冷系统，其特征在于： 还包括太阳能驱动式制冷系统，所述太阳能驱动式制冷系统包括吸收集热装置、蒸发器Ⅰ、冷凝器Ⅱ和蓄冷装置，所述吸收集热装置通过管路分别与蒸发器Ⅰ和冷凝器Ⅱ相连，所述冷凝器Ⅱ通过管路与蓄冷装置相连，所述蓄冷装置通过管路与蒸发器Ⅰ相连。

所述吸收集热装置与冷凝器Ⅱ相连的管路上安装有压力传感器和解吸电磁阀。

所述吸收集热装置通过管路与压缩循环制冷系统的管路相连，且在相连的管路上安装有排气电磁阀。

所述冷凝器Ⅱ与蓄冷装置相连的管路上连接有一条旁通管路，旁通管路的另一端与蓄冷装置与蒸发器Ⅰ相连的管路相连通，旁通管路上安装有旁通电磁阀。

所述蓄冷装置与蒸发器Ⅰ相连的管路上安装有电动二通阀。

所述压缩循环制冷系统包括冷凝器Ⅰ、单向阀、干燥过滤器、液路电磁阀、膨胀阀、蒸发器Ⅱ和压缩机，冷凝器Ⅰ与单向阀相连，单向阀与干燥过滤器相连，干燥过滤器与液路电磁阀相连，液路电磁阀与膨胀阀相连，膨胀阀与蒸发器Ⅱ相连，蒸发器Ⅱ与压缩机相连，压缩机与冷凝器Ⅰ相连。

在压缩机的进口和出口管路上分别安装有低压开关和高压开关。

液路电磁阀与膨胀阀相连的管道上安装有视液镜。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

本实用新型在常规的压缩循环制冷系统上增加了太阳能驱动式制冷系统，通过太阳能驱动式制冷系统的作用，充分利用了大自然取之不尽，用之不竭的可再生绿色太阳能源，替代了一部分电力直接消耗的制冷方式，降低了空调机组运行过程中的能耗问题，节约了运维成本。提供了蓄冷装置，在太阳辐照充足的时段，将冷量存储起来，在夜晚供给使用，同时避免了电力系统匮乏或故障时空调系统无法运行的问题。太阳能驱动式系统采用硅胶-水工质对，取材容易，无毒无害，具备成本低，绿色环境友好型的特点。

附图说明

图1为本实用新型系统原理示意图，箭头方向为制冷剂流动方向。

附图标记1-吸收集热装置、2-Ⅰ-冷凝器Ⅰ、2-Ⅱ-冷凝器Ⅱ 、3-冷凝风机、4-单向阀、5-干燥过滤器、6-液路电磁阀、7-视液镜、8-膨胀阀、9-Ⅰ-蒸发器Ⅰ、9-Ⅱ-蒸发器Ⅱ、10-EC风机、11-低压开关、12-压缩机、13-高压开关、14-排气电磁阀、15-压力传感器、16-解吸电磁阀、17-旁通电磁阀、18-蓄冷装置（带视液镜）、19-电动二通阀、20-温湿度传感器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种太阳能协同制冷空调，在现有的压缩循环制冷系统上增加了太阳能驱动式制冷系统，增加的太阳能驱动式制冷系统可以协同压缩循环制冷系统制冷，当太阳能辐射较强时，可直接向蒸发器提供冷量，以达到降低能耗的目的。下面结合具体实施例对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，包括压缩循环制冷系统和太阳能驱动式制冷系统，所述太阳能驱动式制冷系统包括吸收集热装置1、蒸发器Ⅰ9-Ⅰ、冷凝器Ⅱ2-Ⅱ和蓄冷装置18，所述吸收集热装置1通过管路分别与蒸发器Ⅰ9-Ⅰ和冷凝器Ⅱ2-Ⅱ相连，所述冷凝器Ⅱ2-Ⅱ通过管路与蓄冷装置18相连，所述蓄冷装置18通过管路与蒸发器Ⅰ9-Ⅰ相连。

冷凝器Ⅰ2-Ⅰ、冷凝器Ⅱ 2-Ⅱ和蒸发器Ⅰ9-Ⅰ、蒸发器Ⅱ9-Ⅱ为模块化设计，结构设计为一体，之间又相互独立。冷凝器Ⅰ2-Ⅰ和蒸发器Ⅱ9-Ⅱ用于压缩循环制冷系统，冷凝器Ⅱ2-Ⅱ和蒸发器Ⅰ9-Ⅰ用于太阳能驱动制冷系统。

吸收集热装置1与冷凝器Ⅱ2-Ⅱ相连的管路上安装有压力传感器15和解吸电磁阀16。

吸收集热装置1通过管路与压缩循环制冷系统的管路相连，且在相连的管路上安装有排气电磁阀14。

所述冷凝器Ⅱ2-Ⅱ与蓄冷装置18相连的管路上连接有一条旁通管路，旁通管路的另一端与蓄冷装置18与蒸发器Ⅰ9-Ⅰ相连的管路相连通，旁通管路上安装有旁通电磁阀17。

所述蓄冷装置18与蒸发器Ⅰ9-Ⅰ相连的管路上安装有电动二通阀19。

所述压缩循环制冷系统包括冷凝器Ⅰ2-Ⅰ、单向阀4、干燥过滤器5、液路电磁阀6、膨胀阀8、蒸发器Ⅱ9-Ⅱ和压缩机12，冷凝器Ⅰ2-Ⅰ与单向阀4相连，单向阀4与干燥过滤器5相连，干燥过滤器5与液路电磁阀6相连，液路电磁阀6与膨胀阀8相连，膨胀阀8与蒸发器Ⅱ9-Ⅱ相连，蒸发器Ⅱ9-Ⅱ与压缩机12相连，压缩机12与冷凝器Ⅰ相连2-Ⅰ。冷凝器Ⅰ2-Ⅰ和冷凝器Ⅱ2-Ⅱ上安装冷凝风机，蒸发器Ⅱ9-Ⅰ和蒸发器Ⅱ9-Ⅱ上安装有EC风机10。

在压缩机12的进口和出口管路上分别安装有低压开关11和高压开关13。

液路电磁阀6与膨胀阀8相连的管道上安装有视液镜7。

吸收集热装置采用硅胶-水工质对，硅胶为吸附剂，水为制冷剂，

本实用新型增加的太阳能驱动式制冷系统可以置于机房外部，不占用机房内部空间，尤其适用于小型数据中心，通过风管实现送风和回风的作用。

太阳能驱动式制冷系统为辅助系统，压缩循环制冷为主系统，主系统为直流变频系统，根据实际负荷情况匹配运行，同时太阳能驱动式为间歇式协同运行，利用物质的物态变化达到制冷的效果，且采用的硅胶-水工质对，可在较低的温度（低于100℃）驱动，无毒无害，对大气臭氧层不存在破坏作用。

在太阳辐照较强的时段内，吸附集热装置一方面接收太阳能加热，一方面通过压缩机排气加热，硅胶受热后，吸附床内的压力升高，当压力达到对应冷凝温度下的饱和压力后，打开阀门，吸附床与冷凝器相通，开始吸附床的解吸过程。由于冷凝器与压缩循环制冷共用一套，共同通过风冷强制对流方式，将解吸过程中产生的热量排到周围环境空气中去。冷凝器后的液体通过蓄冷装置储存起来。

当吸附床被冷却时，吸附床的压力小于蒸发压力时，打开阀门使之与蒸发器相连通，开始吸附床的吸附过程，在此过程中，在蓄冷装置中的液体通过电动二通阀的流量调节，源源不断地送往蒸发器Ⅰ9-Ⅰ内，通过热交换将回风的热量带走。当蓄冷装置18内的冷量不能满足室内热负荷，在辐照强度允许的条件下，太阳能驱动式制冷系统可直接向蒸发器Ⅰ9-Ⅰ提供冷量。

通过硅胶-水工质对的吸附-解吸循环过程，完成室内回风热负荷向水传递，再到室外空气的排放过程，其中，解吸过程在太阳辐射高的时段进行，辅助以排气加热的方式，吸附的过程在无辐射的时断进行。

所述太阳能驱动式制冷系统通过电动二通阀19控制冷量向蒸发器的输送。

所述太阳能协同制冷空调，作为优选，必要时可选用冷冻水循环泵作为输送动力。

当太阳辐照强度较高时，打开排气电磁阀14，结合压缩机12高温排气，集成集热吸附装置1，集热吸附装置采用太阳能真空集热管，集热排气加热吸附床，工质对其中的制冷剂水蒸发，通过压力传感器15检测值，当到达对应冷凝温度下的饱和压力后时，打开解吸电磁阀16，使之进入冷凝器2-Ⅱ冷凝，放出的热量，通过冷凝风机3传递到外界空气中。冷凝后的液体通过蓄冷装置18储存起来。

当太阳辐照强度较低时，关闭排气电磁阀14，关闭解吸电磁阀16，调节电动二通阀19，液体通过流量调节进入蒸发器Ⅰ9-Ⅰ进行蒸发制冷，来自机房内的空气和蒸发器进行换热，蒸发过程制造的冷量通过EC风机10，经由送风管道送往机房内。

当在辐照强度特别高时，可直接旁通电磁阀17将冷凝器Ⅱ2-Ⅱ中的液体直接调节进入蒸发器Ⅰ9-Ⅰ中蒸发制冷。其中，蓄冷装置18自带视液镜，用于观察太阳能驱动式制冷空调系统状态。

其中，压缩循环制冷系统中，压缩机12将来自蒸发器Ⅱ9-Ⅱ中的气体压缩后，排到冷凝器Ⅰ2-Ⅰ中，经单向阀4，干燥过滤器5，液路电磁阀6以及视液镜7后，进入膨胀阀8后，转化为低温低压装填，重新进入蒸发器Ⅱ9-Ⅱ中，完成一次循环，带走来自机房内的热负荷。

本实用新型还在蒸发器Ⅱ9-Ⅱ上安装了温湿度传感器20，根据温湿度传感器20实际检测到的回风温湿度，通过检测控制系统，计算实际需求，并分析当前太阳能驱动系统温度及压力特点，判断是否采用协同制冷模式以及协同制冷配比。太阳能驱动式制冷和压缩循环制冷可分别独立运行，也可协同制冷运行。 基于本实施例的发明构思，可将太阳能驱动制冷系统和压缩循环制冷系统的比例根据实际运用情况进行调整。

Claims (8)

1.一种太阳能协同制冷空调，包括压缩循环制冷系统，其特征在于： 还包括太阳能驱动式制冷系统，所述太阳能驱动式制冷系统包括吸收集热装置、蒸发器Ⅰ、冷凝器Ⅱ和蓄冷装置，所述吸收集热装置通过管路分别与蒸发器Ⅰ和冷凝器Ⅱ相连，所述冷凝器Ⅱ通过管路与蓄冷装置相连，所述蓄冷装置通过管路与蒸发器Ⅰ相连。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能协同制冷空调，其特征在于：所述吸收集热装置与冷凝器Ⅱ相连的管路上安装有压力传感器和解吸电磁阀。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能协同制冷空调，其特征在于：所述吸收集热装置通过管路与压缩循环制冷系统的管路相连，且在相连的管路上安装有排气电磁阀。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能协同制冷空调，其特征在于：所述冷凝器Ⅱ与蓄冷装置相连的管路上连接有一条旁通管路，旁通管路的另一端与蓄冷装置与蒸发器Ⅰ相连的管路相连通，旁通管路上安装有旁通电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能协同制冷空调，其特征在于：所述蓄冷装置与蒸发器Ⅰ相连的管路上安装有电动二通阀。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能协同制冷空调，其特征在于：所述压缩循环制冷系统包括冷凝器Ⅰ、单向阀、干燥过滤器、液路电磁阀、膨胀阀、蒸发器Ⅱ和压缩机，冷凝器Ⅰ与单向阀相连，单向阀与干燥过滤器相连，干燥过滤器与液路电磁阀相连，液路电磁阀与膨胀阀相连，膨胀阀与蒸发器Ⅱ相连，蒸发器Ⅱ与压缩机相连，压缩机与冷凝器Ⅰ相连。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能协同制冷空调，其特征在于：在压缩机的进口和出口管路上分别安装有低压开关和高压开关。

8.根据权利要求6所述的一种太阳能协同制冷空调，其特征在于：液路电磁阀与膨胀阀相连的管道上安装有视液镜。