CN212566371U - 热管与制冷循环复合系统及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热管与制冷循环复合系统及制冷设备，涉及空调技术领域，提供了一种新的热管与热泵共用系统。该复合系统包括压缩机、液泵、冷凝器和蒸发器，其中，压缩机与冷凝器和蒸发器相连接以用于形成喷射式压缩制冷循环系统，液泵与冷凝器和蒸发器相连接以用于形成热管系统，通过调节复合系统中阀的开闭以用于压缩制冷循环系统和热管系统之间的切换。本实用新型提供的复合系统改造简单，运行控制方便。

Description

热管与制冷循环复合系统及制冷设备

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其是涉及一种热管与制冷循环复合系统及制冷设备。

背景技术

随着4G的大量应用以及5G的逐渐普及，各种数据处理设备的发热量越来越大，数据中心对空调设备的制冷量和节能性要求也越来越高。

采用过渡季节和寒冷冬季的室外自然冷源对数据中心进行冷却，能大幅度降低空调设备的运行费用，常见的是采用氟泵空调，在冬季启用氟泵模式，停止压缩机的运行利用氟泵驱动制冷剂实现热管制冷运行，极大地降低了设备的运行费用。

分体式空调设备通常采用机械驱动的分离式热管，比如采用液泵或者气泵等氟泵驱动热管。热管系统与热泵系统又有两种结合方式：1)热管与热泵共用系统时，通常采用节流元件与电磁阀并联设计的方式。热泵运行时关闭电磁阀，制冷剂通过节流元件降压运行；热管运行时，打开电磁阀，制冷剂主要通过低阻力的电磁阀，以免节流元件的大阻力消耗掉大部分的重力作用或者大部分氟泵的机械扬程。2)热管与热泵采用独立系统布置。两套独立的系统的优化和控制就比较简单，也能相互配合实现更灵活的负荷匹配，但整个设备的零部件就相对较多。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热管与制冷循环复合系统及制冷设备，提供了一种新的热管与热泵共用系统。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种热管与制冷循环复合系统，包括压缩机、液泵、冷凝器和蒸发器，其中，所述压缩机与所述冷凝器和所述蒸发器相连接以用于形成喷射式压缩制冷循环系统，所述液泵与所述冷凝器和所述蒸发器相连接以用于形成热管系统，通过调节所述复合系统中阀的开闭以用于所述喷射式压缩制冷循环系统和所述热管系统之间的切换。

进一步地，所述复合系统上设置有单向阀和截止阀，所述单向阀和所述截止阀用以切换所述喷射式压缩制冷循环系统和所述热管系统。

进一步地，所述截止阀设置在所述液泵的进液管道上。

进一步地，所述复合系统还包括气液分离器和喷射器，所述喷射器的进口端连接所述冷凝器的出口管路和所述蒸发器的出口管路，所述喷射器的出口端连接所述气液分离器的进口；且所述液泵、所述气液分离器、所述蒸发器以及所述冷凝器相连接以用于形成所述热管系统。

进一步地，所述蒸发器的出口管路分支为第一出口管路和第二出口管路，所述第一出口管路与所述喷射器相连接，所述第二出口管路与所述冷凝器的进口管路相连接；所述冷凝器的出口管路分支为第三出口管路和第四出口管路，所述第三出口管路与所述喷射器的进口端相连接，所述第四出口管路与所述液泵的进口端相连接，所述液泵的第五出口管路与所述喷射器的第六出口管路连接后共同与所述气液分离器的进口端相连接；所述气液分离器的液体出口端与所述蒸发器相连接，所述气液分离器的气体出口端与所述压缩机相连接；所述第二出口管路、所述第三出口管路、所述第四出口管路以及第六出口管路上设置有阀。

进一步地，所述第二出口管路、所述第三出口管路以及所述第六出口管路上的阀为单向阀；所述第四出口管路上的阀为电磁阀。

进一步地，所述气液分离器与所述蒸发器之间设置有膨胀阀。

进一步地，所述气液分离器与所述压缩机之间设置有阀；或者，所述气液分离器与所述压缩机之间未设置阀。

进一步地，所述压缩机上设置有电加热带。

一种制冷设备，包括所述的热管与制冷循环复合系统。

本实用新型提供了一种热管与制冷循环复合系统，通过在喷射式压缩制冷循环系统适当的位置增加液泵和阀(电磁阀和单向阀)，实现喷射式压缩制冷循环系统与热管系统的复合系统，系统改造简单，运行控制方便。

本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

液泵驱动型热管模式转换压缩制冷模式前，压缩机启动前电加热带启动加热一定的时间，加热润滑油池使得液态制冷剂气化迫使压缩机吸气管内的液态制冷剂倒流返回气液分离器，防止压缩机启动时发生液击。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的热管与制冷循环复合系统的连线示意图。

图中1-压缩机；2-液泵；3-冷凝器；4-蒸发器；5-气液分离器；6-喷射器； 7-第一出口管路；8-第二出口管路；9-第三出口管路；10-第四出口管路；11- 第五出口管路；12-第六出口管路；13-第一单向阀；14-电磁阀；15-膨胀阀； 16-第二单向阀；17-第三单向阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种热管与制冷循环复合系统，包括压缩机1、液泵2、冷凝器3和蒸发器4，其中，压缩机1与冷凝器3和蒸发器4相连接以用于形成喷射式压缩制冷循环系统，液泵2与冷凝器3和蒸发器4相连接以用于形成热管系统，通过调节复合系统中阀的开闭以用于压缩制冷循环系统和热管系统之间的切换。本实用新型通过在喷射式压缩制冷循环系统适当的位置增加液泵2和阀(电磁阀14和单向阀)，实现喷射式压缩制冷循环系统与热管系统的复合系统，系统改造简单，运行控制方便。

在喷射式压缩制冷循环系统中，气液分离器5作为热管和热泵循环共用的气液分离器，气液分离器5可以调节两种循环之间的制冷剂循环量差别。喷射制冷循环具备较高的能效，有利于建设高效绿色数据中心，与氟泵热管系统复合能更进一步提升制冷设备的全年能效，且使得节能减排效果显著。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，复合系统上设置有单向阀和截止阀，单向阀和截止阀用以切换喷射式压缩制冷循环系统和热管系统。通过在喷射式压缩制冷循环系统适当的位置增加单向阀和截止阀，通过利用截止阀的开闭以及利用单向阀的单向导通作用，用以实现喷射式压缩制冷循环系统和热管系统之间的切换。截止阀优选设置在液泵2的进液管道上，当复合系统处于喷射式压缩制冷循环系统制冷时，截止阀(电磁阀14)处于关闭的状态，冷媒不能通过液泵2的进液管道流入液泵2。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，参见图1，复合系统还包括气液分离器5和喷射器6，喷射器6的进口端连接冷凝器3的出口管路和蒸发器4 的出口管路，喷射器6的出口端连接气液分离器5的进口；且液泵2、气液分离器5、蒸发器4以及冷凝器3相连接以用于形成热管系统。

复合系统的具体结构可以如下：蒸发器4的出口管路分支为第一出口管路7和第二出口管路8，第一出口管路7与喷射器6相连接，第二出口管路8与冷凝器3的进口管路相连接；冷凝器3的出口管路分支为第三出口管路9和第四出口管路10，第三出口管路9与喷射器6的进口端相连接，第四出口管路10 与液泵2的进口端相连接，液泵2的第五出口管路11与喷射器6的第六出口管路12连接后共同与气液分离器5的进口端相连接；气液分离器5的液体出口端与蒸发器4相连接，气液分离器5的气体出口端与压缩机1相连接；第二出口管路8、第三出口管路9、第四出口管路10以及第六出口管路12上设置有阀。

为了便于运行控制方便，第二出口管路8、第三出口管路9以及第六出口管路12上的阀为单向阀；第四出口管路10上的阀为电磁阀14。另外，气液分离器5与蒸发器4之间设置有膨胀阀15。

复合系统的工作原理做如下说明：

1)蒸汽压缩喷射制冷

压缩机1排出高温高压制冷剂气体进入冷凝器3，制冷剂放热给室外空气后冷凝成常温高压液体，通过第一单向阀13进入喷射器6，因为诱导作用从引射口抽吸低温低压的制冷剂气体(从蒸发器4出口过来的低压制冷剂气体)，混合后的制冷剂通过第二单向阀16进入气液分离器5，气相制冷剂通过出气管返回压缩机1吸气口，进行下一个制冷循环；液态制冷剂通过膨胀阀15再次节流降压后成为两相低温低压制冷剂，流向蒸发器4并在蒸发器4中吸热蒸发成低压气体，进入喷射器6的引射口并在混合段与高压制冷剂混合，再次进入气液分离器5，完成一个制冷循环。运行该模式时，电磁阀关闭，液泵停止运行。

2)液泵驱动型热管系统制冷

压缩机1停止运行，此时电磁阀14打开，液泵2启动后把液体制冷剂抽入气液分离器5，气液分离器5内的高压液体制冷剂通过膨胀阀15调节后进入蒸发器4吸热蒸发气化，形成气态制冷剂通过第三单向阀17进入冷凝器3，在外界冷空气的冷却作用下冷凝液化，冷凝器3出口的液态制冷剂通过电磁阀14 返回液泵2吸液口，进行下一个循环。

很显然，热管循环时第二单向阀16和第一单向阀13在逆向压差的作用下无法导通，起到了截止作用；又因为压缩机1停止运行的状态下，其本身的压缩室是一个密封截止的腔体，因此气液分离器5内的制冷剂无法通过压缩机1 进入冷凝器3。在液泵驱动型热管制冷模式下，气液分离器5可以实现制冷剂循环量的调节，主要是通过膨胀阀15开度的调节来实现。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，气液分离器5与压缩机1之间未设置阀，气液分离器5的出气管直接与压缩机1相连接，因为压缩机1停止运行的状态下，其本身的压缩室是一个密封截止的腔体，故压缩机1出口也不需要串联单向阀；当然，气液分离器5与压缩机1之间也可以设置有阀。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，压缩机1上设置有电加热带。在液泵驱动型热管制冷模式下，压缩机1吸气管道内的低压气体会被气液分离器 5内的高压压入并储存一部分液态制冷剂，当热管系统停止时，系统压力平衡后会有部分液体制冷剂从压缩机1的吸气管路返回气液分离器5，但由于制冷系统实际管路的弯曲布置等结构，吸气管路上可能还会存留有部分液体制冷剂。为了防止压缩机1启动时发生液击，液泵驱动型热管模式转换压缩制冷模式前，需要压缩机电加热带启动加热(加热润滑油池使得液态制冷剂气化迫使压缩机 1吸气管内的液态制冷剂倒流返回气液分离器5)，同时膨胀阀15开度开到最大。

一种制冷设备，包括热管与制冷循环复合系统。制冷循环优选为喷射制冷循环，喷射制冷循环具备较高的能效，有利于建设高效绿色数据中心，与氟泵热管系统复合能更进一步提升制冷设备的全年能效，且使得节能减排效果显著。

一种热管与制冷循环复合系统的控制方法，包括以下内容：调节复合系统中阀的开闭以启动喷射式压缩制冷循环系统或热管系统。具体包括以下内容：

在采用热管系统制冷时，打开液泵2进液管上的电磁阀14，关闭压缩机1 并启动液泵2，从液泵2排出的冷媒依次经过气液分离器5、膨胀阀15、蒸发器4、第三单向阀17、冷凝器3流回至液泵2；

在采用喷射式压缩制冷循环系统制冷时，关闭液泵2进液管上的电磁阀14，启动压缩机1并关闭液泵2，从气液分离器5出气管排出的冷媒经过压缩机1、冷凝器3、第一单向阀13后流至喷射器6，从气液分离器5出液管排出的冷媒经过膨胀阀15、蒸发器4流向喷射器6，喷射器6排出的冷媒经过第二单向阀 16流向气液分离器5。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，从热管系统制冷切换至喷射式压缩制冷循环系统制冷时，先启动压缩机1上的电加热带，且打开膨胀阀15，以用于防止启动压缩机1时出现液击。模式转换控制执行动作如下(从热管系统制冷切换至喷射式压缩制冷循环系统制冷)：

1)停止液泵2、关闭电磁阀14、膨胀阀15开度开到最大、压缩机电加热带启动加热(加热润滑油池使得液态制冷剂气化迫使压缩机吸气管内的液态制冷剂倒流返回气液分离器)，该状态维持时间t1，尽快使得制冷系统的高低压实现平衡。

2)时间t1结束后，膨胀阀15开度复位到蒸汽压缩喷射制冷模式下的默认开度下，液泵2和电磁阀14维持关闭状态，保证内风机(吹向蒸发器4)和外风机(吹向冷凝器3)运行t2时间后启动压缩机1，开始运行蒸汽压缩喷射制冷循环，此后膨胀阀15开度、风机转速和压缩机频率等按照该模式下的控制功能自动调节。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种热管与制冷循环复合系统，其特征在于，包括压缩机(1)、液泵(2)、冷凝器(3)和蒸发器(4)，其中，

所述压缩机(1)与所述冷凝器(3)和所述蒸发器(4)相连接以用于形成喷射式压缩制冷循环系统，所述液泵(2)与所述冷凝器(3)和所述蒸发器(4)相连接以用于形成热管系统，通过调节所述复合系统中阀的开闭以用于所述喷射式压缩制冷循环系统和所述热管系统之间的切换。

2.根据权利要求1所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述复合系统上设置有单向阀和截止阀，所述单向阀和所述截止阀用以切换所述喷射式压缩制冷循环系统和所述热管系统。

3.根据权利要求2所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述截止阀设置在所述液泵(2)的进液管道上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述复合系统还包括气液分离器(5)和喷射器(6)，所述喷射器(6)的进口端连接所述冷凝器(3)的出口管路和所述蒸发器(4)的出口管路，所述喷射器(6)的出口端连接所述气液分离器(5)的进口；且所述液泵(2)、所述气液分离器(5)、所述蒸发器(4)以及所述冷凝器(3)相连接以用于形成所述热管系统。

5.根据权利要求4所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述蒸发器(4)的出口管路分支为第一出口管路(7)和第二出口管路(8)，所述第一出口管路(7)与所述喷射器(6)相连接，所述第二出口管路(8)与所述冷凝器(3)的进口管路相连接；

所述冷凝器(3)的出口管路分支为第三出口管路(9)和第四出口管路(10)，所述第三出口管路(9)与所述喷射器(6)的进口端相连接，所述第四出口管路(10)与所述液泵(2)的进口端相连接，所述液泵(2)的第五出口管路(11) 与所述喷射器(6)的第六出口管路(12)连接后共同与所述气液分离器(5)的进口端相连接；

所述气液分离器(5)的液体出口端与所述蒸发器(4)相连接，所述气液分离器(5)的气体出口端与所述压缩机(1)相连接；

所述第二出口管路(8)、所述第三出口管路(9)、所述第四出口管路(10)以及第六出口管路(12)上设置有阀。

6.根据权利要求5所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述第二出口管路(8)、所述第三出口管路(9)以及所述第六出口管路(12)上的阀为单向阀；

所述第四出口管路(10)上的阀为电磁阀(14)。

7.根据权利要求5所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述气液分离器(5)与所述蒸发器(4)之间设置有膨胀阀(15)。

8.根据权利要求5所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述气液分离器(5)与所述压缩机(1)之间设置有阀；或者，所述气液分离器(5)与所述压缩机(1)之间未设置阀。

9.根据权利要求8所述的热管与制冷循环复合系统，其特征在于，所述压缩机(1)上设置有电加热带。

10.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的热管与制冷循环复合系统。

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