CN217031652U - 压缩空气空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于换热技术领域，具体提供一种压缩空气空调系统。旨在解决现有压缩空气空调系统的换热效率较低且整体能耗较高的问题。为此，本实用新型的压缩空气空调系统包括回冷器、离心机、第一换热器、压缩膨胀一体机和第二换热器，回冷器包括第一回冷管路和第二回冷管路，第一回冷管路的两端分别与室内和离心机相连，离心机的排气端与第一换热器的进气端相连通，第一换热器的排气端与压缩膨胀一体机的压缩端的进气口相连通，压缩膨胀一体机的压缩端的排气口与第二换热器的进气端相连通，第二回冷管路的两端分别与第二换热器和压缩膨胀一体机的膨胀端的进气口相连通，压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口与室内相连通，以便提升换热效率，降低能耗。

Description

压缩空气空调系统

技术领域

本实用新型属于换热技术领域，具体提供一种压缩空气空调系统。

背景技术

从空调制冷技术考虑，众所周知，由于人类对制冷的追求，使用的各种制冷剂对地球臭氧层造成了严重破坏，新的环保制冷剂又不同程度地具有易燃易爆、毒性、容易产生温室效应、价格昂贵等多种问题。因此，基加利修正案、欧盟含氟气体F-Gas法规及我国制冷剂替代方案等均要求应用更加环保的制冷剂。

近年来，技术人员逐渐发现空气作为无处不在的气体，其具有无毒无味、采集方便、对环境友好等诸多优点。空气作为一种优秀的环保型制冷剂，具有一系列的环保及成本优势。首先，空气无处不在，随手可得，从生产方面考虑，其既省却了传统制冷剂的采购成本、运输成本和存储成本，又减少了抽真空、注氟等繁琐的工艺流程，以便整体降低了生产成本；其次，空气无毒无味，对环境友好，不怕泄漏，对空调系统的运行维护要求简单，可省却大部分的维护成本。当然，利用空气制冷虽然具有诸多优点，但其本身的制冷性能较差也是无可辩解的，基于其制冷性能较差的特性，现有利用空气进行换热的空调系统的换热效率均较低，且整体能耗较高。

相应地，本领域需要一种新的压缩空气空调系统来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有压缩空气空调系统的换热效率较低且整体能耗较高的问题。

本实用新型提供一种压缩空气空调系统，所述压缩空气空调系统包括回冷器、离心机、第一换热器、压缩膨胀一体机和第二换热器，

所述回冷器包括第一回冷管路和第二回冷管路，所述第一回冷管路和所述第二回冷管路能够进行换热，

所述第一回冷管路的进气端与室内相连通，所述第一回冷管路的排气端与所述离心机的进气端相连，所述离心机的排气端与所述第一换热器的进气端相连通，

所述第一换热器的排气端与所述压缩膨胀一体机的压缩端的进气口相连通，所述压缩膨胀一体机的压缩端的排气口与所述第二换热器的进气端相连通，所述第二换热器的排气端与所述第二回冷管路的进气端相连通，

所述第二回冷管路的排气端与所述压缩膨胀一体机的膨胀端的进气口相连通，所述压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口与室内相连通。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述压缩空气空调系统还包括第一旁通支路，

所述第一旁通支路的一端连接至所述第一换热器的排气端和所述压缩膨胀一体机的压缩端的进气口之间，所述第一旁通支路的另一端与室内相连通。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述第一换热器和/或所述第二换热器为间接蒸发冷却器。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述间接蒸发冷却器包括壳体和喷淋系统，

所述壳体中形成有冷却腔，所述喷淋系统能够向所述冷却腔中喷淋水以冷却空气。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述喷淋系统包括喷淋构件和水泵，所述喷淋构件上设置有多个喷嘴，所述水泵用于给所述喷淋构件供水。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述第一换热器的排气端和所述压缩膨胀一体机的压缩端的进气口之间还设置有第一控制阀。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述压缩空气空调系统还包括第二旁通支路，

所述第二旁通支路的一端连接至所述第一换热器和所述第一控制阀之间，所述第二旁通支路的另一端连接至所述压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口处。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述第二旁通支路上设置有第二控制阀。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述压缩空气空调系统还包括第三换热器，所述第三换热器设置在所述压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口处。

在上述压缩空气空调系统的优选技术方案中，所述第三换热器为蒸发器，

所述压缩空气空调系统还包括冷媒循环回路，所述冷媒循环回路上依次设置有压缩机、冷凝器、节流构件和所述蒸发器。

在采用上述技术方案的情况下，本实用新型的压缩空气空调系统包括回冷器、离心机、第一换热器、压缩膨胀一体机和第二换热器，所述回冷器包括第一回冷管路和第二回冷管路，其中，所述第一回冷管路和所述第二回冷管路能够进行换热，所述第一回冷管路的进气端与室内相连通，所述第一回冷管路的排气端与所述离心机的进气端相连，所述离心机的排气端与所述第一换热器的进气端相连通，所述第一换热器的排气端与所述压缩膨胀一体机的压缩端的进气口相连通，所述压缩膨胀一体机的压缩端的排气口与所述第二换热器的进气端相连通，所述第二换热器的排气端与所述第二回冷管路的进气端相连通，所述第二回冷管路的排气端与所述压缩膨胀一体机的膨胀端的进气口相连通，所述压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口与室内相连通。首先，本实用新型利用空气作为制冷剂来进行换热以实现绿色制冷，空气具有无毒无害，对环境友好等优点，并且其资源丰富，获取简单，省却了采购、运输、存储等多项费用，以空气作为制冷剂还无需系统保持真空状态，不惧泄漏，有效降低了生产和维护成本；其次，本实用新型通过在一级压缩进口和二级冷却出口增设所述回冷器以有效提升换热效率，降低能耗，并且采用所述压缩膨胀一体机能够将膨胀功回收作为二级压缩输入功，以便进一步达到降低能耗的效果；另外，本实用新型的压缩空气空调系统的整体结构简单，装配方便，生产成本低。此外，本实用新型的压缩空气空调系统通过采用两级压缩和两级散热，以使系统换热效率能够得到最大程度的提升。

进一步地，本实用新型通过采用所述间接蒸发冷却器，以便在减小冷却器体积的情况下还能够有效提升冷却效率；并且，本实用新型还通过设置所述喷淋系统来进一步提升冷却效果以提升制冷效率。

进一步地，本实用新型还通过增设所述第一旁通支路，以便将通过所述第一换热器排出的空气直接引入室内，从而有效提升制冷速率，降低整体能耗。

进一步地，本实用新型还通过设置所述第二旁通支路，以使所述压缩空气空调系统能够利用自然冷却，减小能量输入，从而有效降低整体能耗。

进一步地，本实用新型还通过增设所述冷媒循环回路，以有效保证室外环境温度较高时系统的制冷效果，进而在降低能耗的同时，还能够最大程度地保证所述压缩空气空调系统的制冷效果。

附图说明

下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型的第一优选实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型的压缩膨胀一体机的内部结构示意图；

图3是本实用新型的第二优选实施例的整体结构示意图；

附图标记：

11、回冷器；111、第一回冷管路；112、第二回冷管路；

12、离心机；

13、第一换热器；131、第一壳体；132、第一喷淋构件；133、第一水泵；

14、压缩膨胀一体机；141、压缩叶轮；142、膨胀叶轮；143、连接轴；

15、第二换热器；151、第二壳体；152、第二喷淋构件；153、第二水泵；

16、第一旁通支路；

17、第一控制阀；

18、第二旁通支路；181、第二控制阀；

19、冷媒循环回路；191、压缩机；192、冷凝器；193、节流构件；194、蒸发器；

101、机房。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，虽然本优选实施例的压缩空气空调系统是用于给机房降温的，但这显然不是限制性的，本实用新型不对所述压缩空气空调系统的具体应用场景作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行选定。这种有关具体应用场景的改变并不偏离本实用新型的基本原理，属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

首先参阅图1，该图是本实用新型的第一优选实施例的整体结构示意图。如图1所示，箭头所示的方向为介质的流向，本实用新型的压缩空气空调系统包括回冷器11、离心机12、第一换热器13、压缩膨胀一体机14和第二换热器15，回冷器11包括第一回冷管路111和第二回冷管路112，第一回冷管路111和第二回冷管路112能够进行换热。作为一种优选设置方式，第一回冷管路111的形状为“U”形，第二回冷管路112的形状为“L”形，第二回冷管路112的一部分位于第一回冷管路111的两条平行的管路之间，以便有效提升换热效率。当然，这种设置方式仅是一种优选设置方式，技术人员也可以根据实际使用需求自行设定第一回冷管路111和第二回冷管路112的具体结构和位置关系，只要第一回冷管路111和第二回冷管路112能够进行换热即可。另外，第一回冷管路111的进气端与机房101相连通，第一回冷管路111的排气端与离心机12的进气端相连，离心机12的排气端与第一换热器13的进气端相连通，第一换热器13的排气端与压缩膨胀一体机14的压缩端(即图1中的左端)的进气口相连通，压缩膨胀一体机14的压缩端的排气口与第二换热器15的进气端相连通，第二换热器15的排气端与第二回冷管路112的进气端相连通，第二回冷管路112的排气端与压缩膨胀一体机14的膨胀端(即图1中的右端)的进气口相连通，压缩膨胀一体机14的膨胀端的排气口与机房101相连通。需要说明的是，本实用新型不对各个元件的具体类型作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定；例如，第一换热器13可以是干式换热器，也可以是湿式换热器，还可以是干湿联合换热器；又例如，第一换热器13和第二换热器15的类型可以相同，也可以不同，这都不是限制性的。

接着参阅图2，该图是本实用新型的压缩膨胀一体机的内部结构示意图。如图2所示，在本优选实施例中，压缩膨胀一体机14中设置有压缩叶轮141、膨胀叶轮142以及用于连接压缩叶轮141和膨胀叶轮142的连接轴143。通过这种同轴设置的方式，膨胀叶轮142获取的膨胀功能够有效传递给压缩叶轮141以实现膨胀功的回收，进而有效达到降低能耗的效果。优选地，本实用新型中的压缩膨胀一体机14采用离心式压缩机和离心式膨胀机，以使其具备较大的风量，从而有效适应大风量、小压比的使用需求，进而有效提升其工作效率。需要说明的是，上述设置方式仅是一种优选的结构设置方式，技术人员也可以根据实际使用需求自行设定压缩膨胀一体机14的具体结构，只要压缩膨胀一体机14能够实现压缩膨胀效果即可。

基于第一优选实施例的结构设置，外部环境温度适宜时，本实用新型的压缩空气空调系统能够从机房101中吸出常温空气，常温空气经过回冷器11的第一回冷管路111升温后进入离心机12中进行一级压缩以得到高温高压的空气，并将其排入第一换热器13中，经过第一换热器13对高温高压的空气进行散热后进入压缩膨胀一体机14的压缩端进行二次压缩以得到更高压力的高温空气，并将其排入第二换热器15中，高温高压的空气经第二换热器15散热后进入回冷器11的第二回冷管路112中与第一回冷管路111中来自机房101的常温空气进行热交换，从而进一步降温，再进入压缩膨胀一体机14的膨胀端以节流成低温常压的空气，再排入机房101中，进而对机房101进行降温。

继续参阅图1，作为一种优选设置方式，所述压缩空气空调系统还包括第一旁通支路16，第一旁通支路16的下端连接至第一换热器13的排气端和压缩膨胀一体机14的压缩端的进气口之间，第一旁通支路16的上端与室内相连通。需要说明的是，本实用新型不对第一旁通支路16的两端的具体连接位置作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定，只要能够将通过第一换热器13的排气端排出的空气直接引入室内即可。

进一步地，在本优选实施例中，第一换热器13和第二换热器15均为间接蒸发冷却器，当然，这并不是限制性的，技术人员也可以根据实际使用需求自行设定第一换热器13和第二换热器15的类型；例如，仅第一换热器13为间接蒸发冷却器，或者，仅第二换热器15为间接蒸发冷却器。此外，还需要说明的是，本实用新型不对所述间接蒸发冷却器的具体类型作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行选定。

以第一换热器13的具体结构为例，第一换热器13包括第一壳体131和第一喷淋系统，其中，第一壳体131中形成有第一冷却腔(图中未示出)，当然，本实用新型不对所述第一冷却腔的具体形状作任何限制，所述压缩空气空调系统的管路穿设于所述第一冷却腔中，外部空气能够进入所述第一冷却腔中，以使通过离心机12引入第一换热器13中的空气能够通过管路与所述第一冷却腔中的外部空气进行换热以实现冷却；需要说明的是，虽然本优选实施例中所述的第一壳体131为四棱柱状，但这并不是限制性的，技术人员可以根据实际使用需求自行设定其具体形状。另外，所述第一喷淋系统能够向所述第一冷却腔中喷淋水以进一步对空气进行冷却处理，所述第一喷淋系统具体包括第一喷淋构件132和第一水泵133，第一喷淋构件132为长条状结构，并且第一喷淋构件132上设置有多个喷嘴，第一水泵133用于给第一喷淋构件132供水，第一喷淋构件132中的水通过多个所述喷嘴喷淋至所述第一冷却腔中，以便进一步提升冷却效果。此外，第二换热器15包括第二壳体151和第二喷淋系统，第二壳体151中形成有第二冷却腔，所述第二喷淋系统包括第二喷淋构件152和第二水泵153，其具体结构和第一换热器13相同，在此就不再赘述。当然，需要说明的是，本实用新型不对第一换热器13和第二换热器15的具体结构作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定。

基于上述结构设置，在外部环境温度较低时，第一换热器13和第二换热器15自身的冷却能力即可满足散热需求，在此情形下，无需开启喷淋系统，以便有效节省能耗；在外部环境温度较高时，第一换热器13和第二换热器15自身的冷却能力无法满足散热需求，在此情形下，开启其中至少一个喷淋系统，以便有效提升冷却效果。换言之，基于喷淋系统的设置，所述压缩空气空调系统在外部环境温度较高时依然能够有效保证制冷效果。

接着参阅图3，该图是本实用新型的第二优选实施例的整体结构示意图。如图3所示，在第一优选实施例的基础上，第二优选实施例未增设第一旁通支路16，但增设了第一控制阀17和第二旁通支路18。具体而言，第一控制阀17设置在第一换热器13的排气端和压缩膨胀一体机14的压缩端的进气口之间，第二旁通支路18的左端连接至第一换热器13和第一控制阀17之间，第二旁通支路18的右端连接至压缩膨胀一体机14的膨胀端的排气口处。需要说明的是，本实用新型不对第二旁通支路18两端的具体连接位置作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定；例如，第二旁通支路18的右端可以直接连接在压缩膨胀一体机14的膨胀端的排气口处，也可以连接在与压缩膨胀一体机14的膨胀端的排气口相连的排气支路上，这都不是限制性的。

进一步优选地，第二旁通支路18上设置有第二控制阀181，以控制第二旁通支路18的连通状态。需要说明的是，本实用新型不对第一控制阀17和第二控制阀181的具体类型作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定；优选地，第一控制阀17和第二控制阀181均为电子膨胀阀。

此外，在第二优选实施例中，所述压缩空气空调系统还包括冷媒循环回路19，冷媒循环回路19上依次设置有压缩机191、冷凝器192、节流构件193和蒸发器194，并且蒸发器194设置在压缩膨胀一体机14的膨胀端的排气口处，以便对流经蒸发器194的空气进行进一步的冷却处理。需要说明的是，虽然本优选实施例中所述的第三换热器为设置在冷媒循环回路19上的蒸发器194，但这并不是限制性的，技术人员也可以根据实际使用需求自行设定，只要能对即将进入机房101中的空气进行进一步的冷却处理即可。

基于第二优选实施例的结构设置，本实用新型的压缩空气空调系统能够运行以下八种工作模式：

1、自然通风制冷模式：在运行此模式时，打开第二控制阀181，关闭两个喷淋系统和第一控制阀17，并且冷媒循环回路19不运行，离心机12在将机房101内的空气送入第一换热器13中进行降温处理后再通过第二控制阀181直接将其送回至机房101中。

2、空气制冷模式：在运行此模式时，打开第一控制阀17，关闭两个喷淋系统和第二控制阀181，并且冷媒循环回路19不运行，空气经过两级压缩、两级散热和膨胀制冷后再被送回至机房101中。

3、间接蒸发模式：在运行此模式时，打开第一喷淋系统和第二控制阀181，关闭第二喷淋系统和第一控制阀17，并且冷媒循环回路19不运行，离心机12在将机房101内的空气送入第一换热器13中进行喷淋降温处理后再通过第二控制阀181直接将其送回至机房101中。

4、压缩机制冷模式：在运行此模式时，打开第二控制阀181，关闭两个喷淋系统和第一控制阀17，并且冷媒循环回路19运行，离心机12先将机房101内的空气送入第一换热器13中进行降温处理，再通过第二控制阀181进入蒸发器194中进行进一步的降温处理，最后再送回至机房101中。

5、第一混合制冷模式：在运行此模式时，打开第一控制阀17，关闭两个喷淋系统和第二控制阀181，并且冷媒循环回路19运行，空气经过两级压缩、两级散热和膨胀制冷后再进入蒸发器194中进行进一步的降温处理，最后再被送回至机房101中。

6、第二混合制冷模式：在运行此模式时，打开第一喷淋系统和第二控制阀181，关闭第二喷淋系统和第一控制阀17，并且冷媒循环回路19运行，离心机12在将机房101内的空气送入第一换热器13中进行喷淋降温处理后，再通过第二控制阀181进入蒸发器194中进行进一步的降温处理，最后再送回至机房101中。

7、第三混合制冷模式：在运行此模式时，打开第一控制阀17和两个喷淋系统，关闭第二控制阀181，并且冷媒循环回路19不运行，空气经过两级压缩、两级喷淋散热和膨胀制冷后再被送回至机房101中。

8、第四混合制冷模式：在运行此模式时，打开第一控制阀17和两个喷淋系统，关闭第二控制阀181，并且冷媒循环回路19运行，空气经过两级压缩、两级喷淋散热和膨胀制冷后再进入蒸发器194中进行进一步的降温处理，最后再被送回至机房101中。

基于以上八种运行模式的设置，所述压缩空气空调系统可以根据实际需求选择相应运行模式，以便在降低能耗的同时还能够最大程度地保证所述压缩空气空调系统的制冷效果。当然，本实用新型不对所述压缩空气空调系统的具体运行方式作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设置。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不仅局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩空气空调系统，其特征在于，所述压缩空气空调系统包括回冷器、离心机、第一换热器、压缩膨胀一体机和第二换热器，

所述回冷器包括第一回冷管路和第二回冷管路，所述第一回冷管路和所述第二回冷管路能够进行换热，

所述第一回冷管路的进气端与室内相连通，所述第一回冷管路的排气端与所述离心机的进气端相连，所述离心机的排气端与所述第一换热器的进气端相连通，

所述第一换热器的排气端与所述压缩膨胀一体机的压缩端的进气口相连通，所述压缩膨胀一体机的压缩端的排气口与所述第二换热器的进气端相连通，所述第二换热器的排气端与所述第二回冷管路的进气端相连通，

所述第二回冷管路的排气端与所述压缩膨胀一体机的膨胀端的进气口相连通，所述压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口与室内相连通。

2.根据权利要求1所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述压缩空气空调系统还包括第一旁通支路，

所述第一旁通支路的一端连接至所述第一换热器的排气端和所述压缩膨胀一体机的压缩端的进气口之间，所述第一旁通支路的另一端与室内相连通。

3.根据权利要求1所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第一换热器和/或所述第二换热器为间接蒸发冷却器。

4.根据权利要求3所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述间接蒸发冷却器包括壳体和喷淋系统，

所述壳体中形成有冷却腔，所述喷淋系统能够向所述冷却腔中喷淋水以冷却空气。

5.根据权利要求4所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述喷淋系统包括喷淋构件和水泵，所述喷淋构件上设置有多个喷嘴，所述水泵用于给所述喷淋构件供水。

6.根据权利要求1所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第一换热器的排气端和所述压缩膨胀一体机的压缩端的进气口之间还设置有第一控制阀。

7.根据权利要求6所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述压缩空气空调系统还包括第二旁通支路，

所述第二旁通支路的一端连接至所述第一换热器和所述第一控制阀之间，所述第二旁通支路的另一端连接至所述压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口处。

8.根据权利要求7所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第二旁通支路上设置有第二控制阀。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述压缩空气空调系统还包括第三换热器，所述第三换热器设置在所述压缩膨胀一体机的膨胀端的排气口处。

10.根据权利要求9所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第三换热器为蒸发器，

所述压缩空气空调系统还包括冷媒循环回路，所述冷媒循环回路上依次设置有压缩机、冷凝器、节流构件和所述蒸发器。

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