CN103307683B - 一种热管空调一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管空调一体机，主要由冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、压缩机、储液罐、液位调节管、冷凝器风扇、蒸发器风扇、单向阀、导气管、导液管和电路控制元件组成；所述储液罐来实现液体制冷工质的积累，阻止蒸发器的气态制冷工质通过储液罐所在之路进入到冷凝器，这样储液罐跟蒸发器之间的连接管道形成的液柱压力和蒸发器由于制冷工质的蒸发所形成高温气态制冷工质压力差能够把单向阀打开；所述液位调节管对蒸发器内部的制冷工质进行液位调节，防止液态制冷剂进入压缩机。本发明作为通讯基站、机房的一种空调热管一体机，其结构简单，产品的制造成本相对较低；产品在使用时可靠性高，制冷效果好，有利于大力推广和应用。

Description

一种热管空调一体机

技术领域

本发明属于冷热能量输运技术领域，涉及一种将重力热管系统和热泵系统相复合形成的进行冷热能量输运的热管空调一体机。

背景技术

目前用于调控环境温度的空调系统主要组成为室内热交换机和室外热交换机，这种空调系统可以通过室内热交换机中压缩机的高耗能来实现对冷凝剂的温度调控，从而间接的改变室内环境温度，这种空调系统并没有做到很好的节约能源，当室外温度低于室内温度时，因为某种原因（外界灰尘浓度大、空气污染等）不能开启窗户进行直接空气对流降温，这时还不得不开启高耗能的压缩机进行温度调节，这种现象在高温防尘环境（机房、电室等特殊高温场合）表现的特别明显，由于使用场合散热设备集中、散热量大、空间温度高、升温快、防尘要求高等特性，使得在这里使用传统空调很难节约能量，即使室外温度比室内温度低很多时还不得不启动热泵系统降温，而且现在比较节能的一种引入全新风进行降温的方式在国内很多地区不适用，会将大量的室外粉尘和湿空气带入室内，影响室内设备的安全正常运行。

另一种采用风---风换热器的形式可以避免将室外粉尘和湿空气引入室内，但需要在设备间、机房围墙等防护结构上开设较大的通风孔洞，不仅破坏墙体的稳定性，还有被盗的安全隐患。

一年四季中的某些季节，如冬季和春秋两季，在室外温度比室内放热区域的设定温度低且不能进行室内外空气对流的情况下，还没有一种系统可以在这种情况下不用开启高耗能的压缩机就可以进行室内控温的，即使在这种情况下，现有的空调系统还得启动高耗能的压缩机（特别是那些发热量集中对清洁度要求高的工作场合）对环境来控制温度，这种仍旧采用热泵系统进行降温来冷却的方案是不节能的，从而导致电能的无谓浪费，营运成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，为解决热泵系统中存在的能耗大问题，而提供一种结构简单、实施容易、节能减排的热管空调一体机，能在室外温度合适的条件下进行自动启用节能模式来调节室内温度，能够安全、可靠、稳定、节能的自动运行制冷循环系统。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种热管空调一体机，其特征在于，包括冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、压缩机、储液罐、液位调节管、冷凝器风扇、蒸发器风扇、单向阀、导气管、导液管和电路控制元件，包括冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、压缩机、冷凝器风扇、蒸发器风扇、导气管、导液管和电路控制部分，其特征在于，还包括储液罐、液位调节管以及单向阀；所述蒸发器是微通道换热器，包括蒸发器集气管、蒸发器集液管、中间扁管以及散热翅片；所述冷凝器是微通道换热器，包括冷凝器集气管、冷凝器集液管、中间扁管以及散热翅片；所述蒸发器位于冷凝器的下部，且蒸发器集气管和冷凝器集液管之间一定要有一个落差；所述储液罐连接于冷凝器集液管与电子膨胀阀之间，且储液罐横向放置，其位置位于冷凝器集液管的下部；所述电子膨胀阀连接于储液罐与蒸发器集液管之间；所述液位调节管连接于蒸发器集气管与蒸发器集液管之间，且液位调节管横向放置，其位置位于蒸发器集气管的下部；这样蒸发器、液位调节管、压缩机、冷凝器、储液罐以及电子膨胀阀通过连接管道按照上列顺序连接起来，组成了一个热泵循环系统；所述单向阀与压缩机并联之后连接于蒸发器集气管与冷凝器集气管之间；这样蒸发器、液位调节管、单向阀、冷凝器、储液罐以及电子膨胀阀通过连接管道按照上列顺序连接起来，组成了一个热管循环系统。

以上所述电子膨胀阀在热管模式循环时，处于全开状态，在热泵循环模式时，根据压缩机工作需求来调节其流量。

以上所述电路控制部分能够根据室内设定温度和室外温度的对比，使热泵机械制冷系统和热管自然换热系统替换开启。

本发明与现有技术相比，将分离式重力热管技术和蒸汽压缩式制冷技术相互融合、优势互补、充分利用自然冷源的节能技术，当室内所需设定温度比室外温度低时通过热泵循环进行散热降温，当室内所需设定温度比室外温度高时通过热管循环进行散热降温，对于一年四季，有超出三分之二的时间是室外温度比室内所需设定温度低，这样在热管节能模式下，高耗能大压缩机无需启动，只用启动低耗能的热管节能模块和风机，能耗极低；在制冷模式下，由于两种制冷技术复合性设计的优势，使得制冷能效比优于一般的空调，节能效果显著，这种热管热泵复合系统可以应用于基站、机房以及大型电器设备等领域的散热控温。

附图说明

图1为热管空调一体机的结构示意图。

图2为此一体机的热泵制冷工作模式时制冷工质流程图。

图3为此一体机的热管换热工作模式时制冷工质流程图。

图中：（1）冷凝器；（11）冷凝器集气管；（12）冷凝器集液管；（2）蒸发器；（21）蒸发器集气管；（22）蒸发器集液管；（3）电子膨胀阀；（4）压缩机；（51）储液罐；（52）液位调节管；（61）冷凝器风扇；（62）蒸发器风扇；（7）单向阀。

具体实施方式：

图1所示一种热管空调一体机，包括冷凝器（1）、冷凝器集气管（11）、冷凝器集液管（12）、蒸发器（2）、蒸发器集气管（21）、蒸发器集液管（22）、电子膨胀阀（3）、压缩机（4）、储液罐（51）、液位调节管（52）、冷凝器风扇（61）、蒸发器风扇（62）、单向阀（7）、导气管、导液管和电路控制元件；所述蒸发器（2）是微通道换热器，包括蒸发器集气管（21）、蒸发器集液管（22）、中间扁管以及散热翅片；所述冷凝器（1）是微通道换热器，包括冷凝器集气管（11）、冷凝器集液管（12）、中间扁管以及散热翅片；所述蒸发器（2）位于冷凝器（1）的下部，且蒸发器集气管（21）和冷凝器集液管（12）之间一定要有一个落差；所述储液罐（51）连接于冷凝器集液管（12）与电子膨胀阀（3）之间，且储液罐（51）横向放置，其位置位于冷凝器集液管（12）的下部；所述电子膨胀阀（3）连接于储液罐（51）与蒸发器集液管（22）之间；所述液位调节管（52）连接于蒸发器集气管（21）与蒸发器集液管（22）之间，且液位调节管（52）横向放置，其位置位于蒸发器集气管（21）的下部；这样蒸发器（2）、液位调节管（52）、压缩机（4）、冷凝器（1）、储液罐（51）以及电子膨胀阀（3）通过连接管道按照上列顺序连接起来，组成了一个热泵循环系统；所述单向阀（7）与压缩机（4）并联之后连接于蒸发器集气管（21）与冷凝器集气管（11）之间；这样蒸发器（2）、液位调节管（52）、单向阀（7）、冷凝器（1）、储液罐（51）以及电子膨胀阀（3）通过连接管道按照上列顺序连接起来，组成了一个热管循环系统。

当使用热泵制冷工作模式时，如图2所示，压缩机（4）开启，单向阀（7）处于关闭状态，由于压缩机（4）的抽压力，单向阀（7）所在支路几乎没有制冷工质的通过，这样液态冷凝剂在蒸发器（2）中吸热降低室内温度，吸热后的液态冷凝剂变成气态，通过压缩机（4）气态制冷剂变成高温高压状态并向冷凝器（1）输送，高温高压气态制冷剂进入冷凝器（1）中，在冷凝器（1）中散热变成液态制冷剂，液态制冷剂在高压气态制冷剂的推动下进入储液灌一（51），气液制冷中间介质根据各自物理性质在储液罐内分离，高压液态中间介质通过电子膨胀阀（3）进入到蒸发器（2）中进行下一次循环；液位调节管（52）对蒸发器内部的制冷工质进行液位调节，防止液态制冷剂进入压缩机。

使用热管换热工作模式时，如图3所示，压缩机（5）关闭，电子膨胀阀（3）处于全开状态；刚开始工作时，单向阀（7）需要一个压力差，才可打开，此时储液罐（51）来实现液体制冷工质的积累，阻止蒸发器（2）的气态制冷工质通过储液罐（51）所在之路进入到冷凝器（1），这样储液罐（51）跟蒸发器（2）之间的连接管道形成的液柱压力和蒸发器（2）由于制冷工质的蒸发所形成高温气态制冷工质压力差能够把单向阀（7）打开，单向阀（7）打开以后，就处于常开状态；此后制冷工质在冷凝器（1）与低温热源接触，气态工作介质在冷凝器（1）内受低温热源的冷却而冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体工作介质，液态制冷工质进入储液罐（51），气液制冷中间介质根据各自物理性质在储液罐内分离，然后液态制冷工质通过电子膨胀阀（3）进入到蒸发器（2）与液位调节管（52）中，蒸发器（2）与高温热源接触，液态工作介质在蒸发器（2）内受高温热源的加热而蒸发为气体，并吸收热量，蒸发形成的气态制冷工质通过单向阀（7）所在支路进入到冷凝器（1）中进行下一次循环。

这样这种热管空调一体机可以根据室内所需设定温度和室外温度的差异，选择性地（其可以完全自动控制，也可以通过人工手动控制调节工作状态）运行于热泵制冷工作模式或热管换热工作模式，在保证室内降温要求的前提下达到节能运行；当室外温度较高或者室内负荷过大时，热管空调一体机运行热泵制冷工作模式，工作原理与一般变频或者非变频空调相同，室内的热量通过蒸汽压缩制冷循环散至室外空间，达到室内空间的降温冷却效果；当室外温度低于室内温度一定值时，压缩机关闭，机组自动进入热管换热工作模式，通过热管节能模块把气态制冷剂带至冷凝器中冷凝放热，最后成为冷凝液，冷凝液又在热管节能模块作用下流至蒸发器吸收热量，整个系统通过热管节能模块将室内热量向室外传递。

Claims (3)

1.一种热管空调一体机，包括冷凝器（1）、蒸发器（2）、压缩机（4）、储液罐（51）、导气管、导液管和电路控制部分，其特征在于，还包括电子膨胀阀（3）、冷凝器风扇（61）、蒸发器风扇（62）、液位调节管（52）以及单向阀（7）；所述蒸发器（2）是微通道换热器，包括蒸发器集气管（21）、蒸发器集液管（22）、中间扁管以及散热翅片；所述冷凝器（1）是微通道换热器，包括冷凝器集气管（11）、冷凝器集液管（12）、中间扁管以及散热翅片；所述蒸发器（2）位于冷凝器（1）的下部，且蒸发器集气管（21）和冷凝器集液管（12）之间一定要有一个落差；所述储液罐（51）连接于冷凝器集液管（12）与电子膨胀阀（3）之间，且储液罐（51）横向放置，其位置位于冷凝器集液管（12）的下部；所述电子膨胀阀（3）连接于储液罐（51）与蒸发器集液管（22）之间；所述液位调节管（52）连接于蒸发器集气管（21）与蒸发器集液管（22）之间，且液位调节管（52）横向放置，其位置位于蒸发器集气管（21）的下部；这样蒸发器（2）、液位调节管（52）、压缩机（4）、冷凝器（1）、储液罐（51）以及电子膨胀阀（3）通过连接管道按照上列顺序连接起来，组成了一个热泵循环系统；所述单向阀（7）与压缩机（4）并联之后连接于蒸发器集气管（21）与冷凝器集气管（11）之间；这样蒸发器（2）、液位调节管（52）、单向阀（7）、冷凝器（1）、储液罐（51）以及电子膨胀阀（3）通过连接管道按照上列顺序连接起来，组成了一个热管循环系统。

2.根据权利要求1所述的一种热管空调一体机，其特征在于，所述电子膨胀阀（3）在热管模式循环时，处于全开状态，在热泵循环模式时，根据压缩机（4）工作需求来调节其流量。

3.根据权利要求1所述的一种热管空调一体机，其特征还在于，所述电路控制部分能够根据室内设定温度和室外温度的对比，使热泵机械制冷系统和热管自然换热系统替换开启。