CN203771604U - 一种并联式有源热管热泵空调一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种并联式有源热管热泵空调一体机，包括冷凝器、蒸发器、储液罐、压缩机、压力泵、单向阀、电磁阀及各种空调***控制用阀体、温度传感器及智能控制***，其特征是：蒸发器为平行流微通道蒸发器，冷凝器为平行流微通道冷凝器，在储液罐和蒸发器之间形成两个并联的通路，即第一通路和第二通路，第一通路为动力热管***用通路，在蒸发器和冷凝器之间并联两个通路，即第三通路和第四通路，具体的：储液罐、第一通路、蒸发器、第三通路、冷凝器组成动力热管***，储液罐、第二通路、蒸发器、第四通路、冷凝器组成空调***；两个***并联，共用蒸发器、冷凝器、储液罐。

Description

一种并联式有源热管热泵空调一体机

技术领域

本实用新型涉及换能技术领域，具体而言，主要是有源热泵热管空调技术领域。 

背景技术

目前, 对于通信企业基站机房来说，由于工艺设备的时时运行，产生大量的热量，几乎全年都需要向外排热，因此需要空调进行及时迅速的降温，即使在冬季，这类机房也需时刻制冷除热，空调一般是通过压缩机工作实现制冷，压缩机的工作基本不受室外温度的影响持续进行。根据有关数据，其中空调耗电约占单位基站机房耗电总量的50%，而压缩机制冷占空调能耗的70%。压缩机制冷基本不受室外温度的控制，当室外温度很低的时候，压缩机还在工作，这本身就是一种对能源的浪费。因此，在确保机房设备安全运行的前提下，最大限度的减少压缩机运行时间，从而降低空调能耗，是机房节能中最有效的方法。 

在目前的市场上，作为简单高效的强化传热元件，热管具有重要的市场地位，其工作原理是利用制冷介质状态的转变，实现热量的转移和交换，尤其是重力热管在空调上的应用，取得了一定的效果，但是由于重力热管无外部动力，完全依靠***内部制冷剂液态的重力实现循环运行，其要求冷凝器必须在蒸发器的上方，设备有一定的高度差，因此使得空调***结构复杂，分体机安装时工程量较大，使用场所受限。 

动力热管，基本结构包括蒸发器、冷凝器、储液罐、压力泵四个部分，动力热管内部制冷剂通过蒸发器蒸发吸热，并通过冷凝器放热实现热量的转移，即给热管***提供一个较小的额外循环动力，使制冷剂在***内流动，在较小的温差下能实现较大的热能传导，能实现热管***的长距离换热，且效率较高，结构简单。 

根据重力热管在空调***应用，给我们提供了一个思路，即将热管***和空调***是可以有效的结合使用，对降低基站机房空调能耗、优化空调***结构，是一种有效的尝试。 

发明内容

本实用新型发明针对基站机房空调设备能耗高的缺点及动力热管***能有效的实现热量转移、快速制冷的优点相结合进行***优化，实现动力热管***和空调***相结合，在全国大部分地区一年中有四分之三的时间温度在25℃以下的环境中，利用动力热管***和室外自然冷源对机房进行冷却，来取代空调压缩机的运行，能有效的降低能源消耗，实现提高经济效益、保护环境的目的。 

本实用新型发明主要是将动力热管***和空调***相结合，实现空调高效换热制冷；包括冷凝器、蒸发器、储液罐、压缩机、压力泵、单向阀、电磁阀及各种空调***控制用阀体、温度传感器及智能控制***，其特征是：储液罐有两个输出口，在储液罐和蒸发器之间形成两个并联的通路，即第一通路和第二通路，第一通路为动力热管***用通路，第二通路为空调***用通路，同时在蒸发器和冷凝器之间并联两个通路，即第三通路和第四通路，第三通路为动力热管***用通路，第四通路为空调***用通路，具体的：储液罐、第一通路、蒸发器、第三通路、冷凝器组成动力热管***，储液罐、第二通路、蒸发器、第四通路、冷凝器组成空调***；所述动力热管***压力泵连接在第一通路之中，压力泵进口连接有电磁阀，压力泵出口处连接有单向阀，所述空调***用压缩机连接在第四通路之中，压缩机进口处连接有电磁阀，出口处连接有单向阀；第二通路和第三通路中连接有控制***流量用阀体。 

本实用新型发明所述储液罐有两个输出口和一个输入口，第一输出口与动力热管***的第一通路连接，第二输出口与空调***第二通路连接，每个输出口皆可以实现气体、液体及气液二相制冷剂通过。 

本实用新型发明所述第一通路由储液罐第一输出口到蒸发器依次连接有电磁阀、压力泵、单向阀；所述第二通路从储液罐到蒸发器依次连接有电磁阀、单向阀，还可以包括过滤器及其它的流量调节设备；第三通路从蒸发器到冷凝器依次连接有电磁阀、单向阀；第四通路从蒸发器到冷凝器依次连接有电磁阀、压缩机、单向阀。 

本实用新型发明所述蒸发器、冷凝器采用高效的平行流微通道蒸发器和平行流微通道冷凝器，所述换热器可以是单元式的平行流微通道换热器，也可以说多元式平行流微通道换热器，此类型换热器采用铝材料焊接而成，热传导速度快，换热效率高，制冷剂使用量少，能有效的降低能源消耗。 

本实用新型发明中，还包括平行流微通道蒸发器和平行流微通道冷凝器外侧对应设置的蒸发风机和冷凝风机。 

本实用新型发明所述动力热管***和空调***共用蒸发器、冷凝器、储液罐。 

本实用新型发明所述动力热管***工作时，第一通路和第三通路开启，压力泵工作，第二通路和第四通路关闭，压缩机停止工作；空调***工作时第一通路和第三通路关闭，压力泵停止工作，第二通路和第四通路开启，压缩机工作；具体的通路开启或者关闭是通过通路中连接的电磁阀和各种流量控制阀体在智能***的控制下同时工作完成。 

本实用新型发明所述的压力泵可以是小功率的压缩机，可以是各种形式的可以为***提供循环动力的液泵，这种液泵表现为能通过气体、液体或者同时通过气液二相制冷剂，并可以根据需要，通过调节压力泵制冷剂的流量来实现调节***传热量。 

本实用新型发明还包括温度传感器和智能控制***，所述的智能控制***，主要以温度传感器检查到的室内外温度为依据，根据设定参数智能控制热管***和空调***的开启或者切换，控制整机的运行状态。 

本设计与现有技术相比较，主要技术优点是； 

该动力热管***和空调***相结合的一体机采用智能化控制，实时监测室内外的环境温度，当满足热管工作的条件时，动力热管***优先工作，大大地减少压缩机的工作时间，实现节能的目的，并延长空调的使用寿命；动力热管***与重力热管***相比较，动力热管***为制冷剂流动提供循环动力，能实现制冷剂较远距离的流动，设备的安装也不拘于蒸发器与冷凝器之间一定要有高度差，使得设备安装方便，设备整体结构整洁，安装时工程量小，只需在墙体上开较小的圆孔，再用连接铜管将室内外机相连即可。

本设计采用平行流微通道蒸发器和平行流微通道冷凝器，在相同工况条件下，平行流微通道换热器具有结构紧凑、体积小、重量轻、风阻小、换热系数高、热传导速度快、有效换热面积大、制冷量大的特点，制冷剂填充量少、有效减少对环境的破坏，而且平行流微通道设计耐压更高，利于各种制冷剂的应用。 

附图说明：

图一为本设计方案具体实施例一

图二为本设计方案具体实施例二

图中，（1）储液罐；（2）电磁阀；（3）压力泵；（4）单向阀；（5）电磁阀；（6）单向阀；（7）平行流微通道蒸发器；（8）电磁阀；（9）压缩机；（10）单向阀；（11）电磁阀；（12）单向阀；（13）平行流微通道冷凝器；（14）储液罐输入口；（15）储液罐第二输出口；（16）储液罐第一输出口。

具体实施方式

具体实施方式一 

如图1所示的动力热管***和空调***相结合的空调一体机，包括储液罐（1）、电磁阀（2）、压力泵（3）、单向阀（4）、电磁阀（5）、单向阀（6）、平行流微通道蒸发器（7）、电磁阀（8）、压缩机（9）、单向阀（10）、电磁阀（11）、单向阀（12）、平行流微通道冷凝器（13）、储液罐输入口（14）、储液罐第二输出口（15）、储液罐第一输出口（16）；所述储液罐（1）的两个输出口储液罐第一输出口（16）和储液罐第二输出口（15），在储液罐（1）和平行流微通道蒸发器（7）之间形成两个并联的通路，即第一通路和第二通路，第一通路为动力热管***用通路，第二通路为空调***用通路；在平行流微通道蒸发器（7）和平行流微通道冷凝器（13）之间并联两个通路，即第三通路和第四通路，第三通路为动力热管***用通路，第四通路为空调***用通路；所述动力热管***由储液罐（1）、第一通路、平行流微通道蒸发器（7）、第三通路、平行流微通道冷凝器（13）组成，所述第一通路从储液罐第一输出口（16）到平行流微通道蒸发器（7）依次连接有电磁阀（2）、压力泵（3）、单向阀（4），所述第三通路从平行流微通道蒸发器（7）到平行流微通道冷凝器（13）依次连接有电磁阀（11）、单向阀（12）；所述空调***由储液罐（1）、第二通路、平行流微通道蒸发器（7）、第四通路、平行流微通道冷凝器（13）组成，所述第二通路从储液罐第二输出口（15）到平行流微通道蒸发器（7）依次连接有电磁阀（5）、单向阀（6），还可以包括过滤器及其它的流量调节设备，第四通路从平行流微通道蒸发器（7）到平行流微通道冷凝器（13）依次连接有电磁阀（8）、压缩机（9）、单向阀（10）。

当室内温度高于30℃或者室内外温度差没有达到设定值时，智能控制***控制电磁阀（2）和电磁阀（11）关闭第一通路和第三通路，压力泵（3）不工作，动力热管***不启动工作，空调***工作，智能控制***控制电磁阀（5）和电磁阀（8）开启第二通路和第四通路，压缩机（9）工作；具体的：液态制冷剂从储液罐第二输出口（15）经第二通路流入平行流微通道蒸发器（7），液态制冷剂在平行流微通道蒸发器（7）中吸热蒸发成高温气体，将热量由室内带出，高温气体制冷剂流经第四通路，经压缩机（9）压缩成高温高压气体再流经平行流微通道冷凝器（13），气态制冷剂在平行流微通道冷凝器（13）中放热冷却，将热量排到室外的同时冷却成为液态制冷剂，液态制冷剂经储液罐输入口（14）流入储液罐（1）内。 

当智能控制***根据温度传感器检查到室外环境温度低于室内环境温度一定数值时，如室外环境温度低于室内环境温度4℃（或4℃——6℃范围，该数值可以根据实际需要手动设定）时，且室内温度低于30℃，智能控制***控制空调***关闭，压缩机（9）停止工作，动力热管***启动工作，利用室内外温差实现制冷；具体的：智能控制***控制电磁阀（5）和电磁阀（8）关闭第二通路和第四通路，压缩机（9）停止工作，电磁阀（2）和电磁阀（11）打开第一通路和第三通路，压力泵（3）开始工作，在压力泵（3）产生的机械动力的带动下，液态制冷剂从储液罐第一输出口（16）流入第一通路，经压力泵（3）输送动力流入平行流微通道蒸发器（7），液态制冷剂吸热蒸发为气态并带走室内热量，气态制冷剂经电磁阀（11）流过第三通路流入平行流微通道冷凝器（13），在平行流微通道冷凝器（13）中放热冷却为液态并将热量排到室外，冷却后的液态制冷剂经储液罐输入口（14）流入储液罐（1）内。 

具体实施方式二 

如图2所示的动力热管***和空调***相结合的空调一体机，包括储液罐（1）、电磁阀（2）、压力泵（3）、单向阀（4）、电磁阀（5）、单向阀（6）、平行流微通道蒸发器（7）、电磁阀（8）、压缩机（9）、单向阀（10）、电磁阀（11）、单向阀（12）、平行流微通道冷凝器（13）、储液罐输入口（14）、储液罐第二输出口（15）、储液罐第一输出口（16）；所述储液罐（1）的两个输出口储液罐第一输出口（16）和储液罐第二输出口（15），在储液罐（1）和平行流微通道蒸发器（7）之间形成两个并联的通路，即第一通路和第二通路，第一通路为动力热管***用通路，第二通路为空调***用通路；在平行流微通道蒸发器（7）和平行流微通道冷凝器（13）之间并联两个通路，即第三通路和第四通路，第三通路为动力热管***用通路，第四通路为空调***用通路；所述动力热管***由储液罐（1）、第一通路、平行流微通道蒸发器（7）、第三通路、平行流微通道冷凝器（13）组成，所述第一通路从储液罐第一输出口（16）到平行流微通道蒸发器（7）依次连接有电磁阀（2）、单向阀（4），所述第三通路从平行流微通道蒸发器（7）到平行流微通道冷凝器（13）依次连接有电磁阀（11）、压力泵（3）、单向阀（12）；所述空调***由储液罐（1）、第二通路、平行流微通道蒸发器（7）、第四通路、平行流微通道冷凝器（13）组成，所述第二通路从储液罐第二输出口（15）到平行流微通道蒸发器（7）依次连接有电磁阀（5）、单向阀（6），还可以包括过滤器及其它的流量调节设备，第四通路从平行流微通道蒸发器（7）到平行流微通道冷凝器（13）依次连接有电磁阀（8）、压缩机（9）、单向阀（10）。

当室内温度高于30℃或者室内外温度差没有达到设定值时，智能控制***控制电磁阀（2）和电磁阀（11）关闭第一通路和第三通路，压力泵（3）不工作，动力热管***不启动工作，空调***工作，智能控制***控制电磁阀（5）和电磁阀（8）开启第二通路和第四通路，压缩机（9）工作；具体的：液态制冷剂从储液罐第二输出口（15）经第二通路流入平行流微通道蒸发器（7），液态制冷剂在平行流微通道蒸发器（7）中吸热蒸发成高温气体，将热量由室内带出，高温气体制冷剂流经第四通路，经压缩机（9）压缩成高温高压气体再流经平行流微通道冷凝器（13），气态制冷剂在平行流微通道冷凝器（13）中放热冷却，将热量排到室外的同时冷却成为液态制冷剂，液态制冷剂经储液罐输入口（14）流入储液罐（1）内。 

当智能控制***根据温度传感器检查到室外环境温度低于室内环境温度一定数值时，如室外环境温度低于室内环境温度4℃（或4℃——6℃范围，该数值可以根据实际需要手动设定）时，且室内温度低于30℃，智能控制***控制空调***关闭，压缩机（9）停止工作，动力热管***启动工作，利用室内外温差实现制冷；具体的：智能控制***控制电磁阀（5）和电磁阀（8）关闭第二通路和第四通路，压缩机（9）停止工作，电磁阀（2）和电磁阀（11）打开第一通路和第三通路，压力泵（3）开始工作，在压力泵（3）产生的机械动力的带动下，液态制冷剂从储液罐第一输出口（16）流入第一通路，经电磁阀（2）流入平行流微通道蒸发器（7），液态制冷剂吸热蒸发为气态并带走室内热量，气态制冷剂经电磁阀（11）流过第三通路，经压力泵（3）提供机械动力后流入平行流微通道冷凝器（13），在平行流微通道冷凝器（13）中放热冷却为液态并将热量排到室外，冷却后的液态制冷剂经储液罐输入口（14）流入储液罐（1）内。 

尽管本实用新型的方案已公布如上，但其应用并不仅限于以上举例，对本领域的一般技术人员在本实用新型实质范围内所作出的变化、改动、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.一种并联式有源热管热泵空调一体机，包括冷凝器、蒸发器、储液罐、压缩机、压力泵、单向阀、电磁阀及各种空调***控制用阀体、温度传感器及智能控制***，其特征是：储液罐有两个输出口，在储液罐和蒸发器之间形成两个并联的通路，即第一通路和第二通路，在蒸发器和冷凝器之间并联两个通路，即第三通路和第四通路，具体的：储液罐、第一通路、蒸发器、第三通路、冷凝器组成动力热管***，储液罐、第二通路、蒸发器、第四通路、冷凝器组成空调***；所述动力热管***压力泵连接在第一通路之中，压力泵进口连接有电磁阀，压力泵出口处连接有单向阀，所述空调***用压缩机连接在第四通路之中，压缩机进口处连接有电磁阀，出口处连接有单向阀；第二通路和第三通路中连接有控制***流量用阀体。

2.根据据权利要求1所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：所述储液罐有两个输出口和一个输入口，第一输出口与动力热管***的第一通路连接，第二输出口与空调***第二通路连接，每个输出口皆可以实现气体、液体及气液二相制冷剂通过。

3.根据权利要求1所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：第一通路由储液罐第一输出口到蒸发器依次连接有电磁阀、压力泵、单向阀；所述第二通路从储液罐到蒸发器依次连接有电磁阀、单向阀；第三通路从蒸发器到冷凝器依次连接有电磁阀、单向阀；第四通路从蒸发器到冷凝器依次连接有电磁阀、压缩机、单向阀。

4.根据权利要求1所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：所述蒸发器、冷凝器采用高效的平行流微通道蒸发器和平行流微通道冷凝器，所述蒸发器、冷凝器是多元式平行流微通道换热器，此类型换热器采用铝材料焊接而成，热传导速度快，换热效率高，制冷剂使用量少，能有效的降低能源消耗。

5.根据权利要求4所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：平行流微通道蒸发器和平行流微通道冷凝器外侧对应设置的蒸发风机和冷凝风机。

6.根据权利要求1所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：动力热管***工作时，第一通路和第三通路开启，压力泵工作，第二通路和第四通路关闭，压缩机停止工作；空调***工作时第一通路和第三通路关闭，压力泵停止工作，第二通路和第四通路开启，压缩机工作；具体的通路开启或者关闭是通过通路中连接的电磁阀和各种流量控制阀体在智能***的控制下同时工作完成。

7.根据权利要求1所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：所述压力泵应选用各种形式的能为***提供循环动力的液泵，如压缩机，这种液泵表现为能通过气体、液体或者同时通过气液二相制冷剂，并可以根据需要，通过调节压力泵制冷剂的流量来实现调节***传热量。

8.根据权利要求1所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：所述的智能控制***，主要利用温度传感器检查到的室内外温度为依据，根据设定智能控制热管***和空调***的开启或者切换，控制整机的运行状态。

9.根据权利要求1所述一种并联式有源热管热泵空调一体机，其特征在于：所述动力热管***和空调***共用蒸发器、冷凝器、储液罐。