CN203928236U - 一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、三通阀、储液罐、蒸发器和依次连接上述各机构的管道组成的工质循环回路，其中膨胀阀与蒸发器之间的工质循环管路上并联接入相变蓄冷器，相变蓄冷器内设置有相变蓄冷材料和换热装置，换热装置包括换热器一和换热器二，换热器一和换热器二设置完全浸没在相变蓄冷材料中，换热器一连接有三通阀，换热器二连接有换热器三，换热器二与换热器三之间还设置有一个截止阀。本实用新型的优点在于通过在膨胀阀与蒸发器之间的工质循环管路上并联接入相变蓄冷器，可充分利用环境热源、提高系统稳定性、节约能源和减少电耗。

Description

一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置

技术领域

本实用新型属于热管空调一体机技术领域，尤其涉及一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置。

背景技术

目前，随着能源成本的攀升与环境压力的增大，节能成为社会的主流价值。而建筑能耗在社会总能耗中所占的比重较大，空调的能耗又在建筑能耗中占了非常大的比重。因此，开发空调节能技术、降低空调能耗是行业内的重要课题。

基于以上情况分析，人们开发了一系列技术，其中一项重要的技术就是热管空调一体机，它能在环境温度低于室内温度一定值时，机组自动启动热管制冷系统；当环境温度接近或高于室内温度到一定值时，该类型机组将自动启动空调制冷系统。由于一年当中环境温度低于室内温度的时间较多，热管制冷系统的耗电远低于空调制冷的耗电量，因此，热管空调一体机是降低制冷能耗的一种重要技术。

所谓的热管空调一体机，目前有两种不同的构造形式，一种是热管和空调有独立的冷凝器和蒸发器，另一种是热管与空调共用一套冷凝器和蒸发器。第一种情况下，由于热管和空调各建一套冷凝器和蒸发器，系统较复杂，效率较低、且明显增加了设备成本；第二种情况下，由于共用一套蒸发器和冷凝器，而空调运行工况与热管运行工况明显不同，导致空调运行所需要的蒸发器与冷凝器的换热面积与热管运行所需要的换热面积不匹配。热管运行所需要的换热面积要大于空调运行的换热面积，而一旦按热管所需要的换热面积去配置的话，又要明显增加设备的成本。尤其是在对现有空调系统进行改造时，空调的冷凝器与蒸发器的换热面积已经确定，很难再进行改造。在这种情形下，只有环境温度低于室内温度达到一个较大值时，启用热管系统才能满足制冷需求，而这又大大减少了热管适合运行的时间，导致节能效果不明显。因此，传统的热管空调一体机在应用上尚无法起到理论上的节能效果。

同时，通信基站、机房、厂房、仓库等的空间内部不同区域往往存在要求控制温度不一致的情况。以通信基站为例，蓄电池区域要求的最佳环境温度为15-25摄氏度，主设备和电源设备可以在30摄氏度左右温度正常工作。如果按蓄电池的最佳温度调节基站内的温度，则会造成大量冷量的浪费。常规的热管空调一体机无法分区域进行温度调节，无法起到精准调节的作用，从而达不到应有的节能效果。

另外，为了解决不同时段电力供需矛盾，施行峰谷电价成为一个趋势。谷电电价与峰电电价相比，相差三倍左右甚至三倍以上。而常规空调制冷时间正好为峰电运行区间，不但增加了电价，降低了制冷效率（晚上环境温度低，制冷效率高），而且增大了电网的压力。因此，利用谷电制冷对缓解在峰电区间的用电负荷过大具有重要意义。常规的热管空调机无法选择制冷的时间段，因此也就无法实现利用谷电的优势。

此外，由于环境条件的波动（包括温度、风力、降雨等），以及控制系统设计的问题，常规的热管空调一体机存在较频繁的切换空调制冷系统和热管制冷系统运行，导致了能耗的增加。让系统能够在较长时间段内平稳运行，对降低能耗和增加系统的可靠性具有显著作用。

鉴于上述情况分析，由于在换热面积的选择上的困难以及无法精准调节区域温度的问题，同时无法利用谷电优势，还存在频繁切换空调制冷系统与热管制冷系统运行，造成能耗增加等问题，常规的热管空调一体机的节能效果不明显。针对上述情况，本实用新型提出一种带相变蓄冷器的热管空调一体机技术，对于推进热管空调一体机的应用具有重要实用价值。

发明内容

本实用新型目的是提供一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置，通过在装置的工质循环回路中并联接入相变蓄冷器，利用相变蓄冷器的智能储存冷量与释放冷量的技术方案，良好地调节热管空调一体机的运行状态，达到充分利用谷电制冷；在环境温度与室内温度之间温差较小的情况下，通过相变蓄冷器的冷量来补充热管制冷能力的不足，使热管制冷系统在大部分环境温度区间稳定运行，实现充分利用自然冷源；设置相变蓄冷器的热管空调一体机还不需要频繁切换制冷模式，使系统能在较长时间内平稳运行，充分发挥热管空调一体机的节能效益。

为达到上述目的，一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、三通阀、储液罐、蒸发器和依次连接上述各机构的管道组成的工质循环回路，其中膨胀阀与蒸发器之间的工质循环管路上并联接入相变蓄冷器，相变蓄冷器内设置有相变蓄冷材料和换热装置，换热装置包括换热器一和换热器二，换热器一和换热器二设置完全浸没在相变蓄冷材料中，换热器一连接有三通阀，换热器二连接有换热器三，换热器二与换热器三之间还设置有一个截止阀；其中换热器一置于相变蓄冷器内的上部空间，换热器二置于相变蓄冷器内的下部空间，换热器三置于保温箱中，保温箱的水平位置不高于相变蓄冷器；其中压缩机并联设置有一个单向阀，压缩机与膨胀阀并联设置有一个电磁阀。

本实用新型的优点在于通过在膨胀阀与蒸发器之间的工质循环管路上并联接入相变蓄冷器，解决了传统热管空调一体机对环境冷源利用不充分、系统运行不稳定、节能效果不明显等问题，实现了谷电制冷效果，和提高热管制冷系统的温度适用范围。

附图说明

图1是本实用新型带一个相变蓄冷器的热管空调一体机系统的示意图。

在附图中，1、压缩机，2、单向阀，3、冷凝器，4、膨胀阀，5、电磁阀，6、三通阀，7、相变蓄冷器，8、换热器一，9、换热器二，10、保温箱，11、换热器三，12、截止阀，13、储液罐，14、蒸发器，15、相变蓄冷材料。

具体实施方式

如附图所示，本实用新型包括包括压缩机（1）、冷凝器（3）、膨胀阀（4）、三通阀（6）、储液罐（13）、蒸发器（14）和依次连接上述各机构的管道组成的工质循环回路，膨胀阀（4）与蒸发器（14）之间的工质循环管路上并联接入相变蓄冷器（7），所述的相变蓄冷器（7）内设置有相变蓄冷材料（15）和换热装置，所述的换热装置包括换热器一（8）和换热器二（9），所述换热器一（8）和换热器二（9）设置完全浸没在相变蓄冷材料（15）中，所述换热器一（8）连接有三通阀（6），所述换热器二（9）连接有换热器三（11），所述换热器二（9）与换热器三（11）之间还设置有一个截止阀（12）。换热器一（8）置于相变蓄冷器（7）内的上部空间，所述换热器二（9）置于相变蓄冷器（7）内的下部空间，所述换热器三（11）置于保温箱（10）中，所述保温箱（10）的水平位置不高于相变蓄冷器（7）。压缩机（1）并联设置有一个单向阀（2），所述压缩机（1）与膨胀阀（4）并联设置有一个电磁阀（5）。

当环境温度高于一定值时，热管空调一体机自动启动空调制冷系统。从蒸发器（14）出来的低压气态工质，由于冷凝器端温度高，基本不能通过单向阀（2）通过。因此工质会被压缩机（1）吸入。吸入的低压气态工质经过压缩机（1）加压后，变成高压气态工质，并进入冷凝器（3），在冷凝器（3）中释放热量，凝结成高压液态工质，高压液态工质引入膨胀阀（4），在膨胀阀（3）中经过等焓膨胀变成低压液态工质，所述低压液态工质再进入三通阀（6），三通阀根据环境温度、室内实际温度、室内目标温度以及相变蓄冷器（7）中的温度，来调节进入相变蓄冷器（7）的工质流量。当相变蓄冷器尚未达到设定温度时，空调制冷系统自动调节低温液态工质的流量，一部分工质直接进入储液罐（13），一部分工质进入相变蓄冷器（7），由浸入相变蓄冷器（7）的换热器一（8）吸收循环工质的冷量，导致部分低温液态工质会蒸发形成气态，经由管道将部分气化的工质接入储液罐（13），其中液态工质进入制冷循环。当储液罐（13）中液态工质中少于设定最小值时，自动调整三通阀（6）进入相变蓄冷器（7）的开度，减少甚至关闭进入相变蓄冷器（7）的低温工质。直到液态工质液位高于设定值时，重新增大或打开三通阀（6）的开度，增加进入相变蓄冷器（7）的工质流量，对相变蓄冷器（7）中的相变材料进行制冷。重复上述过程，直到达到相变蓄冷器达到设定温度。当相变蓄冷器中的温度已经达到设定温度（低于相变蓄热的相变温度）时，所有工质直接进入储液罐（13），进行制冷循环，直到达到室内设定的温度时，空调制冷系统暂时停止工作。

当环境温度低于设定值时，自动启用热管制冷系统。当使用热管系统制冷时，由单向阀（2）、冷凝器（3）、电磁阀（5）、三通阀（6）、储液罐（13）、蒸发器（14）和依次连接上述各机构的管道组成工质循环回路，由电磁阀（5）出来的液态工质，经由三通阀（6）调节流量，由三通阀（6）控制进入相变蓄冷器（7）的流量，一部分工质流量直接进入储液罐（13），一部分工质经由相变蓄冷器（7）后进入储液罐（13），储液罐（13）调节工质的液位，液态工质吸入蒸发器（14），所述液态工质在蒸发器内吸收室内的温度变成气态工质，所述气态工质直接经由单向阀（2），进入冷凝器（3），在冷凝器内释放热量，变成液态工质，所述液态工质接入电磁阀（5），形成一个封闭的热管制冷系统。

当环境温度低于室内温度一定值，而高于相变蓄冷器（7）的相变温度时，有三通阀（6）控制进入相变热冷器的工质流量。当系统判断环境温度与室内温度的温度差大于设定值时，蒸发器可以有效对环境进行有效温度调节，此时，三通阀（6）调节液态工质不进入相变蓄冷器（7），相变蓄冷器（7）利用相变蓄冷器（7）所储存的冷量，通过换热器（9）和换热器（11），对保温箱（10）进行制冷。当系统判断环境温度与室内温度的温度差小于设定值时，由冷凝器（3）流过的液态工质无法对室内温度进行有效调解时，由三通阀（6）调节进入相变蓄冷器（7）的工质流量，工质在换热器一（8）中吸收相变材料的冷量，进入储液罐，与来自冷凝器（3）的液态工质一同完成对室内温度的调节。

当环境温度同时低于室内温度一定值，且低于相变蓄冷器的相变温度时，有三通阀（6）调节进入相变热冷器的工质流量。当相变蓄冷器（7）尚未达到设定温度（低于材料相变温度），且循环工质的冷量大于对室内温度进行调节所需要的冷量时，开启或增大三通阀（6）进入相变蓄冷器的工质流量，将多余的环境冷量储存于相变蓄冷器（7）中。当相变蓄冷器（7）已达到设定温度时，三通阀（6）降低或关闭进入相变蓄冷器（7）的工质流量，所述工质全部用于热管制冷循环。当室内外达到设定值时，热管制冷系统自动停止。

Claims (3)

1.一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置，包括压缩机（1）、冷凝器（3）、膨胀阀（4）、三通阀（6）、储液罐（13）、蒸发器（14）和依次连接上述各机构的管道组成的工质循环回路，其特征在于膨胀阀（4）与蒸发器（14）之间的工质循环管路上并联接入相变蓄冷器（7），所述的相变蓄冷器（7）内设置有相变蓄冷材料（15）和换热装置，所述的换热装置包括换热器一（8）和换热器二（9），所述换热器一（8）和换热器二（9）设置完全浸没在相变蓄冷材料（15）中，所述换热器一（8）连接有三通阀（6），所述换热器二（9）连接有换热器三（11），所述换热器二（9）与换热器三（11）之间还设置有一个截止阀（12）。

2.根据权利要求1所述的一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置，其特征在于换热器一（8）置于相变蓄冷器（7）内的上部空间，所述换热器二（9）置于相变蓄冷器（7）内的下部空间，所述换热器三（11）置于保温箱（10）中，所述保温箱（10）的水平位置不高于相变蓄冷器（7）。

3.根据权利要求1所述的一种带有相变蓄冷器的热管空调一体机装置，其特征在于所述压缩机（1）并联设置有一个单向阀（2），所述压缩机（1）与膨胀阀（4）并联设置有一个电磁阀（5）。