專利名稱：一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱能輸運技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種將熱管系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)系統(tǒng)相復(fù)合形成的進行熱能輸運的熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前由于電子計算機與數(shù)據(jù)處理機房內(nèi)設(shè)備密度大、發(fā)熱量大，計算機系統(tǒng)對環(huán)境的溫、濕度及含塵濃度等都有一定要求，因此，應(yīng)設(shè)空調(diào)系統(tǒng)。為了保證相應(yīng)的溫、濕度條件，蒸氣壓縮式機房專用空調(diào)得到了普遍應(yīng)用，即使在冬季寒冷地區(qū)，發(fā)熱量大的機房也需要采用蒸氣壓縮式機房專用空調(diào)得到了普遍應(yīng)用，即使在冬季寒冷地區(qū)，發(fā)熱量大的機房也需要采用蒸氣壓縮式機房專用空調(diào)制冷運行來承擔(dān)散熱負荷。然而，對于我國北方地區(qū)來說，冬季及春秋過渡季節(jié)大部分時間內(nèi)的氣溫低于20度，即使在這種情況下，現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)還得啟動高耗能的壓縮機特別是那些發(fā)熱量集中對清潔度要求高的的工作場合對 環(huán)境來控制溫度，這種仍舊采用蒸氣壓縮式機房專用空調(diào)系統(tǒng)進行降溫來冷卻的方案是不節(jié)能的，還有就是在熱泵空調(diào)系統(tǒng)工作時，它的蒸發(fā)器和冷凝器的整個翅片結(jié)構(gòu)一部分是熱的一部分是冷的，沒有得到充分的利用，不能夠進行徹底的熱交換，從而導(dǎo)致電能的無謂浪費，營運成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，為解決熱泵系統(tǒng)中存在的能耗大，以及蒸發(fā)與冷凝的翅片換熱器不能充分利用的問題，而提供一種雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)與熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)相復(fù)合的熱能輸運系統(tǒng)，該熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，能在室外溫度低于室內(nèi)的條件下自動啟用熱管模式來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，室外溫度高于室內(nèi)溫度的情況下自動運行制冷循環(huán)系統(tǒng)，則可以在節(jié)約能源的同時延長壓縮式制冷機組的使用壽命。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，包括冷凝器、蒸發(fā)器、熱泵、節(jié)流閥、儲液罐、冷凝器循環(huán)泵、蒸發(fā)器循環(huán)泵、電磁閥、三個單向閥、相互連接管道以及溫度調(diào)節(jié)與控制部分構(gòu)成；所述蒸發(fā)器循環(huán)泵連接于蒸發(fā)器輸入端和儲液罐之間，其所在支路的輸入端位于儲液罐內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的下部；所述單向閥一連接于蒸發(fā)器輸出端和儲液罐之間，其所在支路的輸出端位于儲液罐內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的上部；所述單向閥二連接于冷凝器輸入端和儲液罐之間，其所在支路的輸入端位于儲液罐內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的上部；所述熱泵連接于冷凝器輸入端和儲液罐之間，其所在支路的輸入端位于儲液罐內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的上部和所在支路上的回油孔位于儲液罐內(nèi)液態(tài)制冷劑液面下部；所述冷凝器循環(huán)泵和電磁閥串聯(lián)支路與單向閥三和節(jié)流閥串聯(lián)支路并聯(lián)，其輸出端連接于儲液灌，它們的輸入端連接于冷凝器的輸出端；這樣將以上所有元件通過連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，就構(gòu)成了雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)與熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)相復(fù)合的能量輸運系統(tǒng)，其中，冷凝器、冷凝器循環(huán)泵、電磁閥、儲液罐、蒸發(fā)器循環(huán)泵、蒸發(fā)器、單向閥一、儲液罐、單向閥二、相互間連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，構(gòu)成雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)；冷凝器、單向閥三、節(jié)流閥、儲液罐、蒸發(fā)器循環(huán)泵、蒸發(fā)器、單向閥一、儲液罐、熱泵、相互間連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，構(gòu)成熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)；通過蒸發(fā)器、單向閥一、儲液罐、蒸發(fā)器循環(huán)泵的有機組合，形成獨立的工作液循環(huán)；通過冷凝器、冷凝器循環(huán)泵、電磁閥、儲液罐、單向閥二的有機組合，形成獨立的熱管工作氣循環(huán)；通過冷凝器、單向閥三、節(jié)流閥、儲液罐、熱泵的有機組合，形成獨立的熱泵工作氣循環(huán)；當(dāng)系統(tǒng)以熱泵循環(huán)方式工作時，熱泵和蒸發(fā)器循環(huán)泵開啟，單向閥一和單向閥三處于導(dǎo)通狀態(tài)，同時冷凝器循環(huán)泵關(guān)閉，電磁閥和單向閥二處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)系統(tǒng)以熱管循環(huán)方式工作時，冷凝器循環(huán)泵和蒸發(fā)器循環(huán)泵開啟，電磁閥和單向閥二處于導(dǎo)通狀態(tài)，熱泵關(guān)閉，單向閥處于截止?fàn)顟B(tài)，上述兩種循環(huán)可以根據(jù)環(huán)境和需求進行切換工作。以上所述溫度調(diào)節(jié)與控制部分有兩個溫度傳感器分別感應(yīng)蒸發(fā)器和冷凝器所在區(qū)域的溫度，根據(jù)這兩個溫度值的比較，選擇性地運行雙循環(huán)動力熱管工作模式與熱泵式循環(huán)制冷工作模式。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，將分離式熱管技術(shù)和蒸汽壓縮式制冷技術(shù)相互融合、優(yōu) 勢互補、充分利用自然冷源的節(jié)能技術(shù)。當(dāng)室內(nèi)所需設(shè)定溫度比室外溫度低時通過熱泵循環(huán)進行散熱降溫，當(dāng)室內(nèi)所需設(shè)定溫度比室外溫度高時通過熱管循環(huán)進行散熱降溫，一年四季北方地區(qū)約有超出三分之二的時間是室外溫度比室內(nèi)所需設(shè)定溫度低，這樣在熱管模式下，高耗能熱泵無需啟動，只用啟動低耗能的熱管節(jié)能模塊和風(fēng)機，能耗極低。在制冷模式下，由于使用了再循環(huán)蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器內(nèi)部最大限度的充滿液體進行蒸發(fā)，使得制冷能效比優(yōu)于一般的空調(diào)。兩種模式互換，可以在節(jié)約能源的同時延長壓縮式制冷機組的使用壽命。這種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)可以應(yīng)用于基站、機房以及大型電器設(shè)備等領(lǐng)域的散熱控溫。


圖I為熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)的實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為此系統(tǒng)熱泵工作模式時的實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。圖3此系統(tǒng)熱管工作模式時的實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。圖中(1)冷凝器；(2)蒸發(fā)器；(3)儲液罐；(4)節(jié)流閥；(5)熱泵；(6)單向閥一；
(7)單向閥二；(8)單向閥三；(9)冷凝器循環(huán)泵；(10)蒸發(fā)器循環(huán)泵；(11)電磁閥；(12)回油孔；(13)單向閥一所在支路輸出端；(14)單向閥二所在支路輸入端；(15)熱泵所在支路輸入端；(16)冷凝器循環(huán)泵所在支路輸出端；(17)蒸發(fā)器循環(huán)泵所在支路輸入端。
具體實施例方式
圖I所示一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，包括冷凝器(I)、蒸發(fā)器(2)、儲液罐(3)、節(jié)流閥
(4)、熱泵(5)、單向閥一(6)、單向閥二(7)、單向閥三(8)、冷凝器循環(huán)泵(9)、蒸發(fā)器循環(huán)泵
(10)、電磁閥(11)、回油孔(12)、單向閥一所在支路輸出端(13)、單向閥二所在支路輸入端(14)、熱泵所在支路輸入端(15)、冷凝器循環(huán)泵所在支路輸出端(16)以及蒸發(fā)器循環(huán)泵所在支路輸入端(17)，將以上所有元件通過連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，就構(gòu)成了雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)與熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)相復(fù)合的熱能輸運系統(tǒng)，其中，冷凝器(I)、冷凝器循環(huán)泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)、蒸發(fā)器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、單向閥二(7)、相互間連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，構(gòu)成雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)；冷凝器(I)、單向閥三(8)、節(jié)流閥(4)、儲液罐(3)、蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)、蒸發(fā)器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、熱泵(5)、相互間連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，構(gòu)成熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)；通過蒸發(fā)器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)的有機組合，形成獨立的工作液循環(huán)；通過冷凝器
(1)、冷凝器循環(huán)泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、單向閥二(7)的有機組合，形成獨立的熱管工作氣循環(huán)；通過冷凝器(I)、單向閥三(8)、節(jié)流閥(4)、儲液罐(3)、熱泵(5)的有機組合，形成獨立的熱泵工作氣循環(huán)；當(dāng)系統(tǒng)以熱泵循環(huán)方式工作時，熱泵(5)和蒸發(fā)器循環(huán)泵
(10)開啟，單向閥一(6)和單向閥三(8)處于導(dǎo)通狀態(tài)，同時冷凝器循環(huán)泵(9)關(guān)閉，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)系統(tǒng)以熱管循環(huán)方式工作時，冷凝器循環(huán)泵(9)和蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)開啟，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于導(dǎo)通狀態(tài)，熱泵(5)關(guān)閉，單向閥(8 )處于截止?fàn)顟B(tài)，上述兩種循環(huán)可以根據(jù)環(huán)境和需求進行切換工作。整個系統(tǒng)包括兩個小循環(huán)，分別是工質(zhì)液循環(huán)和工質(zhì)氣循環(huán)，兩循環(huán)的有機結(jié)合 構(gòu)成整個系統(tǒng)的工質(zhì)大循環(huán)，儲液罐(3)的作用是儲存從蒸發(fā)器(2)和冷凝器(I)輸出的制冷工質(zhì)，使其進行氣液分離，然后重新再分配，液態(tài)制冷工質(zhì)回到蒸發(fā)器(2)，氣態(tài)制冷工質(zhì)回到冷凝器(I);回油孔(12)的作用是在負壓下吸入儲液罐(3)內(nèi)析出的潤滑油，通過一定的回氣速度帶回?zé)岜?5)。當(dāng)使用熱泵工作模式時，如圖2所示，熱泵(5)和蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)開啟，單向閥一(6)和單向閥三(8)處于導(dǎo)通狀態(tài)，同時冷凝器循環(huán)泵(9)關(guān)閉，電磁閥(11)和單向閥二
(7)處于截止?fàn)顟B(tài)，蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)抽取儲液罐(3)內(nèi)的液態(tài)制冷工質(zhì)，輸送到蒸發(fā)器
(2)，蒸發(fā)器(2)與高溫?zé)嵩唇佑|，液態(tài)工作介質(zhì)在蒸發(fā)器(2)內(nèi)受高溫?zé)嵩吹募訜岫舭l(fā)為氣體，并吸收熱量，蒸發(fā)形成的氣體和部分沒有蒸發(fā)的液體中間介質(zhì)在高速流動中相互混合形成氣液二相流體，經(jīng)單向閥一(6)進入儲液罐(3)進行氣液分離，此時儲液罐(3)內(nèi)氣態(tài)制冷工質(zhì)，通過熱泵(5)中抽取壓縮變成高溫高壓狀態(tài)并向冷凝器(I)輸送，高溫高壓氣態(tài)制冷劑在冷凝器(I)中散熱變成液態(tài)制冷劑，液態(tài)制冷劑節(jié)流閥(4)的減壓下進入到儲液灌(3)，氣液制冷中間介質(zhì)根據(jù)各自物理性質(zhì)在儲液罐內(nèi)分離，如此循環(huán)往復(fù)，就完成了熱泵工作時的熱量傳遞過程。使用熱管工作模式時，如圖3所示，冷凝器循環(huán)泵(9 )和蒸發(fā)器循環(huán)泵(10 )開啟，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于導(dǎo)通狀態(tài)，熱泵(5)關(guān)閉，單向閥(8)處于截止?fàn)顟B(tài)，蒸發(fā)器循環(huán)泵(10 )抽取儲液罐(3 )內(nèi)的液態(tài)制冷工質(zhì)，輸送到蒸發(fā)器(2 )，蒸發(fā)器(2 )與高溫?zé)嵩唇佑|，液態(tài)工作介質(zhì)在蒸發(fā)器(2)內(nèi)受高溫?zé)嵩吹募訜岫舭l(fā)為氣體，并吸收熱量，蒸發(fā)形成的氣體和部分沒有蒸發(fā)的液體中間介質(zhì)在高速流動中相互混合形成氣液二相流體，經(jīng)單向閥一(6)進入儲液罐(3)進行氣液分離，此時在冷凝器循環(huán)泵(9)的抽壓力作用下，儲液罐(3)內(nèi)的氣態(tài)制冷工質(zhì)經(jīng)單向閥二(7)進入冷凝器(1)，冷凝器(I)與低溫?zé)嵩唇佑|，氣態(tài)工作介質(zhì)在冷凝器(I)內(nèi)受低溫?zé)嵩吹睦鋮s而冷凝為液體，并放出熱量，冷凝形成的液體工作介質(zhì)經(jīng)冷凝器循環(huán)泵(9)進入儲液灌(3)中，其進行氣液分離、儲存與分配，然后進行下一次循環(huán)。這樣這種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)所需設(shè)定溫度和室外溫度的差異，選擇性地(其可以完全自動控制，也可以通過人工手動控制調(diào)節(jié)工作狀態(tài))運行于熱泵制冷工作模式或熱管工作模式，在保證室內(nèi)降溫要求的前提下達到節(jié)能運行，同時延長壓縮式制冷機組的使用壽命；其通過儲液罐的設(shè)計，能夠達到蒸發(fā)和冷凝的再循環(huán)利用，使蒸發(fā)器內(nèi)部最大限度的充滿液體進行蒸發(fā)，冷凝器內(nèi)部最大限度的充滿氣體進行冷凝，當(dāng)室外溫度較高或者室內(nèi)負荷過大時，熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)運行熱泵制冷工作模式，工作原理與一般變頻或者非變頻空調(diào)相同，室內(nèi)的熱量通過蒸汽壓縮制冷循環(huán)散至室外空間，達到室內(nèi)空間的降溫冷卻效果；當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度一定值時，熱泵關(guān)閉，機組自動進入熱管工作模 式，通過熱管模式把氣態(tài)制冷劑帶至冷凝器中冷凝放熱，最后成為冷凝液，冷凝液又在熱管模式作用下流至蒸發(fā)器吸收熱量，整個系統(tǒng)通過熱管模式將室內(nèi)熱量向室外傳遞。
權(quán)利要求
1.一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，包括冷凝器(I)、蒸發(fā)器(2)、熱泵(5)、節(jié)流閥(4)、儲液罐(3)、導(dǎo)氣管、導(dǎo)液管和電路控制元件，其特征在于，還包括冷凝器循環(huán)泵(9)、蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)、電磁閥(11)以及三個單向閥(6;7;8);所述蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)連接于蒸發(fā)器(2)輸入端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸入端(17)位于儲液罐(3)內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的下部；所述單向閥一(6)連接于蒸發(fā)器(2)輸出端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸出端(13)位于儲液罐(3)內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的上部；所述單向閥二(7)連接于冷凝器(I)輸入端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸入端(14)位于儲液罐(3)內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的上部；所述熱泵(5)連接于冷凝器(I)輸入端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸入端(15)位于儲液罐(3)內(nèi)液態(tài)制冷劑液面的上部和所在支路上的回油孔(12)位于儲液罐(3)內(nèi)液態(tài)制冷劑液面下部；所述冷凝器循環(huán)泵(6)和電磁閥(7)串聯(lián)支路與單向閥三(8)和節(jié)流閥(4)串聯(lián)支路并聯(lián)，其輸出端(16)連接于儲液灌(3)，它們的輸入端連接于冷凝器(I)的輸出端；這樣將以上所有元件通過連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，就構(gòu)成了雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)與熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)相復(fù)合的熱能輸運系統(tǒng)，其中，冷凝器(I)、冷凝器循環(huán)泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)、蒸發(fā)器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、單向閥二(7)、相互間連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，構(gòu)成雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)；冷凝器(I)、單向閥三(8)、節(jié)流閥(4)、儲液罐(3)、蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)、蒸發(fā)器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、熱泵(5)、相互間連接管道及溫度調(diào)節(jié)與控制部分有機連接為一個整體，構(gòu)成熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)；通過蒸發(fā)器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)的有機組合，形成獨立的工作液循環(huán)；通過冷凝器(I)、冷凝器循環(huán)泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、單向閥二(7)的有機組合，形成獨立的熱管工作氣循環(huán)；通過冷凝器(I)、單向閥三(8)、節(jié)流閥(4)、儲液罐(3)、熱泵(5)的有機組合，形成獨立的熱泵工作氣循環(huán)；當(dāng)系統(tǒng)以熱泵循環(huán)方式工作時，熱泵(5)和蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)開啟，單向閥一(6)和單向閥三(8)處于導(dǎo)通狀態(tài)，同時冷凝器循環(huán)泵(9)關(guān)閉，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)系統(tǒng)以熱管循環(huán)方式工作時，冷凝器循環(huán)泵(9)和蒸發(fā)器循環(huán)泵(10)開啟，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于導(dǎo)通狀態(tài)，熱泵(5)關(guān)閉，單向閥(8)處于截止?fàn)顟B(tài)，上述兩種循環(huán)可以根據(jù)環(huán)境和需求進行切換工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，其特征還在于所述溫度調(diào)節(jié)與控制部分有兩個溫度傳感器分別感應(yīng)蒸發(fā)器和冷凝器所在區(qū)域的溫度，根據(jù)這兩個溫度值的比較，選擇性地運行雙循環(huán)動力熱管工作模式與熱泵式循環(huán)制冷工作模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，主要由冷凝器、蒸發(fā)器、熱泵、節(jié)流閥、儲液罐、冷凝器循環(huán)泵、蒸發(fā)器循環(huán)泵、電磁閥、三個單向閥、相互連接管道以及溫度調(diào)節(jié)與控制部分構(gòu)成，將雙循環(huán)動力熱管系統(tǒng)與熱泵式循環(huán)制冷系統(tǒng)相復(fù)合實現(xiàn)熱能輸運系統(tǒng)；整個裝置包括熱管系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)，它們在循環(huán)過程中分為工質(zhì)液循環(huán)和工質(zhì)氣循環(huán)，能夠充分利用蒸發(fā)器和冷凝器的作用，使蒸發(fā)器內(nèi)最大限度的充滿液體進行蒸發(fā)吸熱，冷凝器內(nèi)最大限度的充滿氣體進行冷卻放熱；因此熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)不僅使熱泵熱管熱能輸運技術(shù)進行了融合，還解決了現(xiàn)有蒸發(fā)器和冷凝器的利用效率低的問題，提高了熱能輸運效率。
文檔編號F24F5/00GK102829522SQ20121037904
公開日2012年12月19日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者祝長宇, 丁式平 申請人:北京德能恒信科技有限公司