一種綜合節(jié)能的制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種綜合節(jié)能的制冷系統(tǒng)，所述的制冷系統(tǒng)包括多個(gè)冷凝段和多個(gè)蒸發(fā)段，所述的冷凝段與位于其下方的蒸發(fā)段基于熱管技術(shù)連接，所述冷凝段包括采用天然冷源和/或廉價(jià)冷源的冷凝段，并且所述的冷凝段為熱管冷凝段，所述的蒸發(fā)段為熱管蒸發(fā)段。本發(fā)明制冷系統(tǒng)合理地將天然冷源與人工冷源有效地結(jié)合起來(lái)，起到節(jié)能環(huán)保的作用。
【專利說(shuō)明】一種綜合節(jié)能的制冷系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種綜合節(jié)能的制冷系統(tǒng)，屬于制冷領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷前進(jìn)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心我們賴以生存的地球，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主題。熱管是高效的傳熱元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操控性強(qiáng)、換熱效率高、動(dòng)力消耗小等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的重視，目前已被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力、化工、冶金、電力、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。
[0003]目前機(jī)房、潔凈間、人工氣候室等通常采用壓縮制冷方式進(jìn)行降溫除濕，常年運(yùn)行能耗較大。而且這些領(lǐng)域往往對(duì)室內(nèi)潔凈度和空氣濕度等有一定的要求，因此在室外溫度條件適宜的情況下，雖然直接引入利用天然冷源新風(fēng)降溫能量利用率最大，但是也不能直接采用天然冷空氣降溫方式降低運(yùn)行能耗。普通熱管空調(diào)采用室外空氣作為冷源帶走室內(nèi)產(chǎn)生的熱量，目前有的機(jī)房同時(shí)配置機(jī)房空調(diào)機(jī)和普通熱管空調(diào)機(jī)，可有效減少機(jī)房空調(diào)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，降低運(yùn)行能耗。但是獨(dú)立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，往往會(huì)占用室內(nèi)的有限空間。
[0004]在申請(qǐng)?zhí)枮?011103608033.8的中國(guó)專利中公開(kāi)了一種無(wú)動(dòng)力分體式熱管空調(diào)機(jī)組及其制冷方法。該系統(tǒng)包括室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)，室內(nèi)機(jī)設(shè)置有蒸發(fā)器和蒸發(fā)風(fēng)機(jī)，室外機(jī)中設(shè)置有冷凝器和冷凝風(fēng)機(jī)，在蒸發(fā)器和冷凝器之間設(shè)置有節(jié)流機(jī)構(gòu)和壓縮機(jī)。在制冷時(shí)，首先控制單元控制電磁閥、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)打開(kāi)，壓縮機(jī)關(guān)閉。制冷劑的流向?yàn)?從冷凝器經(jīng)第一通管依次流經(jīng)蒸發(fā)器、第二通管，最終流回冷凝器；所述空調(diào)系統(tǒng)制冷時(shí)，控制單元控制壓縮機(jī)、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)以及冷凝風(fēng)機(jī)打開(kāi)，電磁閥關(guān)閉，制冷劑流向?yàn)?從壓縮機(jī)依次流經(jīng)冷凝器、節(jié)流單元、蒸發(fā)器，最終回到壓縮機(jī)。
[0005]在申請(qǐng)?zhí)枮?01110206127.5的中國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種空調(diào)熱管一體機(jī)，該設(shè)備采用分離式熱管，熱管的冷凝段與蒸發(fā)段通過(guò)導(dǎo)氣管和導(dǎo)液管連通，空調(diào)裝置的冷凝器與熱管裝置的冷凝段由外循環(huán)風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力，空調(diào)器的蒸發(fā)器與熱管裝置的蒸發(fā)段由內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力。
[0006]上述兩個(gè)專利公開(kāi)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以減少室內(nèi)空間的占用，但是由于熱管空調(diào)系統(tǒng)和壓縮制冷空調(diào)系統(tǒng)共用制冷管路，而且壓縮循環(huán)制冷與熱管內(nèi)工質(zhì)必須為同一種熱工介質(zhì)，而熱管循環(huán)制冷模式和壓縮循環(huán)制冷模式所需要的最佳熱工介質(zhì)充液率是不一樣的，充液率低熱管循環(huán)制冷模式效率降低，充液率高壓縮循環(huán)制冷模式壓縮機(jī)效率降低、節(jié)能效果變差，而且存在壓縮機(jī)回油困難問(wèn)題。
[0007]在申請(qǐng)?zhí)枮?01110402844.5的中國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種充液率可調(diào)的熱管空調(diào)，同樣地，壓縮循環(huán)制冷與熱管內(nèi)工質(zhì)必須為同一種熱工介質(zhì)。該裝置包括壓縮機(jī)、冷凝器、制冷劑充液率調(diào)節(jié)裝置、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器構(gòu)成的制冷劑循環(huán)回路，在壓縮機(jī)和蒸發(fā)器間安裝有氣液分離器，在壓縮機(jī)后安裝有油液分離器。該裝置通過(guò)設(shè)置制冷劑充液率調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)充液率，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)在壓縮循環(huán)制冷模式和熱管循環(huán)制冷模式下以最佳充液率運(yùn)行。[0008]但是這種調(diào)節(jié)方法，一方面增大了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，而且提高了實(shí)時(shí)控制難度。此外這類熱管和壓縮制冷空調(diào)系統(tǒng)共用制冷管路的結(jié)構(gòu)，熱管循環(huán)制冷模式和壓縮循環(huán)制冷模式是不能并行運(yùn)行的。如圖1所示的制冷模式，當(dāng)室內(nèi)外溫差較小(At〈 Λ to)時(shí)，雖然熱管循環(huán)模式還具有一定的制冷能力(菱形陰影區(qū))，但是輸出的冷量下降，不能滿足需求，必須切換至壓縮循環(huán)制冷模式，菱形陰影區(qū)的制冷能力無(wú)法應(yīng)用。即在室內(nèi)和室外溫差較小時(shí)，由于熱管空調(diào)的輸出冷量下降，不能滿足要求，必須切換成壓縮機(jī)制冷模式，此時(shí)熱管空調(diào)無(wú)法再起到作用，無(wú)法充分利用天然冷源。而且還需要切換機(jī)構(gòu)，使得系統(tǒng)的可靠性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種綜合節(jié)能的制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先使用天然或廉價(jià)冷源，人工冷源僅為當(dāng)系統(tǒng)制冷能力不足時(shí)的補(bǔ)充。該系統(tǒng)無(wú)需切制冷模式，人工冷源自動(dòng)彌補(bǔ)冷量，當(dāng)天然冷源能力不足時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)人工冷源能力，為系統(tǒng)補(bǔ)充冷量。該系統(tǒng)解決了不能充分有效地利用天然冷源和系統(tǒng)復(fù)雜的弊端。
[0010]本發(fā)明首先提供了一種制冷系統(tǒng)，所述的制冷系統(tǒng)包括多個(gè)冷凝段和多個(gè)蒸發(fā)段，所述的冷凝段與位于其下方的蒸發(fā)段基于熱管技術(shù)連接，所述冷凝段包括采用天然冷源和/或廉價(jià)冷源的冷凝段，并且所述的冷凝段為熱管冷凝段，所述的蒸發(fā)段為熱管蒸發(fā)段。
[0011]進(jìn)一步，所述的冷凝段包括與至少一個(gè)與天然冷源冷凝段并列連接的人工冷源冷凝段，并且所述的天然冷源冷凝段位置高于人工冷源冷凝段。
[0012]進(jìn)一步，所述人工冷源冷凝段采用壓縮式制冷機(jī)提供冷量。
[0013]進(jìn)一步，所述人工冷源冷凝段采用人工冷源，所述人工冷源作為天然冷源和廉價(jià)冷源的補(bǔ)充；其中，廉價(jià)冷源的啟動(dòng)時(shí)機(jī)為天然冷源的冷量不足時(shí)，所述人工冷源的啟動(dòng)時(shí)機(jī)為廉價(jià)冷源的冷量不足時(shí)。
[0014]進(jìn)一步，制冷系統(tǒng)的冷量大小通過(guò)改變冷凝段的散熱量或者通過(guò)改變蒸發(fā)段的吸熱量來(lái)調(diào)節(jié)。
[0015]進(jìn)一步，天然冷源的空氣冷源的制冷量輸出通過(guò)調(diào)整冷凝段的風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)；或者，天然冷源的水冷源的制冷量通過(guò)調(diào)整水泵的水量來(lái)調(diào)節(jié)。
[0016]進(jìn)一步，所述蒸發(fā)段包括一個(gè)或者多個(gè)通過(guò)熱管連接的蒸發(fā)段末端；其中，所述蒸發(fā)段末端采用空氣換熱器或者水換熱器；其中，空氣換熱器的制冷量通過(guò)改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)，水換熱器的制冷量通過(guò)改變水泵流量來(lái)調(diào)節(jié)。
[0017]進(jìn)一步，該系統(tǒng)還包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)采用一個(gè)中控控制器，或者采用通過(guò)總線連接的分級(jí)和分布式的多個(gè)控制器。
[0018]進(jìn)一步，所述的任一冷凝段末端通過(guò)雙管串聯(lián)到連接冷凝段和蒸發(fā)段的管路。
[0019]進(jìn)一步，所述的任一蒸發(fā)段末端通過(guò)雙管串聯(lián)到連接冷凝段和蒸發(fā)段的管路。
[0020]進(jìn)一步，所述的蒸發(fā)段還采用載冷換熱系統(tǒng)提供冷量。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的制冷系統(tǒng)具有人工冷凝段和天然冷凝段，天然冷凝段的冷源采用天然水 或者空氣，本發(fā)明的天然冷源也可以用工業(yè)廢水(如天然氣液化產(chǎn)生的廢冷)、蒸發(fā)冷(如蒸發(fā)式冷凝器制造的冷量)等廉價(jià)冷源替代或與廉價(jià)冷源同時(shí)使用，所以通過(guò)人工冷凝段和天然冷凝段相互配合使用，既能夠滿足冷量需求量較大時(shí)的工作，也能滿足冷量需求較小時(shí)的工作，又能起到節(jié)能環(huán)保的作用。
[0022]由于本發(fā)明的制冷系統(tǒng)特殊的結(jié)構(gòu)，所以在本發(fā)明的壓縮式制冷機(jī)中的制冷劑與熱管內(nèi)的工質(zhì)可以采用不相同的熱工介質(zhì)，因此能夠改善現(xiàn)有技術(shù)中熱管循環(huán)制冷和壓縮循環(huán)制冷由于充液率不同造成的壓縮機(jī)會(huì)有困難，節(jié)能效果差的缺陷。
[0023]此外，本發(fā)明還采用了熱管技術(shù)，并通過(guò)對(duì)天然冷源的充分利用，能夠有效地降低制冷、除濕系統(tǒng)的全年能耗，并且天然冷源由于其廉價(jià)性，可以有效地降低運(yùn)行費(fèi)用。
[0024]系統(tǒng)輸出能量的可調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，可對(duì)能量輸出進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)使用空間進(jìn)行精準(zhǔn)的能量輸出控制，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)溫濕度調(diào)控，同時(shí)降低精準(zhǔn)溫濕度控制的運(yùn)行能耗。應(yīng)用范圍廣，節(jié)能效果顯著，推廣價(jià)值較大。
[0025]此外，由于冷源能量的調(diào)節(jié)能力，當(dāng)天然冷源(如戶外空氣制冷)不能提供足夠制冷量時(shí)，可以采用廉價(jià)冷源進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)廉價(jià)冷源也不能提供足夠制冷量時(shí)，還可以采用人工制冷(如壓縮制冷)輸出需要補(bǔ)充的制冷量，有效減小了運(yùn)行能耗。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1表示201110402844.5專利申請(qǐng)的制冷模式。
[0027]圖2表示本發(fā)明實(shí)施例1的制冷系統(tǒng)。
[0028]圖3表示實(shí)施例2的制冷系統(tǒng)。
[0029]圖4表示實(shí)施例3的制冷系統(tǒng)。
[0030]圖5表示天然冷源制冷、人工冷源制冷和制冷量需求之間的關(guān)系。
[0031]圖6表示實(shí)施例4的制冷系統(tǒng)。
[0032]圖7表示實(shí)施例5的制冷系統(tǒng)。
[0033]圖8為實(shí)施例6的制冷系統(tǒng)。
[0034]圖9為實(shí)施例6制冷系統(tǒng)控制圖。
[0035]圖10為實(shí)施例7的制冷系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明不用于限制本發(fā)明，在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)所做的修改、限定、變形都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0037]實(shí)施例1
[0038]本發(fā)明的制冷系統(tǒng)如圖2所示，該系統(tǒng)包括冷凝段I和冷凝段下方的蒸發(fā)段2，冷凝段I和蒸發(fā)段2之間的第一連接管路3基于熱管技術(shù)進(jìn)行連接，并且蒸發(fā)段和冷凝段均采用熱管技術(shù)。
[0039]冷凝段I包括自上而下依次排列的多個(gè)冷凝段，冷凝段可以擴(kuò)展到N個(gè)。蒸發(fā)段2包括多個(gè)蒸發(fā)段，蒸發(fā)段可以擴(kuò)展到M個(gè)，每個(gè)蒸發(fā)段均通過(guò)單管與第二連接管路20連接，第二連接管路20與第一連接管路3相連接。確保熱管內(nèi)無(wú)需外加動(dòng)力源和閥門并能夠穩(wěn)定運(yùn)行。該系統(tǒng)無(wú)需切制冷模式，人工冷源自動(dòng)彌補(bǔ)冷量，當(dāng)天然冷源能力不足時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)人工冷源能力，為系統(tǒng)補(bǔ)充冷量。
[0040]熱管蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸收需要降溫空間的熱量蒸發(fā)變成氣態(tài)工質(zhì)，氣態(tài)工質(zhì)通過(guò)連接的熱管管路流至熱管冷凝段內(nèi)，氣態(tài)工質(zhì)在熱管冷凝段放出熱量變成液態(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)在重力作用下通過(guò)連接的熱管管路流至熱管蒸發(fā)段內(nèi)。連接的熱管管路中無(wú)閥門，無(wú)需采用額外的循環(huán)動(dòng)力輸入。
[0041]冷凝段包括天然冷源冷凝段11，天然冷源冷凝段11采用包括戶外冷空氣，溫度較低的地下水、海水、湖泊水等天然冷源111 ;天然冷源冷凝段11下方為廉價(jià)冷源冷凝段12，采用天然氣氣化、工業(yè)或生活、生產(chǎn)產(chǎn)生的廢冷等提供的廉價(jià)冷源112 ;和位于廉價(jià)冷源冷凝段12下方的人工冷凝段13，人工冷源冷凝段13的冷源113包括壓縮制冷系統(tǒng)、冷水機(jī)組、液氮等形式。天然冷源冷凝段11、廉價(jià)冷凝段12和人工冷源冷凝段13均通過(guò)單管與連接管路3相連，每個(gè)冷凝段對(duì)應(yīng)一種冷源，天然冷凝段的冷源111采用天然冷源進(jìn)行冷凝散熱。
[0042]除非另外說(shuō)明，本發(fā)明中的“廉價(jià)冷源”表示除了空氣、自然水源等天然冷源以外的通過(guò)廉價(jià)手段得到的冷源。
[0043]采用天然冷源的天然冷源冷凝段的冷凝器高于采用人工冷源冷凝段的冷凝器，確保熱管內(nèi)無(wú)需外加動(dòng)力源和閥門并能夠穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)可以根據(jù)不同的使用環(huán)境，選擇不同的冷源；可以根據(jù)需求啟動(dòng)最佳的冷源。
[0044]該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)冷量輸出進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)冷源的冷量輸出調(diào)整熱管冷凝段的散熱量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)段輸出冷量的調(diào)節(jié)。還可以通過(guò)調(diào)整蒸發(fā)段2的吸熱量調(diào)節(jié)制冷量輸出，此外對(duì)于人工冷源是壓縮制冷系統(tǒng)的需要壓縮制冷系統(tǒng)提供的冷量也是可調(diào)的。
[0045]實(shí)施例2
[0046]參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例1相似，不同的是本實(shí)施例的天然冷源冷凝段1100、廉價(jià)冷源冷凝段1200和人工冷源冷凝段1300均通過(guò)雙管串聯(lián)到第一連接管路300。
[0047]并且蒸發(fā)段200的每個(gè)蒸發(fā)段均通過(guò)雙管串聯(lián)到第二連接管路2000，第一連接管路300和第二連接管路2000相連接。
[0048]實(shí)施例3
[0049]系統(tǒng)組成
[0050]如圖4所示，制冷系統(tǒng)采用戶外低溫空氣天然冷源和壓縮空調(diào)人工冷源，可作為機(jī)房、基站空調(diào)等。
[0051]采用風(fēng)冷方式，即空氣作為天然冷源，可以調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)量；人工冷源壓縮制冷系統(tǒng)采用變?nèi)萘枯敵鲋评湎到y(tǒng)，機(jī)組采用數(shù)碼渦旋機(jī)組，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用變頻機(jī)組、并聯(lián)機(jī)。
[0052]天然冷源冷凝段400與人工冷源冷凝段500和熱管蒸發(fā)段600三段相連，并且天然冷源冷凝段400所處位置最高，人工冷源冷凝段500所處位置次之，熱管蒸發(fā)段600所處
位置最低。
[0053]天然冷源冷凝段400包括第一熱管冷凝器401和位于冷凝器入口處的風(fēng)機(jī)402。其中，天然冷源為低溫環(huán)境大氣。
[0054]人工冷源的人工冷源冷凝段500為采用壓縮循環(huán)制冷。其中，包括壓縮冷凝器502，壓縮冷凝器502的一段通過(guò)其下游的壓縮機(jī)503連接到第二熱管冷凝器505，另一段與壓縮冷凝器下游的儲(chǔ)液罐506相連。儲(chǔ)液罐506的另一段通過(guò)節(jié)流裝置504連接到熱管冷凝器505，節(jié)流裝置504可采用電子膨脹閥。
[0055]熱管蒸發(fā)段600包括熱管蒸發(fā)器601和位于該熱管蒸發(fā)器601出口處的風(fēng)機(jī)602。
[0056]天然冷源冷凝段400、人工冷源冷凝段500和熱管蒸發(fā)段600三段相連接其實(shí)為第一熱管冷凝器401、第二熱管冷凝器505和熱管蒸發(fā)器601之間通過(guò)管道進(jìn)行連接。第一熱管冷凝器401、第二熱管冷凝器505為并聯(lián)關(guān)系。
[0057]工作流程
[0058]控制器通過(guò)天然冷源冷凝段的溫度探頭檢測(cè)到的室外溫度較低，通過(guò)蒸發(fā)段溫度探頭檢測(cè)到的室內(nèi)溫度較高，并且室內(nèi)外溫差高時(shí)，天然冷源冷凝段通過(guò)天然冷源提供冷量的工作流程如下:
[0059]人工冷源冷凝段500停止工作，壓縮機(jī)503停機(jī)，風(fēng)機(jī)501關(guān)閉，節(jié)流裝置504關(guān)閉。
[0060]控制器分別開(kāi)啟天然冷源冷凝段和蒸發(fā)段的控制開(kāi)關(guān)，天然冷源冷凝段400開(kāi)始工作，風(fēng)機(jī)402啟動(dòng)，冷空氣與第一熱管冷凝器401內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行冷量交換，冷卻的工質(zhì)冷凝為低溫液態(tài)工質(zhì)。由于天然冷源冷凝段所處的位置最高，所以液態(tài)工質(zhì)在重力作用下流入熱管蒸發(fā)器601內(nèi)，從空氣中吸熱蒸發(fā)變成氣態(tài)工質(zhì),從而將熱管蒸發(fā)器601周圍的空氣溫度降低。
[0061 ] 除非另外說(shuō)明，實(shí)施例中的“工質(zhì)”指熱管內(nèi)的熱工介質(zhì)，而“制冷劑”則指壓縮循環(huán)制冷系統(tǒng)中的熱工介質(zhì)。
[0062]風(fēng)機(jī)602將冷空氣向整個(gè)室內(nèi)吹散，從而起到降低室內(nèi)溫度的目的。轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的工質(zhì)上升至第一熱管冷凝器401，并在第一熱管冷凝器401中進(jìn)行再次冷凝。
[0063]由此，工質(zhì)通過(guò)由液態(tài)向氣態(tài)周而復(fù)始地循環(huán)，從而確保在熱管蒸發(fā)器601中冷量的輸出。
[0064]當(dāng)室外溫度較高，室內(nèi)溫度低，人工冷源可提供冷量的工作流程下:
[0065]控制器通過(guò)天然冷源冷凝段400的溫度探頭檢測(cè)到室外溫度，并且通過(guò)蒸發(fā)段600的溫度探頭檢測(cè)室內(nèi)溫度，當(dāng)檢測(cè)到的室外溫度等于或者高于室內(nèi)溫度，控制器關(guān)閉天然冷源冷凝段的控制開(kāi)關(guān)。其中，關(guān)閉只是為了更節(jié)能，不關(guān)閉的情況下，系統(tǒng)也能穩(wěn)定運(yùn)行。
[0066]與此同時(shí)，控制器開(kāi)啟人工冷源冷凝段500和蒸發(fā)段600的控制開(kāi)關(guān)，人工冷源冷凝段500開(kāi)始工作，壓縮機(jī)503打開(kāi)，風(fēng)機(jī)501啟動(dòng)，壓縮冷凝器502啟動(dòng)，節(jié)流裝置504打開(kāi)。人工冷源冷凝段的壓縮機(jī)503將壓縮制冷系統(tǒng)內(nèi)氣態(tài)制冷劑增壓，接著經(jīng)過(guò)壓縮冷凝器502冷卻變成液態(tài)，進(jìn)入儲(chǔ)液罐506內(nèi)。儲(chǔ)液罐506內(nèi)液體經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置504變成低壓液態(tài)，接著通過(guò)第二熱管冷凝器505對(duì)熱管內(nèi)工質(zhì)進(jìn)行冷凝，吸熱蒸發(fā)變成氣態(tài)制冷劑(壓縮循環(huán)制冷系統(tǒng)中的)回流至壓縮機(jī)503 ;熱管內(nèi)工質(zhì)在第二熱管冷凝器505內(nèi)冷凝變成液態(tài)，并向下流入熱管蒸發(fā)器601內(nèi)，吸收熱量蒸發(fā)變成氣態(tài)工質(zhì)，工質(zhì)吸熱時(shí)產(chǎn)生的冷量由風(fēng)機(jī)602在室內(nèi)吹散，從而起到室內(nèi)降溫的目的。同時(shí)壓縮冷凝器502旁的風(fēng)機(jī)501將壓縮冷凝器502在壓縮制冷劑時(shí)產(chǎn)生的熱量向室外吹散。
[0067]人工冷源冷凝段500也可以采用變?nèi)萘枯敵鲋评?，通過(guò)調(diào)整壓縮冷凝器502的功率作為人工冷源的冷量輸出，從而調(diào)整熱管蒸發(fā)器601的冷量輸出。也可通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)501風(fēng)量，調(diào)整熱管蒸發(fā)器601的冷量輸出。變?nèi)萘枯敵鲋评湎到y(tǒng)壓縮機(jī)組可采用數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)、變頻壓縮機(jī)、并聯(lián)機(jī)等。
[0068]控制器通過(guò)天然冷源冷凝段的溫度探頭和蒸發(fā)段溫度探頭檢測(cè)到室內(nèi)外溫差較小，天然冷源冷凝段雖然能夠提供一定的冷量，但是所提供的冷量不能完全滿足需要，還需要人工冷源冷凝段進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)，冷凝段工作流程如下:
[0069]人工冷源冷凝段500開(kāi)始工作，壓縮機(jī)503、風(fēng)機(jī)501啟動(dòng)、節(jié)流閥504打開(kāi)；天然冷源冷凝段400工作，風(fēng)機(jī)402啟動(dòng)。熱管內(nèi)氣體工質(zhì)在第一熱管冷凝器401、第二熱管冷凝器505內(nèi)冷凝為液態(tài)，液態(tài)工質(zhì)在重力作用下回流至熱管蒸發(fā)器601內(nèi)，吸熱蒸發(fā)變成氣態(tài)工質(zhì)，流至第一熱管冷凝器401和第二熱管冷凝器505，周而復(fù)始地循環(huán)，確保在熱管蒸發(fā)器段冷量的輸出?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整壓縮制冷系統(tǒng)作為人工冷源的冷量輸出，從而調(diào)整熱管蒸發(fā)器601的冷量輸出。也可通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)602風(fēng)量，調(diào)整熱管蒸發(fā)器601的冷量輸出。
[0070]通過(guò)本實(shí)施例，天然冷源的冷量可以得到充分利用，如圖5所示，當(dāng)天然冷源能夠提供的制冷量滿足制冷量需求的時(shí)候，直接采用天然冷源提供冷量，降低運(yùn)行能耗；當(dāng)天然冷源(如戶外空氣制冷)提供的制冷量不能夠滿足制冷量需求的時(shí)候，采用人工制冷(如壓縮制冷)輸出制冷量做補(bǔ)充，由于只需要補(bǔ)充部分的制冷量，因此能夠有效地減少人工制冷時(shí)的運(yùn)行能耗。
[0071]實(shí)施例4
[0072]參見(jiàn)圖6，本實(shí)施例采用實(shí)施例2的系統(tǒng)圖，采用兩個(gè)冷凝段，分別為天然冷源冷凝段40和人工冷源冷凝段50。
[0073]采用了三個(gè)蒸發(fā)段，分別為第一蒸發(fā)段60、第二蒸發(fā)段70和第三蒸發(fā)段80，主要適用于熱負(fù)荷較大或熱負(fù)荷不同地點(diǎn)的場(chǎng)合。
[0074]每個(gè)冷凝段和每個(gè)蒸發(fā)段的工作流程大體上同實(shí)施例2，不同的是，在每次制冷時(shí)，控制器開(kāi)啟所需的蒸發(fā)段的開(kāi)關(guān)。
[0075]依次類推，還可以采用I至M個(gè)蒸發(fā)段。每個(gè)蒸發(fā)段對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)是獨(dú)立可調(diào)的。通過(guò)調(diào)整風(fēng)各個(gè)分段的風(fēng)機(jī)風(fēng)量實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)蒸發(fā)段輸出制冷量的調(diào)節(jié)。
[0076]實(shí)施例5
[0077]圖7所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2相似，不同在于天然冷源采用地下水、海水或湖泊水等，并且在天然冷源冷凝段100的第一熱管冷凝器101通過(guò)第一水泵103冷源102相連。
[0078]當(dāng)控制器首先通過(guò)冷源溫度探頭檢測(cè)到的冷源的水溫較低，通過(guò)蒸發(fā)段溫度探頭檢測(cè)到的蒸發(fā)段所處的室內(nèi)氣溫較高，兩者的差值較大，天然冷源可提供足夠冷量的條件下:
[0079]控制器關(guān)閉人工冷源冷凝段的開(kāi)關(guān)，人工冷源冷凝段110停止工作，壓縮機(jī)113’停機(jī)、風(fēng)機(jī)111’關(guān)閉、節(jié)流閥114關(guān)閉；
[0080]控制器開(kāi)啟天然冷源冷凝段100的第一水泵103和冷水源102的控制開(kāi)關(guān)，并開(kāi)啟蒸發(fā)段120的控制開(kāi)關(guān)。天然冷源冷凝段100工作，第一熱管冷凝器101內(nèi)工質(zhì)在冷水源的水流的作用下，冷凝為低溫液態(tài)工質(zhì)，低溫液態(tài)工質(zhì)在重力作用下流至熱管蒸發(fā)器121內(nèi)，吸熱蒸發(fā)變成氣態(tài)工質(zhì)，回流至第一熱管冷凝器101，周而復(fù)始地循環(huán)，確保在熱管蒸發(fā)器121內(nèi)冷量的輸出。
[0081]蒸發(fā)段120的工質(zhì)由于吸收熱量，釋放出冷量，將周圍空氣冷卻，再在風(fēng)機(jī)122的作用下，再通過(guò)風(fēng)機(jī)向室內(nèi)吹散，從而將房間內(nèi)的溫度降低。[0082]天然冷源冷凝段100的冷水源102內(nèi)的低溫水在水泵103作用下與第一熱管冷凝器101內(nèi)的工質(zhì)交換熱量，吸熱變成高溫水通過(guò)水泵103泵回冷水源102中。
[0083]控制器通過(guò)調(diào)整天然冷凝段100的冷水源102內(nèi)的循環(huán)水量，調(diào)整熱管蒸發(fā)器121內(nèi)輸出的冷量。也可通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)122的風(fēng)量，調(diào)整熱管蒸發(fā)器121的冷量輸出。
[0084]當(dāng)控制器通過(guò)冷水源溫度探頭檢測(cè)到的冷水源的水溫接近或者高于蒸發(fā)段溫度探頭檢測(cè)到蒸發(fā)段所處的室溫時(shí)，天然冷源不能夠提供足夠冷量時(shí)，需要控制器啟動(dòng)人工冷凝段110進(jìn)行工作時(shí)，工作流程同實(shí)施例3。
[0085]實(shí)施例6
[0086]制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1類似，不同在于增加另一種廉價(jià)冷源的冷凝段，即:以循環(huán)水作為冷源的循環(huán)水冷凝段140。循環(huán)水冷凝段140連接在空氣冷凝段130和人工冷凝段150之間。
[0087]當(dāng)控制器通過(guò)空氣冷凝段的溫度探頭檢測(cè)到空氣冷凝段的溫度較低，通過(guò)蒸發(fā)段的溫度探頭檢測(cè)到的蒸發(fā)段溫度較高，室內(nèi)外溫差較大，控制器開(kāi)啟空氣冷凝段130的控制開(kāi)關(guān)，僅空氣冷凝段130工作，參考實(shí)施例3運(yùn)行；
[0088]當(dāng)控制器通過(guò)循環(huán)水冷凝段140的溫度探頭檢測(cè)到循環(huán)水冷凝段140的溫度較高，蒸發(fā)段的溫度探頭檢測(cè)到的蒸發(fā)段160的溫度較高，循環(huán)水冷凝段的溫度接近、等于或者高于蒸發(fā)段的溫度，循環(huán)水冷凝段140和空氣冷凝段130均不能提供冷量，控制器開(kāi)啟人工冷凝段的控制開(kāi)關(guān)，人工冷凝段150工作，參考實(shí)施例3運(yùn)行。
[0089]當(dāng)控制器通過(guò)空氣冷凝段130的溫度探頭檢測(cè)到的空氣冷凝段130的溫度較高，但是通過(guò)循環(huán)水冷凝段140的溫度探頭檢測(cè)到的循環(huán)水冷凝段的溫度較低，控制器開(kāi)啟循環(huán)水冷凝段140和蒸發(fā)段160的控制開(kāi)關(guān)，循環(huán)水冷凝段140能提供足夠冷量的條件下，人工冷凝段150、天然冷凝段130停止工作，循環(huán)水冷凝段140開(kāi)始工作。循環(huán)水冷凝段140的第二水泵143、水塔142啟動(dòng)。熱管蒸發(fā)器161內(nèi)氣體工質(zhì)在循環(huán)水熱管冷凝器141內(nèi)冷凝為液態(tài)，液態(tài)工質(zhì)在重力作用下回流至熱管蒸發(fā)器161內(nèi)，吸熱蒸發(fā)變成氣態(tài)工質(zhì)，回流至循環(huán)水熱管冷凝器141內(nèi)，周而復(fù)始地循環(huán)，確保在熱管蒸發(fā)器161冷量的輸出。此外，循環(huán)水通過(guò)工質(zhì)之間進(jìn)行熱量交換，吸熱變成高溫水，在第二水泵143的作用泵入流至水塔142冷卻，以此，不斷進(jìn)行循環(huán)。
[0090]通過(guò)調(diào)整循環(huán)水冷凝段的循環(huán)水量，調(diào)整熱管蒸發(fā)器161的冷量輸出。也可通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)162風(fēng)量，調(diào)整熱管蒸發(fā)器161的冷量輸出。
[0091]控制器通過(guò)空氣冷凝段的溫度探頭，循環(huán)水冷凝段的溫度探頭檢測(cè)的循環(huán)水冷凝段的溫度，再通過(guò)蒸發(fā)段的溫度探頭檢測(cè)蒸發(fā)段的溫度，當(dāng)空氣冷凝段的溫度高于蒸發(fā)段溫度，循環(huán)水冷凝段的溫度低于蒸發(fā)段溫度的時(shí)候，控制系統(tǒng)依據(jù)室內(nèi)溫度反饋信號(hào)計(jì)算出循環(huán)水冷凝段的加載量，如果循環(huán)水冷凝段的加載量已經(jīng)達(dá)到100%證明僅依靠循環(huán)水不能提供足夠冷量時(shí)，循環(huán)水冷凝段140和人工冷凝段150共同工作，流程如下:
[0092]空氣冷凝段130關(guān)閉，風(fēng)機(jī)132關(guān)閉。循環(huán)水冷凝段140、人工冷凝段150共同開(kāi)始工作。
[0093]控制器開(kāi)啟循環(huán)水冷凝段140和人工冷凝段150的控制開(kāi)關(guān)，第二水泵143和水塔142啟動(dòng)，壓縮機(jī)153、風(fēng)機(jī)151、節(jié)流閥154開(kāi)始工作。熱管蒸發(fā)器161內(nèi)氣體工質(zhì)在循環(huán)水熱管冷凝器141和人工熱管冷凝器155內(nèi)冷凝為液態(tài)，液態(tài)工質(zhì)在重力作用下流至熱管蒸發(fā)器161內(nèi)，吸熱蒸發(fā)變成氣態(tài)工質(zhì)，回流至循環(huán)水熱管冷凝器141和人工熱管冷凝器155。周而復(fù)始地循環(huán)，確保在蒸發(fā)段160的熱管蒸發(fā)器161輸出冷量。
[0094]蒸發(fā)段160周圍的空氣經(jīng)過(guò)熱管蒸發(fā)器161降溫變成低溫空氣，在風(fēng)機(jī)162的作用下，向室內(nèi)吹散，從而起到制冷作用?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整壓縮制冷系統(tǒng)作為人工冷源的冷量輸出，從而調(diào)整熱管蒸發(fā)器161的冷量輸出。也可通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)162風(fēng)量，調(diào)整熱管蒸發(fā)器161的冷量輸出。
[0095]人工冷凝段工作同實(shí)施例3。
[0096]控制器通過(guò)空氣冷凝段的溫度探頭，循環(huán)水冷凝段的溫度探頭檢測(cè)的循環(huán)水冷凝段的溫度，再通過(guò)蒸發(fā)段的溫度探頭檢測(cè)蒸發(fā)段的溫度，當(dāng)空氣冷凝段的溫度低于蒸發(fā)段溫度，循環(huán)水冷凝段的溫度低于蒸發(fā)段溫度，控制系統(tǒng)依據(jù)室內(nèi)溫度反饋信號(hào)計(jì)算出空氣冷凝段和循環(huán)水冷凝段的加載量，如果空氣冷凝段和循環(huán)水冷凝段的加載量均已經(jīng)達(dá)到100%證明僅依靠空氣和循環(huán)水不能提供足夠冷量時(shí)，空氣冷凝段130、循環(huán)水冷凝段140和人工冷凝段150共同工作。
[0097]空氣冷凝段工作同實(shí)施例3，其它的參見(jiàn)循環(huán)水冷凝段和人工冷凝段共同工作部分。
[0098]參見(jiàn)圖9，本實(shí)施例的控制流程，T0為蒸發(fā)段所處位置的目標(biāo)溫度，Tn為蒸發(fā)段當(dāng)前溫度；τ。為冷源溫度，C為不同冷源的冷凝段，包括天然冷凝段、廉價(jià)冷源冷凝段和人工冷凝段。
[0099]C1安裝位置高于C2，C2的安裝位置高于C3,以此類推。本實(shí)施例中的C1為以空氣為冷源的天然冷凝段，C2為廉價(jià)冷源冷凝段，C3為人工冷凝段，c%為冷源加載量，輸出加載量X根據(jù)智能運(yùn)算，即為子程序得出K1設(shè)備輸出對(duì)于本實(shí)施例，就是風(fēng)扇132的加載量，加載量的范圍在O?100%，O為關(guān)閉，100%為全開(kāi)。C3設(shè)備輸出，包括壓縮機(jī)153、節(jié)流閥154，風(fēng)扇151的協(xié)同工作輸出需要加載量，加載量的范圍在O?100%，0為關(guān)閉，100%為全開(kāi)。以三種冷源的控制為例，天然冷源、廉價(jià)冷源、人工冷源分別為冷凝段1、冷凝段2和冷凝段3:
[0100]步驟1:首先通過(guò)各冷凝段的溫度探頭和蒸發(fā)段溫度探頭，分別檢測(cè)冷源溫度和室內(nèi)環(huán)境溫度，并將其反應(yīng)到控制器；
[0101]步驟2:當(dāng)目標(biāo)控制溫度高于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，整個(gè)冷凝系統(tǒng)不工作。
[0102]步驟3:目標(biāo)控制溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，當(dāng)冷凝段I的冷凝溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，計(jì)算加載量〈100%，冷凝段I和蒸發(fā)段工作。
[0103]步驟4:目標(biāo)控制溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，當(dāng)冷凝段I的冷凝溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，計(jì)算加載量=100% ;冷凝段2的冷凝溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，計(jì)算加載量〈100%，冷凝段1、2和蒸發(fā)段工作。
[0104]步驟5:目標(biāo)控制溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，當(dāng)冷凝段I的冷凝溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，計(jì)算加載量=100% ;冷凝段2的冷凝溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，計(jì)算加載量=100%，冷凝段1、2、3和蒸發(fā)段工作。
[0105]步驟6:目標(biāo)控制溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，當(dāng)冷凝段I的冷凝溫度高于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度；冷凝段2的冷凝溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，計(jì)算加載量〈100%，冷凝段2和蒸發(fā)段工作。[0106]步驟7:目標(biāo)控制溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，當(dāng)冷凝段I的冷凝溫度高于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度；冷凝段2的冷凝溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，計(jì)算加載量=100%，冷凝段2、3和蒸發(fā)段工作。
[0107]步驟8:目標(biāo)控制溫度低于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，當(dāng)冷凝段I的冷凝溫度高于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度；冷凝段2的冷凝溫度高于蒸發(fā)段所處的環(huán)境溫度，冷凝段3和蒸發(fā)段工作。
[0108]本實(shí)施例中的循環(huán)水冷源段的循環(huán)水熱管冷凝器，也可采用集成度較高的在空調(diào)設(shè)備中廣泛使用的“蒸發(fā)式冷凝器”。
[0109]實(shí)施例7
[0110]參見(jiàn)圖10，本實(shí)施例與實(shí)施例1相似，不同的是本實(shí)施例中的蒸發(fā)段900使用了一載冷換熱系統(tǒng)，載冷劑為水，本實(shí)施例可作為中央空調(diào)。
[0111]在載冷換熱系統(tǒng)中，通過(guò)一水泵902將循環(huán)水增壓后注入一鈑式換熱器901中，水流經(jīng)鈑式換熱器時(shí)，被熱管蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)冷卻，水溫將降低，然后，溫度較低的水被送到空調(diào)表冷器903、904、905中，從而對(duì)房間的空氣降溫，而水溫將升高。高溫水經(jīng)過(guò)水泵增壓后流入鈑式換熱器，周而復(fù)始地循環(huán)。當(dāng)然，載冷循環(huán)中要使用的水箱、過(guò)濾器、閥門、膨脹罐等常規(guī)技術(shù)部件，在這里不再贅述。另外，本實(shí)施例中的工質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與前述實(shí)施例相同，不受載冷換熱系統(tǒng)的影響。
[0112]最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對(duì)本技術(shù)方法進(jìn)行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其他的修改、變化、應(yīng)用和實(shí)施例，并且因此認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實(shí)施例都在本發(fā)明的精神和教導(dǎo)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種綜合節(jié)能的制冷系統(tǒng)，所述的制冷系統(tǒng)包括多個(gè)冷凝段和多個(gè)蒸發(fā)段，其特征在于，所述的冷凝段與位于其下方的蒸發(fā)段基于熱管技術(shù)連接，所述冷凝段包括采用天然冷源和/或廉價(jià)冷源的冷凝段，并且所述的冷凝段為熱管冷凝段，所述的蒸發(fā)段為熱管蒸發(fā)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝段包括至少一個(gè)與天然冷源冷凝段并列連接的人工冷源冷凝段，并且所述的天然冷源冷凝段位置高于人工冷源冷凝段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述人工冷源冷凝段采用壓縮式制冷機(jī)提供冷量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述人工冷源冷凝段采用人工冷源，所述人工冷源作為天然冷源和廉價(jià)冷源的補(bǔ)充；其中，廉價(jià)冷源的啟動(dòng)時(shí)機(jī)為天然冷源的冷量不足時(shí)，所述人工冷源的啟動(dòng)時(shí)機(jī)為廉價(jià)冷源的冷量不足時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，制冷系統(tǒng)的冷量大小通過(guò)改變冷凝段的散熱量或者通過(guò)改變蒸發(fā)段的吸熱量來(lái)調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，天然冷源的空氣冷源的制冷量輸出通過(guò)調(diào)整冷凝段的風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)；或者，天然冷源的水冷源的制冷量通過(guò)調(diào)整水泵的水量來(lái)調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)段包括一個(gè)或者多個(gè)通過(guò)熱管連接的蒸發(fā)段末端；其中，所述蒸發(fā)段末端采用空氣換熱器或者水換熱器；其中，空氣換熱器的制冷量通過(guò)改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)，水換熱器的制冷量通過(guò)改變水泵流量來(lái)調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)采用一個(gè)中控控制器，或者采用通過(guò)總線連接的分級(jí)和分布式的多個(gè)控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的任一冷凝段末端通過(guò)雙管串聯(lián)到連接冷凝段和蒸發(fā)段的管路，并且，任一蒸發(fā)段末端通過(guò)雙管串聯(lián)到連接冷凝段和蒸發(fā)段的管路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸發(fā)段還采用載冷換熱系統(tǒng)提供冷量。
【文檔編號(hào)】F25B49/00GK103900285SQ201210587168
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】柯鋼, 楊雁梅, 錢曉峰 申請(qǐng)人:北京庫(kù)藍(lán)科技有限公司