本發(fā)明涉及冷液機(jī)（或稱冷水機(jī)）領(lǐng)域，具體是一種寬溫空冷島式冷液機(jī)。

背景技術(shù)：

由于冷液機(jī)與空調(diào)相比存在諸多特點(diǎn)，如避免制冷劑的長(zhǎng)距傳輸；減少制冷劑泄漏的可能性；冷量通過(guò)冷卻液（載冷劑）更方便傳送；易實(shí)現(xiàn)多組傳送和控制等，所以近年來(lái)得到了迅猛發(fā)展。目前，冷液機(jī)廣泛運(yùn)用于電力電子、軍事和航空、發(fā)電站、醫(yī)學(xué)激光和診斷設(shè)備、工業(yè)激光、柜體冷卻、分析儀器、核發(fā)電、半導(dǎo)體設(shè)備、電信領(lǐng)域和超級(jí)計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。近年來(lái)，特別在大功率雷達(dá)發(fā)射機(jī)組、激光和高能等武器的大量出現(xiàn)，軍用冷液機(jī)也逐步向大功率、模塊化、節(jié)能、安全和綠色環(huán)保等方面發(fā)展。

冷液機(jī)的主要目的是為熱負(fù)載（被冷卻對(duì)象）提供一定溫度、流量和壓力要求的循環(huán)冷卻液。有時(shí)候?qū)@種冷卻液要求很高，如清潔度不低于40μm～100μm，電阻率不小于0.5mω?cm～5mω?cm等指標(biāo)，若直接將冷卻液送往冷液機(jī)中蒸發(fā)側(cè)的獲取冷量，會(huì)使這個(gè)鏈條中的零部件太多，容易造成污染而無(wú)法可靠工作。具有強(qiáng)制風(fēng)冷功能的冷液機(jī)，若直接將冷卻液送往冷液機(jī)中的散熱器進(jìn)行散熱，同樣存在以上問(wèn)題，包括各種器件中產(chǎn)生的銅、鐵離子等有害物質(zhì)。

對(duì)于大型（如兆瓦級(jí)）空冷式冷液機(jī)來(lái)說(shuō)，有采用冷卻塔進(jìn)行冷凝換熱方式的，但這種方式需要冷卻水和一定的蒸發(fā)量，如蒸發(fā)量約為循環(huán)量的0.5%～2%，從而產(chǎn)生對(duì)水質(zhì)的影響，而且需要不斷補(bǔ)水；另一方面冬天（如－30℃～－45℃）很難投入使用。在大型發(fā)電等場(chǎng)所，通常使用大型空冷島對(duì)廢熱進(jìn)行排放，但功能單一。目前，國(guó)內(nèi)大型空冷式冷液機(jī)，如風(fēng)冷螺桿冷水機(jī)，即將螺桿式壓縮機(jī)的排氣直接接入風(fēng)冷冷凝器進(jìn)行換熱，同樣到冬天壓縮機(jī)很難進(jìn)行制冷工作，通常為單冷型，除非再增加一套強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)。

目前，市場(chǎng)上已出現(xiàn)一種高溫螺桿機(jī)組，冷凝出水溫度可達(dá)80℃～120℃，主要目的是用于取熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源的充分利用。同樣，在高溫50℃～60℃環(huán)境下，這種大的傳熱溫差無(wú)疑對(duì)換熱器的小型化提供了必要條件，通過(guò)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)溫度，可以為大型冷液機(jī)提供一種解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種寬溫空冷島式冷液機(jī)，利用“空冷島”原理，將冷液機(jī)中的壓縮機(jī)制冷和強(qiáng)制風(fēng)冷兩種冷卻方式有效結(jié)合，達(dá)到寬溫、安全、環(huán)保、可靠和小型化的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種寬溫空冷島式冷液機(jī)，包括有制冷主機(jī)、空冷島組、中間換熱器、外循環(huán)泵、蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵、冷凝側(cè)循環(huán)泵、第一、二三通閥、單向閥、蒸發(fā)側(cè)膨脹水箱、冷凝側(cè)膨脹水箱、外側(cè)膨脹水箱、熱負(fù)載和冷卻液，其特征在于：所述制冷主機(jī)蒸發(fā)側(cè)的出口端依次連接所述蒸發(fā)側(cè)的膨脹水箱、蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵、中間換熱器、第一三通閥后，與所述制冷主機(jī)蒸發(fā)側(cè)的進(jìn)口端相連接，形成第一冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；所述制冷主機(jī)冷凝側(cè)的出口端依次連接所述冷凝側(cè)的膨脹水箱、冷凝側(cè)循環(huán)泵、單向閥、空冷島組、第二三通閥后，與所述制冷主機(jī)冷凝側(cè)的進(jìn)口端相連接，形成第二冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；所述的制冷主機(jī)不工作時(shí)，所述蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵的出口端依次連接所述中間換熱器、第一三通閥、空冷島組、第二三通閥和蒸發(fā)側(cè)膨脹水箱后，與所述蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵的進(jìn)口端相連接，形成第三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；所述外循環(huán)泵的出口端依次連接所述熱負(fù)載、中間換熱器和外側(cè)膨脹水箱后，與所述外循環(huán)泵的進(jìn)口端相連接，形成冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)；所述的第三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)與所述第一、二冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)所述第一、二三通閥和單向閥實(shí)現(xiàn)循環(huán)互鎖；所述的第一、二冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)組成壓縮機(jī)制冷模式；所述的第三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)組成強(qiáng)制風(fēng)冷模式。

所述的寬溫空冷島式冷液機(jī)，其特征在于：所述的空冷島組在壓縮機(jī)制冷模式和強(qiáng)制風(fēng)冷模式下均參與工作，由若干個(gè)空冷換熱器和風(fēng)機(jī)組合而成，其中若干個(gè)空冷換熱器均采用管翅式或板翅式換熱器結(jié)構(gòu)，內(nèi)部走冷卻液，通過(guò)模塊化并聯(lián)組合而成，不排除依據(jù)散熱需要，對(duì)每個(gè)空冷島加裝閥門(mén)或采用變頻風(fēng)機(jī)加以控制。

所述的寬溫空冷島式冷液機(jī)，其特征在于：所述的中間換熱器實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外冷卻液隔離，并采用不銹鋼或鈦等防腐材質(zhì)，確保熱負(fù)載對(duì)冷卻液清潔度和電阻率等特殊要求。

所述的寬溫空冷島式冷液機(jī)，其特征在于：所述的第一、二、三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)均為閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不排除在循環(huán)原理相同情況下使用開(kāi)式系統(tǒng)。

所述的寬溫空冷島式冷液機(jī)，其特征在于：所述的第一、二三通閥均為電動(dòng)三通閥，可備份手動(dòng)功能。

所述的寬溫空冷島式冷液機(jī)，其特征在于：所述的冷卻液為乙二醇水溶液或水。

本發(fā)明進(jìn)一步闡述如下：

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品節(jié)能運(yùn)行，第三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)組合，所形成的強(qiáng)制風(fēng)冷模式應(yīng)為優(yōu)先方式。在冬天（如－30℃～－45℃），具體通過(guò)對(duì)空冷島組的控制實(shí)現(xiàn)精確供溫。只有在強(qiáng)制風(fēng)冷模式不能滿足熱負(fù)載冷卻時(shí)，切換到壓縮機(jī)制冷模式，即第一、二冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)組合。強(qiáng)制風(fēng)冷和壓縮機(jī)制冷兩種模式之間的切換，可通過(guò)容差設(shè)計(jì)完成，避免頻繁切換。

制冷主機(jī)可設(shè)計(jì)為一個(gè)單體，內(nèi)設(shè)壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等，對(duì)外設(shè)有二組共四個(gè)接口，即冷凝側(cè)進(jìn)口、冷凝側(cè)出口、蒸發(fā)側(cè)進(jìn)口、蒸發(fā)側(cè)出口。壓縮機(jī)可依據(jù)制冷能力的大小可采用螺桿式、半封閉式等。冷凝器和蒸發(fā)器可采用殼管式、板式等換熱器。制冷主機(jī)的具體設(shè)計(jì)不是本專利所保護(hù)范圍。

第一、二、三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)均優(yōu)選閉式循環(huán)，以避免外界污染，其系統(tǒng)的定壓、泄壓、補(bǔ)液、放液等另行設(shè)計(jì)。因第一、二、三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)間存在切換，其定壓值通常保持一致。本專利不排除將第一、二、三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)改為開(kāi)式系統(tǒng)，這與本專利保護(hù)內(nèi)容不排排斥。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明在制冷主機(jī)的基礎(chǔ)上，增加相關(guān)部件，實(shí)現(xiàn)全年環(huán)境下的兩種冷卻模式的有效組合，特別為大型空冷式冷液機(jī)提供了一種小型化、模塊化的解決方案。

2、本發(fā)明采用“空冷島”設(shè)計(jì)方式，內(nèi)部使用的是冷卻液，方便獨(dú)立外置，避免了制冷劑輸入空冷換熱器而帶來(lái)的壓力高、易泄漏或泄漏后造成重大損失等不利因素，提高了制冷主機(jī)的安全運(yùn)行。

3、本發(fā)明采用中間換熱器方式，為負(fù)載提供相對(duì)獨(dú)立和封閉的循環(huán)系統(tǒng)，確保冷卻液的清潔度和電阻率等特殊要求。

4、本發(fā)明通過(guò)優(yōu)先啟用強(qiáng)制風(fēng)冷模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的最節(jié)能運(yùn)行。

5、本發(fā)明原理簡(jiǎn)單新穎，便于模塊設(shè)計(jì)，產(chǎn)品易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理圖。

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)原理圖的特殊演變實(shí)例。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，一種寬溫空冷島式冷液機(jī)，包括有制冷主機(jī)7、空冷島組11、中間換熱器1、外循環(huán)泵3、蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵5、冷凝側(cè)循環(huán)泵9、第一、二三通閥6、12、單向閥10、蒸發(fā)側(cè)膨脹水箱8、冷凝側(cè)膨脹水箱13、外側(cè)膨脹水箱2、熱負(fù)載4和冷卻液，制冷主機(jī)7蒸發(fā)側(cè)7.1的出口端依次連接蒸發(fā)側(cè)膨脹水箱8、蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵5、中間換熱器1、第一三通閥6后，與制冷主機(jī)7蒸發(fā)側(cè)7.1的進(jìn)口端相連接，形成第一冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；制冷主機(jī)7冷凝側(cè)7.2的出口端依次連接冷凝側(cè)膨脹水箱13、冷凝側(cè)循環(huán)泵9、單向閥10、空冷島組11、第二三通閥12后，與制冷主機(jī)7冷凝側(cè)7.2的進(jìn)口端相連接，形成第二冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；制冷主機(jī)7不工作時(shí)，蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵5的出口端依次連接中間換熱器1、第一三通閥6、空冷島組11、第二三通閥12和蒸發(fā)側(cè)膨脹水箱8后，與蒸發(fā)側(cè)循環(huán)泵5的進(jìn)口端相連接，形成第三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)；外循環(huán)泵3的出口端依次連接熱負(fù)載4、中間換熱器1和外側(cè)膨脹水箱2后，與外循環(huán)泵3的進(jìn)口端相連接，形成冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)；第三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)與第一、二冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)第一、二三通閥6、12和單向閥10實(shí)現(xiàn)循環(huán)互鎖；第一、二冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)組成壓縮機(jī)制冷模式；第三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)組成強(qiáng)制風(fēng)冷模式。

本發(fā)明中，空冷島組11在壓縮機(jī)制冷模式和強(qiáng)制風(fēng)冷模式下均參與工作，由若干個(gè)空冷換熱器11.2和風(fēng)機(jī)11.1組合而成，其中若干個(gè)空冷換熱器11.2均采用管翅式或板翅式換熱器結(jié)構(gòu)，內(nèi)部走冷卻液，通過(guò)模塊化并聯(lián)組合而成，不排除依據(jù)散熱需要，對(duì)每個(gè)空冷島加裝閥門(mén)或采用變頻風(fēng)機(jī)加以控制。

中間換熱器1實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外冷卻液隔離，并采用不銹鋼或鈦等防腐材質(zhì)，確保熱負(fù)載4對(duì)冷卻液清潔度和電阻率等特殊要求。

第一、二、三冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)均為閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不排除在循環(huán)原理相同情況下使用開(kāi)式系統(tǒng)。

第一、二三通閥6、12均為電動(dòng)三通閥，可備份手動(dòng)功能。

冷卻液為乙二醇水溶液或水。

參見(jiàn)圖2，為本發(fā)明系統(tǒng)原理圖的特殊演變實(shí)例。中間換熱器1、外側(cè)膨脹水箱2和外循環(huán)泵3等取消，即將第一冷卻液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)與冷卻液外循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行合并。優(yōu)點(diǎn)是少了一些中間環(huán)節(jié)，缺點(diǎn)是內(nèi)、外冷卻液的不再隔離，這對(duì)冷卻液有要求時(shí)存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見(jiàn)的改動(dòng)，都屬于本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。