一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，即將傳統(tǒng)的熱泵壓縮制冷技術(shù)與自然換熱的熱管技術(shù)相結(jié)合，主要由冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、節(jié)流閥、儲(chǔ)液穩(wěn)流器、電磁閥、四通閥以及電路控制元件構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)包括熱泵循環(huán)系統(tǒng)和熱管循環(huán)系統(tǒng)兩大部分；所述四通閥的作用使制冷工質(zhì)流動(dòng)方向改變，達(dá)到冷凝器和蒸發(fā)器的作用互換；這樣整個(gè)系統(tǒng)就包括四個(gè)循環(huán)，即熱泵制冷循環(huán)、熱泵制熱循環(huán)以及熱管的正向和反向的兩個(gè)循環(huán)；所述電路控制元件控制著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)室內(nèi)所需設(shè)定溫度低于室外溫度時(shí)，使用熱泵循環(huán)進(jìn)行制冷，當(dāng)室內(nèi)所需設(shè)定溫度高于室外溫度時(shí)，控制器調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率，使其轉(zhuǎn)速降低，作為一個(gè)循環(huán)泵使用，熱管裝置開(kāi)始工作，利用熱管進(jìn)行換熱，這種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)不僅使熱泵熱管制冷裝置進(jìn)行了融合，還解決了現(xiàn)有熱泵制冷裝置制冷時(shí)氣液分離和循環(huán)不穩(wěn)定上的一些弊端，提高了制冷效率。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于制冷和傳熱
，涉及一種將熱管系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)相復(fù)合形成的進(jìn)行傳熱和制冷的熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前用于調(diào)控環(huán)境溫度的空調(diào)系統(tǒng)主要組成為室內(nèi)熱交換機(jī)和室外熱交換機(jī)，這種空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)室內(nèi)熱交換機(jī)中壓縮機(jī)的高耗能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝劑的溫度調(diào)控，從而間接的改變室內(nèi)環(huán)境溫度，這種空調(diào)系統(tǒng)并沒(méi)有做到很好的節(jié)約能源，當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，因?yàn)槟撤N原因(外界灰塵濃度大、空氣污染等)不能開(kāi)啟窗戶進(jìn)行直接空氣對(duì)流降溫，這時(shí)還不得不開(kāi)啟高耗能的壓縮機(jī)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，這種現(xiàn)象在高溫防塵環(huán)境(機(jī)房、電 室等特殊高溫場(chǎng)合)表現(xiàn)的特別明顯，由于使用場(chǎng)合散熱設(shè)備集中、散熱量大、空間溫度高、升溫快、防塵要求高等特性，使得在這里使用傳統(tǒng)空調(diào)很難節(jié)約能量，即使室外溫度比室內(nèi)溫度低很多時(shí)還不得不啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)降溫。近年來(lái)，為推進(jìn)節(jié)能減排步伐，出現(xiàn)了諸如新風(fēng)利用、熱管技術(shù)等多種節(jié)能產(chǎn)品，對(duì)于采用傳統(tǒng)機(jī)械制冷的方案而言，雖然可以保證室內(nèi)空間降溫的安全性，但由于空調(diào)設(shè)備全年制冷運(yùn)行，無(wú)法從根本上實(shí)現(xiàn)空調(diào)的運(yùn)行節(jié)能；而對(duì)于新風(fēng)利用、熱管等技術(shù)方案，雖然能夠在過(guò)渡季和冬季利用室外自然冷量對(duì)室內(nèi)空間進(jìn)行降溫，但存在室內(nèi)潔凈度、濕度控制困難，初投資或維護(hù)成本過(guò)高，節(jié)能設(shè)備與主空調(diào)設(shè)備的耦合控制困難等問(wèn)題。對(duì)于基站、機(jī)房以及其他內(nèi)部發(fā)熱量較高需全年供冷的類似建筑空間(諸如建筑內(nèi)區(qū)、地下建筑、工藝廠房等)的內(nèi)部空間冷卻，理想的技術(shù)方案應(yīng)以冷卻可靠性、運(yùn)行節(jié)能性和投資經(jīng)濟(jì)性為指導(dǎo)原則。冷卻可靠性是前提；運(yùn)行節(jié)能性是基礎(chǔ)，高效、安全、穩(wěn)定地利用冬季和過(guò)渡季的室外自然冷能是實(shí)現(xiàn)機(jī)房和基站空調(diào)節(jié)能的必由之路，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵所在；投資經(jīng)濟(jì)性是決定技術(shù)方案能否得到推廣應(yīng)用的必要條件，只有成本和節(jié)能性均衡的技術(shù)方案才具有長(zhǎng)久的市場(chǎng)生命力。一年四季中的某些季節(jié)，如冬季和春秋兩季，在室外溫度比室內(nèi)放熱區(qū)域的設(shè)定溫度低且不能進(jìn)行室內(nèi)外空氣對(duì)流的情況下，還沒(méi)有一種系統(tǒng)可以在這種情況下不用開(kāi)啟高耗能的壓縮機(jī)就可以進(jìn)行室內(nèi)控溫的，即使在這種情況下，現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)還得啟動(dòng)高耗能的壓縮機(jī)特別是那些發(fā)熱量集中對(duì)清潔度要求高的的工作場(chǎng)合對(duì)環(huán)境來(lái)控制溫度，這種仍舊采用熱泵系統(tǒng)進(jìn)行降溫來(lái)冷卻的方案是不節(jié)能的，從而導(dǎo)致電能的無(wú)謂浪費(fèi)，營(yíng)運(yùn)成本居高不下。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，為解決熱泵系統(tǒng)中存在的能耗大問(wèn)題，而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)施容易、節(jié)能減排的熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)外溫度和室內(nèi)負(fù)荷情況，機(jī)組選擇性地以熱泵循環(huán)或熱管循環(huán)模式運(yùn)行，在保證室內(nèi)降溫要求的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的目標(biāo)，這種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)不僅使熱泵制冷熱管傳熱技術(shù)相互融合，實(shí)現(xiàn)兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，還解決了現(xiàn)有熱泵制冷裝置制冷時(shí)氣液分離和循環(huán)不穩(wěn)定上的一些弊端，提高了制冷傳熱效率。本技術(shù)解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，主要由冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、節(jié)流閥一、節(jié)流閥二、四通閥、儲(chǔ)液穩(wěn)流器、電磁閥一、電磁閥二、導(dǎo)氣管、導(dǎo)液管以及電路控制元件構(gòu)成，這樣把自然換熱的雙向循環(huán)熱管循環(huán)與可同時(shí)制冷制熱的熱泵壓縮式循環(huán)組合實(shí)現(xiàn)能量的輸運(yùn)；所述冷凝器和蒸發(fā)器這兩個(gè)換熱器主要是實(shí)現(xiàn)能量的輸運(yùn)；所述壓縮機(jī)通過(guò)四通閥連接于冷凝器和蒸發(fā)器之間；所述節(jié)流閥一接入冷凝器和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口一之間，節(jié)流閥二接入蒸發(fā)器和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口二之間；所述電磁閥一接入冷凝器和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口三之間，電磁閥二接入蒸發(fā)器和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口四之間；所述四通閥主要是更改管道內(nèi)制冷工質(zhì)的流動(dòng)方向，達(dá)到將蒸發(fā)器和冷凝器的功能調(diào)換；所述儲(chǔ)液穩(wěn)流器在熱泵壓縮式循環(huán)時(shí)主要作為一般的儲(chǔ)液罐使用，儲(chǔ)存工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的氣液分離，在雙向循環(huán)熱管循環(huán)時(shí)除了以上功能還起到合理分配循環(huán)回路中的液體工作介質(zhì)和氣體工作介質(zhì)的流量比例，在循環(huán)回路中形成穩(wěn)定的工作介質(zhì)二相流的作用；這樣壓縮機(jī)開(kāi)啟，電磁閥一處于導(dǎo)通狀態(tài)，電 磁閥二和四通閥處于截止?fàn)顟B(tài)，壓縮機(jī)通過(guò)四通閥從蒸發(fā)器中抽取制冷氣態(tài)工質(zhì)送入冷凝器，從冷凝器輸出的制冷工作經(jīng)電磁閥一所在支路進(jìn)入儲(chǔ)液穩(wěn)流器，最后經(jīng)節(jié)流閥二送入蒸發(fā)器，就組成了一個(gè)熱泵制冷循環(huán)回路，通過(guò)使四通閥和電磁閥二的導(dǎo)通，電磁閥一的截止，蒸發(fā)器和冷凝器功能的調(diào)換，就組成了一個(gè)熱泵制熱循環(huán)回路；所述壓縮機(jī)通過(guò)降頻開(kāi)啟，充當(dāng)循環(huán)泵功能，電磁閥一、四通閥以及電磁閥二都處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣壓縮機(jī)通過(guò)四通閥從冷凝器抽取液態(tài)制冷工質(zhì)，再經(jīng)四通閥送入到蒸發(fā)器中，蒸發(fā)器與高溫?zé)嵩唇佑|，部分液體吸熱氣化，蒸發(fā)形成的氣體和部分沒(méi)有蒸發(fā)的液體中間介質(zhì)在高速流動(dòng)中相互混合形成氣液二相流體，它們從蒸發(fā)器流出經(jīng)電磁閥二進(jìn)入儲(chǔ)液穩(wěn)流器中，然后經(jīng)電磁閥一所在支路進(jìn)入到冷凝器中進(jìn)行下一次循環(huán)，就完成了一個(gè)熱管正向循環(huán)回路；通過(guò)四通閥關(guān)閉更改管道內(nèi)制冷工質(zhì)的流動(dòng)方向，來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器和冷凝器功能的調(diào)換，這樣壓縮機(jī)通過(guò)四通閥從蒸發(fā)器抽取液態(tài)制冷工質(zhì)，再經(jīng)四通閥送入到冷凝器中，在冷凝器中蒸發(fā)流出經(jīng)電磁閥一進(jìn)入儲(chǔ)液穩(wěn)流器中，然后經(jīng)電磁閥二所在支路進(jìn)入到蒸發(fā)器中，就完成了一個(gè)熱管反向循環(huán)回路；上述四種循環(huán)可以根據(jù)環(huán)境和需求進(jìn)行切換工作。以上所述儲(chǔ)液穩(wěn)流器為一外表面設(shè)有隔熱層的耐高壓密封容器，其有四個(gè)外接接口，分別是儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口一、儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口二、儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口三以及儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口四；所述儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口一和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口二處于儲(chǔ)液穩(wěn)流器內(nèi)液態(tài)制冷工質(zhì)的液面下部；所述儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口三和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口四分別與氣液配流管一和氣液配流管二連接；所述氣液配流管一主要有進(jìn)氣口一和進(jìn)液孔一兩部分構(gòu)成，氣液配流管二主要有進(jìn)氣口二和進(jìn)液孔二兩部分構(gòu)成，進(jìn)氣口一和進(jìn)氣口二處于儲(chǔ)液穩(wěn)流器內(nèi)液態(tài)制冷工質(zhì)的液面上部，進(jìn)液孔一和進(jìn)液孔二處于儲(chǔ)液穩(wěn)流器內(nèi)液態(tài)制冷工質(zhì)的液面下部；這樣就構(gòu)成了整個(gè)儲(chǔ)液穩(wěn)流器；儲(chǔ)液穩(wěn)流器容積大小應(yīng)與蒸發(fā)器和冷凝器的容積相匹配；儲(chǔ)液穩(wěn)流器實(shí)現(xiàn)氣液分離的方式可以選擇簡(jiǎn)單的重力沉降分離，也可以在儲(chǔ)液穩(wěn)流器的制冷工質(zhì)輸入端設(shè)置濾網(wǎng)或擋板，以實(shí)現(xiàn)絲網(wǎng)分離或折流分離。以上所述進(jìn)液孔一和進(jìn)液孔二中孔的數(shù)量可以是一個(gè)或多個(gè)組成，可以是一條沿管道方向的回流縫，其代替多個(gè)沿管道輸送方向分布的進(jìn)液孔一和進(jìn)液孔二的作用；進(jìn)液孔一、進(jìn)液孔二或者回流縫中流入的少量液態(tài)制冷劑的流量有其孔徑大小和個(gè)數(shù)或者縫隙寬度和長(zhǎng)度來(lái)控制，也就是經(jīng)儲(chǔ)液穩(wěn)流器內(nèi)液態(tài)工質(zhì)液面高低來(lái)控制進(jìn)液孔一和進(jìn)液孔二中的孔的個(gè)數(shù)或者回流縫的長(zhǎng)度，使其流入的液態(tài)補(bǔ)充量適宜，來(lái)滿足整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的二相流循環(huán)的需求。以上所述壓縮機(jī)在熱泵循環(huán)時(shí)壓縮氣態(tài)工作介質(zhì)，在熱管循環(huán)時(shí)輸送以液態(tài)為主的二相流工作介質(zhì)；所述壓縮機(jī)應(yīng)選擇既能壓縮氣體又能輸送液體的滾動(dòng)活塞壓縮機(jī)、往復(fù)活塞壓縮機(jī)和螺桿壓縮機(jī)；在傳輸熱量的功率相同時(shí)，壓縮機(jī)在熱泵循環(huán)時(shí)壓縮氣態(tài)工作介質(zhì)所需的體積流量要遠(yuǎn)大于在熱管循環(huán)時(shí)輸送以液態(tài)為主的二相流工作介質(zhì)所需的體積流量，所述壓縮機(jī)應(yīng)選擇變頻壓縮機(jī)，在熱泵循環(huán)時(shí)壓縮機(jī)選擇高轉(zhuǎn)速狀態(tài)，在熱管循環(huán)時(shí)壓縮機(jī)選擇低轉(zhuǎn)速狀態(tài)。以上所述在熱管循環(huán)模式和壓縮機(jī)循環(huán)模式互換時(shí)，導(dǎo)氣管和導(dǎo)液管的功能也需要互換，這樣就要求導(dǎo)液管最好應(yīng)選擇與導(dǎo)氣管橫截面積相同的管道，所述節(jié)流閥一和節(jié)流閥二可以是熱膨脹閥或電子膨脹閥。以上所述電路控制部本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種熱管熱泵復(fù)合系統(tǒng)，包括冷凝器（1）、蒸發(fā)器（2）、壓縮機(jī)（5）、導(dǎo)氣管、導(dǎo)液管和電路控制元件，其特征在于，還包括節(jié)流閥一（3）、節(jié)流閥二（4）、四通閥（6）、儲(chǔ)液穩(wěn)流器（9）、電磁閥一（7）、以及電磁閥二（8）六個(gè)部分；所述壓縮機(jī)（5）通過(guò)四通閥（6）連接于冷凝器（1）和蒸發(fā)器（2）之間；所述節(jié)流閥一（3）接入冷凝器（1）和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口一（16）之間，節(jié)流閥二（4）接入蒸發(fā)器（2）和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口二（17）之間；所述電磁閥一（7）接入冷凝器（1）和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口三（18）之間，電磁閥二（8）接入蒸發(fā)器（2）和儲(chǔ)液穩(wěn)流器端口四（19）之間；所述儲(chǔ)液穩(wěn)流器（9）在熱泵循環(huán)時(shí)具有儲(chǔ)存工作介質(zhì)、實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的氣液分離的功能，在熱管循環(huán)時(shí)同時(shí)具有儲(chǔ)存工作介質(zhì)、實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的氣液分離以及合理分配循環(huán)回路中的液體工作介質(zhì)和氣體工作介質(zhì)的流量比例形成穩(wěn)定的工作介質(zhì)二相流的功能；這樣壓縮機(jī)（5）開(kāi)啟，電磁閥一（7）處于導(dǎo)通狀態(tài)，電磁閥二（8）和四通閥（6）處于截止?fàn)顟B(tài)，壓縮機(jī)（5）通過(guò)四通閥（6）從蒸發(fā)器（2）中抽取制冷氣態(tài)工質(zhì)送入冷凝器（1），從冷凝器（1）輸出的制冷工作介質(zhì)經(jīng)電磁閥一（7）所在支路進(jìn)入儲(chǔ)液穩(wěn)流器（9），最后經(jīng)節(jié)流閥二（4）送入蒸發(fā)器（2），就組成了一個(gè)熱泵制冷循環(huán)回路，通過(guò)使四通閥（6）和電磁閥二（8）的導(dǎo)通，電磁閥一（7）的截止，蒸發(fā)器（2）和冷凝器（1）功能的調(diào)換，就組成了一個(gè)熱泵制熱循環(huán)回路；所述壓縮機(jī)（5）通過(guò)降頻開(kāi)啟，充當(dāng)循環(huán)泵功能，電磁閥一（7）、四通閥（6）以及電磁閥二（8）都處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣壓縮機(jī)（5）通過(guò)四通閥（6）從冷凝器（1）抽取液態(tài)制冷工質(zhì)，再經(jīng)四通閥（6）送入到蒸發(fā)器（2）中，蒸發(fā)器（2）與高溫?zé)嵩唇佑|，部分液體吸熱氣化，蒸發(fā)形成的氣體和部分沒(méi)有蒸發(fā)的液體中間介質(zhì)在高速流動(dòng)中相互混合形成氣液二相流體，它們從蒸發(fā)器（2）流出經(jīng)電磁閥二（8）進(jìn)入儲(chǔ)液穩(wěn)流器（9）中，然后經(jīng)電磁閥一（7）所在支路進(jìn)入到冷凝器（1）中進(jìn)行下一次循環(huán)，就完成了一個(gè)熱管正向循環(huán)回路；通過(guò)四通閥（6）關(guān)閉更改管道內(nèi)制冷工質(zhì)的流動(dòng)方向，來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器（2）和冷凝器（1）功能的調(diào)換，這樣壓縮機(jī)（5）通過(guò)四通閥（6）從蒸發(fā)器（2）抽取液態(tài)制冷工質(zhì)，再經(jīng)四通閥（6）送入到冷凝器（1）中，在冷凝器（1）中蒸發(fā)流出經(jīng)電磁閥一（7）進(jìn)入儲(chǔ)液穩(wěn)流器（9）中，然后經(jīng)電磁閥二（8）所在支路進(jìn)入到蒸發(fā)器中，就完成了一個(gè)熱管反向循環(huán)回路；上述四種循環(huán)可以根據(jù)環(huán)境和需求進(jìn)行切換工作。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：祝長(zhǎng)宇，丁式平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京德能恒信科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：