一種自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空調(diào)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展壯大，通訊行業(yè)能耗問(wèn)題逐步凸顯。目前該產(chǎn)業(yè)已成為全球第五大耗能產(chǎn)業(yè)，二氧化碳排放占全世界排放2.5% ;尤其是現(xiàn)在通信移動(dòng)系統(tǒng)從3G升級(jí)到4G階段，2014年第三季度全球平均網(wǎng)絡(luò)連接速度為4.5Mbps，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸更多、更快，全球信息總量每過(guò)兩年增長(zhǎng)一倍，2011年數(shù)據(jù)傳輸總量為1.8萬(wàn)億GB，到2020年這一數(shù)值將增長(zhǎng)到35萬(wàn)億GB，大數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和產(chǎn)生已成必然。數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)耐瑫r(shí)在機(jī)房?jī)?nèi)釋放出大量的熱量，為保證通信質(zhì)量和電子設(shè)備的正常運(yùn)行，制冷能耗急劇攀升。
[0003]目前，機(jī)房常用的空調(diào)系統(tǒng)在夏季室外高溫或冷凝器臟堵時(shí)，冷凝器的冷凝能力下降，導(dǎo)致壓縮機(jī)的排氣壓力過(guò)高，從而產(chǎn)生高壓報(bào)警信號(hào)且強(qiáng)制停止運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)房?jī)?nèi)溫度急劇攀升，在機(jī)房?jī)?nèi)冷負(fù)荷較高時(shí)無(wú)法有效產(chǎn)生制冷量為機(jī)房降溫，嚴(yán)重時(shí)造成通信設(shè)備宕機(jī)；冬季時(shí)室外環(huán)境溫度較低，制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)由于冷凝器的過(guò)度冷凝，液態(tài)制冷劑滯留在冷凝器內(nèi)，導(dǎo)致壓縮機(jī)的吸氣壓力過(guò)低，從而產(chǎn)生低壓報(bào)警信號(hào)強(qiáng)制停止運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)房?jī)?nèi)溫度升高。
[0004]由此可見(jiàn)，目前常用的蒸汽壓縮式制冷方式無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)房(以及其他類(lèi)似機(jī)房的場(chǎng)合，如對(duì)溫度控制要求較高的庫(kù)房等)內(nèi)一年四季不間斷的制冷需求，因此，有必要設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，該自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法易于實(shí)施，運(yùn)行可靠性高。
[0006]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]—種自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)⑴、冷凝器(2)、節(jié)流裝置(6)、氣液分離器⑵和蒸發(fā)器⑶；
[0008]節(jié)流裝置的出口接氣液分離器的第一入口，氣液分離器的第一出口接蒸發(fā)器的入口，蒸發(fā)器的出口接氣液分離器的第二入口，氣液分離器的第二出口通過(guò)壓縮機(jī)與冷凝器的入口相連；
[0009]自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)還包括自適應(yīng)相變單元⑷、第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)、第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)、旁路管、壓力傳感器和控制器；第一閥門(mén)和第二閥門(mén)均受控于控制器；壓力傳感器位于壓縮機(jī)的吸氣管和排氣管處，用于檢測(cè)壓縮機(jī)的吸氣氣壓和排氣氣壓；壓力傳感器與控制器相連；
[0010]旁路管的入口和自適應(yīng)相變單元的入口通過(guò)第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)與冷凝器的出口相接；
[0011]旁路管的出口和自適應(yīng)相變單元的出口通過(guò)第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)與節(jié)流裝置的入口相接;
[0012]第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)和第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)為一個(gè)三通閥，或?yàn)橛啥鄠€(gè)單向閥組成的閥門(mén)組。
[0013]所述的自適應(yīng)相變單元(4)內(nèi)含相變材料，相變材料采用有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料或有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料，相變溫度點(diǎn)在0_50°C之間，自適應(yīng)相變單元內(nèi)設(shè)有制冷劑管路。
[0014]所述的相變材料為以Na2HP04.12H20(35 °C )、CaCl2.6H20 (29 °C )、Na2S04.10H20(32.4°C )、Ba (OH) 2.8H20、Zn(N03)2.6H20、CaBr2.6H20【還可以是其他無(wú)機(jī)材料】、或石蠟、脂肪酸【以及其他有機(jī)材料】，或無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合物；【以上列舉的各種材料，其在本發(fā)明的應(yīng)用效果均良好。石蠟和脂肪酸屬于一大類(lèi)材料，相變溫度在0-50之間的非常多，均可選用】。
[0015]制冷劑管路為蛇形管路或帶翅片結(jié)構(gòu)的U形管路。
[0016]蒸發(fā)器采用微通道結(jié)構(gòu)或銅管鋁翅片結(jié)構(gòu)；冷凝器采用微通道結(jié)構(gòu)或銅管鋁翅片結(jié)構(gòu)。
[0017]節(jié)流裝置為毛細(xì)管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
[0018]第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)為第一三通閥(3)，第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)為第二三通閥(5);第一三通閥和第二三通閥均受控于控制器；壓力傳感器位于壓縮機(jī)的吸氣管和排氣管處，用于檢測(cè)壓縮機(jī)的吸氣氣壓和排氣氣壓；壓力傳感器與控制器相連；
[0019]第一三通閥的第一端口和第二端口分別接冷凝器的出口和自適應(yīng)相變單元的入P ;
[0020]第二三通閥的第一端口和第二端口分別接自適應(yīng)相變單元的出口和節(jié)流裝置的入口 ；
[0021 ] 第一三通閥的第三端口和第二三通閥的第三端口通過(guò)旁路管相連。
[0022]自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)還包括溫度傳感器，所述的溫度傳感器與控制器相連，用于檢測(cè)室外或室內(nèi)的溫度。
[0023]自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)的默認(rèn)狀態(tài)下【初始時(shí)，或正常運(yùn)行時(shí)】，控制器通過(guò)對(duì)第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)和第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制，使得冷凝器與節(jié)流裝置通過(guò)旁路管相連；
[0024]控制器通過(guò)壓力傳感器監(jiān)控壓縮機(jī)排氣壓力和壓縮機(jī)吸氣壓力，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到壓縮機(jī)排氣壓力大于閾值K1 (lMPa-2.5MPa，優(yōu)選值為1.2，1.5，1.8，2.0，2.2，2.35)或壓縮機(jī)吸氣壓力小于閾值K2(0.1-0.6MPa，優(yōu)選值為0.2,0.3,0.35，0.4,0.5)，則控制器通過(guò)對(duì)第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)和第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制，使得冷凝器與節(jié)流裝置通過(guò)自適應(yīng)相變單元相連?！緣毫﹂撝蹬c室外溫度、制冷劑型號(hào)、換熱器參數(shù)等相關(guān)，一般情況下溫度越高，則選取的閾值也愈大】;K1的取值范圍為lMPa-2.5MPa，K2的取值范圍為0.1-0.6MPa。
[0025]—種自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，采用前述的自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)；在冷凝器與節(jié)流裝置之間設(shè)置能通過(guò)閥門(mén)機(jī)構(gòu)切換投入的旁路管和自適應(yīng)相變單元；
[0026]當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到壓縮機(jī)排氣壓力大于閾值K1或壓縮機(jī)吸氣壓力小于閾值K2，控制器通過(guò)對(duì)第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)和第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制，使得冷凝器與節(jié)流裝置通過(guò)自適應(yīng)相變單元相連；
[0027]除此之外，控制器通過(guò)對(duì)第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)和第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制，使得冷凝器與節(jié)流裝置通過(guò)旁路管相連。
[0028]氣液分離器也叫液體分離器。它主要用于大中型氨制冷系統(tǒng)，是用來(lái)分離液體和氣體(蒸氣)的一種容器式設(shè)備。實(shí)際上氣液分離器具有兩方面的作用:一方面是用于分離從蒸發(fā)器排出的低壓蒸氣中的液滴，以保證壓縮機(jī)吸入的是干飽和蒸氣；另一方面是分離由節(jié)流閥出來(lái)的氣液混合物，只讓氨液進(jìn)入蒸發(fā)器，這時(shí)氣液分離器還兼有分配液體的作用。液態(tài)制冷劑由貯液器經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入氣液分離器，閃發(fā)氣體由此進(jìn)入壓縮機(jī)吸入管，而液態(tài)制冷劑則靠重力流入蒸發(fā)器盤(pán)管。一部分液態(tài)制冷劑在盤(pán)管中蒸發(fā)。蒸發(fā)后的氣液混合物返回氣液分離器，壓縮機(jī)吸走其中的蒸氣，未蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑重新流回蒸發(fā)器。
[0029]有益效果:
[0030]本發(fā)明的自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，所述的自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)第一閥門(mén)機(jī)構(gòu)和第二閥門(mén)機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)不同環(huán)境下的運(yùn)行工況；本發(fā)明專(zhuān)利在傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加自適應(yīng)相變單元，保證制冷系統(tǒng)在夏季過(guò)熱和冬季過(guò)冷的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)不間斷制冷，實(shí)時(shí)為機(jī)房提供冷量；該系統(tǒng)可解決夏季傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)因壓縮機(jī)排氣壓力過(guò)高引起的高壓保護(hù)停機(jī)問(wèn)題，同時(shí)可提高制冷運(yùn)行的性能系數(shù)，在相同耗電量的情況下增大系統(tǒng)的制冷量；該系統(tǒng)可解決在冬季傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)因壓縮機(jī)吸氣壓力過(guò)低引起的低壓保護(hù)停機(jī)問(wèn)題，保證機(jī)房的制冷量需求。
[0031]本發(fā)明專(zhuān)利與傳統(tǒng)的制冷技術(shù)相比，可保證制冷系統(tǒng)一年四季不間斷的運(yùn)行，且具有顯著的節(jié)能效果，而且，切換的過(guò)程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)化程度高。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)原理框圖；
[0033]圖2為自適應(yīng)相變冷凝空調(diào)系統(tǒng)溫熵圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0035]實(shí)施例1:
[0036]參見(jiàn)圖