[实用新型]一种多级热管热泵复合系统

说明书

技术领域

本实用新型属于冷热能量输运技术领域，涉及一种将热管系统和热泵系统系统相复合形成的进行冷热能量输运的多级热管热泵复合系统。

背景技术

信息机房、基站类建筑中, 室内设备的发热量非常大, 达200~ 1000W/ m²。而且室内IT 设备全年8760h运行, 因此大多数情况下全年需要供冷, 其空调能耗非常大, 常占到信息机房、基站整体能耗的40%~50%。传统机房空调采用压缩机制冷方式全年运行, 而实际上在冬天或者过渡季节室外温度低于室内温度时, 完全可以利用室外低温空气作为冷源对室内供冷, 而不需要压缩机。热管换热器就是一种利用温差驱动制冷剂循环实现热量传递的设备, 由于其不需要压缩机, 可凭借制冷剂的蒸发和冷凝过程传递热量, 具有超导热性和等温特性, 被广泛应用于航天航空、空调、化工、炼油等领域。将热管换热器应用在只有显热传递的信

息机房中, 可以大量减少压缩式制冷空调的运行时间, 其全年节能率可达50%。

申请人早先申请的专利申请号为201210266600.3、201210269424.9、201210273880.0和201210279193.X的专利为解决热泵系统中存在的能耗大问题，而给出了一种结构简单、实施容易、节能减排的热管热泵复合系统，根据室内外温度和室内负荷情况, 机组选择性地以热泵循环或热管循环模式运行, 在保证室内降温要求的前提下实现节能运行的目标，这种热管热泵复合系统不仅使热泵制冷热管传热技术相互融合, 实现两者优势互补，还解决了现有热泵制冷装置制冷时气液分离和循环不稳定上的一些弊端，提高了制冷传热效率，但是排风口的排放温度很高，热损失仍然很大。

热管换热器的总驱动温差为室内外温差, 单级热管换热器内部制冷剂的恒温特性导致热管换热装置热损失大, 本申请在前面的基础上，可通过增加热管级数将具有恒温特性的中间媒介改为具有变温特性的媒介和通过增加热泵级数的设计是实现减少换热温差损失和提高总换热效率的有效途径。单级热管换热器改为多级形式，每一级热管中的制冷剂均视为恒温流体, 则多级热管能实现变温效果的换热装置，且每级换热器的换热面积相同，最终排放温度接近于环境温度，从而最大限度的提高热能利用率；单级热泵系统改为多级形式的设计也能够更好地匹配制冷系统的动态冷负荷，并且所用整个系统装置结构简单，环境友好。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，为解决单级热管热泵系统中存在换热温差损失大和总换热效率低的问题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种多级热管热泵复合系统，包括一级热管热泵复合单元、蒸发器风扇、冷凝器风扇、热交换器、储液稳流器、压缩机、循环泵、电磁阀、单向阀以及连接管道，还包括二级热管热泵复合单元以及三级热管热泵复合单元，可以根据需要做成4—N级热管热泵复合单元，其中一级热管热泵复合单元、二级热管热泵复合单元和三级热管热泵复合单元分别都是一个独立的循环回路，且相互并联；所述一级热管热泵复合单元、二级热管热泵复合单元和三级热管热泵复合单元的蒸发器相互并排摆放，分别有自己的独立输入输出端，组装于同一个壳体内并且位于蒸发器风扇形成的风道内，共用一个蒸发器风扇；所述一级热管热泵复合单元、二级热管热泵复合单元和三级热管热泵复合单元的冷凝器互并排摆放，分别有自己的独立输入输出端，组装于同一个壳体内并且位于冷凝器风扇形成的风道内，共用一个冷凝器风扇。

以上所述单向阀二、单向阀四和单向阀六分别并联在每一级的压缩机上，每一级的循环泵和电磁阀串联的支路与单向阀和节流阀串联的支路并联，它们的输入端连接于储液稳流器，输出端连接于蒸发器；这样，所述循环泵、电磁阀、蒸发器、单向阀（即与每一级的压缩机并联的单向阀）、冷凝器以及储液稳流器通过连接管道每一级都按照上列顺序连接起来，组成了一个多级热管循环回路；所述压缩机、冷凝器、储液稳流器、单向阀（即与节流阀串联所在支路的单向阀）、节流阀以及蒸发器通过连接管道每一级都按照上列顺序连接起来，就组成了一个多级热泵循环回路。

以上所述多级热泵制冷工作模式工作时，所有压缩机开启，单向阀一、单向阀三以及单向阀五处于导通状态，同时所有循环泵关闭，单向阀二、单向阀四、单向阀六以及所有电磁阀都处于关闭状态；所述多级热管换热工作模式工作时，所有压缩机关闭，单向阀一、单向阀三以及单向阀五也处于截止状态，所有循环泵开启，单向阀二、单向阀四、单向阀六以及所有电磁阀都处于导通状态。