專利名稱：一種熱管熱泵復合系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于熱能輸運技術領域，涉及一種將熱管系統和熱泵系統系統相復合形成的進行熱能輸運的熱管熱泵復合系統。
背景技術：
目前由于電子計算機與數據處理機房內設備密度大、發熱量大，計算機系統對環境的溫、濕度及含塵濃度等都有一定要求，因此，應設空調系統。為了保證相應的溫、濕度條件，蒸氣壓縮式機房專用空調得到了普遍應用，即使在冬季寒冷地區，發熱量大的機房也需要采用蒸氣壓縮式機房專用空調得到了普遍應用，即使在冬季寒冷地區，發熱量大的機房也需要采用蒸氣壓縮式機房專用空調制冷運行來承擔散熱負荷。然而，對于我國北方地區來說，冬季及春秋過渡季節大部分時間內的氣溫低于20度，即使在這種情況下，現有的空調系統還得啟動高耗能的壓縮機特別是那些發熱量集中對清潔度要求高的的工作場合對環境來控制溫度，這種仍舊采用蒸氣壓縮式機房專用空調系統進行降溫來冷卻的方案是不節能的，還有就是在熱泵空調系統工作時，它的蒸發器和冷凝器的整個翅片結構一部分是熱的一部分是冷的，沒有得到充分的利用，不能夠進行徹底的熱交換，從而導致電能的無謂浪費，營運成本居高不下。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術存在的缺點，為解決熱泵系統中存在的能耗大，以及蒸發與冷凝的翅片換熱器不能充分利用的問題，而提供一種雙循環動力熱管系統與熱泵式循環制冷系統相復合的熱能輸運系統，該熱管熱泵復合系統，能在室外溫度低于室內的條件下自動啟用熱管模式來調節室內溫度，室外溫度高于室內溫度的情況下自動運行制冷循環系統，則可以在節約能源的同時延長壓縮式制冷機組的使用壽命。本實用新型解決技術問題采用如下技術方案一種熱管熱泵復合系統，包括冷凝器、蒸發器、熱泵、節流閥、儲液罐、冷凝器循環泵、蒸發器循環泵、電磁閥、三個單向閥、相互連接管道以及溫度調節與控制部分構成；所述蒸發器循環泵連接于蒸發器輸入端和儲液罐之間，其所在支路的輸入端位于儲液罐內液態制冷劑液面的下部；所述單向閥一連接于蒸發器輸出端和儲液罐之間，其所在支路的輸出端位于儲液罐內液態制冷劑液面的上部；所述單向閥二連接于冷凝器輸入端和儲液罐之間，其所在支路的輸入端位于儲液罐內液態制冷劑液面的上部；所述熱泵連接于冷凝器輸入端和儲液罐之間，其所在支路的輸入端位于儲液罐內液態制冷劑液面的上部和所在支路上的回油孔位于儲液罐內液態制冷劑液面下部；所述冷凝器循環泵和電磁閥串聯支路與單向閥三和節流閥串聯支路并聯，其輸出端連接于儲液灌，它們的輸入端連接于冷凝器的輸出端；這樣將以上所有元件通過連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，就構成了雙循環動力熱管系統與熱泵式循環制冷系統相復合的能量輸運系統，其中，冷凝器、冷凝器循環泵、電磁閥、儲液罐、蒸發器循環泵、蒸發器、單向閥一、儲液罐、單向閥二、相互間連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，構成雙循環動力熱管系統；冷凝器、單向閥三、節流閥、儲液罐、蒸發器循環泵、蒸發器、單向閥一、儲液罐、熱泵、相互間連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，構成熱泵式循環制冷系統；通過蒸發器、單向閥一、儲液罐、蒸發器循環泵的有機組合，形成獨立的工作液循環；通過冷凝器、冷凝器循環泵、電磁閥、儲液罐、單向閥二的有機組合，形成獨立的熱管工作氣循環；通過冷凝器、單向閥三、節流閥、儲液罐、熱泵的有機組合，形成獨立的熱泵工作氣循環；當系統以熱泵循環方式工作時，熱泵和蒸發器循環泵開啟，單向閥一和單向閥三處于導通狀態，同時冷凝器循環泵關閉，電磁閥和單向閥二處于截止狀態；當系統以熱管循環方式工作時，冷凝器循環泵和蒸發器循環泵開啟，電磁閥和單向閥二處于導通狀態，熱泵關閉，單向閥處于截止狀態，上述兩種循環可以根據環境和需求進行切換工作。以上所述溫度調節與控制部分有兩個溫度傳感器分別感應蒸發器和冷凝器所在區域的溫度，根據這兩個溫度值的比較，選擇性地運行雙循環動力熱管工作模式與熱泵式循環制冷工作模式。 本實用新型與現有技術相比，將分離式熱管技術和蒸汽壓縮式制冷技術相互融合、優勢互補、充分利用自然冷源的節能技術。當室內所需設定溫度比室外溫度低時通過熱泵循環進行散熱降溫，當室內所需設定溫度比室外溫度高時通過熱管循環進行散熱降溫，一年四季北方地區約有超出三分之二的時間是室外溫度比室內所需設定溫度低，這樣在熱管模式下，高耗能熱泵無需啟動，只用啟動低耗能的熱管節能模塊和風機，能耗極低。在制冷模式下，由于使用了再循環蒸發器，使蒸發器內部最大限度的充滿液體進行蒸發，使得制冷能效比優于一般的空調。兩種模式互換，可以在節約能源的同時延長壓縮式制冷機組的使用壽命。這種熱管熱泵復合系統可以應用于基站、機房以及大型電器設備等領域的散熱控溫。

圖I為熱管熱泵復合系統的實施方式結構示意圖。圖2為此系統熱泵工作模式時的實施方式結構示意圖。圖3此系統熱管工作模式時的實施方式結構示意圖。圖中(1)冷凝器；(2)蒸發器；(3)儲液罐；(4)節流閥；(5)熱泵；(6)單向閥一；
(7)單向閥二；(8)單向閥三；(9)冷凝器循環泵；(10)蒸發器循環泵；(11)電磁閥；(12)回油孔；(13)單向閥一所在支路輸出端；(14)單向閥二所在支路輸入端；(15)熱泵所在支路輸入端；(16)冷凝器循環泵所在支路輸出端；(17)蒸發器循環泵所在支路輸入端。
具體實施方式
圖I所示一種熱管熱泵復合系統，包括冷凝器(I)、蒸發器(2)、儲液罐(3)、節流閥
(4)、熱泵(5)、單向閥一(6)、單向閥二(7)、單向閥三(8)、冷凝器循環泵(9)、蒸發器循環泵
(10)、電磁閥(11)、回油孔(12)、單向閥一所在支路輸出端(13)、單向閥二所在支路輸入端、熱泵所在支路輸入端(15)、冷凝器循環泵所在支路輸出端(16)以及蒸發器循環泵所在支路輸入端(17)，將以上所有元件通過連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，就構成了雙循環動力熱管系統與熱泵式循環制冷系統相復合的熱能輸運系統，其中，冷凝器(I)、冷凝器循環泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、蒸發器循環泵(10)、蒸發器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、單向閥二(7)、相互間連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，構成雙循環動力熱管系統；冷凝器(I)、單向閥三(8)、節流閥(4)、儲液罐(3)、蒸發器循環泵(10)、蒸發器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、熱泵(5)、相互間連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，構成熱泵式循環制冷系統；通過蒸發器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、蒸發器循環泵(10)的有機組合，形成獨立的工作液循環；通過冷凝器
(1)、冷凝器循環泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、單向閥二(7)的有機組合，形成獨立的熱管工作氣循環；通過冷凝器(I)、單向閥三(8)、節流閥(4)、儲液罐(3)、熱泵(5)的有機組合，形成獨立的熱泵工作氣循環；當系統以熱泵循環方式工作時，熱泵(5)和蒸發器循環泵
(10)開啟，單向閥一(6)和單向閥三(8)處于導通狀態，同時冷凝器循環泵(9)關閉，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于截止狀態；當系統以熱管 循環方式工作時，冷凝器循環泵(9)和蒸發器循環泵(10)開啟，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于導通狀態，熱泵(5)關閉，單向閥(8 )處于截止狀態，上述兩種循環可以根據環境和需求進行切換工作。整個系統包括兩個小循環，分別是工質液循環和工質氣循環，兩循環的有機結合構成整個系統的工質大循環，儲液罐(3)的作用是儲存從蒸發器(2)和冷凝器(I)輸出的制冷工質，使其進行氣液分離，然后重新再分配，液態制冷工質回到蒸發器(2)，氣態制冷工質回到冷凝器(I);回油孔(12)的作用是在負壓下吸入儲液罐(3)內析出的潤滑油，通過一定的回氣速度帶回熱泵(5)。當使用熱泵工作模式時，如圖2所示，熱泵(5)和蒸發器循環泵(10)開啟，單向閥一(6)和單向閥三(8)處于導通狀態，同時冷凝器循環泵(9)關閉，電磁閥(11)和單向閥二
(7)處于截止狀態，蒸發器循環泵(10)抽取儲液罐(3)內的液態制冷工質，輸送到蒸發器
(2)，蒸發器(2)與高溫熱源接觸，液態工作介質在蒸發器(2)內受高溫熱源的加熱而蒸發為氣體，并吸收熱量，蒸發形成的氣體和部分沒有蒸發的液體中間介質在高速流動中相互混合形成氣液二相流體，經單向閥一(6)進入儲液罐(3)進行氣液分離，此時儲液罐(3)內氣態制冷工質，通過熱泵(5)中抽取壓縮變成高溫高壓狀態并向冷凝器(I)輸送，高溫高壓氣態制冷劑在冷凝器(I)中散熱變成液態制冷劑，液態制冷劑節流閥(4)的減壓下進入到儲液灌(3)，氣液制冷中間介質根據各自物理性質在儲液罐內分離，如此循環往復，就完成了熱泵工作時的熱量傳遞過程。使用熱管工作模式時，如圖3所示，冷凝器循環泵(9)和蒸發器循環泵(10)開啟，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于導通狀態，熱泵(5)關閉，單向閥(8)處于截止狀態，蒸發器循環泵(10 )抽取儲液罐(3 )內的液態制冷工質，輸送到蒸發器(2 )，蒸發器(2 )與高溫熱源接觸，液態工作介質在蒸發器(2)內受高溫熱源的加熱而蒸發為氣體，并吸收熱量，蒸發形成的氣體和部分沒有蒸發的液體中間介質在高速流動中相互混合形成氣液二相流體，經單向閥一(6)進入儲液罐(3)進行氣液分離，此時在冷凝器循環泵(9)的抽壓力作用下，儲液罐(3)內的氣態制冷工質經單向閥二(7)進入冷凝器(1)，冷凝器(I)與低溫熱源接觸，氣態工作介質在冷凝器(I)內受低溫熱源的冷卻而冷凝為液體，并放出熱量，冷凝形成的液體工作介質經冷凝器循環泵(9)進入儲液灌(3)中，其進行氣液分離、儲存與分配，然后進行下一次循環。這樣這種熱管熱泵復合系統可以根據室內所需設定溫度和室外溫度的差異，選擇性地(其可以完全自動控制，也可以通過人工手動控制調節工作狀態)運行于熱泵制冷工作模式或熱管工作模式，在保證室內降溫要求的前提下達到節能運行，同時延長壓縮式制冷機組的使用壽命；其通過儲液罐的設計，能夠達到蒸發和冷凝的再循環利用，使蒸發器內部最大限度的充滿液體進行蒸發，冷凝器內部最大限度的充滿氣體進行冷凝，當室外溫度較高或者室內負荷過大時， 熱管熱泵復合系統運行熱泵制冷工作模式，工作原理與一般變頻或者非變頻空調相同，室內的熱量通過蒸汽壓縮制冷循環散至室外空間，達到室內空間的降溫冷卻效果；當室外溫度低于室內溫度一定值時，熱泵關閉，機組自動進入熱管工作模式，通過熱管模式把氣態制冷劑帶至冷凝器中冷凝放熱，最后成為冷凝液，冷凝液又在熱管模式作用下流至蒸發器吸收熱量，整個系統通過熱管模式將室內熱量向室外傳遞。
權利要求1.一種熱管熱泵復合系統，包括冷凝器(I)、蒸發器(2)、熱泵(5)、節流閥(4)、儲液罐(3)、導氣管、導液管和電路控制元件，其特征在于，還包括冷凝器循環泵(9)、蒸發器循環泵(10)、電磁閥(11)以及三個單向閥(6;7;8);所述蒸發器循環泵(10)連接于蒸發器(2)輸入端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸入端(17)位于儲液罐(3)內液態制冷劑液面的下部；所述單向閥一(6)連接于蒸發器(2)輸出端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸出端(13)位于儲液罐(3)內液態制冷劑液面的上部；所述單向閥二(7)連接于冷凝器(I)輸入端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸入端(14)位于儲液罐(3)內液態制冷劑液面的上部；所述熱泵(5)連接于冷凝器(I)輸入端和儲液罐(3)之間，其所在支路的輸入端(15)位于儲液罐(3)內液態制冷劑液面的上部和所在支路上的回油孔(12)位于儲液罐(3)內液態制冷劑液面下部；所述冷凝器循環泵(6)和電磁閥(7)串聯支路與單向閥三(8)和節流閥(4)串聯支路并聯，其輸出端(16)連接于儲液灌(3)，它們的輸入端連接于冷凝器(I)的輸出端；這樣將以上所有元件通過連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，就構成了雙循環動力熱管系統與熱泵式循環制冷系統相復合的熱能輸運系統，其中，冷凝器(I)、冷凝器循環泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、蒸發器循環泵(10)、蒸發器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、單向閥二(7)、相互間連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，構成雙循環動力熱管系統；冷凝器(I)、單向閥三(8)、節流閥(4)、儲液罐(3)、蒸發器循環泵(10)、蒸發器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、熱泵(5)、相互間連接管道及溫度調節與控制部分有機連接為一個整體，構成熱泵式循環制冷系統；通過蒸發器(2)、單向閥一(6)、儲液罐(3)、蒸發器循環泵(10)的有機組合，形成獨立的工作液循環；通過冷凝器(I)、冷凝器循環泵(9)、電磁閥(11)、儲液罐(3)、單向閥二(7)的有機組合，形成獨立的熱管工作氣循環；通過冷凝器(I)、單向閥三(8)、節流閥(4)、儲液罐(3)、熱泵(5)的有機組合，形成獨立的熱泵工作氣循環；當系統以熱泵循環方式工作時，熱泵(5)和蒸發器循環泵(10)開啟，單向閥一(6)和單向閥三(8)處于導通狀態，同時冷凝器循環泵(9)關閉，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于截止狀態；當系統以熱管循環方式工作時，冷凝器循環泵(9)和蒸發器循環泵(10)開啟，電磁閥(11)和單向閥二(7)處于導通狀態，熱泵(5)關閉，單向閥(8)處于截止狀態，上述兩種循環可以根據環境和需求進行切換工作。
2.根據權利要求I所述的一種熱管熱泵復合系統，其特征還在于所述溫度調節與控制部分有兩個溫度傳感器分別感應蒸發器和冷凝器所在區域的溫度，根據這兩個溫度值的比較，選擇性地運行雙循環動力熱管工作模式與熱泵式循環制冷工作模式。
專利摘要本實用新型公開了一種熱管熱泵復合系統，主要由冷凝器、蒸發器、熱泵、節流閥、儲液罐、冷凝器循環泵、蒸發器循環泵、電磁閥、三個單向閥、相互連接管道以及溫度調節與控制部分構成，將雙循環動力熱管系統與熱泵式循環制冷系統相復合實現熱能輸運系統；整個裝置包括熱管系統和熱泵系統，它們在循環過程中分為工質液循環和工質氣循環，能夠充分利用蒸發器和冷凝器的作用，使蒸發器內最大限度的充滿液體進行蒸發吸熱，冷凝器內最大限度的充滿氣體進行冷卻放熱；因此熱管熱泵復合系統不僅使熱泵熱管熱能輸運技術進行了融合，還解決了現有蒸發器和冷凝器的利用效率低的問題，提高了熱能輸運效率。
文檔編號F24F11/02GK202792333SQ20122051411
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月9日 優先權日2012年10月9日
發明者祝長宇, 丁式平 申請人:北京德能恒信科技有限公司