专利名称：一种组合式制冷/制热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于空调技术领域，具体涉及一种可有效利用自然冷源或热源的组合
式制冷/制热系统。
背景技术：
目前，在高发热量的场所，如通讯基站、机房，信息中心等， 一般采用标准配置的分 体空调来调节室内温度。这种传统的分体空调是利用户外冷机的运行来满足发热场所内部 的冷负荷要求，而没有考虑室外气温较低时对自然冷源的利用。配置在这些发热场所的制 冷设备需终年运行，持续发热的特性使得户外冷机需要终年不间断地运行。在不考虑设备 本身寿命减短的前提下，能耗大也是非常重要的问题。 也有少数场所采用了 一些手段来利用自然冷源，如直接将室外冷空气引入室内对 设备进行冷却，或单纯利用室外换热器搜集冷源，再利用室内换热器进行换热以提供冷负 荷。对于前者，由于室外空气质量没有保障，直接将冷空气引入室内容易使基站等设备受 损，并且由于以上的简单手段不容易时刻保证满足负荷要求而使得冷机频繁启停，增加了 不必要的能耗；而对于后者，当室外温度并不是非常低的时候(比如说16t:左右)，单纯利 用室外的换热器不能满足室内需求，这时往往需要同时另配完全负荷的冷机，这就导致了 重复投资。而如果将冷机和室外表冷换热设备联动，当自然冷源不能被室内负荷满足时，就 要起动冷机；而一旦被满足就停止冷机运行，如此反复，使得冷机频繁起停，而冷机启动时 的启动功耗远大于正常运行时的功耗，因此会增加许多无谓能耗。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是针对现有技术中制冷设备所存在的上述不足， 提供一种可充分利用自然冷/热源、并且可大大减少户外机组起停次数的组合式制冷/制 热系统，该组合式制冷/制热系统可有效节约能源，特别适宜长期需要冷/热负荷的场所使 用。 解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该组合式制冷/制热系统包括户
外机组、户内机组，所述户外机组包括有机械制冷/制热单元和自然冷/热源收集单元，所
述户内机组包括室内换热器以及分别与之连通的供水管和回水管，所述机械制冷/制热单
元通过管线分别与所述供水管接口和回水管接口连通，并通过供水管和回水管与所述室内
换热器组成机械制冷/制热循环回路，自然冷/热源收集单元通过管线分别与所述供水管
接口和回水管接口连通，并通过供水管和回水管与所述室内换热器组成自然冷/热源循环
回路，还包括有蓄能装置，所述蓄能装置连接在供水管与室内换热器之间的管线上。 优选的是，所述供水管接口上可连接有三通阀，供水管接口通过所述三通阀的转
换分别与机械制冷/制热单元和自然冷/热源收集单元连通。这样，机械制冷/制热单元
和自然冷/热源收集单元就可以共用一套户内机组，从而节省了成本。 进一步优选的是，所述蓄能装置和室内换热器之间的供水管管线与回水管之间可接有两通阀。利用该两通阀的开闭，可以用来切换末端蓄能装置的蓄能与换热两种工作状 态。 本实用新型制冷/制热系统的工作分为三种工况，机械制冷/制热工况，自然制冷 /制热工况以及蓄能装置冷量/热量释放工况。在该系统工作过程中优先选用自然制冷/ 制热工况，其次是蓄能装置冷量/热量释放工况，最后是机械制冷/制热工况，上述三种工 况在整个基站内部的循环水路系统完全一致，共用一套管路系统，通过所述三通阀来实现 上述三种不同工况之间的转换。 更优选的是，该组合式制冷/制热系统还包括有对该组合式制冷/制热系统进行 控制的控制单元，所述控制单元包括控制器、设置在室内的室内温度传感器和设置在户外 的户外温度传感器，所述室内温度传感器和户外温度传感器分别与控制器电连接；所述三 通阀采用电动三通阀，所述两通阀采用电动两通阀，所述三通阀和所述两通阀分别与所述 控制单元中的控制器电连接。室内温度传感器和户外温度传感器分别将其所采集到的温度 数值传送给控制器，控制器对采集到的温度数值进行运算后将其控制指令发送至所述三通 阀和两通阀，以控制其转换和通断。通过控制单元的控制，该系统可实现完全自动控制。 机械制冷/制热单元可包括互相连通的压縮机、冷凝器、蒸发器，所述蒸发器还与 所述供水管接口和回水管接口连通。 其中，所述蒸发器中有第一换热器，所述第一换热器为液体-液体换热器；所述冷 凝器中有第二换热器，所述第二换热器为气体_液体换热器；所述自然冷/热源收集单元中 有第三换热器，所述第三换热器为气体_液体换热器，该换热器在条件允许的情况下可以 用另一组液体-液体换热器代替，如条件允许时将室外表冷换热器置于河流或者湖泊中。 优选的是，所述第三换热器与所述第二换热器并列设置，其中第三换热器设于更 靠近自然冷/热源的位置，在第三换热器和第二换热器的前方还设有风机。风机可为所述 第三换热器或第二换热器提供强制换热，加快自然冷/热源收集单元或机械制冷/制热单 元的热交换，从而提高了整个系统的运行效率。 优选所述回水管接口上安装有水泵，以加快水循环速度，提高热交换的效率。 所述蓄能装置采用相变蓄能装置，其包括水箱和放置在所述水箱内的多个相变蓄 能片。 所述水箱内部设置有多排支架，每个支架上设置有多个相变蓄能片，每相邻两相 变蓄能片之间留有适当的间隙，每相邻两支架上的相变蓄能片之间也留有适当的间隙。设 置间隙主要用于水箱内水的流动以实现换热。 所述相变蓄能片采用可拆卸的方式设置在所述支架上，这样可以根据不同温度需 要选用不同相变点的相变蓄能片。 当自然冷/热源充沛时，本实用新型组合式制冷/制热系统可以最大限度地利用 自然冷/热源，从而达到节约能源的目的。所增加的蓄能装置，使得无论是在自然制冷/制 热还是机械制冷/制热的工况下，都可以将富余的冷/热量储存在蓄能装置中，从而进一步 提高了自然冷源的利用率。同时，通过蓄能装置储存能量，并且在适当的时候将蓄能装置所 储存的能量释放出来，既节约了能源，又能减少户外机组的运行时间和起停次数，避免了不 必要的运行功耗。
图1为本实用新型户外机组的原理图 图2为本实用新型组合式制冷/制热系统的安装图 图3为实施例1中三通阀7的结构示意图 图4为实施例1中相变蓄能装置的结构示意图 图5为图4中相变蓄能装置中的相变蓄能片在支架上的安装示意图 图6为实施例1中组合式制冷/制热系统的自然冷源制冷工况图 图7为实施例1中组合式制冷/制热系统的自然冷源蓄冷工况图 图8为实施例1中组合式制冷/制热系统的蓄能装置释放冷量工况图 图9为实施例1中组合式制冷/制热系统的机械制冷工况图 图10为实施例1中组合式制冷/制热系统的机械蓄冷工况图 图中1-风机2-自然冷/热源收集单元3-冷凝器4-压縮机5-蒸发器7_三
通阀8-水泵9-供水管接口 10-回水管接口 11-室内换热器12-两通阀13-蓄能装置
14-水箱15-支架16-相变蓄能片
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。 以下实施例为本实用新型的非限定性实施例。 实施例1 : 如图1、2所示，本实施例中，组合式制冷/制热系统包括安装于户外的户外机组、 安装于室内的户内机组以及对整个组合式制冷/制热系统进行控制的控制单元。所述户外 机组包括有机械制冷/制热单元和自然冷/热源收集单元2，所述户内机组包括室内换热器 11以及与室内换热器11分别连通的供水管和回水管。 机械制冷/制热单元通过管线分别与供水管接口 9和回水管接口 10连通，并通过 供水管和回水管与所述室内换热器11组成机械制冷/制热循环回路；自然冷/热源收集单 元2也通过管线分别与供水管接口 9和回水管接口 10连通，并通过供水管和回水管与室内 换热器11组成自然冷/热源循环回路。 本实施例中，供水管接口 9上连接有三通阀7，为了能共用一套户内机组，机械制 冷/制热单元和自然冷/热源收集单元2不可同时与户内机组连通，因此在供水管接口 9 上设置一个三通阀7，使得机械制冷/制热单元和自然冷/热源收集单元2通过三通阀7的 转换分别与供水管接口 9连通。 如图3所示，本实施例中，三通阀7采用L型电动三通阀(如采用0konof f-DQ320)， 该三通阀7有两种连通方式， 一种是A-B连通， 一种是B-C连通。 所述机械制冷/制热单元包括互相连通的压縮机4、冷凝器3和蒸发器5，所述蒸 发器5还与所述供水管接口 9和回水管接口 IO连通。 其中，蒸发器5中有第一换热器，第一换热器为液体-液体换热器；冷凝器3中有 第二换热器，第二换热器为气体_液体换热器；自然冷/热源收集单元2中有第三换热器， 第三换热器2为气体-液体换热器。本实施例中，第三换热器采用翅片铜管式换热器。 所述第三换热器与所述第二换热器并列设置，第三换热器设于更靠近自然冷/热源的外侧位置，在第三换热器和第二换热器的正前方还设有风机1。风机1转动可加快自然 冷/热源收集单元2或机械制冷/制热单元的热交换，从而提高整个系统的运行效率。 在回水管接口 IO上安装有水泵。 自然冷/热源收集单元2的输出端通过三通阀7的A-B连通口与供水管接口 9连 通，其输入端通过水泵8与回水管接口 IO相连。机械制冷/制热单元中蒸发器5的输出端 通过三通阀7的B-C连通口与供水管接口 9连通，蒸发器5的输入端通过水泵8与回水管
接口 io相连。 在供水管与室内换热器11之间的管线上还有蓄能装置13，蓄能装置13设置在室 内。本实施例中，蓄能装置采用相变蓄能装置。 所述蓄能装置和室内换热器11之间的供水管管线与回水管之间接有两通阀12。 本实施例中，两通阀采用电动两通阀。 如图4、5所示，所述相变蓄能装置包括水箱14和放置在水箱14内的多个相变蓄 能片16。水箱14内设有多排支架15。每个支架上设置有多个相变蓄能片16，每相邻两个 相变蓄能片之间留有适当的间隙。每相邻两支架上的相变蓄能片之间也留有适当的间隙。 这样，由于相邻的相变蓄能片之间纵向、横向均留有间距，因此循环水可从所述纵向、横向 间距中通过。 相变蓄能片16采用可拆卸的方式设置在支架15上，可根据不同温度需要选取不 同相变点的相变蓄能片。相变蓄能片16为空心结构，其内储存有特定的相变材料，用于储 存冷量或热量。相变蓄能片可选用澳大利亚公司生产的相变蓄能片。 所述控制单元包括控制器、设置在室内的室内温度传感器和设置在户外的户外温 度传感器。 室内温度传感器和户外温度传感器分别与控制器电连接，三通阀7和两通阀12也 分别与控制器电连接。由户外温度传感器和室内温度传感器分别将所采集到的温度数据传 送给控制器，由控制器进行处理后再发送指令给三通阀7或两通阀12，通过控制器控制三 通阀7的转换和两通阀12的通断。 在本实施例中，该组合式制冷/制热系统在工作工程中分为三种工况，即自然制 冷/制热工况、机械制冷/制热工况，以及蓄能装置释放冷量/热量工况。由控制器对该系 统的三种工况的选用顺序进行控制，在系统工作过程中优先选用自然制冷/制热工况，其 次选择蓄能装置释放冷量/热量工况，最后选用机械制冷/制热工况，此三种工况通过控制 器利用三通阀的管路转换以及两通阀12的通断来实现。 下面是本实施例中的组合式制冷/制热系统对全年需要冷负荷的场所进行供冷 的工作过程，其室内温度要求为15°C 25°C。 本实施例中，将户外温度传感器所采集到的户外温度设为1\，室内温度传感器所 采集到的室内温度设为T2。
运行模式100 : 当户外温度1\低于18t:、室内温度T2高于26t:时，控制器判断需要对室内进行降 温。控制器指令启动自然冷源制冷工况进行制冷。如图6所示，控制器指令三通阀7的A-B 通道连通，机械制冷单元停止运行，自然冷源收集单元2主动搜集自然冷量，风机1运行，水 泵8运行，两通阀12断开。自然冷源收集单元2所收集的冷量通过三通阀7的A-B通道口 ，
6再由供水管接口9传送到室内机组，室内换热器11以对流的方式与室内空气进行换热以达 到降温的目的。此时，室内冷负荷完全由外部自然冷源提供。与此同时，当回水管中循环水 的温度低于相变蓄能装置中相变蓄能片16的温度时，相变蓄能装置13将自动储存冷量。
运行模式200 : 当室内温度T2小于22°C 、室外温度1\低于15°C时，控制器判断室内温度T2满足该 室内温度要求，无需对室内进行降温。控制器指令继续采用自然冷源制冷工况。如图7所 示，三通阀7的A-B通道连通，两通阀12接通，室内换热器11被旁通。此阶段为自然冷源 为相变蓄能装置13进行集中蓄冷阶段。待蓄冷结束之后，风机1停止运行，水泵8停止运 行，整个制冷系统停止运行。 运行模式300 : 当室内温度L重新升至26t:以上时，控制器判断需要对室内进行降温。控制器指 令启动蓄能装置释放冷量工况进行制冷。如图8所示，风机1不启动，三通阀7的B-C通道 连通，两通阀12断开，水泵8运行，由相变蓄能装置13依靠在运行模式200中所储存的冷 量对室内换热器11提供冷量，室内换热器11再以对流的方式对室内降温。此过程为相变 蓄能装置13释放冷量的工况。室内温度T2下降，并保持在18°C -25°〇范围内。
运行模式400 : 当室内温度T2再次升至26°C以上、且此时室外温度1\低于18°C时，控制器判断需 要对室内进行降温。控制器指令重新启动自然冷源制冷工况进行制冷。如图6所示，三通 阀7的A-B通道连通，风机1重新启动，水泵8运行，两通阀12关闭，由自然冷源收集单元 2收集冷源，重新利用自然冷源向室内提供冷量，制冷系统重新按运行模式100运行。 运行模式500 : 当室内温度T2再次升至26°C以上、且室外温度1\高于25t:时，控制器判断需要对 室内进行降温。控制器指令启动机械制冷工况进行制冷。如图9所示，三通阀7的B-C通道 连通，两通阀12关闭，压縮机4、冷凝器3、蒸发器5运行，风机1运行，由机械制冷单元提供 冷量，并将所产生的冷量通过三通阀7的B-C通道口，再由供水管接口 9传送到室内机组， 最后由室内换热器ll与室内空气进行对流换热以达到降温目的。与此同时，当回水管中循 环水的温度低于相变蓄能装置中相变蓄能片16的温度时，相变蓄能装置13将自动储存冷 运行模式600 : 在运行模式500的作用下，当室内温度T2回落到22t:以下时，控制器判断无需对 室内进行降温。如图IO所示，两通阀12接通，室内换热器11被旁通，机械制冷单元继续运 行，集中为相变蓄能装置13进行蓄冷。当相变蓄能装置13蓄冷结束时，压縮机4停止运行， 水泵8停止运行，整个制冷系统停止运行。 当室内温度T2重新升到26t:以上时，重复运行模式300，由相变蓄能装置13释放 冷量以制冷。 上述实施例中的制冷系统既可在冬冷夏热地区使用，也可在冬冷夏凉地区考虑昼 夜温差和峰谷电价差进一步强化节能功效。此外，还可选用不同的相变蓄能材料和控制方 式来满足不同需求，比如对常年需要热负荷的场所进行制热。 实施例2 :
7[0065] 本实施例与实施例1的不同之处在于，该组合式制冷/制热系统中不包括有控制 单元。实施例1中所述三种制冷/制热模式的转换是通过人工手动转换三通阀7和控制两 通阀12的通断来完成的。 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性 实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本 实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进(如针对终年需要供热的场合 的特殊设计机组系统等)，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种组合式制冷/制热系统，包括户外机组、户内机组，所述户外机组包括有机械制冷/制热单元和自然冷/热源收集单元，所述户内机组包括室内换热器(11)以及分别与之连通的供水管和回水管，所述机械制冷/制热单元通过管线分别与所述供水管接口(9)和回水管接口(10)连通，并通过供水管和回水管与所述室内换热器组成机械制冷/制热循环回路，自然冷/热源收集单元通过管线分别与所述供水管接口(9)和回水管接口(10)连通，并通过供水管和回水管与所述室内换热器组成自然冷/热源循环回路，其特征在于还包括有蓄能装置(13)，所述蓄能装置连接在供水管与室内换热器(11)之间的管线上。
2. 根据权利要求l所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述供水管接口 (9)上 连接有三通阀(7)，供水管接口 (9)通过所述三通阀(7)的转换分别与机械制冷/制热单元 和自然冷/热源收集单元连通；所述蓄能装置和室内换热器(11)之间的供水管管线与回水 管之间接有两通阀(12)。
3. 根据权利要求2所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于还包括有对该组合式制 冷/制热系统进行控制的控制单元，所述控制单元包括控制器、设置在室内的室内温度传 感器和设置在户外的户外温度传感器，所述室内温度传感器和户外温度传感器分别与控制 器电连接；所述三通阀(7)采用电动三通阀，所述两通阀(12)采用电动两通阀，所述三通阀 (7)和所述两通阀(12)分别与控制单元中的控制器电连接。
4. 根据权利要求3所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述机械制冷/制热单 元包括互相连通的压縮机(4)、冷凝器(3)、蒸发器(5)，所述蒸发器(5)还与所述供水管接 口 (9)和回水管接口 (10)连通。
5. 根据权利要求4所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述蒸发器(5)中有第 一换热器，所述第一换热器为液体-液体换热器；所述冷凝器(3)中有第二换热器，所述第 二换热器为气体-液体换热器；所述自然冷/热源收集单元(2)中有第三换热器，所述第三 换热器为气体_液体换热器。
6. 根据权利要求5所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述第三换热器与所述 第二换热器并列设置，其中第三换热器设于更靠近自然冷/热源的位置，在第三换热器和 第二换热器的前方设有风机(1)。
7. 根据权利要求1-6之一所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述回水管接口 (10)上安装有水泵(8)。
8. 根据权利要求1-6之一所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述蓄能装置采 用相变蓄能装置，其包括水箱(14)和放置在所述水箱内的多个相变蓄能片(16)。
9. 根据权利要求8所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述水箱(14)内部设置 有多排支架(15)，每个支架(15)上设置有多个相变蓄能片(16)，每相邻两个相变蓄能片之 间留有适当的间隙，每相邻两支架上的相变蓄能片之间也留有适当的间隙。
10. 根据权利要求9所述的组合式制冷/制热系统，其特征在于所述相变蓄能片(16) 采用可拆卸的方式设置在所述支架(15)上，根据不同温度需要选取不同相变点的相变蓄 能片。
专利摘要一种组合式制冷/制热系统，包括户外机组、户内机组，户外机组包括有机械制冷/制热单元和自然冷/热源收集单元，户内机组包括室内换热器(11)以及分别与之连通的供水管和回水管，机械制冷/制热单元通过管线分别与所述供水管接口(9)和回水管接口(10)连通，自然冷/热源收集单元通过管线分别与所述供水管接口(9)和回水管接口(10)连通，还包括有蓄能装置(13)，所述蓄能装置连接在供水管与室内换热器(11)之间的管线上。该组合式制冷/制热系统将自然冷源和机械制冷/制热单元组合使用，充分利用自然冷源，将剩余冷量储存起来，既提高了自然冷源的利用率，又减少了冷机的起停次数，有效地节约了能源，避免了损耗。
文档编号F25B29/00GK201476402SQ20092016124
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者祝立志, 郭海新 申请人:郭海新;祝立志;昆山开思拓空调技术有限公司