一种气液混合动力型热管复合式制冷系统及制冷方法与流程

本发明涉及制冷，尤其涉及一种气液混合动力型热管复合式制冷系统及制冷方法。

背景技术：

1、传统蒸气压缩制冷循环中低温低压的过热气体进入气动压缩机吸气侧，经压缩后变成高温高压气体排出并进入冷凝器，在冷凝器中被外界冷源冷却为中温高压过冷液体，后经节流装置节流变为低温低压两相流体进入蒸发器中，吸收热量后变为低温低压过热气体吸入气动压缩机并再次进行循环。其压焓图如图2所示，压焓图以绝对压力为纵坐标，以焓值为横坐标，制冷循环为一个先增压再降压的过程，该过程需要消耗较大的能耗，故能效比cop(co-eff icient of performance)较低。图2-3中：字母代表完结状态，a-b过程在压缩机中发生，b-c过程在冷凝器中发生，c-d过程在膨胀阀中发生，d-a过程在蒸发器中发生。

2、当制冷循环外界环境逐渐改善时，如室外环境温度降低可使用自然冷却替代或部分替代机械压缩制冷，使得冷凝压力降低，即整个循环图冷凝压力线逐渐下降，蒸发压力线基本维持不变，则循环图逐渐趋近热管循环(图3所示)，甚至达到热管循环状态，故可以理解为，热管循环是制冷循环最理想、最原始的状态，也是能耗最小的状态，只是由于室外环境条件不足，导致原有的热管循环要产生制冷目的，必须采用先增压再降压的方式偏离其本来循环，但只要外界环境足够，制冷循环就会逐渐趋向热管循环。如何充分利用自然冷源，提高运行效率，实现节能运行，并突破室内、外机组安装位置的限制瓶颈是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种气液混合动力型热管复合式制冷系统及制冷方法，将氟泵技术、气相动力型热管技术以及蒸汽压缩制冷技术相融合，形成了三者优势互补的新型节能冷却技术，解决如何充分利用自然冷源，提高运行效率，实现节能运行，并突破室内、外机组安装位置的限制瓶颈的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种气液混合动力型热管复合式制冷系统，包括：依次连接成循环回路的气动压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，所述循环回路上与所述气动压缩机还并联设置有氟泵。

3、本发明的有益效果是：复合式制冷机组具有4种运行模式：氟泵制冷循环模式(简称：氟泵模式)、氟泵制冷循环+气相动力型热管循环模式(简称：氟泵+气动热管模式)、气相动力型热管循环模式(简称：气动热管模式)以及蒸气压缩制冷循环模式(简称：机械制冷模式)，根据室内外温度，制冷机组自动切换循环运行模式。此复合式制冷系统将氟泵技术、气相动力型热管技术以及蒸汽压缩制冷技术相融合，形成了三者优势互补的新型节能冷却技术，充分利用自然冷源，提高运行效率，实现节能运行，并突破室内、外机组安装位置的限制瓶颈。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述节流装置包括：电磁阀和膨胀阀，所述电磁阀与所述膨胀阀并联设置。

6、采用上述进一步方案的有益效果是：将电磁阀与膨胀阀并联设置，使得通过切换电磁阀以及膨胀阀的开启或关闭实现不同模式的切换。

7、进一步，所述节流装置与并联设置的所述气动压缩机和所述氟泵集成于一体构成制冷机组。

8、采用上述进一步方案的有益效果是：将节流装置与气动压缩机和氟泵集成一体设置，结构更加紧凑，可直接安装于不同的应用场景。

9、进一步，所述冷凝器为水冷冷却塔、风冷冷却塔或蒸发冷却塔；

10、所述蒸发器包括：房间级精密空调、列间空调、背板式精密空调和/或顶置式冷媒相变末端；

11、所述蒸发器分别通过一对冷媒管连接所述制冷机组的一端，所述制冷机组的另一端分别通过另一对所述冷媒管连接所述冷凝器。

12、采用上述进一步方案的有益效果是：制冷系统可耦合风冷、水冷及蒸发冷却三种冷源，搭配不同的末端形式，适用范围广，应用地域多，在不同的气候区都有较好的节能效果。

13、还公开了一种气液混合动力型热管复合式制冷方法，使用如上所述制冷系统，步骤为：

14、将气动压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器串联连接成循环回路，并将氟泵与气动压缩机并联设置；

15、根据室外空气干球温度，制冷系统切换不同的循环模式。

16、采用上述进一步方案的有益效果是：根据室内外温度，制冷系统选择性地以其中一种模式运行，在保证室内降温要求的前提下实现节能运行的目标，同时适配性更高，可应用性更广。

17、进一步，所述根据室外空气干球温度，制冷系统切换不同的循环模式的步骤包括：

18、当室外空气干球温度tw≤0℃时，所述制冷系统切换为氟泵制冷循环模式；

19、当室外空气干球温度0℃<tw≤4℃时，所述制冷系统切换为氟泵制冷循环+气相动力型热管循环模式；

20、当室外空气干球温度4℃<tw<30℃时，所述制冷系统切换为气相动力型热管循环模式；

21、当室外空气干球温度tw≥30℃，所述制冷系统切换为蒸气压缩制冷循环模式。

22、采用上述进一步方案的有益效果是：根据室外空气干球温度的不同切换不同的制冷循环模式，在保证室内降温要求的前提下实现节能运行的目标，同时适配性更高，可应用性更广。

23、进一步，所述当室外空气干球温度tw≤0℃时，所述制冷系统切换为氟泵制冷循环模式的步骤为：

24、节流装置中的电磁阀开启，电子膨胀阀关闭；气动压缩机关闭，通过氟泵为制冷剂循环提供动力；

25、低温低压液态工质在蒸发器中吸热蒸发成为低温低压气态工质，在氟泵驱动下流入冷凝器放热冷凝成为低温低压液态工质，经电磁阀再次回到蒸发器吸热蒸发，往复循环。

26、采用上述进一步方案的有益效果是：采用氟泵制冷循环模式，充分利用室外自然冷源，在保证室内降温要求的前提下实现节能运行的目标，同时氟泵为热管循环提供动力，突破了热管安装位置的限制瓶颈，适配性更高，可应用性更广。

27、进一步，所述当室外空气干球温度0℃<tw≤4℃时，所述制冷系统切换为氟泵制冷循环+气相动力型热管循环模式的步骤为：

28、节流装置中的电磁阀开启，膨胀阀开启；气动压缩机以及氟泵均开启；

29、气动压缩机低压比运转，低温低压液态工质在蒸发器中吸热蒸发成为低温低压气态工质，在并联设置的气动压缩机及氟泵双重驱动下，流入冷凝器放热冷凝成为低温低压液态工质，经并联设置的电磁阀及膨胀阀再次回到蒸发器吸热蒸发，往复循环。

30、采用上述进一步方案的有益效果是：气动压缩机及氟泵共同提供气体流动所需要的动力，控制冷凝器换热能力与室内热负荷相匹配，拓宽自然冷却时间，更充分利用过渡季节的自然冷源，实现节能。

31、进一步，所述当室外空气干球温度4℃<tw<30℃时，所述制冷系统切换为气相动力型热管循环模式的步骤为：

32、节流装置中的电磁阀关闭，膨胀阀保持开启；氟泵关闭，气动压缩机开启；

33、低温低压液态工质在蒸发器中吸热蒸发成为低温低压气态工质，经低压比运转的气动压缩机压缩后成为中温中压的气态工质，流入冷凝器放热冷凝成为中温中压液态工质，经膨胀阀节流后变为低温低压液态工质再次回到蒸发器吸热蒸发，往复循环。

34、采用上述进一步方案的有益效果是：通过调节气动压缩机的压缩比，使其满足小压比制冷运行的要求，降低压缩机电耗，提高机组cop。

35、进一步，所述当室外空气干球温度tw≥30℃，所述制冷系统切换为蒸气压缩制冷循环模式的步骤为：

36、节流装置中的膨胀阀开启，电磁阀关闭；气动压缩机开启，氟泵关闭；

37、低温低压液态工质在蒸发器中吸热蒸发成为低温低压气态工质，经高压比运转的气动压缩机压缩后成为高温高压的气态工质，流入冷凝器放热冷凝成为高温高压液态工质，经膨胀阀节流后变为低温低压液态工质再次回到蒸发器吸热蒸发，往复循环。

38、采用上述进一步方案的有益效果是：提高气动压缩机压比进行制冷循环，气动压缩机的压比和换热器的换热能力始终和负荷进行匹配，保证正常给末端供冷。