[發明專利]熱管制冷復合空調專用蒸發器

有效

• 申請號: 201010134287.9
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101818972A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 石文星;王寶龍;韓林俊;郭忠建;李先庭
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京水木能環節能技術有限公司
• 主分類號: F25B39/02
• 分類號: F25B39/02;F24F5/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種熱管制冷復合空調專用蒸發器，適用于熱管制冷復合空調機組，屬于制冷空調設備領域。

背景技術

“全年需冷空間”是指那些因室內發熱量過大或圍護結構散熱過小，同時由于空間使用要求需維持室內溫度恒定于較低水平，從而導致室內呈現全年冷負荷，需要全年提供冷量的空調房間。近年來，隨著我國經濟的繁榮以及通訊，IT，金融，建筑等有關行業的迅猛發展，各類全年需冷空間以驚人的速度持續增長，包括移動基站，IDC數據機房，計算機機房，服務器機房，大型公共建筑內區，某些工藝廠房等。以移動基站為例，截止2009年9月，我國三大移動業務運營商的基站總數已突破80萬個，隨著3G乃至4G業務的發展，我國的基站建設將進入一個持續增長期。同時，由于我國IT，金融，通信等行業高速發展催生的數據存儲，交互和傳輸等方面需求的迅猛增長，IDC數據機房和其他各類服務器機房也與日俱增。

現有基站、IDC機房和服務器機房的空調冷卻方式一般是采用機房專用空調機，全年制冷運行。由于這些空間內部的電子通訊設備密集，發熱功率較高，從而招致了極高的空調設備能耗。同時，冬季負荷較低時，空調壓縮機將頻繁啟停，不僅會造成啟停能耗，還會縮短壓縮機的壽命。

為了解決以上問題，一種熱管制冷復合空調機組的方案相繼提出，如專利冷媒自然循環并用型單元式空調機組(申請號：CN200810102064.7)，一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置(申請號：CN200910119883.7)等。這類機組將常規蒸氣壓縮式制冷循環與分離式熱管自然循環有機融合，兩者共用一個蒸發器和冷凝器。在室外溫度較高時，機組運行于常規蒸氣壓縮制冷模式，而在室外溫度足夠低時，切換至熱管自然循環模式，關閉壓縮機，只開啟兩器風機，達到以低能耗散熱的效果。相比于全年主動制冷的機房專用機，該類機組在室外溫度較低時能夠充分利用室外冷量對室內進行降溫，減少了壓縮機的開啟時間，從而能夠達到較好的節能效果。同時，由于熱管模式和制冷模式共用兩器，所以其成本和維護投入都會大大降低。

由于這種機組的熱管模式和制冷模式共用蒸發器和冷凝器，而事實上，對于風冷翅片管式蒸發器的優化設計，熱管模式和制冷模式并不一致。用于常規蒸氣壓縮制冷機組的風冷管翅式蒸發器的結構如圖1所示，液態制冷劑經分液頭和分液管進入換熱管，吸熱蒸發為氣態，并匯聚進入集氣管，被抽吸至壓縮機。而這一結構并不適用于熱管模式，原因主要有以下三點。

第一，熱管模式的循環動力相比制冷模式要小得多，管路阻力對其性能的影響很大，采用阻力較大的分液頭和分液管將較大程度的削弱熱管性能。

第二，單獨制冷用蒸發器的集氣管管徑較小，換熱器支路較少，制冷劑在換熱管與集氣管中的流速較大，有利于回油。但這種設計帶來的蒸發器阻力較大，將會惡化熱管模式的性能。若需兼顧熱管模式，增多換熱器支路，調大集氣管管徑，則會導致制冷模式下，換熱管和集氣管內的制冷劑流速減小，影響制冷模式的壓縮機回油安全。阻力和回油的蒸發器設計矛盾比較突出。

第三，蒸發器內兩相制冷劑吸熱沸騰蒸發時將產生大量的氣泡，氣泡將擠占制冷劑的流動空間，對制冷劑的順利排出不利。為及時排出這些氣泡，原則上蒸發器的每一條制冷劑支路應設計為沿流動方向不斷上升的流程布置。對于單獨制冷的蒸發器，由于壓縮機驅動動力較大，氣泡對流動的阻礙作用并不明顯，所以蒸發器每根換熱支管的流程設計并沒有太大的限制。而對于熱管模式而言，由于其驅動制冷劑流動的動力比較有限，若沿襲常規換熱管的走向設計，尤其是類似圖1所示上下交錯的流程布置，則氣泡將難以及時排出蒸發器，從而嚴重阻礙制冷劑蒸氣順利排出，極大的影響熱管模式性能。

蒸發器作為熱管制冷復合空調機的基礎部件，其結構和設計直接左右了復合空調機的性能，所以亟需研發適合熱管制冷復合空調機使用的蒸發器，突破傳統蒸發器存在的問題，加快熱管制冷復合空調機的研發和推廣進程，為空調行業以及國家的節能減排工作貢獻力量。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提出一種熱管制冷復合空調專用蒸發器，用于熱管制冷復合空調機組，解決傳統蒸發器的回油，阻力等問題，提高復合機組運行的可靠性和高效性。

本發明的技術方案如下：