[發(fā)明專利]熱管制冷復合空調(diào)專用蒸發(fā)器

有效

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• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101818972A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)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(huán)節(jié)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(chǎn)權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發(fā)明涉及一種熱管制冷復合空調(diào)專用蒸發(fā)器，適用于熱管制冷復合空調(diào)機組，屬于制冷空調(diào)設備領域。

背景技術

“全年需冷空間”是指那些因室內(nèi)發(fā)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(nèi)溫度恒定于較低水平，從而導致室內(nèi)呈現(xiàn)全年冷負荷，需要全年提供冷量的空調(diào)房間。近年來，隨著我國經(jīng)濟的繁榮以及通訊，IT，金融，建筑等有關行業(yè)的迅猛發(fā)展，各類全年需冷空間以驚人的速度持續(xù)增長，包括移動基站，IDC數(shù)據(jù)機房，計算機機房，服務器機房，大型公共建筑內(nèi)區(qū)，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(yè)務運營商的基站總數(shù)已突破80萬個，隨著3G乃至4G業(yè)務的發(fā)展，我國的基站建設將進入一個持續(xù)增長期。同時，由于我國IT，金融，通信等行業(yè)高速發(fā)展催生的數(shù)據(jù)存儲，交互和傳輸?shù)确矫嫘枨蟮难该驮鲩L，IDC數(shù)據(jù)機房和其他各類服務器機房也與日俱增。

現(xiàn)有基站、IDC機房和服務器機房的空調(diào)冷卻方式一般是采用機房專用空調(diào)機，全年制冷運行。由于這些空間內(nèi)部的電子通訊設備密集，發(fā)熱功率較高，從而招致了極高的空調(diào)設備能耗。同時，冬季負荷較低時，空調(diào)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(diào)機組的方案相繼提出，如專利冷媒自然循環(huán)并用型單元式空調(diào)機組(申請?zhí)枺篊N200810102064.7)，一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置(申請?zhí)枺篊N200910119883.7)等。這類機組將常規(guī)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)與分離式熱管自然循環(huán)有機融合，兩者共用一個蒸發(fā)器和冷凝器。在室外溫度較高時，機組運行于常規(guī)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(huán)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(nèi)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(jié)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(fā)器和冷凝器，而事實上，對于風冷翅片管式蒸發(fā)器的優(yōu)化設計，熱管模式和制冷模式并不一致。用于常規(guī)蒸氣壓縮制冷機組的風冷管翅式蒸發(fā)器的結構如圖1所示，液態(tài)制冷劑經(jīng)分液頭和分液管進入換熱管，吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)，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(huán)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(fā)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(fā)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(diào)大集氣管管徑，則會導致制冷模式下，換熱管和集氣管內(nèi)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(fā)器設計矛盾比較突出。

第三，蒸發(fā)器內(nèi)兩相制冷劑吸熱沸騰蒸發(fā)時將產(chǎn)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(fā)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(fā)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(fā)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(guī)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(fā)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(fā)器作為熱管制冷復合空調(diào)機的基礎部件，其結構和設計直接左右了復合空調(diào)機的性能，所以亟需研發(fā)適合熱管制冷復合空調(diào)機使用的蒸發(fā)器，突破傳統(tǒng)蒸發(fā)器存在的問題，加快熱管制冷復合空調(diào)機的研發(fā)和推廣進程，為空調(diào)行業(yè)以及國家的節(jié)能減排工作貢獻力量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明提出一種熱管制冷復合空調(diào)專用蒸發(fā)器，用于熱管制冷復合空調(diào)機組，解決傳統(tǒng)蒸發(fā)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(fā)明的技術方案如下：