热管冷量回收节能空调系统技术方案

本发明专利技术涉及热管节能技术领域，是一种将热管技术应用于空调系统，实现冷量回收，大幅度降低空调过程能耗的热管冷量回收节能空调系统，将１～２０个热管子系统、空调表冷器或喷淋冷却器、挡水板及空气流动子系统有机组合为一体，形成空调系统，按气流流动方向，热管子系统的蒸发器安装在表冷器之前，冷凝器安装在表冷器之后；每个热管子系统都有其相对应的蒸发器、冷凝器、气液分离器或气液分离母管、储液器、溶液循环泵、分液器及相互间连接管道形成双循环系统，本发明专利技术具有结构原理简单，系统使用安全可靠，工质稳定，节能省耗，自动化程度高，调温控温技术简便，系统安装结构不受地理和环境影响等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热管节能
，是一种将热管技术应用于空调系统，实现冷量回收，大幅度降低空调过程能耗的热管冷量回收节能空调系统。
技术介绍
随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，空调系统的应用日趋广泛工业生产中为实现生产过程需要有工艺性空调、商用建筑(写字楼、宾馆饭店、大中型商场等)需要有商用空调，个人家庭则需要有家用空调；空调系统已成为能耗大户，且其能耗量正逐年增多。以商用建筑为例，空调能耗是商业建筑能耗的主要部分，占总能耗的50～60％。初步估计目前全国商用中央空调用电量为400万～450万kW。按重庆和上海的统计，中央空调用电量已分别占全市总用电量的23％和31.1％，给各城市的供配电带来了沉重的压力。随着现代化建设的发展，能源供应会更加紧张，将会导致影响经济的持续发展。因此节约空调能耗是刻不容缓的。空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。空调系统的主要任务是保证被调环境区域的温度、湿度、空气的新鲜度、洁净度及流动速度满足生产或生活的要求，其中最重要且耗能最大的是温度与湿度的调节。舒适性空调和湿度要求不高的工艺性空调在夏季主要任务是降温除湿；而在春季和梅雨季节，最主要任务是除湿；秋季降温除湿的任务较小，能耗也较小，冬季主要是适度供热。对于特殊的工艺性空调系统，常要求被调环境一年四季都必须保持较低的湿度，有时，被调环境中还有一定的湿分散发，这类系统的去湿是最重要的环节，也是空调系统中能耗最大的环节。综上所述，除湿过程在空调中具有非常重要的意义，为实现该过程，通常采用空调表冷器(或喷淋冷却器)将空气温度降低到露点温度，使空气中的水分凝结出来，这一降温除湿过程需要消耗大量的能量，空调过程能否节能运行直接取决于降温除湿过程是否高效节能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于减小空调系统降温除湿过程的能耗，实现高效节能的空气调节过程，提出一种能够将热管节能技术与空调表冷器(或喷淋冷却器)有机结合，实现高效节能的降温除湿过程的新型节能空调系统。为了实现上述目的，本专利技术将n个(1≤n≤20)热管子系统、空调表冷器或喷淋冷却器、挡水板、空气流动子系统按常规原理有机组合为一体，形成能够高效回收利用空调表冷器或喷淋冷却器冷量，最大限度地减小降温除湿过程能耗的新型空调系统。本专利技术的热管冷量回收节能空调系统由空调表冷器或喷淋冷却器、挡水板、内循环热管子系统、外循环热管子系统、供风温度控制子系统及空气流动子系统组成；按气流流动方向，热管子系统的蒸发器安装在表冷器或喷淋冷却器之前，而其冷凝器安装在挡水板之后，挡水板安装在表冷器或喷淋冷却器之后；其总体技术方案是经空调表冷器或喷淋冷却器冷却去湿后的空气进入热管子系统的冷凝器中，将冷量传递给热管冷凝器中的工质，使热管内的气态工质转变为液态工质，冷凝后的液态工质流到储液罐中，溶液循环泵从储液罐中抽取液态工质，经液体输运管将液体工质输送到分液器，又经分液器和等长度的分配管束，均匀地将液态工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收流经热管蒸发器的空气热量，部分液体气化，经两相流管进入气液分离器实现气液分离，随后，液态工质流经调节阀和输送管回到储液罐，形成了液体工质小循环；而气态工质则经气体管路进入气体分配母管，由均匀分配管将气体输送到冷凝器的每个管路中，在冷凝管路中再次吸收空调表冷器冷却去湿后的空气冷量实现完全冷凝后，由冷凝液回送管将冷凝液送入储液罐，形成热管工质大循环。在热管的循环过程中，热管内液态工质的蒸发过程吸收了流经热管蒸发器空气的热量，实现了空气的预冷却，降低了进入表冷器中的空气温度，大幅度节约了冷却去湿过程的能耗。本专利技术通过控制热管换热量实现供风温度的控制，其技术方案是由温度传感器感应被热管冷凝器加热后空气的温度，将信号传递给温度控制器，该温度控制器按照规定的控制算法对溶液泵进行调节，改变蒸发器中的液体循环流量，从而改变了蒸发器中产生的蒸气量，这样便改变了冷凝器中的冷凝量，实现了热管换热量的调节和加热介质温度的控制。当溶液泵停止运行时，蒸发器中的工质很快全部蒸发完毕，随后，换热过程完全停止，换热量为零；随着溶液泵流量从零逐步增大，蒸发器的产气量渐渐增大，热管换热系统的换热量也逐步增大，直到达到某一最大值。本专利技术正是利用这一变化过程，实现供风温度的调节。本专利技术的每个热管子系统中蒸发器与冷凝器的相对安装高度、安装方式(水平或垂直安装或按某一倾角安装)不受任何限制，只要其储液罐低于蒸发器与冷凝器，保证冷凝液能顺利回流到储液罐便可正常工作；若冷凝器必须安装在储液罐下部的情况，只要在热管冷凝器回流管上安装一个冷凝器回流溶液泵即可。本专利技术中的各热管子系统的气液分离器是独立的一个部件，或是与蒸发器连为一体的气液分离母管；各热管子系统的气态工质母管是一个独立的部件，或与均匀分气管及冷凝器组合为一体。本专利技术中的热管子系统数是1～20个，可根据控制对象的特点及每个热管的结构与换热能力来决定；当有多个热管子系统时，要按照内循环热管和外循环热管的方式布置蒸发器和冷凝器，即最靠近空调表冷器或喷淋冷却器的蒸发器和冷凝器为内循环热管子系统的换热器，而离空调表冷器或喷淋冷却器最远的蒸发器和冷凝器为最后一个热管子系统的换热器。在配置合理的前提下，热管子系统的数量越多，所能节省的外部冷源比例也越大，但同时供风温度升高，送风温差减小。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点一是与现有仅采用空调表冷器(或喷淋冷却器)降温去湿的空调系统相比，本专利技术的热管冷量回收节能空调系统通过冷量的回收利用，使去除空气中同样的水分，所需的外部冷源冷量较原空调系统需冷量大幅度降低，具体节能比例与被处理空气的状态点、热管子系统的数量、空调系统的送风温差要求等有关；二是与需要对降温去湿后对空气进行加热，以满足送风温差要求的空调系统相比，本专利技术的热管冷量回收节能空调系统不仅降低了除湿过程的能耗，而且实现了对降温去湿后空气的适度加热，减少了再热器的初投资，无再热器的运行能耗；三是本专利技术采用n个热管子系统(1≤n≤20)形成内外循环方式，既方便了热管子系统与不同空调系统的负荷匹配，还保证了每个热管子系统的蒸发器与冷凝器的换热过程有一定的温差，减小了热管的换热面积；四是本专利技术采用n个热管子系统(1≤n≤20)形成的内外循环方式，实现了对外部提供冷量的n次重复回收应用，大幅度降低了降温去湿过程的能耗，n越大，节能效果越好；但n越大，系统也越复杂；五是本专利技术的热管冷量回收节能空调系统的每个热管子系统都有其相对应的蒸发器、冷凝器、气液分离器(或气液分离母管)、储液器、溶液循环泵、分液器及相互间连接管道，工作时形成双循环系统，该类形式的热管子系统彻底解决了原分离式热管中存在的工作液输送力不够、分液不均匀等问题；六是本专利技术的热管冷量回收节能空调系统能够方便地通过控制热管子系统的溶液泵实现供风温度的控制；七是本专利技术中热管蒸发器与冷凝器的相对安装高度、安装方式(水平安装、垂直安装或按某一倾角安装)不受任何限制，故可方便地与风机、风道、过滤器等其它部分相配合，构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管冷量回收节能空调系统，其特征在于将１～２０个热管子系统、空调表冷器或喷淋冷却器、挡水板及空气流动子系统有机组合为一体，形成空调系统，按气流流动方向，热管子系统的蒸发器安装在表冷器之前，冷凝器安装在表冷器之后；每个热管子系统都有其相对应的蒸发器、冷凝器、气液分离器或气液分离母管、储液器、溶液循环泵、分液器及相互间连接管道形成双循环系统；经空调表冷器或喷淋冷却器冷却去湿后的空气进入热管子系统的冷凝器中，将冷量传递给热管冷凝器中的工质，使热管内的气态工质转变为液态工质，冷凝后的液态工质流到储液罐中，溶液循环泵从储液罐中抽取液态工质，经液体输运管将液体工质输送到分液器，又经分液器和等长度的分配管束，均匀地将液态工质分配给蒸发器中的每个蒸发管路，在蒸发管路中，液态工质吸收流经热管蒸发器的空气热量，部分液体气化，经两相流管进入气液分离器实现气液分离，随后，液态工质流经调节阀和输送管回到储液罐，形成液体工质小循环；气态工质则经气体管路进入气体分配母管，由均匀分配管将气体输送到冷凝器的每个管路中，在冷凝管路中再次吸收空调表冷器冷却去湿后的空气冷量实现完全冷凝后，由冷凝液回送管将冷凝液送入储液罐，形成热管工质大循环；在热管的循环过程中，热管内液态工质的蒸发过程吸收流经热管蒸发器空气的热量，使空气预冷却。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田小亮，孙晖，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]