一种节能型空调的制作方法

本发明涉及空调制冷技术领域，具体的说，它涉及一种节能型空调。

背景技术：

在全球性能源危机和环境问题日益严重的外部环境下，在我国电力供应紧张的内部环境下，节能对于我国经济发展和现代化建设具有重大的意义，设计节能型的空调产品，可积极响应国家的节能政策。

目前大中型地铁设备间数量越来越多，负载也越来越大的应用场景(如大型机房等)，降低设备间空调系统的制冷功耗，实现ppue值的下降。现在应用于全年制冷的散热设备间空调大多都是风冷空调；都为单一的蒸汽压缩式制冷机组，热量的转移完全靠单一的压缩制冷循环，在许多高纬度的地区往往很多时候室外的温度低于室内温度，热量随温度梯度自发地向室外扩散转移，利用空调变频压缩机制冷循环进行热量的转移是对能源的极大浪费。此外，频繁的启停变频压缩机，会加剧压缩设备的损耗，缩短其使用寿命，最终将导致整个空调系统的提前损坏，因此存在待改进之处。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种节能型空调，解决单一蒸汽压缩机制冷机组工作模式，有效节约空调机组制冷所损耗的能源，同时减少变频压缩机的使用次数，延长整个空调机组的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种节能型空调，包括制冷系统、通风系统及控制系统，所述制冷系统包括风冷循环系统及水冷循环系统，所述风冷循环系统包括变频压缩机、冷凝器、第一冷水板换热器，所述变频压缩机、冷凝器及第一冷水板换热器均通过管道依次连通，即所述变频压缩机将制冷剂输送至所述冷凝器制冷，再将制冷后的制冷剂输送至所述第一冷水板换热器中实现制冷剂换热，最后制冷剂从所述第一冷水板换热器输送至所述变频压缩机中完成一次风冷循环；所述水冷循环系统包括冷却塔，所述冷却塔侧壁上设置有固定设置有用于检测冷却塔空间温度的湿球温度计，所述冷却塔底部设置有循环水箱，所述冷却塔侧壁上穿设设置有冷却管，所述冷却管设置在所述循环水箱上方，所述冷却塔中设置有喷淋头，所述喷淋头设置在冷却管正上方，所述喷淋头通过管道与所述循环水箱连通设置，所述冷却塔一侧还设置有用于抽取所述循环水箱中的水进入喷淋头的抽水装置；所述通风系统包括空调内机及第二冷水板换热器，所述空调内机设置有若干个，所述空调内机包括u型热管蒸发器及送风扇，所述送风扇正对所述u型热管蒸发器设置，所述u型热管蒸发器通过管道与所述第二冷水板换热器连通形成制冷回路，所述第二冷水板换热器通过管道与所述冷却管连通形成第一换热回路管道，所述第一冷水板通过交换管与所述冷却管连通实现第一冷水板换热器与第二冷水板换热器之间的第二换热回路管道；所述控制系统包括空调控制模块，所述变频压缩机、湿球温度计及抽水装置均与所述空调控制模块电性连接。

本发明进一步设置为：所述冷却管包括冷却出水管及冷却进水管，所述第一冷水板换热器靠近第二冷水板换热器一端设置有出水管及进水管，所述出水管与所述冷却出水管连接处为出水交点，所述进水管与所述冷却进水管连接处为进水交点，所述冷却出水管上设置有冷水出口水温传感器，所述冷水出口水温传感器设置在所述出水交点及所述冷却塔之间的冷却出水管上，所述冷却进水管上设置有冷水进口水温传感器，所述冷水进口水温传感器设置在所述进水交点及所述冷却塔之间的冷却进水管上，所述冷水出口水温传感器、所述冷水进口水温传感器均与所述空调控制模块电性连接。

本发明进一步设置为：所述冷却出水管及所述冷却进水管上均设置有冷水电磁阀，各所述冷水电磁阀分别设置在出水交点与冷却塔之间及进水交点与冷却塔之间，所述出水管上设置有冷水出水电磁阀，所述冷水出水电磁阀设置在出水交点及第一冷水板换热器之间，所述进水管上设置有冷水进水电磁阀，所述冷水进水电磁阀设置在进水交点及第一冷水板换热器之间，所述冷水电磁阀、所述冷水出水电磁阀、所述冷水进水电磁阀均与所述空调控制模块电性连接。

本发明进一步设置为：所述第二冷水板换热器的安装位置在竖直方向上高于所述u型热管蒸发器的安装位置至少1m，所述u型热管蒸发器与第二冷水板换热器之间的管道上设置有末端电子膨胀阀，所述末端电子膨胀阀与所述空调控制模块电性连接。

本发明进一步设置为：所述u型热管蒸发器包括u型热管，所述u型热管设置有若干组，各所述u型热管均并列且错开设置，所述u型热管两端管口分别与第二冷水板换热器的进水口及出水口连通设置，且所述u型热管出口端设置有第一单向阀，所述u型热管进口端设置有电磁阀，所述电磁阀与所述空调控制模块电性连接。

本发明进一步设置为：所述冷却塔顶部开设有出风口，所述冷却塔侧壁上开设有进风口，所述进风口与所述出风口之间形成风冷区域，所述出风口设置有排风扇，所述排风扇正对出风口设置用于加速冷却塔中空气流通，且所述出风口开设在冷却管下方，即所述冷却管设置在风冷区域中，所述排风扇与所述空调控制模块电性连接。

本发明进一步设置为：所述抽水装置为变频水泵，所述变频水泵设置在所述循环水箱及所述喷淋头之间的管道中，所述变频水泵输水侧及进水侧的管道上均设置有第一冷却水球阀，且所述变频水泵与第一冷却水球阀之间设置有冷水泵防震锁头。

本发明进一步设置为：所述喷淋头与循环水箱之间的管道上串联设置有软水处理装置。

本发明进一步设置为：所述第二冷水板换热器的换热管路中设置有用于加速水循环的冷水泵，所述冷水泵输水侧及进水侧管道上均设置有第二冷却水球阀，且所述冷水泵与第二冷却水球阀之间设置有冷水泵防震锁头。

本发明进一步设置为：所述变频压缩机与所述冷凝器之间串联设置有油分离器，所述变频压缩机与所述第一冷水板换热器之间串联设置有气液分离器。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、空调可通过变频压缩机架将制冷剂输送至冷凝器中进行降温，然后将降温后的制冷剂输送至第一冷水板换热器，通过第一换热回路实现第一冷水板换热器与第二冷水板换热器之间热量交换，最后空调内机与第二冷水板换热器进行热量交换，并通过空调内机进行降温作业；此外该空调还可以通过冷却塔中的喷淋头对冷却塔中的冷却管进行降温，从而降低冷却管中制冷剂的温度，再通过第二换热回路实现冷却管与第二冷水板换热器之间的热量交换，最后空调内机与第二冷水板换热器进行热量交换，并通过空调内机进行降温作业；在实际使用中，使用者可根据实际情况气温情况，采用空调风冷作业或者空调水冷作业，综上，根据不同情况采取不同工作模式，可有效降低变频压缩机的使用次数，减少其损耗，从而有助于延长整个空调的使用寿命，此外通过水冷进行空调制冷，有效减少电能损耗，环保节能，同时可有效降低空调使用成本；

2、通过设置的冷水电磁阀、冷水出水电磁阀、冷水进水电磁阀，在进行风冷循环时，将冷水出水电磁阀、冷水进水电磁阀关闭，避免第一回路中的制冷剂流入冷却管中造成冷量损失，在进行水冷循环时，关闭冷水电磁阀，避免第二回路中的制冷剂流入第一冷水板换热器中造成冷量损失，从而大大减少空调在不同模式下的冷量损失，有效减少能源损耗，降低空调使用成本；

3、将第二冷水板换热器的安装位置在竖直方向上高于u型热管蒸发器的安装位置至少1m设置，使第二冷水板换热器与u型热管蒸发器之间的制冷剂通过其自身重力下沉至u型热管蒸发器中，u型热管中的制冷剂吸热变成气体，气体产生密度差回流至第二冷水板换热器中与冷水交换热器中重新吸热变成液态制冷剂，完成空调内机与第二冷水换热板之间的制冷循环，这种方式不依靠制冷剂泵进行制冷剂循环，进一步减少能源损耗，降低空调使用成本；

4、u型蒸发器中的u型热管并列且错开设置，增大u型热管的换热面积，同时室内回风可充分与u型热管外壁相接触，增大室内机的制冷量，此外这种错开排布方式设置，各u型热管相互不干涉便于检修，当单个u型热管出现漏点情况发生时，可直接对相应的u型热管进行补漏维修；

5、u型热管两端管口分别与第二冷水板换热器的进水口及出水口连通设置，且u型热管出口端设置有第一单向阀，u型热管进口端设置有电磁阀，当负载设备需要的冷量较低时，通过调节电磁阀的开度来控制u型热管的实际运行的外壁面积，减少提供给负载的冷量，使第二冷水板换热器散失热量降级，从而降低第二冷水板换热器的流量，有助于减少冷却塔或变频压缩机的运行能耗，从而大大降低整个空调系统运行的能耗，节约能源；

6、利用冷却塔上开设的出风口、进风口及排风扇，当室外温度过低，循环水箱中的水冻结，工作人员可之间通过打开排风扇使冷却塔进风口与出风口之间形成风冷区域对冷却管进行降温处理，实现冷却管中制冷剂的冷却，实现空调能耗的减少，节约能源。

附图说明

图1是本发明一种节能型空调的系统机构示意图；

图2是本发明一种节能型空调的水冷循环系统结构示意图；

图3是本发明一种节能型空调的换热管道示意图；

图4是本发明一种节能型空调的u型热管蒸发器排列截面图示意图；

图5是本发明一种节能型空调的u型热管错开排布断面图示意图。

附图标记：10、制冷系统；20、通风系统；21、空调内机；211、u型热管蒸发器；212、送风扇；213、u型热管；214、第一单向阀；215、电磁阀；22、第二冷水板换热器；221、第三出口；222、第三进口；223、第四出口；224、第四进口；23、末端电子膨胀阀；30、风冷循环系统；31、变频压缩机；32、冷凝器；321、风机；33、第一冷水板换热器；331、出水管；332、进水管；333、第一出口；334、第一进口；335、第二进口；336、第二出口；34、油分离器；35、气液分离器；36、压缩电磁阀；37、低压传感器；38、高压传感器；39、第二单向阀；391、过滤器；392、电子膨胀阀；40、水冷循环系统；41、冷却塔；411、出风口；412、进风口；413、排风扇；42、湿球温度计；43、循环水箱；44、冷却管；441、冷却出水管；442、冷却进水管；45、喷淋头；451、水压传感器；46、变频水泵；47、第一冷却水球阀；471、变频水泵防震锁头；48、软水处理装置；481、y型过滤器；49、冷水泵；491、第二冷却水球阀；492、冷水泵防震锁头；50、出水交点；60、进水交点；70、冷水出口水温传感器；71、冷水进口水温传感器；80、冷水电磁阀；81、冷水出水电磁阀；82、冷水进水电磁阀；90、冷水二通阀和执行器。

具体实施方式

本发明提供一种节能型空调，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

参见附图1，一种节能型空调，包括制冷系统10、通风系统20及控制系统。制冷系统10包括风冷循环系统30、水冷循环系统40；通风系统20包括空调内机21及第二换热板；控制系统包括空调控制模块(图中未标注)，空调控制模块包括可编程调节器及温度变送器等，该空调控制模块为现有技术。

风冷循环系统30包括变频压缩机31、油分离器34、冷凝器32、第一冷水板换热器33、气液分离器35。变频压缩机31与空调控制模块电性连接。变频压缩机31通过管道与冷凝器32连通设置，使用时变频压缩机31将冷却剂通过管道输送至冷凝器32中。冷凝器32外设置有风机321，风机321正对冷凝器32中的管路设置，风机321工作通过吹送冷风将冷凝器32中的温度降低。变频压缩机31与冷凝器32之间串联设置有油分离器34，变频压缩机31启动后，制冷剂经过压缩机压缩变成高温高压气体，经过油分离器34，分离出制冷剂气体携带出的润滑油，再进入冷凝器32，保证整个装置安全高效的运行。

结合附图3，冷凝器32远离变频压缩机31一侧通过管道与第一冷水板换热器33连通。第一冷水板换热器33包括第一进口334、第一出口333及第二进口335第二出口336，第一进口334与第一出口333连通，第二进口335与第二出口336连通。冷凝器32上的管道与第一冷水板换热器33的第一进口334连通，第一冷水板换热器33的第一出口333通过管道与变频压缩机31连通设置。第一出口333与变频压缩机31之间串联设置有气液分离器35，气液分离器35与第一冷水板换热器33之间的管道上设置有压缩电磁阀36，且压缩电磁阀36与空调控制模块电性连接，通过压缩电磁阀36控制管道中制冷剂的流量。

变频压缩机31与气液分离器35之间的管道上固定设置有低压传感器37，低压传感器37与空调控制模块电性连接。通过低压传感器37实时监控管道中制冷剂的压力，保证设备稳定运转。变频压缩机31与油分离器34之间的管道上设置有高压传感器38，高压传感器38与空调控制模块电性连接。通过设置的低压传感器37及高压传感器38，保证制冷剂在变频压缩机31进口的压力。

冷凝器32与第一冷水板换热器33之间的管道上串联设置有第二单向阀39，第二单向阀39的流通方向为冷凝器32流向第一冷水板换热器33，避免管道中的制冷剂逆流进冷凝器32中。第二单向阀39与第一冷水板换热器33之间的管道中固定有过滤器391，用于过滤制冷剂中的杂质，降低杂质对整个设备的影响，有助于提高设备的使用寿命。过滤器391靠近第一冷水板换热器33一侧的管道上连通设置有电子膨胀阀392，电子膨胀阀392与空调控制模块电性连接。

结合附图2-3，通风系统20包括空调内机21及第二冷水板换热器22。第二冷水板换热器22的安装位置在竖直方向上高于u型热管蒸发器211的安装位置至少1m，u型热管蒸发器211与第二冷水板换热器22之间的管道上设置有末端电子膨胀阀23，末端电子膨胀阀23与空调控制模块电性连接。将第二冷水板换热器22的安装位置在竖直方向上高于u型热管蒸发器211的安装位置至少1m设置，使第二冷水板换热器22与u型热管蒸发器211之间的制冷剂通过其自身重力下沉至u型热管蒸发器211中，u型热管213中的制冷剂吸热变成气体，气体产生密度差回流至第二冷水板换热器22中与冷水交换热器中重新吸热变成液态制冷剂，完成空调内机21与第二冷水换热板之间的制冷循环，这种方式不依靠制冷剂泵进行制冷剂循环，进一步减少能源损耗，降低空调使用成本。

第二冷水板换热器22包括第三进口222、第三出口221及第四进口224第四出口223，第三进口222与第三出口221连通，第四进口224与第四出口223连通。第四进口224通过管道与第二进口335连通设置，第四出口223通过管道与第三出口221连通设置形成第一冷水板换热器33第二冷水板换热器22的第二换热回路。

结合附图4-5，空调内机21设置有若干个，空调内机21包括u型热管蒸发器211及送风扇212，送风扇212正对u型热管蒸发器211设置。u型热管蒸发器211包括u型热管213，u型热管213设置有若干组，各u型热管213并列且错开设置，各u型热管213两端管口均竖直向上设置，且各u型热管213两端管口分别与第二冷水板换热器22的第三进口222及第三出口221连通设置形成送冷回路。u型热管213的出口端设置有第一单向阀214，u型热管213进口端设置有电磁阀215，电磁阀215与空调控制模块电性连接。u型蒸发器中的u型热管213并列且错开设置，增大u型热管213的换热面积，同时室内回风可充分与u型热管213外壁相接触，增大室内机的制冷量。此外这种错开排布方式设置，各u型热管213相互不干涉便于检修，当单个u型热管213出现漏点情况发生时，可直接对相应的u型热管213进行补漏维修。u型热管213两端管口分别与第二冷水板换热器22的进水口及出水口连通设置，且u型热管213出口端设置有第一单向阀214，u型热管213进口端设置有电磁阀215。当负载设备需要的冷量较低时，通过调节电磁阀215的开度来控制u型热管213的实际运行的外壁面积，减少提供给负载的冷量，使第二冷水板换热器22散失热量降级，从而降低第二冷水板换热器22的流量，有助于减少冷却塔41或变频压缩机31的运行能耗，从而大大降低整个空调系统运行的能耗，节约能源。

水冷系统包括冷却塔41，冷却塔41底部设置有循环水箱43。冷却塔41侧壁上穿设设置有冷却管44，冷却管44设置在循环水箱43上方。冷却塔41中设置有喷淋头45，喷淋头45设置在冷却管44的正上方，且喷淋头45通过管道与循环水箱43连通设置。冷却塔41顶部开设有出风口411，冷却塔41侧壁上开设有进风口412。出风口411通过螺栓固定设置有排风扇413，排风扇413正对出风口411设置，用于加速冷却塔41中的空气流通，且排风扇413与空调控制模块电性连接。进风口412与出风口411之间形成风冷区域，冷却管44设置在风冷区域中，即出风口411开设在冷却管44下方。冷却塔41侧壁上固定设置有湿球温度计42，湿球温度计42设置在进风口412处，且湿球温度计42与空调控制模块电性连接。

靠近喷淋头45一侧的管道上设置有水压传感器451，水压传感器451与空调控制模块电性连接。使用过程一般喷淋水压设置为3bar，通过调节喷淋量提高喷淋效果。

循环水箱43与喷淋头45之间的管道上串联设置有变频水泵46，变频水泵46将循环水箱43中的冷却水抽至喷淋头45，通过喷淋头45喷洒实现对冷却水管的降温。变频水泵46输水侧及进水侧管道上均设置有第一冷却水球阀47，工作人员对变频水泵46检修时，先关闭第一冷却水球阀47，大大提高检修变频水泵46的便捷性。变频水泵46与第一冷却水球阀47之间设置有变频水泵防震锁头471，通过设置的变频水泵防震锁头471，降低变频水泵46工作产生的震动对管道的影响，从而有利于提高设备的整体使用寿命。喷淋头45与循环水箱43之间的管道上还串联设置有软水处理装置48，软水处理装置48设置在靠近循环水箱43一侧，通过设置的软水处理装置48有效避免冷却水喷淋至冷却管44上出现结垢现象，有助于提高冷却管44的冷却效果。软水处理装置48靠近第一冷却水球阀47一侧设置有y型过滤器481，进步减少冷却水中的杂质，提高冷却管44的冷却效果。

冷却管44包括冷却出水管441及冷却进水管442，冷却出水管441与第二冷水板的第四出口223连通，冷却进水管442与第二冷水板的第四进口224连通形成第二冷水板换热器22与冷却管44之间的第一换热回路。第一冷水板换热器33靠近第二冷水板换热器22一端设置有出水管331及进水管332，即出水管331与第一冷水板换热器33的第二出口336连通，进水管332与第一冷水板换热器33的第二进口335连通。出水管331与冷却出水管441连接处为出水交点50，进水口管与冷却进水管442连接处为进水交点60。冷却出水管441上设置有冷水出口水温传感器70，冷水出口水温传感器70设置在出水交点50及冷却塔41之间的冷却出水管441上。冷却进水管442上设置有冷水进口水温传感器71，冷水进口水温传感器71设置在进水交点60及冷却塔41之间的冷却进水管442上，冷水出口水温传感器70、冷水进口水温传感器71均与空调控制模块电性连接。

冷却进水管442上设置有冷水二通阀和执行器90，冷水二通阀和执行器90设置在进水交点60及第二冷水板换热器22之间，且冷水二通阀和执行器90与空调控制模块电性连接。

冷却出水管441及冷却进水管442上均设置有冷水电磁阀80，各冷水电磁阀80分别设置在出水交点50与冷却塔41之间及进水交点60与冷却塔41之间，出水管331上设置有冷水出水电磁阀81，冷水出水电磁阀81设置在出水交点50及第一冷水板换热器33之间，进水管332上设置有冷水进水电磁阀82，冷水进水电磁阀82设置在进水交点60及第一冷水板换热器33之间，冷水电磁阀80、冷水出水电磁阀81、冷水进水电磁阀82均与空调控制模块电性连接。

通过设置的冷水电磁阀80、冷水出水电磁阀81、冷水进水电磁阀82，在进行风冷循环时，将冷水出水电磁阀81、冷水进水电磁阀82关闭，避免第一回路中的制冷剂流入冷却管44中造成冷量损失，在进行水冷循环时，关闭冷水电磁阀80，避免第二回路中的制冷剂流入第一冷水板换热器33中造成冷量损失，从而大大减少空调在不同模式下的冷量损失，有效减少能源损耗，降低空调使用成本。

第二冷水板换热器22的换热管路中设置有用于加速水循环的冷水泵49。本实施例中，冷水泵49设置在冷却水进水管442上，且冷水泵49设置在进水交点60与第二冷水板之间。冷水泵49输水侧及进水侧管道上均设置有第二冷却水球阀491，且冷水泵49与第二冷却水球阀491之间设置有冷水泵防震锁头492。

空调在不同温度环境中，有不同的工作方式：

工况一，当湿球温度t高于15摄氏度时，本空调变频压缩机31启动，制冷剂经过变频压缩机31压缩变成高温高压气体；经过油分离器34，分离出制冷剂气体携带出的润滑油，再进入冷凝器32，在风机321(即室外机)的作用下散热后；通过第二单向阀39，进入过滤器391过滤后，经过电子膨胀阀392进行制冷剂降温降压，再进入第一冷水板换热器33与冷水换热，接着进入气液分离器35，最后进入压缩机完成一个制冷循环。

工况二，当湿球温度t在10～15摄氏度时，开启变频水泵46和排风扇413，变频水泵46将循环水箱43中的水抽至喷淋头45中，通过喷淋头45将水雾化，实现雾化喷淋，对冷却管44进行降温处理。此时变频水泵46保持最大转速，同时调节排风扇413的转速使冷水在第二冷水板换热器22中达到进口温度15摄氏度。

工况三，当湿球温度t在-5～10摄氏度时，开启变频水泵46和排风扇413，排风扇413保持最小转速，同时调节变频水泵46的转速使冷水在第二冷水板换热器22中达到进口温度15摄氏度。

工况四，当湿球温度t低于-3摄氏度时，关闭变频水泵46及排风扇413，使冷却水管自热冷却。

本发明所体现出的优势是可以根据室外湿球温度来选择系统的运行模式，提高制冷系统10的制冷效率和制冷系统10的可靠性；同时本系统在全年运行中，在温度低于一定温度时充分利用室外冷源，节约能源，降低功耗，给室内负载设备降温。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。