冷水机以及制冷设备的制作方法

1.本实用新型涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种冷水机以及制冷设备。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.相关设备中，为实现更高的能效，通过在冷水管路上设置并联的制冷系统和自然冷却系统，当室外温度高于自然冷却切换温度x时，制冷系统的压缩机开启，系统处于压缩机模式，利用制冷系统向冷水管输出冷量。当室外温度低于自然冷却切换温度x时，制冷系统关闭，高温水由水泵送至自然冷却系统的散热器，由外界低温空气带走热量，系统处于自然冷模式，此时压缩机未开，仅开启水泵及风机便可完成散热。但是，由于自然冷却系统的散热器的尺寸限制，自然冷却切换温度x一般与目标出水温度y有10℃以上温差，当室外温度在自然冷切换温度x与目标出水温度y之间时，无法利用外界的温度进行自然散热，自然冷范围有限。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是至少解决当室外温度在自然冷却切换温度x与目标出水温度y之间时，冷水机无法利用外界的温度进行自然散热的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
5.根据本实用新型的第一方面技术方案，提出了一种冷水机，所述冷水机包括：冷水循环管；制冷系统，所述制冷系统包括能够输出冷量的换热器；自然冷却系统，所述自然冷却系统包括散热器，所述散热器和所述换热器并联在所述冷水循环管；导引管，所述导引管的第一端与所述换热器位于所述制冷系统的上游侧连通，所述导引管的第二端与所述散热器的下游侧连通，所述冷水机能够通过所述导引管使所述散热器与所述换热器串联。
6.根据本实用新型提出的冷水机，设置导引管，当外界温度介于自然冷却切换温度x与冷水循环管的出水侧的目标出水温度y之间时，冷水循环管的进水侧的高温水先经自然冷却系统中的散热器进行自然散热，实现高温水的初预冷，再通过导引管引导至换热器的上游侧，并流动至换热器内，与换热器中的冷媒换热，利用制冷系统运行补充剩余冷量，直至达到目标出水温度y，完成冷水机的制冷循环。本实用新型能够在外界空气温度介于自然冷却切换温度x与目标出水温度y之间时，高温水先经散热器进行预冷，预冷之后的中温回水再经过换热器降温直至目标温度。即冷水循环管中的高温水先经自然冷却系统预冷，再利用制冷系统运行补充剩余冷量，降低制冷系统中压缩机的运行频率，实现整机的节能。
7.另外，根据本实用新型的冷水机，还可具有如下附加的技术特征：
8.在本实用新型的一些实施例中，所述冷水循环管包括：进水管、回水管以及并联在所述进水管和所述回水管之间的第一支路管和第二支路管；所述换热器设于所述第一支路管，所述散热器设于所述第二支路管；所述冷水机还包括：阀门组件，设于所述冷水循环管和导引管，所述阀门组件能够控制所述进水管、所述回水管、所述第一支路管、所述第二支
路管和所述导引管中的一者或多者的通断。
9.在本实用新型的一些实施例中，所述第一端与所述第一支路管或所述换热器的上游端连通，所述第二端与所述回水管连通；所述阀门组件包括：第一水阀，设于所述换热器的上游侧的所述第一支路管上；第二水阀，设于所述散热器的上游侧的所述第二支路管上；第三水阀，设于所述导引管上；第四水阀，设于所述回水管上，所述第四水阀相对于所述第二端位于所述回水管的上游侧。
10.在本实用新型的一些实施例中，所述第一端与所述第一支路管或所述换热器的上游端连通，所述第二端与所述第二支路管连通；所述阀门组件包括：第一水阀，设于所述换热器的上游侧的所述第一支路管上；第二水阀，设于所述散热器的上游侧的所述第二支路管上；第三水阀，设于所述导引管上；第四水阀，设于所述第二支路管上，所述第四水阀相对于所述第二端位于所述第二支路管的下游侧。
11.在本实用新型的一些实施例中，所述第一端与所述第一支路管连通，所述第二端与所述回水管连通；所述阀门组件包括：第一三通阀，所述进水管、所述第一支路管和所述第二支路管通过所述第一三通阀连通；第二三通阀，所述回水管和所述导引管的第二端通过所述第二三通阀连通。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述第一端与所述第一支路管连通，所述第二端与所述第二支路管连通；所述阀门组件包括：第一三通阀，所述进水管、所述第一支路管和所述第二支路管通过所述第一三通阀连通；第二三通阀，设于所述散热器的下游侧，所述第二支路管和所述导引管的第二端通过所述第二三通阀连通。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和冷媒管，所述压缩机、所述换热器、所述膨胀阀和所述冷凝器顺次串连在所述冷媒管上。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述冷水机还包括：风机，设于所述散热器和/或所述冷凝器的一侧。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述冷水机还包括：进水温度传感器，设于所述进水管；出水温度传感器，设于所述回水管；环境温度传感器，设于所述散热器的进风侧；控制器，与所述阀门组件、所述进水温度传感器、所述出水温度传感器和所述环境温度传感器分别电连接。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述冷水机还包括：水泵，设于所述进水管和/或回水管。
17.根据本实用新型的第一方面技术方案，提出了一种制冷设备，所述制冷设备包括第一方面技术方案中所述的冷水机。
18.本实用新型提出的制冷设备，冷水循环管中的高温水可以先经自然冷却系统预冷，再利用制冷系统运行补充剩余冷量，降低制冷系统中压缩机的运行频率，实现整机的节能。
附图说明
19.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
20.图1示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的冷水机的示意图；
21.图2示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的冷水机的示意图；
22.图3示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的冷水机的示意图；
23.图4示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的冷水机的示意图；
24.图5示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的冷水机的示意图；
25.图6示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的冷水机的示意图。
26.附图标记如下：
27.11-进水管、12-回水管、13-第一支路管、14-第二支路管；
28.21-换热器、22-冷凝器、23-压缩机、24-膨胀阀、25-冷媒管；
29.31-散热器；
30.40-导引管、41-第一端、42-第二端；
31.51-第一水阀、52-第二水阀、53-第三水阀、54-第四水阀、55-第一三通阀、56-第二三通阀；
32.61-风机、62-水泵、63-进水温度传感器、64-出水温度传感器、65-环境温度传感器。
具体实施方式
33.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
34.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
35.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
36.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在
其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
37.如图1至图6所示，根据本实用新型的实施例，提出了一种冷水机，冷水机包括冷水循环管道、制冷系统、自然冷却系统、导引管40和阀门组件。
38.具体地，冷水循环管包括进水管11、回水管12、第一支路管13和第二支路管14，第一支路管13和第二支路管14并联，第一支路管13的两端分别连通进水管11和回水管12，第二支路管14的两端分别连通进水管11和回水管12，使第一支路管13和第二支路管14并联在进水管11和回水管12之间。
39.制冷系统包括换热器21、压缩机23、冷凝器22、膨胀阀24和冷媒管25道，换热器21设于第一支路管13上。其中，冷媒管25依次将压缩机23、换热器21、冷凝器22和膨胀阀24串接连通，使冷媒能够通过冷媒管25在制冷系统中循环流动。其中，制冷系统运行时，通过压缩机23运行，压缩机23吸入低温低压的制冷剂气体，对其进行压缩后，将高温高压的制冷剂气体输出至冷凝器22，经冷凝器22散热后凝结成液体或过冷液体，液体的制冷剂流动至换热器21后由液态转化为气态吸收第一支路管13中的水的热量，从而完成冷量的输出。
40.自然冷却系统包括散热器31，散热器31设于第二支路管14，并且第二支路管14与散热器31连通。当外接空气的温度较低时，(例如外界空气温度低于自然冷却切换温度x)通过将进水管11中的高温水通过第二支路管14直接输出至散热器31，利用外接空气进行散热，无需启动制冷系统，从而节约电能。
41.导引管40的第一端41与换热器21位于制冷系统的上游侧连通，第二端42与散热器31的下游侧连通，冷水机能够通过导引管40使散热器31与换热器21串联。阀门组件设于冷水循环管道和导引管40上。
42.其中，通过设置导引管40，当外界温度介于自然冷却切换温度x与冷水循环管的出水侧的目标出水温度y之间时，冷水循环管的进水侧的高温水先经自然冷却系统中的散热器31进行自然散热，实现高温水的初预冷，再通过导引管40引导至换热器21的上游侧，并流动至换热器21内，与换热器21中的冷媒换热，利用制冷系统运行补充剩余冷量，直至达到目标出水温度y，完成冷水机的制冷循环。本实用新型能够在外界空气温度介于自然冷却切换温度x与目标出水温度y之间时，高温水先经散热器31进行预冷，预冷之后的中温回水再经过换热器21降温直至目标温度。即冷水循环管中的高温水先经自然冷却系统预冷，再利用制冷系统运行补充剩余冷量，降低制冷系统中压缩机23的运行频率，实现整机的节能。
43.需要说明的是，本实用新型提出的冷水机，由于换热器21和散热器31分别设于并联的第一支路管13和第二支路管14上，因此，当外界温度低于自然冷却切换温度x时，进水管11的高温水经第二支路管14和散热器31散热后流动至回水管12，无需流经制冷系统中的换热器21，降低了冷水循环管中的水流阻力。
44.在一个示例性实施例中，如图1所示，导引管40的第一端41与第一支路管13连通，且第一端41相对于换热器21位于第一支路管13的上游侧，导引管40的第二端42与回水管12连通。
45.阀门组件包括第一水阀51、第二水阀52、第三水阀53、和第四水阀54。第一水阀51设置在第一支路管13上，且第一水阀51相对于换热器21位于上游侧，第一水阀51能够控制
第一支路管13的通断。第二水阀52设置在第二支路管14上，且第二水阀52相对于散热器31位于上游侧，第二水阀52能够控制第二支路管14的通断。第三水阀53设于导引管40路上，第三水阀53能够控制导引管40路的通断。第四水阀54设置在回水管12上，且第四水阀54位于导引管40的第二端42和回水管12的进水端之间。在本实施例中，冷水机具有自然冷却模式、混合模式和压缩机模式。
46.自然冷却模式：外界空气温度≤自然冷却切换温度x，第一水阀51和第三水阀53关闭，第二水阀52和第四水阀54开启，压缩机23关闭，进水管11中的高温水流经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至目标出水温度y后，经第二支路管14流动至回水管12。
47.混合模式：自然冷却切换温度x＜外界空气温度≤目标出水温度y，第一水阀51和第四水阀54关闭，第二水阀52和第三水阀53开启，压缩机23开启，进水管11中的高温水流首先经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至中温，再经第二支路管14、第一支路管13流动至换热器21，经过换热器21降温至目标出水温度y后，通过导引管40流动至回水管12。
48.压缩机模式：外界空气温度＞目标出水温度y，第二水阀52和第三水阀53关闭，第一水阀51和第四水阀54开启，压缩机23开启，进水管11中的高温水经过换热器21降温至目标出水温度y后流动至回水管12。
49.在一个示例性实施例中，如图2所示，导引管40的第一端41与第一支路管13连通，且第一端41相对于换热器21位于上游侧，导引管40的第二端42与第二支路管14连通。
50.阀门组件包括第一水阀51、第二水阀52、第三水阀53、和第四水阀54。第一水阀51设置在第一支路管13上，且第一水阀51相对于换热器21位于上游侧，第一水阀51能够控制第一支路管13的通断。第二水阀52设置在第二支路管14上，且第二水阀52相对于散热器31位于上游侧，第二水阀52能够控制第二支路管14的通断。第三水阀53设于导引管40路上，第三水阀53能够控制导引管40路的通断。第四水阀54设置在第二支路管14上，且所述第四水阀54相对于所述第二端42位于所述第二支路管14的下游侧。
51.在本实施例中，冷水机具有自然冷却模式、混合模式和压缩机模式。
52.自然冷却模式：外界空气温度≤自然冷却切换温度x，第一水阀51和第三水阀53关闭，第二水阀52和第四水阀54开启，压缩机23关闭，进水管11中的高温水流经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至目标出水温度y后，经第二支路管14流动至回水管12。
53.混合模式：自然冷却切换温度x＜外界空气温度≤目标出水温度y，第一水阀51和第四水阀54关闭，第二水阀52和第三水阀53开启，压缩机23开启，进水管11中的高温水流首先经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至中温，再经第二支路管14、导引管40流动至换热器21，经过换热器21降温至目标出水温度y后，通过第一支路管13流动至回水管12。
54.压缩机模式：外界空气温度＞目标出水温度y，第二水阀52、第三水阀53和第四水阀54关闭，第一水阀51开启，压缩机23开启，进水管11中的高温水经过换热器21降温至目标出水温度y后流动至回水管12。
55.在一个示例性实施例中，如图3所示，导引管40的第一端41与第一支路管13连通，
且第一端41相对于换热器21位于第一支路管13的上游侧，导引管40的第二端42与回水管12连通。
56.阀门组件包括第一三通阀55和第二三通阀56，进水管11和第一支路管13、第二支路管14通过第一三通阀55连通，回水管12和导引管40的第二端42通过第二三通阀56连通。
57.在本实施例中，冷水机具有自然冷却模式、混合模式和压缩机模式。
58.自然冷却模式：外界空气温度≤自然冷却切换温度x，第一三通阀55将进水管11和第二支路管14导通，将第一支路管13关闭，第二三通阀56将第二支路管14和回水管12导通，将导引管40关闭，压缩机23关闭。进水管11中的高温水流经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至目标出水温度y后，经第二支路管14流动至回水管12。
59.混合模式：自然冷却切换温度x＜外界空气温度≤目标出水温度y，第一三通阀55将进水管11和第二支路管14导通，将第一支路管13关闭，第二三通阀56将导引管40与回水管12的下游侧导通，将回水管12的上游侧关闭，压缩机23开启。进水管11中的高温水流首先经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至中温，再经第二支路管14、第一支路管13流动至换热器21，经过换热器21降温至目标出水温度y后，通过导引管40流动至回水管12。
60.压缩机模式：外界空气温度＞目标出水温度y，第一三通阀55将进水管11和第一支路管13导通，将第二支路管14关闭，第二三通阀56将回水管12的上游侧和下游侧导通，将导引管40关闭，压缩机23开启，进水管11中的高温水经过换热器21降温至目标出水温度y后流动至回水管12。
61.在一个示例性实施例中，如图4所示，导引管40的第一端41与第一支路管13连通，且第一端41相对于换热器21位于第一支路管13的上游侧，导引管40的第二端42与第二支路管14连通，导引管40的第二端42相对于散热器31位于第二支路管14的下游侧。
62.阀门组件包括第一三通阀55、第二三通阀56。进水管11和第一支路管13、第二支路管14通过第一三通阀55连通，第二支路管14和导引管40的第二端42通过第二三通阀56连通。
63.在本实施例中，冷水机具有自然冷却模式、混合模式和压缩机模式。
64.自然冷却模式：外界空气温度≤自然冷却切换温度x，第一三通阀55将进水管11和第二支路管14导通，将第一支路管13关闭；第二三通阀56将第二支路管14的上游侧和下游侧导通，将回水管12关闭。进水管11中的高温水流经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至目标出水温度y后，经第二支路管14流动至回水管12。
65.混合模式：自然冷却切换温度x＜外界空气温度≤目标出水温度y，第一三通阀55将进水管11和第二支路管14导通，将第一支路管13关闭，第二三通阀56将第二支路管14的上游侧和回水管12导通，将第二支路管14的下游侧关闭，压缩机23开启。进水管11中的高温水流首先经第二支路管14进入散热器31，在散热器31中散热降温至中温，再经第二支路管14、导引管40流动至换热器21，经过换热器21降温至目标出水温度y后，通过第一支路管13流动至回水管12。
66.压缩机模式：外界空气温度＞目标出水温度y，第一三通阀55将进水管11和第一支路管13导通，将第二支路管14关闭，第二三通阀56将第二之路管的上游侧和下游侧导通，将导引管40关闭，压缩机23开启，进水管11中的高温水经过换热器21降温至目标出水温度y后
流动至回水管12。
67.需要说明的是，本实用新型所提出的上述各实施例中，判断冷水机执行自然冷却模式的条件还可以是外界空气温度＜自然冷却切换温度x。
68.或者自然冷却切换温度可以设置为x+δx，其中，δx可根据需求设置不同值。
69.本文仅是用不等式方便理解进入不同模式的条件：
70.外界空气温度≤自然冷却切换温度x表示外界空气温度处于低温状态，自然冷却模式为外界空气温度在低温范围下的运行模式；
71.自然冷却切换温度x＜外界空气温度≤目标出水温度y表示外界空气温度处于中温状态，混合模式为外界空气温度处于中温范围下的运行模式；
72.外界空气温度＞目标出水温度y表示外界空气温度处于高温状态，压缩机模式为外界温度处于高温范围下的运行模式；
73.因此，上述不等式可根据需求调整，具体等式不受限制。
74.在一些实施例中，如图5和图6所示，换热器21具有供水流动的冷水通道(图中未示出)以及供制冷剂流动的冷媒通道(图中未示出)，当第一支路管13中的高温水流经冷水通道时与冷媒通道中的冷媒换热，从而降低冷水通道中的水温。具体地，换热器21的上游端设有第一进水口(图中未示出)和第二进水口(图中未示出)，换热器21的下游端设有出水口(图中未示出)，第一进水口和出水口与第一支路管13连通。导引管40的第一端41与第二进水口连通。
75.在一些实施例中，制冷系统中的散热器31为板式换热器21，其具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。相对于比管式换热器21，具有更高的传热系数、更小的占地面积以及热回收率。
76.在一个示例性实施例中，如图1所示，冷水机还包括风机61，风机61设置在自然冷却系统的散热器31的一侧，风机61用于驱动空气自散热器31的一侧向另一侧流动，以增大散热器31与外界空间的换热效率。
77.在另一个示例性实施例中，冷水机还包括风机61，风机61设置在制冷系统的冷凝器22的一侧，风机61用于驱动空气自冷凝器22的一侧向另一侧流动，以增大散热器31与外界空间的换热效率。
78.在另一个示例性实施例中，冷水机还包括风机61，所述散热器31的一侧和所述冷凝器22的一侧均对应设有一个风机61。
79.在另一个示例性实施例中，冷水机还包括风机61，散热器31和冷凝器22额并排设置，在散热器31和冷凝器22的一侧设置风机61，风机61驱动空气自散热器31的一侧穿过散热器31和冷凝器22后流动至冷凝器22远离散热器31的一侧。利用一个风机61同时实现提升散热器31和冷凝器22的换热效率。
80.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，冷水机还包括进水温度传感器63、出水温度传感器64、环境温度传感器65和控制器，进水温度传感器63设置在进水管11上且用于获取进水温度。出水温度传感器64设置于出水管上且用于获取出水温度。环境温度传感器65设置在散热器31的进风侧，或者环境温度传感器65设置在室外，用于检测室外空气的温度。控制器与阀门组件、进水温度传感器63、出水温度传感器64和环境温度传感器65均电连接，控制器根据进水温度、出水温度与环境温度控制阀门组件和压缩机23的运行，从而实
现自然冷却模式、混合模式和压缩机模式的自动切换。
81.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，冷水机还包括水泵62，水泵62设置在进水管或回水管上，以驱动冷水循环管中的水循环流动。
82.根据本实用新型的一些实施例，提供了一种制冷设备，制冷设备包括冷水机。本实用新型提出的制冷设备，冷水循环管中的高温水可以先经自然冷却系统预冷，再利用制冷系统运行补充剩余冷量，降低制冷系统中压缩机的运行频率，实现整机的节能。
83.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。