本發(fā)明涉及空調制冷系統(tǒng)領域，特別涉及一種基于熱流逸效應的空調制冷系統(tǒng)。

背景技術：

隨著社會、經濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，空調的使用日益普及。舒適性空調，如房間空調器幾乎成為了家庭的生活必須品，集中式空調系統(tǒng)則幾乎是各類公共建筑和商業(yè)場所的標準配置；此外，眾多行業(yè)(如電子通訊、精密儀器、醫(yī)藥、化工、食品等)的生產過程離不開工藝性空調所營造的適宜環(huán)境。

當前主流的空調制冷系統(tǒng)主要有蒸氣壓縮式系統(tǒng)、吸收式系統(tǒng)和吸附式系統(tǒng)。蒸氣壓縮式系統(tǒng)能效較高、適應性強，但其運行需要消耗高品位的電能或機械能，且其廣泛使用的HCFCs和HFCs類制冷劑因消耗臭氧層或產生溫室效應等環(huán)境問題已處于淘汰進程之中。吸收式和吸附式系統(tǒng)可直接利用工業(yè)產生的余(廢)熱或太陽能、地熱等可再生能源驅動，盡管有利于節(jié)能減排，但它們本身的能效較低。此外，吸收式系統(tǒng)通常以氨—水或水—溴化鋰溶液為工質對，氨具有毒性且易燃易爆，若泄漏會造成環(huán)境污染和引發(fā)安全事故；溴化鋰也有一定毒性且具腐蝕性，也會污染環(huán)境，如操作不當還容易結晶，影響制冷效果。而吸附式系統(tǒng)一般是間歇運行，若設計成連續(xù)運行則需增加吸附床，使系統(tǒng)結構和操作程序變得復雜。

可見，研發(fā)既能有效利用工業(yè)產生的余(廢)熱或太陽能、地熱等可再生能源驅動，又可避免現(xiàn)有空調的制冷系統(tǒng)使用的制冷工質不環(huán)?；虼嬖诎踩[患的缺點，還可提高空調區(qū)域空氣品質的新型空調制冷系統(tǒng)具有重要的意義。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱流逸效應的空調制冷系統(tǒng)，從而克服現(xiàn)有的蒸氣壓縮式空調消耗較多的高品位電能或機械能，以及蒸氣壓縮式、吸收式和吸附式空調制冷系統(tǒng)使用的制冷工質不環(huán)?；虼嬖诎踩[患的缺點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于熱流逸效應的空調制冷系統(tǒng)，其中，包括：新風輸入管；第一三通閥，其進口與所述新風輸入管連接；空氣過濾器，其進口與所述第一三通閥的其中一個出口連接；空氣導入管，其與所述空氣過濾器的出口連接；至少一組努森壓縮機組，每組所述努森壓縮機組包括：基臺體，其設置有一主進口以及一主出口；所述主進口與所述空氣導入管連接；以及若干個努森壓縮機，每個該努森壓縮機包括冷腔、熱腔、多孔隔層以及連接通道，所述冷腔與所述熱腔之間通過所述多孔隔層分隔，所述多孔隔層上的孔的孔徑不大于空氣的分子平均自由程，所述連接通道的進口與所述熱腔的出口連接；若干個該努森壓縮機依序串聯(lián)地設置于所述基臺體內，第一個所述努森壓縮機的冷腔的進口與所述主進口連接，后一個所述努森壓縮機的冷腔的進口與前一個所述努森壓縮機的所述連接通道的出口連接，最后一個所述努森壓縮機的所述連接通道的出口與所述主出口連接；空氣導出管，每組所述努森壓縮機組的基臺體的主出口與該空氣導出管連接；冷卻器，其熱流通道的進口與所述空氣導出管連接；節(jié)流機構，其進口與所述冷卻器的熱流通道的出口連接；第二三通閥，其進口與所述節(jié)流機構的出口連接；新風機組，所述第一三通閥的另一個出口和所述第二三通閥的其中一個出口同時與該新風機組的新風進口連接；該新風機組的新風出口和回風管均通過管道與空調區(qū)域連接；熱腔換熱器，每組所述努森壓縮機組內的所有的努森壓縮機的熱腔內各設置有一個該熱腔換熱器；所有的該熱腔換熱器的進口均與一載熱介質進口管連接；所有的所述熱腔換熱器的出口均與一載熱介質出口管連接；以及冷腔換熱器，每組所述努森壓縮機組內的所有的所述努森壓縮機的所述冷腔內各設置有一個該冷腔換熱器；所有的所述冷腔換熱器的進口均與一冷卻進氣管連接，且所述冷卻進氣管與所述第二三通閥的另一個出口連接；所有的所述冷腔換熱器的出口均與一冷卻出氣管連接。

優(yōu)選地，上述技術方案中，所述多孔隔層為多孔薄膜。

優(yōu)選地，上述技術方案中，所述節(jié)流機構為節(jié)流閥。

優(yōu)選地，上述技術方案中，所述熱腔換熱器和所述冷腔換熱器均為翅片管式換熱器。

優(yōu)選地，上述技術方案中，所述冷卻出氣管與所述空氣導入管連接。

優(yōu)選地，上述技術方案中，每組所述努森壓縮機組的基臺體設置有一上腔和一下腔，每組所述努森壓縮機組的所有的努森壓縮機設置于所述上腔內；所述下腔設置有一下腔進口和一下腔出口，所述下腔通過一折流板分隔成一個流入通道和一個流出通道，所述下腔進口與所述流入通道連通，所述下腔出口與所述流出通道連通；所述下腔進口與所述冷卻進氣管連接，所述下腔出口與所述冷卻出氣管連接；每個所述冷腔換熱器的進口通過一進氣孔與所述流入通道連通，且每個所述冷腔換熱器的出口通過一出氣孔與所述流出通道連通。

優(yōu)選地，上述技術方案中，所述節(jié)流機構與所述冷卻器之間設置有一個換熱器，所述換熱器的熱流通道的進口與所述冷卻器的熱流通道的出口連接，所述節(jié)流機構的進口與所述換熱器的熱流通道的出口連接；所述換熱器的冷流通道的進口與所述第二三通閥的另一個出口連接，且所述冷卻進氣管與所述換熱器的冷流通道的出口連接。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的努森壓縮機組能夠替代現(xiàn)有的常規(guī)壓縮機，其通過熱腔換熱器利用載熱介質的熱量維持努森壓縮機的熱腔在較高的溫度，以使空氣借助熱流逸效應從冷腔流動到熱腔，在努森壓縮機組內得到升壓，從而在系統(tǒng)內流動，載熱介質既可以是攜帶有工業(yè)產生的余(廢)熱的氣體或液體，也可以是太陽能、地熱等可再生能源加熱的氣體或液體等，其不需要消耗太多的高品位的電能或機械能。

2、在本發(fā)明的空調制冷系統(tǒng)中，從努森壓縮機組出來的高溫高壓的空氣經過冷卻器和節(jié)流機構后轉變?yōu)榈蜏氐蛪旱目諝猓儆尚嘛L機組輸送給空調區(qū)域使用，其與常規(guī)中央空調系統(tǒng)相比省去了冷凍水循環(huán)，可簡化系統(tǒng)結構并縮小系統(tǒng)尺寸，與大部分房間空調器相比則能夠給房間送入新風。

3、本發(fā)明的努森壓縮機組無運動部件，無潤滑油系統(tǒng)，運行安全可靠。

4、本發(fā)明僅以空氣為工質，不再需要使用其他制冷劑，對人體和環(huán)境完全無害。

附圖說明

圖1是根據本發(fā)明基于熱流逸效應的空調制冷系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是根據本發(fā)明的努森壓縮機組的結構示意圖。

圖3是根據本發(fā)明的基臺體的結構示意圖。

圖4是根據本發(fā)明的基臺體的下腔的結構示意圖。

圖5是根據本發(fā)明的多排努森壓縮機串聯(lián)設置于基臺體內的結構示意圖。

圖6是根據本發(fā)明的翅片管式換熱器的結構示意圖。

主要附圖標記說明：

1-新風輸入管，2-第一三通閥，3-空氣過濾器，4-空氣導入管、5-努森壓縮機組，6-空氣導出管，7-冷卻器，8-節(jié)流機構，9-第二三通閥，10-新風機組，11-新風進口，12-新風出口，13-回風管，14-冷卻進氣管，15-冷卻出氣管，16-載熱介質進口管，17-載熱介質出口管，18-換熱器，19-空調區(qū)域，20-進風口，21-回風口，22-基臺體，23-主進口，24-主出口，25-冷腔，26-熱腔，27-多孔隔層，28-連接通道，29-熱腔換熱器，30-冷腔換熱器，31-上腔，32-下腔進口，33-下腔，34-下腔出口，35-折流板，36-流入通道，37-流出通道，38-進氣孔，39-出氣孔，40-絕熱隔層，41-翅片管式換熱器，42-彎管，43-銅翅片；44-回風機，45-第三三通閥，46-排風口。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

圖1至圖6顯示了根據本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種基于熱流逸效應的空調制冷系統(tǒng)的結構示意圖，該基于熱流逸效應的空調制冷系統(tǒng)包括新風輸入管1、第一三通閥2、空氣過濾器3、空氣導入管4、至少一組努森壓縮機組5、空氣導出管6、冷卻器7、節(jié)流機構8、第二三通閥9、新風機組10、熱腔換熱器29以及冷腔換熱器30，參考圖1新風輸入管1用于把空氣送入系統(tǒng)。第一三通閥2的進口與新風輸入管1連接，以用于調節(jié)進入努森壓縮機組5和新風機組10的空氣量，空氣過濾器3的進口與第一三通閥2的其中一個出口連接，空氣導入管4與空氣過濾器3的出口連接，經空氣過濾器3過濾凈化后的空氣通過空氣導入管4中輸送給各組努森壓縮機組5。

參考圖2，每組努森壓縮機組5包括基臺體22以及若干個努森壓縮機，基臺體22設置有一主進口23以及一主出口24，主進口23與空氣導入管4連接，當努森壓縮機組5的數(shù)量為兩個或以上時，這些努森壓縮機組5便并聯(lián)地與空氣導入管4連接，即所有的努森壓縮機組5各通過基臺體22的主進口23與空氣導入管4連接，從而能夠通過空氣導入管4把空氣輸送給各組努森壓縮機組5。努森壓縮機組5的數(shù)量可以根據系統(tǒng)的制冷量大小來確定。每個努森壓縮機包括冷腔25、熱腔26、多孔隔層27以及連接通道28，冷腔25與熱腔26之間通過多孔隔層27分隔，多孔隔層27上的孔的孔徑不大于空氣的分子平均自由程。優(yōu)選地，多孔隔層27為多孔薄膜，其可以為多孔硅膠薄膜，多孔薄膜的邊緣通過密封圈密封設置在基臺體22內。由于多孔隔層27上的孔的孔徑不大于空氣的分子平均自由程，當熱腔26的溫度高于冷腔25以滿足空氣發(fā)生熱流逸效應的條件時，進入到冷腔25內的空氣的分子便通過多孔隔層27流入到熱腔26中，并因空氣分子在熱腔26中聚焦而壓力升高。連接通道28的進口與熱腔26的出口連接，若干個努森壓縮機依序串聯(lián)地設置于基臺體22內，以持續(xù)對空氣進行升壓。第一個努森壓縮機的冷腔25的進口與基臺體22的主進口23連接，后一個努森壓縮機的冷腔25的進口與前一個努森壓縮機的連接通道28的出口連接，最后一個努森壓縮機的連接通道28的出口與基臺體22的主出口24連接。當空氣依序經過所有的努森壓縮機后，空氣壓力便會得到持續(xù)的升高。每組努森壓縮機組5內的努森壓縮機的數(shù)量根據冷卻器7的工作壓力來確定。當每組努森壓縮機組5內的努森壓縮機的數(shù)量并不是很多時，可以使組內的努森壓縮機自前至后呈直線狀串聯(lián)起來，而當每組努森壓縮機組5內的努森壓縮機的數(shù)量較多時，參考圖5，可以使努森壓縮機在基臺體1內呈若干排平行分布，此時相鄰兩排的努森壓縮機之間用絕熱隔層40分隔開來。

繼續(xù)參考圖1，每組努森壓縮機組5的基臺體22的主出口24與空氣導出管6連接，當努森壓縮機組5的數(shù)量為兩個或以上時，這些努森壓縮機組5便并聯(lián)地與空氣導出管6連接，從而使所有的努森壓縮機組5能夠集中地把空氣輸送給空氣導出管6。冷卻器7的熱流通道的進口與空氣導出管6連接，空氣導出管6把高溫高壓空氣輸送到冷卻器7內進行冷卻，冷卻器7可以為微通道換熱器。節(jié)流機構8的進口與冷卻器7的熱流通道的出口連接，其用于對被冷卻器7冷卻后的空氣進行降溫降壓。優(yōu)選地，節(jié)流機構8為節(jié)流閥。

繼續(xù)參考圖1，第二三通閥9的進口與節(jié)流機構8的出口連接，新風機組10為常規(guī)的空調的新風機組，第一三通閥2的另一個出口和第二三通閥9的其中一個出口同時與新風機組10的新風進口11連接，通過第一三通閥2和第二三通閥9來調節(jié)進入到新風機組10內的常溫空氣和低溫空氣的比例，便可調節(jié)系統(tǒng)的整體制冷效率及空調區(qū)域19的溫度。新風機組10的新風出口12和回風管13均與空調區(qū)域19連接，例如，當空調區(qū)域19為房間時，其進風口20通過管道與新風出口12連接，其回風口21與一回風總管連接，回風總管上設置有一回風機44和第三三通閥45，第三三通調節(jié)閥45的其中一個出口通過回風管13與新風機組10相連，另一個出口與排風口46相連。冷空氣從進風口20進入到房間中調節(jié)房中的溫度后，從回風口21出來的大部分空氣經回風管13回流到新風機組10進行繼續(xù)循環(huán)，以充分利用其攜帶的冷量，而剩余的小部分通過排風口46直接排至室外。

繼續(xù)參考圖1和圖2，每組努森壓縮機組5內的所有的努森壓縮機的熱腔內各設置有一個熱腔換熱器29，所有的熱腔換熱器29的進口均與一載熱介質進口管16連接，且所有的熱腔換熱器29的出口均與一載熱介質出口管17連接。載熱介質既可以是攜帶有工業(yè)產生的余(廢)熱的氣體或液體，也可以是通過太陽能、地熱等可再生能源加熱的氣體或液體等，其不需要消耗太多的高品位的電能或機械能。載熱介質進口管16用于把載熱介質輸送到熱腔換熱器29中，以對各個努森壓縮機的熱腔26進行加熱，使各個努森壓縮機的熱腔26內能夠維持在較高的溫度，被吸熱后的介質再從載熱介質出口管17向外排出。每組努森壓縮機組5內的所有的努森壓縮機的冷腔25內各設置有一個冷腔換熱器30。所有的冷腔換熱器30的進口均與一冷卻進氣管14連接，冷卻進氣管14與第二三通閥9的另一個出口連接。所有的冷腔換熱器30的出口均與一冷卻出氣管15連接。經節(jié)流機構8出來的低溫低壓空氣經第二三通閥9后大部分輸送給新風機組10，小部分輸送給冷卻進氣管14，從而使低溫空氣進入到各個冷腔換熱器30內冷卻冷腔25，以使努森壓縮機組5內的各個努森壓縮機的冷腔25維持在一個較低的溫度。從冷腔換熱器30出來的空氣經冷卻出氣管15向外排出，本發(fā)明優(yōu)選地，冷卻出氣管15與空氣導入管4連接，以把從冷腔換熱器30出來的空氣直接輸送回空氣導入管4進行循環(huán)。優(yōu)選地，熱腔換熱器29和冷腔換熱器30均為翅片管式換熱器41，其為微型的翅片管式換熱器，參考圖6，翅片管式換熱器41包括若干個平行分布的彎管42和若干層圍繞于所有彎管42之間的銅翅片43。所有彎管42的一端為翅片管式換熱器41的進口，且所有彎管42的另一端為翅片管式換熱器41的出口。

參考圖3和圖4，優(yōu)選地，每組努森壓縮機組5的基臺體22設置有一上腔31和一下腔33，上腔31由基臺體22的蓋板通過螺栓進行固定封蓋。每組努森壓縮機組5的所有的努森壓縮機設置于上腔31內，下腔33設置有一下腔進口32和一下腔出口34，下腔33通過一折流板35分隔成一個流入通道36和一個流出通道37，下腔進口32與流入通道36連通，下腔出口34與流出通道37連通。下腔進口32與冷卻進氣管14連接，下腔出口34與冷卻出氣管15連接，每個冷腔換熱器30的進口通過一進氣孔38與流入通道36連通，且每個冷腔換熱器30的出口通過一出氣孔39與流出通道37連通。當努森壓縮機組5內的努森壓縮機呈若干排平行分布時，流入通道36和流出通道37便呈S形狀彎曲分布在下腔33內。冷卻進氣管14把低溫空氣從下腔進口32輸送入到流入通道36后通過各個進氣孔38對應進入到各個冷腔換熱器30內，在冷腔換熱器30內換熱后的氣體制冷劑從出氣孔39排出到流出通道37，再集中從下腔出口34輸送出到冷卻出氣管15。努森壓縮機組5的基臺體22通過設置的下腔33對各個冷腔換熱器30集中輸送低溫，從而可以簡化結構。

優(yōu)選地，節(jié)流機構8與冷卻器7之間設置有一個換熱器18，換熱器18的熱流通道的進口與冷卻器7的熱流通道的出口連接，節(jié)流機構8的進口與換熱器18的熱流通道的出口連接，換熱器18的冷流通道的進口與第二三通閥9的另一個出口連接，且冷卻進氣管14與換熱器18的冷流通道的出口連接。通過增加換熱器18可以利用節(jié)流機構8流出的低溫低壓空氣與節(jié)流機構8前的中溫高壓空氣進行換熱，使中溫高壓空氣在節(jié)流前預冷，保證其在節(jié)流機構8中被充分節(jié)流降壓降溫，從而可以改善系統(tǒng)循環(huán)的經濟性，提高制冷效率。

本發(fā)明的工作原理為：

由于努森壓縮機是一種基于熱流逸效應的氣體升壓裝置，當努森壓縮機組5內的努森壓縮機的熱腔26通過熱腔換熱器29利用載熱介質維持在較高的溫度，且冷腔25通過冷腔換熱器30利用低溫空氣維持在較低的溫度時，若此時空氣的分子平均自由程不小于努森壓縮機的多孔隔層27上的孔的孔徑，便能夠滿足發(fā)生熱流逸效應的條件，空氣便從溫度較低的冷腔25運動到溫度較高的熱腔26，使得空氣分子在熱腔26內聚集而壓力上升，且前一個努森壓縮機的熱腔26內的空氣由連接通道28自動流入到下一個努森壓縮機的冷腔25，努森壓縮機多級串聯(lián)便可以提高壓縮比，使空氣獲得較高壓力，但被壓縮的空氣的溫度幾乎不變，這使努森壓縮機組5可以替代傳統(tǒng)的壓縮機、工質泵等升壓裝置，以使空氣在系統(tǒng)內實現(xiàn)流動。冷卻器7對從努森壓縮機組5內排出的高溫高壓的空氣進行冷卻，以將空氣的狀態(tài)轉變?yōu)橹袦馗邏?。中溫高壓的空氣流入到換熱器18內后在節(jié)流前先進行提前預冷，再進入到節(jié)流機構8內進行降溫降壓。從節(jié)流機構8出來的低溫低壓空氣大部分由第二三通閥9分配輸送到新風機組10中，新風機組10對低溫低壓空氣處理好后便輸送給空調區(qū)域使19使用。從節(jié)流機構8出來的小部分低溫低壓空氣由第二三通閥9分配給冷卻進氣管14，冷卻進氣管14把低溫空氣輸送到努森壓縮機組5的基臺體22的下腔33的流入通道36后，再通過各個進氣孔38進入到各個冷腔換熱器30內對努森壓縮機組5內的各個努森壓縮機的冷腔25進行冷卻，然后這部分空氣再從出氣孔39流到流出通道37，并經冷卻出氣管15輸送回空氣導入管4，以重新輸送給努森壓縮機組5。

本發(fā)明的努森壓縮機為模塊化設計，構造比較簡單，努森壓縮機的熱腔26通過熱腔換熱器29來利用載熱介質維持在較高的溫度，載熱介質可以利用工業(yè)上產生的余(廢)熱來加熱，也可以利用太陽能、地熱等可再生能源加熱，不需要消耗太多的高品位的電能或機械能，努森壓縮機組5能夠替代現(xiàn)有的常規(guī)壓縮機?？諝饬鹘浌?jié)流機構8后狀態(tài)變化低溫低壓，再經過新風機組的處理后便可為空調區(qū)域19提供所需的冷量。且本發(fā)明采用第三三通閥45可以調節(jié)回風量，進而保證空調區(qū)域的空氣品質。本發(fā)明的結構簡單，整個系統(tǒng)不需要消耗過多的高品位能源，且不需要潤滑油，運行可靠，且整個系統(tǒng)的制冷效率較高，其制冷量可以根據實際需要進行調整。另外，本發(fā)明的整個系統(tǒng)直接采用空氣作為工質，而不需需要另外采用制冷劑，其對環(huán)境完全無危害。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的技術人員能夠實現(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。