CN101943449A - 一种双循环式机房节能空调 - Google Patents

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本发明提供了一种双循环式机房节能空调，包括设置于机房内的蒸发器，和设置于机房外的冷凝器、压缩机、三通阀、第一中间换热器和第二中间换热器；所述三通阀包括第一入口、第二入口和出口，所述出口择一地与所述第一入口、第二入口导通。通过三通阀的择一导通来实现热管换热和压缩制冷循环换热两种换热方式之间的切换。本发明的双循环式机房节能空调通过根据机房内外温度差异灵活地选择其中一种换热方式，能够有效地解决机房的排热问题，并且能耗低、可靠性高、使用寿命长。

Description

一种双循环式机房节能空调
技术领域
本发明涉及机房节能空调领域，特别涉及一种双循环式机房节能空调。
背景技术
机房中由于设备发热量大，需要专门的空调设备来维持机房内的温度。目前现有的机房普遍采用舒适性空调连续运行来调控室内的温度。这种温控方式虽然能够满足机房温控的要求，但是耗能较大，造成运行成本较高。
目前已有的机房空调节能技术主要有两种：
一种是在过渡季或冬季室外气温较凉时，引入室外新风来冷却机房内的设备。这种设备可以直接利用室外自然冷源，但难以满足机房内的空气洁净度及湿度调控要求，且对机房维护结构的破坏较大。在新风系统停止工作时，存在漏风的隐患，在天气比较炎热时导致室内冷量流失。在新风系统的进、出风口处需要安置过滤网，而过滤网不仅增加了系统风阻，而且需要经常更换，维护量较大。
另一种是在过渡季或冬季室外气温较凉时，使用板式空气热交换器将室外空气的冷量引入室内。这种技术实现了室内、外空气的隔离，避免了由于直接引入室外空气而引起的空气清洁度及湿度控制问题。但由于单位面积换热量小，体积较大，需要再开设风道与换热器相连，对墙体破坏较大。由于换热器采用了蜂窝结构，空气流道容易被灰尘堵塞，因此在室外空气流道的进、出口处需要安装过滤网，维护量较大。
发明内容
本发明提供了一种双循环式机房节能空调，其能耗低、可靠性高、使用寿命长。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双循环式机房节能空调，包括设置于机房内的蒸发器，和设置于机房外的冷凝器，压缩机、三通阀、第一中间换热器和第二中间换热器；
所述三通阀包括第一入口、第二入口和出口，所述出口择一地与所述第一入口、第二入口导通；
所述蒸发器通过连接管与所述第一入口连通；
所述冷凝器通过连接管与所述出口连通；
所述第一中间换热器与第二中间换热器之间通过节流部件连通；
所述第一中间换热器通过连接管与所述压缩机的排气口连通；
所述第一中间换热器通过连接管与所述第二入口连通；
所述第二中间换热器通过连接管与所述压缩机的进气口连通；
所述第二中间换热器通过连接管与所述蒸发器连通；
所述冷凝器的位置高于所述蒸发器和第一中间换热器；
所述第二中间换热器的位置高于所述蒸发器。
优选地，所述蒸发器和所述冷凝器均具有风机。
优选地，进一步包括在机房外温度低于机房内温度、且温差大于第一预设数值时使所述出口与所述第一入口导通，并启动所述蒸发器风机和所述冷凝器风机，关闭所述压缩机、第一中间换热器和第二中间换热器；在机房外温度高于机房内温度、或机房外温度与机房内温度的温差小于第一预设数值且机房内温度高于空调设定温度时使所述出口与所述第二入口导通，并启动所述蒸发器、冷凝器、压缩机、节流部件、第一中间换热器和第二中间换热器的控制器。
优选地，所述第一预设数值为5℃。
优选地，进一步包括用于测量机房内、外温度的传感器。
优选地，所述第一中间换热器为套管式换热器或板式换热器。优选地，所述第二中间换热器为套管式换热器或板式换热器。
优选地，所述空调的制冷剂为R22、R134a或R410A中的任意一种，制冷剂为单一的一种使用。
由以上技术方案可知，本发明的双循环式机房节能空调具有热管循环换热和压缩制冷循环换热两种换热方式，热管换热循环与压缩制冷循环中的制冷剂完全隔离，仅通过两个中间换热器进行热交换，不掺混，能够有效解决两个循环共用制冷剂而引起的流量调节难和冷冻油降低热管循环效率的问题，该技术方案通过根据机房内外温度差异灵活地选择其中一种换热方式，能够有效地解决机房的排热问题，并且能耗低、可靠性高、使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的双循环式机房节能空调的结构示意图。
图2为本发明的双循环式机房节能空调处于热管换热循环模式的结构示意图。
图3为本发明的双循环式机房节能空调处于压缩制冷循环模式的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种双循环式机房节能空调，其能耗低、可靠性高、使用寿命长。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明的双循环式机房节能空调的结构示意图。如图1所示，本发明的双循环式机房节能空调包括设置于机房16内的蒸发器1，和设置于机房16外的冷凝器7、压缩机5、三通阀9、第一中间换热器11和第二中间换热器13。
其中，三通阀9包括第一入口、第二入口和出口，其出口可择一地与第一入口或第二入口导通。
蒸发器1通过连接管14与三通阀9的第一入口连通；冷凝器7通过连接管8与三通阀9的出口连通。
第一中间换热器11与第二中间换热器13之间通过节流部件3连通。其中，第一中间换热器11通过连接管4与节流部件3连通，第二中间换热器13通过连接管12与节流部件3连通。
第一中间换热器11还通过连接管6与压缩机5的排气口连通；第二中间换热器13还通过连接管2与压缩机5的进气口连通。第一中间换热器11通过连接管10与三通阀9的第二入口连通。
其中，冷凝器7的整体位置应位于蒸发器1和第一中间换热器11之上。第二中间换热器13的整体位置应高于蒸发器1。从而保证在冷凝器7或第二中间换热器13中凝结的液态制冷剂能够在重力作用下回流至蒸发器1中，而无需增加例如循环泵等驱动装置。也能够保证冷凝器7中的凝结的液态制冷剂能够在重力的作用下回流至第一中间换热器11中。
优选地，蒸发器1和冷凝器7均具有风机。
优选地，本发明的双循环式机房节能空调进一步包括用于测量机房内、外温度的传感器(未示出)和根据该传感器的信号控制空调工作的控制器(未示出)。
当机房16外的温度低于机房16内的温度，且此温差大于某一预设数值时，例如，机房16外的温度比机房16内的温度低5℃以上时，控制器可控制三通阀9的出口与第一入口导通，并启动蒸发器1的风机和冷凝器7的风机，控制压缩机5、第一中间换热器11和第二中间换热器13均处于关闭状态。空调采用热管换热的循环模式。
即，如图2所示的热管换热的循环模式下，由机房16内的蒸发器1及机房16外的冷凝器7组成分离式热管系统。机房16内为热管的吸热端，机房16外为热管的排热端。蒸发器1的上部通过连接管14、三通阀9及连接管8与冷凝器7的下部相连通，蒸发器1和冷凝器7均带有风机，采用热管换热的方式，将机房16内的热量排放至机房16以外。
当采用热管换热的循环模式时，压缩式制冷系统关闭，三通阀9关闭连接管10、开通连接管14和连接管8。蒸发器1风机启动，机房16内热空气流过蒸发器1，加热蒸发器1中的制冷剂，当温度超过工质沸点时，蒸发器1内工质沸腾，同时，空气被冷却。蒸发器1内沸腾产生的气态制冷剂，气态制冷剂如图2所示箭头A方向流动，经由连接管14、三通阀9、连接管8流入冷凝器7，冷凝器7带有风机，为强迫对流形式，冷凝器7中气态制冷剂被流过冷凝器7的空气冷却，凝结成液态，液态制冷剂如图2中箭头B方向，在重力的作用下，液态制冷剂从冷凝器7底部连接管8、三通阀9、连接管14流回到蒸发器中，完成循环。
即在采用热管换热的循环模式时，由蒸发器1、连接管14、三通阀9、连接管8和冷凝器7组成了热管换热的循环通路。
当机房16外的温度高于机房16内的温度，或者机房16外的温度与机房16内的温度差小于预设值、且机房16内的温度超过空调的设定值时，例如，机房16内外的温差小于5℃时，依靠热管换热的循环模式无法完成排热要求，因此空调启动压缩制冷循环模式。控制器可控制三通阀9的出口与第二入口导通，并启动蒸发器1、冷凝器7、压缩机5、节流部件3、第一中间换热器11和第二中间换热器13。
如图3所示的压缩制冷的循环模式下，压缩式制冷循环运行时，三通阀9关闭连接管14、开通连接管8和连接管10。蒸发器1与第二中间换热器13的制冷剂循环如图3中箭头C方向和箭头D方向所示，蒸发器1中的制冷剂被室内空气加热蒸发，成为蒸汽，通过连接管15流至第二中间换热器13中，在第二中间换热器13中的被冷凝成液体，流回到蒸发器1。由蒸发器1流入第二中间换热器13的制冷剂在第二中间换热器13中冷凝释放出来的热量传递到了压缩式制冷循环中的制冷剂中，使压缩式制冷循环中的制冷剂蒸发成为蒸汽，压缩式制冷循环中的制冷剂流动方向如图3中箭头E方向所示，制冷剂蒸汽通过连接管2被吸入压缩机5中进行压缩，从压缩机5出来的制冷剂成为过热蒸汽，过热蒸汽通过连接管6流入第一中间换热器11内进行冷凝，冷凝后的制冷剂，通过连接管4流至节流部件3，节流后的制冷剂成为低温低压的汽液混合物，通过连接管12流入第二中间换热器13中进行蒸发吸热。冷凝器中的制冷剂循环如图3箭头F和箭头G方向所示，通过压缩式制冷循环的制冷剂在第一中间换热器11中的冷凝，将热量传递到第一中间换热器11的制冷剂中，第一中间换热器11中的制冷剂蒸发，如图3中箭头F的方向，通过连接管10、三通阀9、连接管8流向冷凝器7，制冷剂蒸汽在冷凝器冷凝后，如图3中箭头G的方向，在重力的作用下，通过连接管8流回第一中间换热器11。
即在采用压缩制冷的循环模式时，由第二中间换热器13、连接管2、压缩机5、连接管6、第一中间换热器11和节流部件3组成了压缩制冷的循环通路。
优选地，第一中间换热器11和第二中间换热器13可以为套管式换热器或板式换热器。
优选地，所述空调的制冷剂为R22、R134a或R410A中的任意一种，制冷剂为选择其中一种单一使用，不混合。且热管换热循环模式与压缩制冷循环模式中所使用的制冷剂完全隔离，仅通过两个中间换热器进行热交换，不掺混，因此能够有效解决两个循环共用制冷剂而引起的流量调节难的问题，
由以上技术方案可知，本发明的双循环式机房节能空调具有热管换热和压缩制冷循环换热两种换热方式，通过根据机房内外温度差异灵活地选择其中一种换热方式，能够有效地解决机房的排热问题，并且能耗低、可靠性高、使用寿命长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种双循环式机房节能空调，其特征在于，包括设置于机房内的蒸发器，和设置于机房外的冷凝器，压缩机、三通阀、第一中间换热器和第二中间换热器；
所述三通阀包括第一入口、第二入口和出口，所述出口择一地与所述第一入口、第二入口导通；
所述蒸发器通过连接管与所述第一入口连通；
所述冷凝器通过连接管与所述出口连通；
所述第一中间换热器与第二中间换热器之间通过节流部件连通；
所述第一中间换热器通过连接管与所述压缩机的排气口连通；
所述第一中间换热器通过连接管与所述第二入口连通；
所述第二中间换热器通过连接管与所述压缩机的进气口连通；
所述第二中间换热器通过连接管与所述蒸发器连通；
所述冷凝器的位置高于所述蒸发器和第一中间换热器；
所述第二中间换热器的位置高于所述蒸发器。
2.根据权利要求1所述的双循环式机房节能空调，其特征在于，所述蒸发器和所述冷凝器均具有风机。
3.根据权利要求2所述的双循环式机房节能空调，其特征在于，进一步包括在机房外温度低于机房内温度、且温差大于第一预设数值时使所述出口与所述第一入口导通，并启动所述蒸发器风机和所述冷凝器风机，关闭所述压缩机、第一中间换热器和第二中间换热器；在机房外温度高于机房内温度、或机房外温度与机房内温度的温差小于第一预设数值且机房内温度高于空调设定温度时使所述出口与所述第二入口导通，并启动所述蒸发器、冷凝器、压缩机、节流部件、第一中间换热器和第二中间换热器的控制器。
4.根据权利要求3所述的双循环式机房节能空调，其特征在于，所述第一预设数值为5℃。
5.根据权利要求3所述的双循环式机房节能空调，其特征在于，进一步包括用于测量机房内、外温度的传感器。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的双循环式机房节能空调，其特征在于，所述第一中间换热器为套管式换热器或板式换热器。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的双循环式机房节能空调，其特征在于，所述第二中间换热器为套管式换热器或板式换热器。
8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的双循环式机房节能空调，其特征在于，所述空调的制冷剂为R22、R134a或R410A中的任意一种。
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