CN103836742A

CN103836742A - 多联热管机房空调系统

Info

Publication number: CN103836742A
Application number: CN201410046876.XA
Authority: CN
Inventors: 邵双全; 张海南; 田长青
Original assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: CN103836742B

Abstract

本发明揭示了一种多联热管机房空调系统，该系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路；所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机、冷凝器、节流装置、除湿换热器、换热装置；所述换热装置包括并排的室外空气通道、回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道，室外空气通道内设置风机，回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道内均密封制冷工质。所述回路热管回路包括所述换热装置的回路热管工质通道与室内蒸发器。该系统可以实现蒸气压缩制冷与回路热管冷却独立运行或同时运行，实现了机房温度和湿度的独立控制。

Description

多联热管机房空调系统

技术领域

本发明涉及制冷与空调技术领域，更具体涉及一种多联热管机房空调系统。

背景技术

随着IT技术的迅猛发展，数据机房、通信基站的数量和能耗与日俱增。由于机房内装有大量大功率电子设备且不间断运行，机房制冷需求要高于一般建筑。传统的机房空调依靠蒸气压缩制冷，由于其能耗较大，已经不能满足可持续发展要求。目前，很多种机房空调节能方案被提出，其中，热管空调系统具有可以利用室外自然冷源且不引入室外污染物的优势而受到关注。相关专利有单管连接的分离式热管的机房排热装置(CN200820123459.0)、一种用于机房或机柜的带气泵分离式热虹吸管散热装置(CN200910088535.8)、一种蒸发冷却型热管换热的机房排热装置(CN201010221372.9)、一种复叠机械制冷的液泵驱动热管装置及运行方法(CN201210084797.9)等，上述专利均提出了各自不同的机房热管空调形式以利用室外自然冷源。然而，以上专利所提出的方案均不能够独立除湿，即不能实现机房温度和湿度的独立控制。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何利用热管空调系统，独立控制机房的温度和湿度。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多联热管机房空调系统，所述系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路；所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机、冷凝器、节流装置、除湿换热器、换热装置；所述换热装置包括并排的室外空气通道、回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道，室外空气通道内设置风机，回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道内均密封制冷工质；

所述回路热管回路包括所述换热装置的回路热管工质通道与室内蒸发器，换热装置的回路热管工质通道和室内蒸发器连接形成闭环；

节流装置与换热装置连接，形成第一连接，节流装置与除湿散热器连接形成第二连接，压缩机、冷凝器、第一连接依次连接，并且形成闭环，第二连接与第一连接并联，其中，换热装置通过其蒸气压缩制冷回路工质通道分别与节流装置和压缩机连接；第一连接至少一个，多于一个时，并连在原第一连接的两端；第二连接至少一个，多于一个时，并连在原第二连接的两端；每一个第一连接均连接一个回路热管回路。

优选地，所述除湿换热器为风冷式换热装置，湿空气通过其表面冷凝。

优选地，所述室内蒸发器为风冷式换热装置、直接接触式散热器、风冷直接接触器中的一种。

优选地，所述风冷式换热装置为管式结构，即由一根或多根直管、绕翅片管、蛇形管外加翅片、多根直管套翅片中的一种或几种组成。

优选地，所述直接接触式散热器通过与发热部件直接接触进行散热。

优选地，所述风冷直接接触器为风冷式换热装置和直接接触式散热器的组合。

优选地，所述冷凝器为风冷式、水冷式、蒸发冷凝式冷凝器的其中一种或几种的组合。

优选地，所述节流装置为热力膨胀阀、电子膨胀阀中的一种或者两种的组合。

优选地，所述回路热管回路中还包括制冷剂泵，所述制冷剂泵用于驱动回路热管回路工作。

（三）有益效果

本发明的多联热管机房空调系统，具有蒸气压缩制冷回路和回路热管回路，可以实现蒸气压缩制冷与回路热管冷却独立运行或同时运行，实现了机房温度和湿度的独立控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一个较佳实施例一的多联热管机房空调系统的结构图；

图2是本发明的一个较佳实施例二的多联热管机房空调系统的结构图；

图3是本发明的一个较佳实施例三的多联热管机房空调系统的结构图；

图4是本发明的一个较佳实施例四的多联热管机房空调系统的结构图；

图5是本发明的一个较佳实施例五的多联热管机房空调系统的结构图；

图例说明：

1、压缩机；2、冷凝器；3、节流装置；4、换热装置；5、室内蒸发器；6、除湿换热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

图1是本发明的一个较佳实施例一的多联热管机房空调系统的结构图；如图1所示，该实施例的热管机房空调系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路。所述蒸气压缩制冷回路由压缩机1、冷凝器2、节流装置3、除湿换热器6和换热装置4组成。所述回路热管回路由换热装置4的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5组成，并且形成闭环。除湿换热器6、室内蒸发器5以及换热装置2各自装有风机。换热装置4和除湿散热器6的气流方向的前方均装有节流装置；其中节流装置3a与换热装置4连接形成第一连接，节流装置3b与除湿散热器6连接形成第二连接，压缩机1、冷凝器2、第一连接依次连接，并且形成闭环，第二连接与第一连接并联。

除湿换热器6为风冷式换热装置，湿空气通过其表面使其中的水蒸气冷凝。

换热装置4包括并排的室外空气通道、回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道，回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道内分别密封有制冷工质，回路热管工质通道与室内蒸发器连通，蒸气压缩制冷回路工质通道分别与压缩机1和节流装置3相连通。

室内蒸发器6可以是风冷式换热装置、直接接触式散热器、风冷直接接触器的一种。风冷式换热装置优选为管式结构，即由一根或多根直管、绕翅片管、蛇形管外加翅片、多根直管套翅片中的一种或几种组成。直接接触式散热器通过与发热部件直接接触进行散热。风冷直接接触器为风冷式换热装置和直接接触式散热器的组合。

冷凝器2为风冷式、水冷式、蒸发冷凝式冷凝器的其中一种或几种的组合。

节流装置3为热力膨胀阀、电子膨胀阀中的一种或者两种的组合。

换热装置还在室外空气通道内布设有风机，所述风机用于加速室外空气通道内空气的流通。

具体实施时，根据机房具体需要保持温度和湿度的设定，进行温度和适度的独立控制。对于温度控制，按照温度区间对空调系统进行不同工作方式的调整：当室外温度较高，即室外温度高于回路热管冷凝温度时，只开启蒸气压缩制冷回路，首先启动压缩机1，蒸气压缩制冷回路内的制冷工质经压缩机1压缩后在冷凝器2中冷凝，经节流装置3a节流降压后进入换热装置4蒸发，从回路热管工质吸热后流回压缩机1；回路热管回路的制冷工质在室内蒸发器5内吸收机房的排热蒸发后流入换热装置4，向蒸气压缩制冷回路的制冷工质放热冷凝，冷凝后的冷凝液在重力作用下回流至室内蒸发器5，以便于继续蒸发。

当室外温度较低时，即室外温度低于回路热管冷凝温度，但室外温度与回路热管回路的冷凝温度的差值不足以保持整个机房的预定温度时，需同时开启蒸气压缩制冷回路和室外空气通道制冷，首先启动压缩机1、回路热管回路中换热装置的风机以及室内蒸发器的风机，所述蒸气压缩制冷回路内的制冷工质经压缩机1压缩后在冷凝器2中冷凝，经节流装置3a节流降压后进入蒸气压缩制冷回路工质通道，所述室外的冷空气经风机的抽风进入室外空气通道，所述回路热管回路的吸热蒸发的制冷工质在回路热管通道内同时与蒸气压缩制冷回路工质通道的制冷工质和室外空气通道中的冷空气进行换热后冷凝。

在室外温度足够低时，即外温度低于回路热管冷凝温度，且室外温度与回路热管回路的冷凝温度的差值所达到的冷却效果满足整个机房的预定温度的保持，需关闭蒸气压缩制冷回路，仅开启室外空气通道进行冷却，首先关闭压缩机1，打开回路热管回路中换热装置的风机以及室内蒸发器的风机，室外的冷空气被风机抽入室外空气通道中，此时回路热管回路的制冷工质在回路热管通道内仅与室外空气通道中的冷空气进行换热冷凝。

对于湿度控制，当室内需要除湿时，首先开启压缩机1、除湿换热器中的风机和节流装置3b，湿空气流经除湿换热器6，温度降低到露点以下，其中的水蒸气冷凝在换热器表面，空气湿度降低。当室内湿度降低到设定值，则关闭节流装置3b和除湿换热器的风机，压缩机的关闭与否根据温度控制需要而定。

图2是本发明的一个较佳实施例二的多联热管机房空调系统的结构图；如图2所示，该实施例的热管机房空调系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路。所述蒸气压缩制冷回路由压缩机1、冷凝器2、节流装置3、除湿换热器6和换热装置4组成。所述回路热管回路由换热装置4的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5组成，并且形成闭环。除湿换热器6与室内蒸发器5串联布置，共用一个风机，换热装置装有风机。换热装置4和除湿散热器6的气流方向的前方均装有节流装置；其中节流装置3a与换热装置4连接形成第一连接，节流装置3b与除湿散热器6连接形成第二连接，压缩机1、冷凝器2、第一连接依次连接，并且形成闭环，第二连接与第一连接并联。所述回路热管回路由换热装置4的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5组成，并且形成闭环。其中除湿换热器6、换热装置4、室内蒸发器5、冷凝器2、节流装置3与实施例一中使用的组件相同。该实施例对于湿度和温度的控制方式和控制过程与实施例一的控制方式和控制过程相同。

图3是本发明的一个较佳实施例三的多联热管机房空调系统的结构图；该实施例的空调系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路，其中蒸气压缩制冷回路包括两套由节流装置和换热装置连接形成的整体连接，具体为节流装置3a与换热装置4a连接，节流装置3b与换热装置4b连接，所述两套连接并连后，与压缩机1、冷凝器2依次连接，并且形成闭环，节流装置3c与除湿换热器6连接后与上述两套连接并连。所述回路热管回路包括两套，分别是由换热装置4a的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5a组成，并且形成闭环；是由换热装置4b的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5b组成，并且形成闭环.

该实施例的所有构成组件与实施例一相同，对于机房温度和湿度的控制方式和控制过程与实施例一相同。

图4是本发明的一个较佳实施例四的多联热管机房空调系统的结构图；该实施例的空调系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路，其中蒸气压缩制冷回路包括两套由节流装置和除湿换热装置连接形成的整体连接，具体为节流装置3b与除湿换热装置6a连接，节流装置3c与除湿换热装置6b连接，所述两套连接并连，然后再并联在节流装置3a与换热装置4形成的连接两端，节流装置3a与换热装置4形成的连接与压缩机1、冷凝器2依次连接形成闭环。所述回路热管由换热装置4的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5组成，并且形成闭环。该实施例的所有构成组件与实施例一相同，对于机房温度和湿度的控制方式和控制过程与实施例一相同。

图5是本发明的一个较佳实施例五的多联热管机房空调系统的结构图；该实施例的空调系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路，其中，蒸气压缩制冷回路包括两套由节流装置和除湿换热装置形成的连接，两套有节流装置和换热装置形成的连接，具体为，节流装置3a与换热装置4a连接，节流装置3b与换热装置4b连接,节流装置3c与除湿换热装置6a连接,节流装置3d与除湿换热装置6b连接,所述四套连接并联，然后与压缩机、冷凝器依次连接，并且形成闭环。所述回路热管包括两套由换热装置的回路热管工质通道与一个室内蒸发器组成的连接，具体为，并换热装置4a的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5a连接，并且形成闭环；并换热装置4b的回路热管工质通道与一个室内蒸发器5b连接，并且形成闭环。该实施例的所有构成组件与实施例一相同，对于机房温度和湿度的控制方式和控制过程与实施例一相同。

本发明的多联热管机房空调系统，可以包括一个以上的回路热管回路，一个以上的节流装置与除湿散热器组成的连接，一个以上的节流装置与换热装置组成的连接，能够很好地适应现在社会的多需求，能够灵活设计空调系统的结构，可以实现蒸气压缩制冷与回路热管冷却独立运行或同时运行，实现了机房温度和湿度的独立控制。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种多联热管机房空调系统，其特征在于，所述系统包括蒸气压缩制冷回路和回路热管回路；所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机、冷凝器、节流装置、除湿换热器、换热装置；所述换热装置包括并排的室外空气通道、回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道，室外空气通道内设置风机，回路热管工质通道和蒸气压缩制冷回路工质通道内均密封制冷工质；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述除湿换热器为风冷式换热装置，湿空气通过其表面冷凝。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述室内蒸发器为风冷式换热装置、直接接触式散热器、风冷直接接触器中的一种。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述风冷式换热装置为管式结构，即由一根或多根直管、绕翅片管、蛇形管外加翅片、多根直管套翅片中的一种或几种组成。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述直接接触式散热器通过与发热部件直接接触进行散热。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述风冷直接接触器为风冷式换热装置和直接接触式散热器的组合。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝器为风冷式、水冷式、蒸发冷凝式冷凝器的其中一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述节流装置为热力膨胀阀、电子膨胀阀中的一种或者两种的组合。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回路热管回路中包括制冷剂泵，所述制冷剂泵用于驱动回路热管回路工作。