CN104214854A - 一种一体化机房空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一体化机房空调系统，其主要包括蒸气压缩制冷回路、回路热管回路和换热装置，所述换热装置分别与蒸气压缩制冷回路和回路热管回路连接，所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机、冷凝器和节流装置，所述冷凝器的两端分别通过管路连通压缩机和节流装置，所述压缩机和节流装置分别通过管路连通换热装置，所述室内热管蒸发器的两端分别连通换热装置。本发明的优点在于：本系统同时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或同时运行冷却，同时具有室外空气通道，可最大程度上利用自然冷源进行冷却，节约冷却能耗，结构简单，维护便利。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及制冷与空调技术领域，尤其涉及一体化机房空调系统。
背景技术
[0002]目前随着IT技术的迅猛发展，数据中心和通信机房的数量大幅度增长。机房内的设备发热量大，需要专门的散热设备进行散热。传统的做法是安装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。为了降低数据机房的冷却能耗，回路热管被应用于数据机房散热。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)等专利均采用分离式热管实现数据机房的散热。然而，这种回路热管散热装置只能应用在室外温度低的场合，因此需要增加一套蒸气压缩制冷系统作为辅助，这就提高了初始投资，同时增大了占地面积。为此，一些专利提出了蒸气压缩和回路热管的复合机组。专利CN200910119883.7提出了一种带自然供冷供热功能的空气处理装置，实现了全年工作目的。然而，这种方案中蒸气压缩与自然冷却需要阀门切换，影响机组运行可靠性。专利CN201210084797.9提出了一种复叠机械制冷的液泵驱动热管装置，但由于方案中蒸气压缩回路的蒸发器与热管回路的冷凝器相互独立，系统较为复杂。
[0003] 为实现自然冷源的充分利用，同时简化系统结构、节省占地面积，设计出本发明技术方案。
[0004] 因此，针对以上不足，本发明提供了一体化机房空调系统。
发明内容
[0005](一)要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的是解决现有机房空调系统的结构复杂，占地较大，不能充分利用自然冷源的问题。
[0007] (二)技术方案
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种一体化机房空调系统，其主要包括蒸气压缩制冷回路、回路热管回路和换热装置，所述换热装置分别与蒸气压缩制冷回路和回路热管回路连接，所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机、冷凝器和节流装置，所述冷凝器的两端分别通过管路连通压缩机和节流装置，所述压缩机和节流装置分别通过管路连通换热装置，所述室内热管蒸发器的两端分别连通换热装置。
[0009] 其中，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，所述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热管工质和制冷工质，所述回路热管工质通道与室内热管蒸发器连通，所述蒸气压缩制冷回路工质通道分别与压缩机和节流装置相连通。
[0010] 其中，所述室内热管蒸发器可以是风冷式换热装置、直接接触式散热器、液冷式换热装置的一种或几种的组合。
[0011] 其中，所述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、带翅片的扁平管中的一种或几种组成。
[0012] 其中，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。
[0013] 其中，所述液冷式换热装置为套管式、板式、壳管式换热装置中的一种或几种组成。
[0014] 其中，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口 ο
[0015] 其中，所述节流装置为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的一种或者几种的组合。
[0016] 其中，所述制冷剂泵用于驱动回路热管回路进行工作。
[0017] 其中，所述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。
[0018](三)有益效果
[0019] 本发明的上述技术方案具有如下优点:本系统同时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或同时运行冷却，同时具有室外空气通道，可最大程度上利用自然冷源进行冷却，节约冷却能耗，结构简单，维护便利。
附图说明
[0020] 图1是本发明实施例一所述的一体化机房空调系统的结构图；
[0021]图2是本发明实施例二所述的一体化机房空调系统的结构图；
[0022] 图3是本发明实施例三所述的一体化机房空调系统的结构图；
[0023] 图4是本发明实施例四所述的一体化机房空调系统的结构图。
[0024] 图中:1:压缩机；2:冷凝器；3:节流装置；4:换热装置；5:室内热管蒸发器；6:制冷剂泵。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0026] 实施例一
[0027] 如图1所示，本发明实施例提供的一种一体化机房空调系统，其主要包括蒸气压缩制冷回路、回路热管回路和换热装置，所述换热装置分别与蒸气压缩制冷回路和回路热管回路连接，所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机1、冷凝器2和节流装置3，所述冷凝器2的两端分别通过管路连通压缩机I和节流装置3，所述压缩机I和节流装置3分别通过管路连通换热装置4，所述室内热管蒸发器5的两端分别连通换热装置4 ;所述空调系统的回路热管回路通过室内热管蒸发器5吸收机房排热。
[0028] 其中，所述换热装置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，所述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热管工质和制冷工质，所述回路热管工质通道与室内蒸发器连通，所述蒸气压缩制冷回路工质通道分别与压缩机和节流装置相连通；所述空调系统的回路热管回路既可通过蒸气压缩制冷回路工质通道进行换热后冷凝，也可通过室外空气通道进行换热后冷凝，并且还可以同时通过蒸气压缩制冷回路工质通道和室外空气通道进行换热后冷凝。
[0029] 其中，所述室内热管蒸发器5为风冷式换热装置，所述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、带翅片的扁平管中的一种或几种组成。
[0030] 其中，所述冷凝器2优选为风冷式冷凝器。
[0031] 其中，所述节流装置3为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的一种或者几种的组合。
[0032] 其中，所述换热装置4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以利于散热。
[0033] 具体实施时，根据机房具体保持温度的设定，和对室外温度的测量，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(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I压缩后在冷凝器2中冷凝，经节流装置3节流降压后进入换热装置4，从回路热管工质吸热后蒸发，再流回压缩机I ;回路热管回路的热管工质在室内热管蒸发器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，冷凝后的液态热管工质在重力作用下回流至室内热管蒸发器5，以便于继续蒸发。
[0034] 当室外温度较低时(室外温度低于回路热管冷凝温度，但室外温度与回路热管冷凝温度的差值不足以保持整个机房的预定温度)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I和回路热管回路中的风机，所述蒸气压缩制冷回路内的制冷工质经压缩机I压缩后在冷凝器2中冷凝，经节流装置3节流降压后进入换热装置4的蒸气压缩制冷回路工质通道，从回路热管工质吸热后蒸发，再流回压缩机I ;所述室外的冷空气在风机的作用下进入换热装置4的室外空气通道，从回路热管工质吸热后，再排到室外；所述回路热管工质在换热装置4内向蒸气压缩制冷回路制冷工质通道内蒸发的制冷工质和室外空气通道内的空气进行换热后冷凝。
[0035] 在室外温度足够低时(室外温度低于回路热管冷凝温度，且室外温度与回路热管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)，可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热管工质在换热装置4的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。
[0036] 实施例二
[0037] 如图2所示，本发明实施例提供的一体化机房空调系统，其主要包括蒸气压缩制冷回路、回路热管回路和换热装置，所述换热装置分别与蒸气压缩制冷回路和回路热管回路连接，所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机1、冷凝器2和节流装置3，所述冷凝器2的两端分别通过管路连通压缩机I和节流装置3，所述压缩机I和节流装置3分别通过管路连通换热装置4，所述室内热管蒸发器5的两端分别连通换热装置4 ;所述空调系统的回路热管回路通过室内热管蒸发器5吸收机房排热。
[0038] 其中，所述换热装置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，所述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热管工质和制冷工质，所述回路热管工质通道与室内蒸发器连通，所述蒸气压缩制冷回路工质通道分别与压缩机和节流装置相连通；所述空调系统的回路热管回路既可通过蒸气压缩制冷回路工质通道进行换热后冷凝，也可通过室外空气通道进行换热后冷凝，并且还可以同时通过蒸气压缩制冷回路工质通道和室外空气通道进行换热后冷凝。
[0039] 其中，所述室内蒸发器5为风冷式换热装置，所述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、带翅片的扁平管中的一种或几种组成。
[0040] 其中，所述冷凝器2优选为水冷式冷凝器2，利用自然冷水源或者冷却塔的冷却水进行冷却。
[0041] 其中，所述节流装置3为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的一种或者几种的组合。
[0042] 其中，所述换热装置4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以利于散热。
[0043] 实施例三
[0044] 如图3所示，本发明实施例提供的一体化机房空调系统，其主要包括蒸气压缩制冷回路、回路热管回路和换热装置，所述换热装置分别与蒸气压缩制冷回路和回路热管回路连接，所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机1、冷凝器2和节流装置3，所述冷凝器2的两端分别通过管路连通压缩机I和节流装置3，所述压缩机I和节流装置3分别通过管路连通换热装置4，所述室内热管蒸发器5的两端分别连通换热装置4 ;所述空调系统的回路热管回路通过室内热管蒸发器5吸收机房排热。
[0045] 其中，所述换热装置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，所述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热管工质和制冷工质，所述回路热管工质通道与室内蒸发器连通，所述蒸气压缩制冷回路工质通道分别与压缩机I和节流装置3相连通；所述空调系统的回路热管回路既可通过蒸气压缩制冷回路工质通道进行换热后冷凝，也可通过室外空气通道进行换热后冷凝，并且还可以同时通过蒸气压缩制冷回路工质通道和室外空气通道进行换热后冷凝。
[0046] 其中，所述室内热管蒸发器5直接接触式蒸发器，所述直接接触式散热器通过与发热部件直接接触使热管工质蒸发，达到散热的目的。
[0047] 其中，所述冷凝器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口 ο
[0048] 其中，所述节流装置3为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的一种或者几种的组合。
[0049] 其中，所述换热装置4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。
[0050] 实施例四
[0051] 如图4所示，本发明实施例提供的一种一体化机房空调系统，其主要包括蒸气压缩制冷回路、回路热管回路和换热装置，所述换热装置分别与蒸气压缩制冷回路和回路热管回路连接，所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机1、冷凝器2和节流装置3，所述冷凝器2的两端分别通过管路连通压缩机I和节流装置3，所述压缩机I和节流装置3分别通过管路连通换热装置4，所述室内热管蒸发器5的两端分别连通换热装置4 ;所述空调系统的回路热管回路通过室内热管蒸发器5吸收机房排热。
[0052] 其中，所述换热装置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，所述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，所述回路热管工质通道与室内蒸发器连通，所述蒸气压缩制冷回路工质通道分别与压缩机I和节流装置3相连通；所述空调系统的回路热管回路既可通过蒸气压缩制冷回路工质通道进行换热后冷凝，也可通过室外空气通道进行换热后冷凝，并且还可以同时通过蒸气压缩制冷回路工质通道和室外空气通道进行换热后冷凝。
[0053] 其中，所述室内热管蒸发器5可以是风冷式换热装置、直接接触式散热器、液冷式换热装置的一种或几种的组合。
[0054] 其中，所述冷凝器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口 ο
[0055] 其中，所述节流装置3为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的一种或者几种的组合。
[0056] 其中，所述回路热管回路中还包括制冷剂泵6，所述制冷剂泵6用于驱动回路热管回路进行工作。
[0057] 其中，所述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。
[0058] 综上所述，本系统同时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或同时运行冷却，同时具有室外空气通道，可最大程度上利用自然冷源进行冷却，节约冷却能耗，结构简单，维护便利。
[0059] 以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种一体化机房空调系统，其特征在于:其主要包括蒸气压缩制冷回路、回路热管回路和换热装置，所述换热装置分别与蒸气压缩制冷回路和回路热管回路连接，所述蒸气压缩制冷回路包括压缩机、冷凝器和节流装置，所述冷凝器的两端分别通过管路连通压缩机和节流装置，所述压缩机和节流装置分别通过管路连通换热装置，所述室内热管蒸发器的两端分别连通换热装置。
2.根据权利要求1所述的一体化机房空调系统，其特征在于: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，所述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热管工质和制冷工质，所述回路热管工质通道与室内热管蒸发器连通，所述蒸气压缩制冷回路工质通道分别与压缩机和节流装置相连通。
3.根据权利要求2所述的一体化机房空调系统，其特征在于:所述室内热管蒸发器可以是风冷式换热装置、直接接触式散热器、液冷式换热装置的一种或几种的组合。
4.根据权利要求3所述的一体化机房空调系统，其特征在于:所述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、带翅片的扁平管中的一种或几种组成。
5.根据权利要求3所述的一体化机房空调系统，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所述的一体化机房空调系统，其特征在于:所述液冷式换热装置为套管式、板式、壳管式换热装置中的一种或几种组成。
7.根据权利要求1所述的一体化机房空调系统，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所述的一体化机房空调系统，其特征在于:所述节流装置为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流孔板中的一种或者几种的组合。
9.根据权利要求1所述的一体化机房空调系统，其特征在于:所述回路热管回路中还可以包括制冷剂泵，所述制冷剂泵用于驱动回路热管回路进行工作。
10.根据权利要求1所述的一体化机房空调系统，其特征在于:所述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。
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