CN104359152B - 一种模块多联精密空调系统及其散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模块多联精密空调系统及其散热方法，其中，所述系统包括：用于往室内送风进行降温的室内机；与所述室内机对应设置的室外机；用于控制所述室内机和室外机的工作状态的控制单元；用于实现所述室内机和所述室外机快速安装和维修的冷源分配单元；所述室内机、所述冷源分配以及所述室外机依次连接，所述控制单元与所述室内机连接。

Description

一种模块多联精密空调系统及其散热方法

技术领域

本发明涉及数据中心的降温系统，尤其涉及一种模块多联精密空调系统及其散热方法。

背景技术

当前互联网、物联网和云计算高速发展，而数据中心是信息产业发展的基础，市场需求巨大；同时，国家对数据中心的发展提出更高的要求，传统数据中心运行能耗高、建设周期长、占地面积大、功率密度低、运营成本高等缺点已不能满足当前数据业务的需求。此时，一种高功率密度、低能耗、占地面积小、建设周期短、运营成本低的绿色模块化数据中心应运而生。模块化数据中心是一种集成供电系统、制冷系统、机柜系统及管理系统的数据中心，模块内的全部组件均可工厂预制，并可灵活部署，快速组装。

当前模块化数据中心的制冷解决方案，主要采用列间空调、模块顶置空调及房间级空调地板送风为主的制冷方式。列间空调设置在服务器机柜中间，冷热空气直接在机柜和空调之间以最短风道循环，列间空调直接对服务器进行降温，从而具有较高的制冷效率。但采用列间空调，存在以下缺点：1）列间空调与机柜并柜后，空调不能简便的外拉维护，且空调宽度只有300~600mm，维护空间非常小，安装难度大；2）各台列间空调制冷系统相互独立，若干台的配置制冷管道多，工程复杂，效率低；3）列间空调的控制系统相互独立，数据中心内的若干台空调不能进行有效的统一管理调度，容易引起相邻空调的竞争运行，浪费巨大的能耗，且容易引起机房内的温湿度波动。采用模块顶置空调的方式，因空调设置在机柜顶部，位置较高，空调的维护困难，且存在空调冷凝水泄露损害IT设备的风险。房间级空调地板送风的制冷方式，通过高架地板把冷风送置IT设备附近出风口对服务器进行降温；因空调主机远置，需配置功率较大的风机送风，能耗高、制冷效率偏低，不能满足高热密度机柜的应用，其使用范围受限。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种模块多联精密空调系统及其散热方法，旨在解决数据中心空调维护空间小，安装难度大的问题。

本发明的技术方案如下：

一种模块多联精密空调系统，其中，包括：

用于往室内送风进行降温的室内机；

与所述室内机对应设置的室外机；

用于控制所述室内机和室外机的工作状态的控制单元；

用于实现所述室内机和所述室外机快速安装和维修的冷源分配单元；

所述室内机、所述冷源分配单元以及所述室外机依次连接，所述控制单元与所述室内机和所述室外机分别连接。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述系统还包括：

用于支撑和承载所述室内机的支撑底座；

用于冷气流穿过的开孔底板。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述室内机设置在支撑底座的内部，通过固定件固定在所述支撑底座的前部。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述室内机包括空调柜体，用于实现外部快速插拔安装和维护与金属软管连接的快速接头，设置在空调柜体底部的若干助于柜体移动的滑动轮，若干用于送风的风机，若干用于换热的换热器，所述空调柜体上部前沿设置出风口，空调柜体后侧设置进风口，所述进风口设置有空气过滤网，用于过滤杂质，所述快速接头、金属软管依次连接。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述滑动轮个数为4个或4个以上。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述控制单元设置有智能控制系统、机械后备控制系统、显示屏、温湿度传感器、电气元件以及控制箱体，所述智能控制系统根据温湿度传感器的信号控制所述室内机和室外机的工作状态，所述机械后备控制系统用于智能控制系统异常时，对整个空调系统进行控制。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述室外机包括若干压缩冷凝室外机或若干冷水机组，所述压缩冷凝室外机采用风冷式或水冷式，所述冷水机组采用风冷式或水冷式或蒸发冷凝式，或具备自然冷却盘管的冷水机组，用于自然冷却。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中。所述压缩冷凝室外机包括外机柜体、若干个换热器、风机、压缩机以及设置在外机柜体中的空调设备，所述空调设备包括油分、供液过滤器、制冷阀件或储油器、储液器、气液分离器、吸气过滤器，所述换热器包括翅片盘管换热器或壳管式换热器或钎焊板式换热器，所述室外机控制箱包括智能控制器、显示屏、风机调速单元、电气元件及控制箱体，所述室外控制箱具有智能控制系统、机械后备控制系统，所述室外控制箱与所述控制单元通讯连接，由控制单元控制。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述冷水机组包括外机柜体、若干个换热器、风机、压缩机、室外机控制箱以及设置在外机柜体中的空调设备，所述空调设备包括油分、供液过滤器、制冷阀件或储油器储油器、储液器、气液分离器、吸气过滤器，所述换热器包括翅片盘管换热器或壳管式换热器或钎焊板式换热器，所述室外机控制箱包括智能控制器、显示屏、风机调速单元、电气元件及控制箱体，所述室外控制箱具有智能控制系统、机械后备控制系统，所述室外控制箱与所述控制单元通讯连接，由控制单元控制。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述冷源分配单元包括分配集管、金属软管、快速接头及阀门，所述冷源分配单元可与室内机进行快速拼接。

一种模块多联精密空调的散热方法，其中，所述方法包括步骤：

A、当室温低于用户预先设置的温度阀值时，控制单元控制室内机和室外机关闭；

B、当室温高于用户预先设置的温度阀值时，控制单元控制室内机开启，向电气设备送冷风进行室内降温；

C、模块精密空调控制单元控制室外机开启，对数据中心进行室外散热降温。

有益效果：本发明通过将精密空调全部组件工厂预制，在柜体内标配热插拔快速接头，实现快速安装及维护，同时精密空调调整机可从数据中心机柜底部的机架中轻易拉出，可实现外部的维护，智能控制系统和机械后备控制系统均设置在空调系统中，统一管理调度，维持数据中心稳定在一定的温湿度范围内，让制冷系统更高效、更节能、更可靠。

附图说明

图1为本发明一种模块多联精密空调系统的空调制冷原理示意图。

图2为本发明一种模块多联精密空调系统的控制单元与室内机、室外机控制关系框图。

图3为本发明一种模块多联精密空调系统的室内机设置示意图。

图4为本发明一种模块多联精密空调系统的室内机结构示意图。

图5为本发明一种模块多联精密空调系统的室外机结构示意图。

图6为本发明一种模块多联精密空调的散热方法步骤流程图。

具体实施方式

本发明提供一种模块多联精密空调系统及其散热方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明一种模块多联精密空调系统制冷原理示意图，其中，可以看出，所述系统包括：

用于往室内送风进行降温的室内机；

与所述室内机对应设置的室外机；

用于控制所述室内机和室外机的工作状态的控制单元；

用于实现所述室内机和所述室外机快速安装和维修的冷源分配单元；

所述室内机、所述冷源分配单元以及所述室外机依次连接，所述控制单元与所述室内机和所述室外机连接。所述控制单元与所述室内机、室外机之间控制关系如图2所示，控制单元分别控制室内机和室外机的关系框图。其中，所述控制单元不仅控制所述室内机，也控制所述室外机。

本发明的一种模块多联精密空调系统，采用室内机和室外机共同使用对数据中心进行冷却散热，控制单元控制室内机和室外机的工作状态，冷源分配单元用于实现冷源的平均分配，实现室内机、室外机的快速安装和维修，本发明的数据中心的精密空调的全部组件均工厂预制，可实现快速安装和维护。

进一步的，如图3所示，为本发明一种模块多联精密空调系统室内机设置示意图，其中，所述系统还包括：

用于支撑和承载所述室内机303的支撑底座301；

用于冷气流穿过的开孔底板302。本发明中精密空调装载在支撑底座中，支撑底座设置在数据中心机柜底部，因此空调输送的冷风可快速对数据中心机柜的设备进行降温。

图3中，301为支撑底座，302为开孔地板，303为空调室内机，304为空调的进风口，305为空调的出风口，306为冷源分配单元，307为快速接头，308为金属软管，其中各部分作用即连接关系在下面的说明书中会详细解释。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述室内机303设置在支撑底座301的内部，通过固定件固定在所述支撑底座的前部。本发明的室内机设置在支撑底座的内部，通过固定件固定在支撑底座的前部，可以保证室内机的出风口在封闭通道的内部，空调的冷气流可直接向上吹风，穿过开孔地板进入封闭通道内，对机柜内的电气设备进行降温。

进一步的，如图4所示，为本发明所述的一种模块多联精密空调系统室内机的结构示意图，所述室内机包括空调柜体401，用于实现外部快速插拔安装和维护与金属软管连接的快速接头405，设置在空调柜体底部的若干助于柜体移动的滑动轮404，若干用于送风的风机402，若干用于换热的换热器406，所述空调柜体上部前沿设置出风口403，空调柜体后侧设置进风口407，所述进风口407设置有空气过滤网408，用于过滤杂质，所述快速接头、金属软管依次连接。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述滑动轮404个数为4个或4个以上。

进一步的，所述模块多联精密空调室内机的出风口设置在封闭冷通道的底部，冷空气向上直接吹入冷通道，维持封闭通道内合适的温湿度环境，冷空气直接给电气设备降温，并且送风距离短，保证较高的制冷效率，普通的房间级精密空调，其远置安装在封闭通道的外部，通过高架地板进行送风，送风距离较长，不能很好的对发热最高的电气设备进行散热，并且本发明中，服务器排出的热空气从机柜体外部排出，空调室内机进而吸回，实现热空气与冷空气的交替，降低室内温度。

本发明的优选实施例，所述模块多联精密空调快速接头包括制冷管道快速插拔接头和电器的热插拔接头，所述快速接头设置在柜体的前部，可实现快速插拔，从而进行快速安装和维护，快速接头具备自密封，维护时不会有冷媒泄露，由于在空调柜体的底部安装有滑动轮，滑动轮可使室内机实现快速滑动，方便维护及搬运。由于所述模块多联精密空调室内机具有热插拔接头及底部滑动轮，当室内机出现故障时，可通过简便的拆除热插拔快速接头，把空调室内机从支撑底座外部拉出，进行整机的维护或更换。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述控制单元设置有智能控制系统、机械后备控制系统、显示屏、温湿度传感器、电气元件以及控制箱体，所述智能控制系统根据温湿度传感器的信号控制所述室内机和室外机的工作状态，所述机械后备控制系统用于智能控制系统异常时，对整个空调系统进行控制。

本发明进一步的较佳实施例，控制单元包含智能控制系统和机械后备控制系统，在所述智能控制系统正常运转时，机械后备控制系统不启用，当智能控制系统发生故障时，启动机械后备控制系统，保证模块多联精密空调实现全年全时限的高可靠运行。所述控制单元可根据用户的设置，设置一温度阀值，当室温到达该温度阀值时，开启模块多联精密空调进行降温，而当室温没有到达该温度阀值时，制冷系统不开启，通过冷风再循环降温，实现节能。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述室外机包括若干压缩冷凝室外机或若干冷水机组，所述压缩冷凝室外机采用风冷式或水冷式，所述冷水机组采用风冷式或水冷式或蒸发冷凝式，或具备自然冷却盘管的冷水机组，用于自然冷却。所述室外机可采用压缩冷凝的方式也可采用冷水机组进行冷却散热，并且空调室外机采用冷水机组具备自然冷却盘管的冷水机组，可以保证冬季时，利用自然冷源给数据中心进行降温。

进一步如图5所示，为本发明所述的一种模块多联精密空调系统室外机结构示意图，其中。所述压缩冷凝室外机包括外机柜体501、若干个换热器509、风机502、压缩机506以及设置在外机柜体501中的空调设备，所述空调设备包括油分510、供液过滤器507、储油器511、储液器508、气液分离器505、吸气过滤器504，所述换热器509包括翅片盘管换热器或壳管式换热器或钎焊板式换热器，所述室外机控制箱包括智能控制器、显示屏、风机调速单元、电气元件及控制箱体，所述室外控制箱具有智能控制系统、机械后备控制系统，所述室外控制箱与所述控制单元通讯连接，由控制单元控制。

所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述冷水机组包括外机柜体、若干个换热器、风机、压缩机、室外机控制箱以及设置在外机柜体中的空调设备，所述空调设备包括油分、供液过滤器、制冷阀件或储油器、储液器、气液分离器、吸气过滤器，所述换热器包括翅片盘管换热器或壳管式换热器或钎焊板式换热器，所述室外机控制箱包括智能控制器、显示屏、风机调速单元、电气元件及控制箱体，所述室外控制箱具有智能控制系统、机械后备控制系统，所述室外控制箱与所述控制单元通讯连接，由控制单元控制。所述冷水机组与压缩冷凝室外机组功能一致，故不在此赘述。

进一步，所述的一种模块多联精密空调系统，其中，所述冷源分配单元包括分配集管、金属软管、快速接头及阀门，所述冷源分配单元可与室内机进行快速拼接。本发明的冷源分配单元可快速增加室内机以及更换室内机，由于精密空调全部组件均工厂预制，只需连接快速连接头即可实现室内机以及室外机的增加和替换。

进一步，如图6所示为本发明一种模块多联精密空调的散热方法流程图，其中，所述方法包括步骤：

S101、当室温低于用户预先设置的温度阀值时，控制单元控制室内机和室外机关闭；

S102、当室温高于用户预先设置的温度阀值时，控制单元控制室内机开启，向电气设备送冷风进行室内降温；

S103、模块精密空调控制单元控制室外机开启，对数据中心进行室外散热降温。

其中本发明的方法，控制单元内预先设置用户希望模块多联精密空调空调开启的温度阀值，设置好后，当室温低于该温度阀值，及没有到达开机条件，因此控制单元控制室内机和室外机不开启，而当室温高于预先设置的温度阀值时，则控制室内机开启，向电气设备送风进行散热，并且开启室外机，进一步加强散热。

本发明的一种模块多联精密空调系统通过封闭冷通道内底置的模块多联精密空调，把冷风直接输送到冷通道内，维持封闭通道合适的温湿度，对数据中心的电气设备进行直接降温；该设置方式实现精密空调冷气的精确送风，缩短送风距离，减少额外的冷量损失，系统制冷效率非常高。进一步的，模块多联精密空调具备列间空调和顶置空调所没有的快速安装和维护性，且制冷系统可增加备份空调，制冷系统更安全可靠，同时模块多联精度空调具备多级能量调节，并且模块多联精密空调的室外机设置有多个压缩机，当其中一个发生故障时，并不会影响系统的使用，并且可以实现快速更换，因此相较列间空调和顶置空调而言，更加安全可靠。

综上所述，本发明通过将精密空调全部组件工厂预制，在柜体内标配热插拔快速接头，实现快速安装及维护，同时精密空调调整机可从数据中心机柜底部的机架中轻易拉出，可实现外部的维护，智能控制系统和机械后备控制系统均设置在空调系统中，统一管理调度，维持数据中心稳定在一定的温湿度范围内，让制冷系统更高效、更节能、更可靠。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种模块多联精密空调系统，其特征在于，包括：

用于往室内送风进行降温的室内机；

与所述室内机对应设置的室外机；

用于控制所述室内机和室外机的工作状态的控制单元；

用于实现所述室内机和所述室外机快速安装和维修的冷源分配单元；

所述室内机、所述冷源分配以及所述室外机依次连接，所述控制单元与所述室内机和所述室外机连接；

所述室内机包括空调柜体，用于实现外部快速插拔安装和维护与金属软管连接的快速接头，设置在空调柜体底部的若干助于柜体移动的滑动轮，若干用于送风的风机，若干用于换热的换热器，所述空调柜体上部前沿设置出风口，空调柜体后侧设置进风口，所述进风口设置有空气过滤网，用于过滤杂质，所述快速接头、金属软管依次连接，所述滑动轮个数为至少4个；

所述模块多联精密空调室内机的出风口设置在封闭冷通道的底部，冷空气向上直接吹入冷通道，维持封闭通道内合适的温湿度环境，冷空气直接给电气设备降温，并且送风距离短，保证较高的制冷效率，服务器排出的热空气从机柜体外部排出，空调室内机进而吸回，实现热空气与冷空气的交替，降低室内温度；

所述室外机包括若干压缩冷凝室外机或若干冷水机组，所述压缩冷凝室外机采用风冷式或水冷式，所述冷水机组采用风冷式或水冷式或蒸发冷凝式，或具备自然冷却盘管的冷水机组，用于自然冷却；

所述压缩冷凝室外机或冷水机组各自包括外机柜体、若干个换热器、风机、压缩机以及设置在外机柜体中的空调设备，所述空调设备包括油分、供液过滤器、制冷阀件或储油器、储液器、气液分离器、吸气过滤器，所述换热器包括翅片盘管换热器或壳管式换热器或钎焊板式换热器，所述室外机控制箱包括智能控制器、显示屏、风机调速单元、电气元件及控制箱体，所述室外控制箱具有智能控制系统、机械后备控制系统，所述室外控制箱与所述控制单元通讯连接，由控制单元控制；所述冷水机组还包括室外机控制箱;

所述控制单元设置有智能控制系统、机械后备控制系统、显示屏、温湿度传感器、电气元件以及控制箱体，所述智能控制系统根据温湿度传感器的信号控制所述室内机和室外机的工作状态，所述机械后备控制系统用于智能控制系统异常时，对整个空调系统进行控制；

所述冷源分配单元包括分配集管、金属软管、快速接头及阀门，所述冷源分配单元可与室内机进行快速拼接;

所述快速接头具备自密封;

所述精密空调的全部组件均为工厂预制，在柜体内标配热插拔快速接头，可实现快速安装和维护。

2.根据权利要求1所述的一种模块多联精密空调系统，其特征在于，所述系统还包括：

用于支撑和承载所述室内机的支撑底座；

用于冷气流穿过的开孔底板。

3.根据权利要求2所述的一种模块多联精密空调系统，其特征在于，所述室内机设置在支撑底座的内部，通过固定件固定在所述支撑底座的前部。

4.一种如权利要求1所述的模块多联精密空调系统的散热方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、当室温低于用户预先设置的温度阀值时，控制单元控制室内机和室外机关闭；

B、当室温高于用户预先设置的温度阀值时，控制单元控制室内机开启，向电气设备送冷风进行室内降温；

C、模块精密空调控制单元控制室外机开启，对数据中心进行室外散热降温；

控制单元内预先设置用户希望模块多联精密空调空调开启的温度阀值，设置好后，当室温低于该温度阀值，及没有到达开机条件，控制单元控制室内机和室外机不开启，而当室温高于预先设置的温度阀值时，则控制室内机开启，向电气设备送风进行散热，并且开启室外机，进一步加强散热。