CN106322595A - 一种数据中心用制冷除湿系统、方法及空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据中心用制冷除湿系统、方法及空调，其中，所述数据中心用制冷除湿系统包括用于检测室内外温湿度值的温湿度感应器、压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐，所述压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐通过管道连接，所述管道上设置有控制各路管道通断的电磁阀组件，所述数据中心用制冷除湿系统还包括自然冷却装置、用于除湿的冷凝盘管和用于根据温湿度值控制压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管工作状态的控制模块；通过集成压缩机制冷系统和自然冷却装置，适应不同热负载的数据中心，同时还配合设置有冷凝盘管在湿度过高时进行恒温除湿，结合压缩机系统或自然冷却装置，在节能同时可保证温湿度稳定，保证数据中心产品正常运行。

Description

一种数据中心用制冷除湿系统、方法及空调

技术领域

本发明涉及空调制冷技术领域，特别涉及一种数据中心用制冷除湿系统、方法及空调。

背景技术

随着科技进步，数据中心发展趋势越来越明显，环境温度、相对湿度稳定性等与数据中心的服务器正常运作更加紧密相关。另一方面，对于热密度越来越高的服务器IT设备而言，意味着空调制冷方面的功耗会逐渐加大，如何兼顾环境温湿度满足服务器运行要求的同时保证节能环保，是目前数据中心空调厂家面临的一大挑战。

在传统的数据中心机房，压缩机系统集成氟泵系统是应用的比较多的制冷节能方式，另外，分离式热管系统在小型的数据中心上也有好几年的应用。但二者均存在一定的缺点，集成氟泵系统的制冷量大，无法兼顾小冷量段的数据中心产品应用需求，且应用场合受限，分离式热管系统的换热量小，体积大，对于越来越高热密度的数据中心场合，这类产品充当补充性的产品，不会成为数据中心空调制冷方法的主流。同时目前常用的低载除湿系统是采用两片蒸发器，内部设置双膨胀阀，在需要除湿时，开启一片盘管给室内冷凝加热，另外一片盘管进行制冷。缺点是设计安装复杂，占用U位空间大；制冷量不可调，无法采用自然冷，节能欠佳。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种数据中心用制冷除湿系统、方法及空调，通过集成压缩机制冷系统和自然冷却装置，适应不同热负载的数据中心，同时还配合设置有冷凝盘管在湿度过高时进行恒温除湿，结合压缩机系统或自然冷却装置，在节能同时可保证温湿度稳定，保证数据中心产品正常运行。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种数据中心用制冷除湿系统，包括用于检测室内外温湿度值的温湿度感应器、压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐，所述压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐通过管道连接，所述管道上设置有控制各路管道通断的电磁阀组件，其中，所述数据中心用制冷除湿系统还包括自然冷却装置、用于除湿的冷凝盘管和控制模块，所述控制模块用于根据温湿度值控制压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管工作状态；当室外温度高于回风温度时，控制压缩机开启；当室外温度低于室内温度，且温差大于预设值时，控制自然冷却装置开启；当室内湿度大于预设除湿湿度时，控制冷凝盘管开启；

所述温湿度感应器、压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管和电磁阀组件均连接控制模块；所述自然冷却装置与蒸发器和储液罐通过管道连接；所述冷凝盘管与冷凝器和储液罐通过管道连接。

所述的数据中心用制冷除湿系统中，所述自然冷却装置包括制冷剂泵，所述制冷剂泵设置于蒸发器与储液罐之间。

所述的数据中心用制冷除湿系统中，所述储液罐和蒸发器之间还设置有节流元件，所述节流元件与制冷剂泵并联设置。

所述的数据中心用制冷除湿系统中，所述冷凝盘管和储液罐之间还设置有用于控制流向的单向阀门。

所述的数据中心用制冷除湿系统中，所述电磁阀组件包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀，所述第一电磁阀串联设置于压缩机和蒸发器之间；所述第二电磁阀与第一电磁阀、压缩机和第三电磁阀并联，所述第三电磁阀还串联设置于压缩机和冷凝器之间；所述第四电磁阀与第三电磁阀和冷凝器并联；所述第五电磁阀串联设置于冷凝器和储液罐之间；所述第六电磁阀与制冷剂泵串联；所述第七电磁阀与冷凝盘管串联。

所述的数据中心用制冷除湿系统中，还包括加热模块，用于在室内温度低于预设加热温度时升高室内温度。

所述的数据中心用制冷除湿系统中，还包括加湿模块，用于在室内湿度低于预设加湿温度时提高室内湿度。

一种数据中心用制冷除湿方法，其包括如下步骤：

A、由温湿度感应器实时检测室内外温湿度值；

B、当室外温度高于回风温度时，控制压缩机开启；当室外温度低于室内温度，且温差大于预设值时，控制自然冷却装置开启；当室内湿度大于预设除湿湿度时，控制冷凝盘管开启。

一种数据中心用制冷除湿空调，其包括如上所述的数据中心用制冷除湿系统。

相较于现有技术，本发明提供的数据中心用制冷除湿系统、方法及空调中，所述数据中心用制冷除湿系统包括用于检测室内外温湿度值的温湿度感应器、压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐，所述压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐通过管道连接，所述管道上设置有控制各路管道通断的电磁阀组件，其中，所述数据中心用制冷除湿系统还包括自然冷却装置、用于除湿的冷凝盘管和用于根据温湿度值控制压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管工作状态的控制模块；所述温湿度感应器、压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管和电磁阀组件均连接控制模块；所述自然冷却装置与蒸发器和储液罐通过管道连接；所述冷凝盘管与冷凝器和储液罐通过管道连接，通过集成压缩机制冷系统和自然冷却装置，适应不同热负载的数据中心，同时还配合设置有冷凝盘管在湿度过高时进行恒温除湿，结合压缩机系统或自然冷却装置，在节能同时可保证温湿度稳定，保证数据中心产品正常运行。

附图说明

图1 为本发明提供的数据中心用制冷除湿系统的原理图。

图2 为本发明提供的数据中心用制冷除湿方法的流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中无法同时满足节能和兼顾环境温湿度要求等缺点，本发明的目的在于提供一种数据中心用制冷除湿系统、方法及空调，通过集成压缩机制冷系统和自然冷却装置，适应不同热负载的数据中心，还配合设置有冷凝盘管在湿度过高时进行恒温除湿，结合压缩机系统或自然冷却装置，在节能同时可保证温湿度稳定，保证数据中心产品正常运行。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的数据中心用制冷除湿系统包括用于检测室内外温湿度值的温湿度感应器（图中未示出）、压缩机10、冷凝器20、蒸发器30和储液罐40，所述压缩机10、冷凝器20、蒸发器30和储液罐40通过管道连接，所述管道上设置有控制各路管道通断的电磁阀组件（图中未标号），另外，本发明提供的数据中心用制冷除湿系统还包括自然冷却装置50和用于除湿的冷凝盘管60，以及用于根据温湿度值控制压缩机10、自然冷却装置50、冷凝盘管60工作状态的控制模块（图中未示出）。所述温湿度感应器、压缩机10、自然冷却装置50、冷凝盘管60和电磁阀组件均连接控制模块；所述自然冷却装置50与蒸发器30和储液罐40通过管道连接；所述冷凝盘管60与冷凝器20和储液罐40通过管道连接。

即本发明的数据中心用制冷除湿系统中，不仅设置有传统的压缩机10制冷系统，还设置有自然冷却装置50，在室外温度较低时充分利用外界空气冷能，以节约系统能耗，同时设置有冷凝盘管60在湿度过高时进行恒温除湿，结合压缩机10系统或自然冷却装置50，在节能同时可保证温湿度稳定，保证数据中心在各种温湿度条件下产品都能正常工作运转。

其中，所述自然冷却装置50包括制冷剂泵501，所述制冷剂泵501设置于蒸发器30与储液罐40之间，在室外温度较低时通过制冷剂泵501提供制冷循环动力，而无需开启压缩机10，尽可能的节约能耗。进一步地，所述储液罐40和蒸发器30之间还设置有节流元件70，所述节流元件70与制冷剂泵501并联设置，即储液罐40中的液态制冷剂先经过节流元件70节流降压，节流之后的低温低压液态制冷剂进入蒸发器30中进行吸热蒸发，实现制冷。

优选地，所述电磁阀组件包括第一电磁阀101、第二电磁阀102、第三电磁阀103、第四电磁阀104、第五电磁阀105、第六电磁阀106和第七电磁阀107，所述第一电磁阀101串联设置于压缩机10和蒸发器30之间；所述第二电磁阀102与第一电磁阀101、压缩机10和第三电磁阀103并联，所述第三电磁阀103还串联设置于压缩机10和冷凝器20之间；所述第四电磁阀104与第三电磁阀103和冷凝器20并联；所述第五电磁阀105串联设置于冷凝器20和储液罐40之间；所述第六电磁阀106与制冷剂泵501串联；所述第七电磁阀107与冷凝盘管60串联。所述冷凝盘管60和储液罐40之间还设置有用于控制流向的单向阀门80。各个电磁阀和单向阀门80根据控制模块的控制指令实现开启和断开，使得系统中能实现压缩机10系统与自然冷却装置50的切换，以及根据环境湿度来切换冷凝盘管60的工作状态。其中所述第一电磁阀101、第二电磁阀102、第三电磁阀103、第四电磁阀104、第五电磁阀105、第六电磁阀106和第七电磁阀107均为现有技术中空调设备采用的电磁阀，而单向阀门80同样为空调领域常用的单向阀，用户可根据实际需要进行选择使用，本发明对此不做限定。

具体地，所述控制模块具体用于当室外温度高于回风温度时，控制压缩机10开启；当室外温度低于室内温度，且温差大于预设值时，控制自然冷却装置50开启；当室内湿度大于预设除湿湿度时，控制冷凝盘管60开启。

当室外温度高于回风温度时，控制压缩机10开启，而制冷剂泵501关闭，此时第一电磁阀101、第三电磁阀103和第五电磁阀105保持开启，而第二电磁阀102、第四电磁阀104、第六电磁阀106和第七电磁阀107保持关闭，由压缩机10提供循环动力，压缩机10压缩制冷剂为高温高压蒸汽制冷剂，该制冷剂进入冷凝器20后经过冷凝风机散热冷却，进入储液罐40，从储液罐40出来的液态制冷剂先经过节流元件70节流降压，节流后的低温低压液态制冷剂在蒸发器30中进行吸热蒸发，之后低温低压气态制冷剂再次回到压缩机10回气端，完成压缩机10系统的循环，实现制冷。压缩机10系统可选配高效直流变转速压缩机10，进一步适应压缩机10系统运行时的制冷能力与数据中心热负载的匹配，减少压缩机10耗功。同时压缩机10位于室外侧，很大程度上减少室内侧空调振动及噪音的产生，且增大了室内侧的器件安装空间。

当检测到室外温度低于室内温度，且温差大于预设值时，例如当室内外温差大于10℃时，控制自然冷却装置50即制冷剂泵501开启，而压缩机10关闭，此时第二电磁阀102、第四电磁阀104、第六电磁阀106和第七电磁阀107保持开启，而第一电磁阀101、第三电磁阀103和第五电磁阀105保持关闭，由制冷剂泵501提供循环动力， 使储液罐40中的液态制冷剂经节流元件70节流降压后变为低温低压液态的制冷剂，该制冷剂在蒸发器30中进行吸热蒸发，然后转入冷凝器20，通过冷凝风机利用室外的自然冷能进行冷却散热，散热后的制冷剂重新转为液态制冷剂进入储液罐40中，完成自然冷却装置50的循环，实现制冷。通过集成自然冷系统，在数据中心低热负载的应用场合，且室外温度较低时开启自然冷却系统可最大程度降低制冷运行能耗，使用范围广，且控制模块可根据温湿度传感器检测的温度值智能判断制冷需求，控制压缩机10系统与自然冷却装置50的切换。

当室内湿度大于预设除湿湿度时，控制冷凝盘管60开启，系统进入除湿模式，进行高效恒温除湿，确保数据中心内温湿度满足运行要求，持续循环的气流组织可确保服务器不会产生局部热点，此时压缩机10开启，制冷剂泵501关闭，第一电磁阀101、第四电磁阀104和第七电磁阀107保持开启，而第二电磁阀102、第三电磁阀103、第五电磁阀105和第六电磁阀106保持关闭，通过蒸发器30低温低压的液态制冷剂吸热蒸发，数据中心内的水汽冷凝，环境的相对湿度下降，而低温空气进而经过冷凝盘管60，将冷凝盘管60内的高温高压气态制冷剂冷凝成液态，再次进入储液罐40中，继续进行循环除湿，而经过冷凝盘管60后的空气温度提升，相对湿度下降，达到恒温除湿的目的，确保数据中心产品运行在正常的温湿度范围内。优选地，所述冷凝盘管60与蒸发器30并排放置，同步将先经过蒸发器30的低温气流，后经过冷凝盘管60吸热，达到吹出的空气恒温，相对湿度下降的目的，确保柜内气流温湿度稳定在设定值范围内。

进一步地，本发明提供的数据中心用制冷除湿系统还可根据实际需要增设加热模块和加湿模块，所述加热模块用于在室内温度低于预设加热温度时升高室内温度，所述加湿模块用于在室内湿度低于预设加湿温度时提高室内湿度，保证数据中心内温度湿度稳定，在各种温湿度条件下都能达到恒温恒湿的效果。

本发明相应还提供一种数据中心用制冷除湿方法，请参阅图2，所述数据中心用制冷除湿方法包括如下步骤：

S100、由温湿度感应器实时检测室内外温湿度值；

S200、当室外温度高于回风温度时，控制压缩机开启；当室外温度低于室内温度，且温差大于预设值时，控制自然冷却装置开启；当室内湿度大于预设除湿湿度时，控制冷凝盘管开启。

本发明还相应提供一种数据中心用制冷除湿空调，其包括如上所述的数据中心用制冷除湿系统。

综上所述，本发明提供的数据中心用制冷除湿系统、方法及空调中，所述数据中心用制冷除湿系统包括用于检测室内外温湿度值的温湿度感应器、压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐，所述压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐通过管道连接，所述管道上设置有控制各路管道通断的电磁阀组件，其中，所述数据中心用制冷除湿系统还包括自然冷却装置、用于除湿的冷凝盘管和用于根据温湿度值控制压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管工作状态的控制模块；所述温湿度感应器、压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管和电磁阀组件均连接控制模块；所述自然冷却装置与蒸发器和储液罐通过管道连接；所述冷凝盘管与冷凝器和储液罐通过管道连接，通过集成压缩机制冷系统和自然冷却装置，适应不同热负载的数据中心，同时还配合设置有冷凝盘管在湿度过高时进行恒温除湿，结合压缩机系统或自然冷却装置，在节能同时可保证温湿度稳定，保证数据中心产品正常运行。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种数据中心用制冷除湿系统，包括用于检测室内外温湿度值的温湿度感应器、压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐，所述压缩机、冷凝器、蒸发器和储液罐通过管道连接，所述管道上设置有控制各路管道通断的电磁阀组件，其特征在于，所述数据中心用制冷除湿系统还包括自然冷却装置、用于除湿的冷凝盘管和控制模块，所述控制模块用于根据温湿度值控制压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管工作状态；当室外温度高于回风温度时，控制压缩机开启；当室外温度低于室内温度，且温差大于预设值时，控制自然冷却装置开启；当室内湿度大于预设除湿湿度时，控制冷凝盘管开启；

所述温湿度感应器、压缩机、自然冷却装置、冷凝盘管和电磁阀组件均连接控制模块；所述自然冷却装置与蒸发器和储液罐通过管道连接；所述冷凝盘管与冷凝器和储液罐通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的数据中心用制冷除湿系统，其特征在于，所述自然冷却装置包括制冷剂泵，所述制冷剂泵设置于蒸发器与储液罐之间。

3.根据权利要求2所述的数据中心用制冷除湿系统，其特征在于，所述储液罐和蒸发器之间还设置有节流元件，所述节流元件与制冷剂泵并联设置。

4.根据权利要求1所述的数据中心用制冷除湿系统，其特征在于，所述冷凝盘管和储液罐之间还设置有用于控制流向的单向阀门。

5.根据权利要求2所述的数据中心用制冷除湿系统，其特征在于，所述电磁阀组件包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀，所述第一电磁阀串联设置于压缩机和蒸发器之间；所述第二电磁阀与第一电磁阀、压缩机和第三电磁阀并联，所述第三电磁阀还串联设置于压缩机和冷凝器之间；所述第四电磁阀与第三电磁阀和冷凝器并联；所述第五电磁阀串联设置于冷凝器和储液罐之间；所述第六电磁阀与制冷剂泵串联；所述第七电磁阀与冷凝盘管串联。

6.根据权利要求1所述的数据中心用制冷除湿系统，其特征在于，还包括加热模块，用于在室内温度低于预设加热温度时升高室内温度。

7.根据权利要求1所述的数据中心用制冷除湿系统，其特征在于，还包括加湿模块，用于在室内湿度低于预设加湿温度时提高室内湿度。

8.一种数据中心用制冷除湿方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、由温湿度感应器实时检测室内外温湿度值；

B、当室外温度高于回风温度时，控制压缩机开启；当室外温度低于室内温度，且温差大于预设值时，控制自然冷却装置开启；当室内湿度大于预设除湿湿度时，控制冷凝盘管开启。

9.一种数据中心用制冷除湿空调，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的数据中心用制冷除湿系统。