CN106642768A - 一种空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统。该空调系统包括：制冷模块，第一中间换热器、第一储液罐、第一循环泵，以及末端模块，其中：所述第一中间换热器包括第一冷源侧和第一热源侧，所述第一冷源侧与所述制冷模块形成第一封闭循环，所述第一热源侧、第一储液罐、第一循环泵，以及末端模块通过制冷剂管路顺序连通形成第二封闭循环。采用本发明提供的空调系统，相比现有技术，可以解决大型空调系统存在的漏水和回油问题，增强空调系统的可靠性。

Description

一种空调系统

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别是涉及一种空调系统。

背景技术

信息产业和数字化建设的快速发展，推动了数据机房、通讯基站的数量和建设规模的快速增长，根据统计,机房、基站中空调能耗占其总能耗的40％～50％。机房、基站的显热负荷比较大，一年四季需要连续制冷运行。

解决高热密度数据机房散热并提高能效的方案中，目前比较常采用的方案为，将冷水机组制取的冷冻水直接通入设置在数据机柜中的冷却盘管内，通过冷却盘管与空气换热为机房降温。这种方案最大的隐患就是冷却盘管一旦漏水，将导致不可估量的损失。

另外，大型空调系统使用的较长的连接管路影响了压缩机系统的回油，大大影响了压缩机系统的可靠性，进而影响了空调系统的可靠性。

发明内容

本发明实施例提供了一种空调系统，以解决大型空调系统存在的漏水和回油问题，增强空调系统的可靠性。

本发明实施例提供的空调系统包括：制冷模块，第一中间换热器、第一储液罐、第一循环泵，以及末端模块，其中：所述第一中间换热器包括第一冷源侧和第一热源侧，所述第一冷源侧与所述制冷模块形成第一封闭循环，所述第一热源侧、第一储液罐、第一循环泵以及末端模块通过制冷剂管路顺序连通形成第二封闭循环。

优选的，所述制冷模块包括压缩机、冷凝器、第二储液罐、第二循环泵、节流装置和单向导通阀，所述压缩机、冷凝器、第二储液罐、第二循环泵与第一冷源侧形成第一封闭循环，所述第二循环泵与所述节流装置并联或依次串联设置，所述单向导通阀与所述压缩机并联设置。

可选的，所述压缩机可选择的类型包括定频压缩机、变频压缩机、数码压缩机、螺杆压缩机和离心压缩机。

可选的，所述冷凝器可选择的类型包括风冷冷凝器和水冷冷凝器。

优选的，所述末端模块包括通过管路连通的室内机和流量控制装置；可选的，所述室内机可选择的类型包括单元柜式室内机、吊顶式室内机、列间立柜式室内机或机架顶式室内机。

优选的，所述制冷模块至少为一个，所述第一中间换热器的数量与制冷模块的数量相同且一一对应设置，每个所述第一中间换热器第一冷源侧与对应的所述制冷模块形成第一封闭循环，全部第一中间换热器第一热源侧并联。

可选的，每个第一中间换热器的第一热源侧与第一储液罐之间设置有二通调节阀。

或者，所述制冷模块为两个，所述第一中间换热器为两个，两个所述第一中间换热器的第一热源侧通过三通调节阀与第一储液罐连通。

优选的，所述制冷模块工作于两种工作模式，在第一种工作模式，所述压缩机、所述冷凝器、所述第二储液罐、所述节流装置和所述第一中间换热器的第一冷源侧形成第一封闭循环；

在第二种工作模式，所述单向导通阀、所述冷凝器、所述第二储液罐、所述第二循环泵和所述第一中间换热器的第一冷源侧形成第一封闭循环。

可选的，所述空调系统还包括第二中间换热器，所述第二中间换热器包括第二冷源侧和第二热源侧，所述第二冷源侧串联在所述压缩机和所述冷凝器之间，所述第二热源侧串联在所述第一循环泵和所述末端模块之间。

或者，所述空调系统还包括第二中间换热器，所述第二中间换热器包括第二冷源侧和第二热源侧，所述第二冷源侧串联在所述冷凝器和所述第二储液罐之间，所述第二热源侧串联在所述第一循环泵和所述末端模块之间。

或者，所述空调系统还包括第二中间换热器，所述第二中间换热器包括第二冷源侧和第二热源侧，所述第二冷源侧与所述冷凝器并联，所述第二热源侧串联在所述第一循环泵和所述末端模块之间。

优选的，所述压缩机至少为两个，所述至少两个压缩机并联设置。

优选的，所述空调系统还包括控制装置以及设置在冷凝器的入口管路的传感器，所述传感器包括温度传感器和/或压力传感器，所述控制装置与所述传感器信号连接，用于根据传感器的检测信息选择制冷模块的工作模式。

优选的，所述第一封闭循环的连接管路为制冷剂管路，所述制冷剂管路中的制冷剂可选择的类型包括R22、R410A、R407C、R744、R134a、R1234yf、R290和R600a；

所述第二封闭循环的连接管路的连接管路为制冷剂管路，所述制冷剂管路中的制冷剂可选择的类型包括R22、R410A、R407C、R744、R134a、R1234yf、R290和R600a。

本发明实施例提供的空调系统中，第一中间换热器的冷源侧和热源侧为各自独立的流体通道，因此在末端模块中使用制冷剂换热，可以实现机房无水制冷；另外，由于制冷模块所在的第一封闭循环的路径较短，因此，第一封闭循环中压缩机所排放的润滑油的流动路径相比现有技术较短，从而有利于润滑油的回油；该发明实施例提供的空调系统可以解决大型空调系统存在的漏水和回油问题，增强空调系统的可靠性。

本发明实施例还提供了一种空调系统，包括：通过连接管路顺序连通并形成封闭循环的磁悬浮压缩机、冷凝器、第二储液罐、第二循环泵、末端模块、与所述第二循环泵并联或者依次串联的节流装置以及与所述磁悬浮压缩机并联的第一单向导通阀。

优选的，所述空调系统可工作于两种工作模式，其中：在第一种工作模式，所述磁悬浮压缩机开启，所述第二循环泵关闭；在第二种工作模式，所述磁悬浮压缩机关闭，所述第二循环泵开启。

本发明实施例提供的空调系统使用制冷剂换热，可以实现机房无水制冷；另外，采用磁悬浮压缩机，压缩机制取低温制冷剂直接分配到末端模块进行换热。由于磁悬浮压缩机无油运行，没有回油限制，可以实现多机长连管的并联运行。因此，相比现有技术，该发明实施例提供的空调系统可以解决大型空调系统存在的漏水和回油问题，增强空调系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明第一实施例空调系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施例空调系统的结构示意图；

图3为本发明第三实施例空调系统的结构示意图；

图4为本发明第四实施例空调系统的结构示意图；

图5为本发明第五实施例空调系统的结构示意图；

图6为本发明第六实施例空调系统的结构示意图；

图7为本发明第七实施例空调系统的结构示意图。

附图标记：

1-压缩机；

2-冷凝器；

3-第二循环泵；

4-第一中间换热器；

5-第一储液罐；

6-第一循环泵；

7-末端模块；

8-室内机；

9-流量控制装置；

10-二通调节阀；

11-三通调节阀；

12-第二储液罐；

13-磁悬浮压缩机；

14-节流装置；

15,17-电磁阀；

16-第二单向导通阀；

18-第一单向导通阀；

19,20,21-第二中间换热器；

22-水冷冷凝器。

具体实施方式

为了解决大型空调系统存在的漏水和回油问题，增强空调系统的可靠性，本发明公开了一种空调系统。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明第一实施例中的空调系统包括：制冷模块，第一中间换热器4、第一储液罐5、第一循环泵6，以及末端模块7，其中第一中间换热器4包括第一冷源侧和第一热源侧，第一冷源侧与制冷模块形成第一封闭循环，第一热源侧、第一储液罐5、第一循环泵6，以及末端模块7通过制冷剂管路顺序连通形成第二封闭循环。

在本发明实施例提供的空调系统中，制冷模块制取的低温制冷剂在第一中间换热器的第一冷源侧中吸热，末端模块与机房空气换热后升温的制冷剂在第一中间换热器的第一热源侧中放热，实现了制冷模块与末端模块之间的热量交换，由于第一中间换热器的冷源侧和热源侧为各自独立的流体通道，所以可以在末端模块中使用制冷剂换热，可以实现机房无水制冷；另外，由于制冷模块和末端模块处于相互独立的封闭循环中，制冷模块所处的封闭循环中各组成部分可以设置得较为集中，管路可以设置得较短，管路中分配的润滑油较少，可以解决压缩机润滑油的回油问题；排除了较长的连接管路的回油问题限制后，末端模块中可以实现更多数量的室内机并联，并可以增大连接管路的长度和管径，提高了管路系统性能，间接提高了空调系统的性能。因此，相比现有技术，本发明实施例提供的空调系统可以解决大型空调系统存在的漏水和回油问题，增强空调系统的可靠性。

如图2所示，在本发明第二实施例的技术方案中，制冷模块包括压缩机1、冷凝器2、第二储液罐12、第二循环泵3、节流装置14和第一单向导通阀18，压缩机1、冷凝器2、第二储液罐12、第二循环泵3、节流装置14和第一单向导通阀18与第一冷源侧形成第一封闭循环，节流装置14与第二循环泵3并联设置，第一单向导通阀18与压缩机1并联设置。

节流装置与第二循环泵并联可使连接管路中压力较小，有利于系统节能。

其中，第二循环泵3与节流装置14也可以依次串联设置，节流装置14可以是电子膨胀阀、热力膨胀阀及毛细管；压缩机1吸排总管间设有旁通管，旁通管上设有单向导通阀，单向导通阀由吸气总管流向排气总管。

如图1所示，本发明第一实施例的冷凝器2为风冷冷凝器，但实际应用中，也可以采用使用冷却塔结合水冷冷凝器方案。风冷冷凝器可以使用变频无极调速风机，在室外不同环境温度下通过调节风机转速将冷凝压力控制在合理的范围，提高系统能效；冷凝器换热盘管形式不限，可以采用翅片管、微通道等形式。

如图2所示，在本发明第二实施例的技术方案中，虚线方框中的水冷冷凝器22包括冷却塔、壳管冷凝器和冷却水泵。水冷冷凝器具体类型可以是板式换热器、壳管式换热器、套管式换热器等。

如图1所示，在本发明第一实施例中，末端模块7由多个室内机8和多个流量控制装置9组成，室内机可以为单元柜式、吊顶式、列间立柜式、机架顶式；流量控制装置9可采用电子膨胀阀，在室内机的盘管入口设置电子膨胀阀，可根据换热盘管的出口过热度进行制冷剂流量调节，保证各个室内机在不同负荷需求时自动调节制冷剂流量，分别响应各自制冷需求，从而实现精确可靠的温度调节。末端换热盘管可以采用翅片管、微通道等多种形式。

在本发明的各个实施例中，压缩机可选择的类型包括定频压缩机、变频压缩机、数码压缩机、螺杆压缩机和离心压缩机。

如图2所示，本发明第二实施例中的空调系统包括两个第一中间换热器，两个制冷模块(图中未画出)，每个制冷模块对应连接一个第一中间换热器，每个第一中间换热器的第一冷源侧与对应的制冷模块形成第一封闭循环，两个第一中间换热器的第一热源侧并联。

在实际应用中，制冷模块和第一中间换热器数量并不局限于两个，可以采用N(N≥3)个制冷模块分别一一对应N个第一中间换热器的形式，N的取值取决于空调系统的负荷情况。

值得一提的是，本发明实施例方案中，制冷模块和第一中间换热器的数量和对应关系绝不局限于图2所示，例如还可以是多个制冷模块对应一个第一中间换热器，或者一个制冷模块对应多个第一中间换热器，等等，只要空调系统中存在这样的结构：第一中间换热器的第一冷源侧与制冷模块形成第一封闭循环，第一中间换热器的第一热源侧、第一储液罐、第一循环泵以及末端模块通过制冷剂管路顺序连通形成第二封闭循环即可。

采用该技术方案，在大型多系统并联空调系统中可以保证空调系统在各种负荷工况下高效运行。

如图2所示，在本发明第二实施例的技术方案中，空调系统中两个制冷模块并联，两个第一中间换热器4的第一热源侧与第一储液罐5之间各设置有一个二通调节阀10。通过调节两个二通调节阀10的开度来控制制冷剂流量保证第一中间换热器4出口的制冷剂过冷度。同理，在包含N个制冷模块的空调系统中，需要采用N个二通调节阀。

或者采用如图3所示，在本发明第三实施例的技术方案中，空调系统中两个制冷模块并联，两个第一中间换热器4通过三通调节阀11与第一储液罐5连通，通过调节三通调节阀11的开度来控制制冷剂流量保证第一中间换热器4出口的制冷剂过冷度。采用二通阀控制时，各系统只根据自身的过冷度状态来判断阀的开度，各个阀本身的压降会抵消一部分过冷度，等于人为地增加了系统阻力，不利于节能；采用三通阀，一个系统阀开大，对应另一个系统制冷剂流量自动减小，利于系统更快速有效地调节，相比较使用两个二通阀，具有节能的作用。

如图2所示，在本发明第二实施例中，制冷模块可工作于两种工作模式，其中：

在第一种工作模式，压缩机1、冷凝器2、第二储液罐12、节流装置14和第一中间换热器4的第一冷源侧形成第一封闭循环；此时，电磁阀15打开，电磁阀17关闭，第二单向导通阀16导通。

在第二种工作模式，第一单向导通阀18、冷凝器2、第二储液罐12、第二循环泵3和第一中间换热器4的第一冷源侧形成第一封闭循环；此时，电磁阀15关闭，电磁阀17打开，第一单向导通阀18导通。

在该技术方案中，第二循环泵和第一循环泵可以是离心泵、齿轮泵等多种形式，第二循环泵和第一循环泵可以是变频泵，也可以是定频泵。其中，第一循环泵采用变频泵可以根据负荷变化灵活调节制冷剂流量，适应部分负荷及过度季节的冷量需求。

在循环泵系统中，可以采用泵与膨胀阀并联的方案，也可以采用泵与膨胀阀串联的方案；膨胀阀可以是热力膨胀阀、电子膨胀阀等多种形式。如图1所示，在本发明实施例中，采用的是第二循环泵3与膨胀阀并联的形式。

当室外环境满足切换条件时，第一种工作模式和第二种工作模式相互切换，可以实现节能运行。

如图4所示，在本发明第四实施例的技术方案中，空调系统还包括第二中间换热器19，第二中间换热器19包括第二冷源侧和第二热源侧，第二冷源侧串联在压缩机1和冷凝器2之间，第一热源侧串联在第一循环泵6和末端模块之间。压缩机排出的高温气体先与第二封闭循环中的低温制冷剂液体进行热交换预冷，再进入冷凝器进行冷凝，降低了制冷模块的冷凝温度，消除了第二冷源侧低温制冷剂过冷度，提高了空调系统能效。

如图5所示，在本发明第五实施例的技术方案中，空调系统还包括第二中间换热器20，所述第二中间换热器20包括第二冷源侧和第二热源侧，第二冷源侧串联在冷凝器2和第二储液罐12之间，第二热源侧串联在第一循环泵6和末端模块之间。经过冷凝器冷凝之后的高温制冷剂与第二封闭循环中的低温制冷剂液体进行热交换进一步过冷，消除了第二冷源侧低温制冷剂过冷度，进而提高了空调系统能效。

如图6所示，在本发明第六实施例的技术方案中，空调系统还包括第二中间换热器21，第二中间换热器21包括第二冷源侧和第二热源侧，第二冷源侧与冷凝器2并联，第二热源侧串联在第一循环泵6和末端模块之间。压缩机排出的高温气体分为两部分，一部分进入冷凝器，一部分进入第二中间换热器与第二封闭循环中的低温制冷剂液体进行热交换冷凝，相当于增大了冷凝器，并且消除了第二冷源侧低温制冷剂过冷度，提高了空调系统能效。需要说明的是，此种方案涉及制冷模块高温制冷剂流量分配问题，可以根据第二封闭循环具体的制冷剂温度和第二中间换热器的大小，合理选择第二中间换热器高温侧的制冷剂管径，此管径可以与压缩机排气管管径不同，以达到良好的分配特性。

如图1所示，在本发明第一实施例的空调系统中，采用两台压缩机并联设置。两台并联压缩机可以根据负荷大小同时开启或者只开启其中一台，实现部分负荷及过渡季节的节能运行。在实际应用中，压缩机数量不局限于两个，可以根据负荷采用更多数量的压缩机。压缩机可以是定频压缩机、变频压缩机、数码压缩机、螺杆压缩机或者离心压缩机。

本发明第一实施例提供的空调系统还包括控制装置以及设置在冷凝器的入口管路的传感器，传感器包括温度传感器和/或压力传感器，控制装置与传感器信号连接，可以根据传感器的检测信息切换制冷模块的工作模式。例如当室外温度低于一定值时使用循环泵模式，室外温度高于一定值时采用压缩机模式，以实现节能运行。

在本发明各个实施例的技术方案中，所述第一封闭循环的连接管路为制冷剂管路，所述制冷剂管路中的制冷剂可选择的类型包括R22、R410A、R407C、R744、R134a、R1234yf、R290和R600a；

所述第二封闭循环的连接管路的连接管路为制冷剂管路，所述制冷剂管路中的制冷剂可选择的类型包括R22、R410A、R407C、R744、R134a、R1234yf、R290和R600a。

如图7所示，本发明第七实施例提出了一种空调系统，在该空调系统中，磁悬浮压缩机13、冷凝器2、第二储液罐12、第二循环泵3和末端模块7通过管路顺序连通并形成封闭循环；该空调系统还包括节流装置14，节流装置14与第二循环泵3并联于封闭循环回路中，第一单向导通阀18与压缩机1并联设置。

其中，第二循环泵3与节流装置14也可以依次串联设置。

本发明第七实施例提供的空调系统使用制冷剂换热，可以实现机房无水制冷；另外，采用磁悬浮压缩机，压缩机制取低温制冷剂直接分配到末端模块进行换热。由于磁悬浮压缩机无油运行，没有回油限制，可以实现多机长连管的并联运行。因此，相比现有技术，该发明实施例提供的空调系统可以解决大型空调系统存在的漏水和回油问题，增强空调系统的可靠性。

如图7所示，本发明第七实施例提供的空调系统可工作于两种工作模式，其中：在第一种工作模式，磁悬浮压缩机开启，第二循环泵关闭；在第二种工作模式，磁悬浮压缩机关闭，第二循环泵开启。当室外环境满足切换条件时，第一种工作模式和第二种工作模式相互切换，可以实现节能运行。

在本发明的各个实施例的技术方案中，可以在第一循环泵的出口设置旁通管路，设置恒流阀和单向导通阀，确保低负荷下的最小过流量，从而可以使泵更加安全可靠运行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：制冷模块，第一中间换热器、第一储液罐、第一循环泵，以及末端模块，其中：

所述第一中间换热器包括第一冷源侧和第一热源侧，所述第一冷源侧与所述制冷模块形成第一封闭循环，所述第一热源侧、第一储液罐、第一循环泵以及末端模块通过制冷剂管路顺序连通形成第二封闭循环。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述制冷模块包括压缩机、冷凝器、第二储液罐、第二循环泵、节流装置和第一单向导通阀，所述压缩机、冷凝器、第二储液罐、第二循环泵与第一冷源侧形成第一封闭循环，所述第二循环泵与所述节流装置并联或依次串联设置，所述第一单向导通阀与所述压缩机并联设置。

3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机可选择的类型包括定频压缩机、变频压缩机、数码压缩机、螺杆压缩机和离心压缩机。

4.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述冷凝器可选择的类型包括风冷冷凝器和水冷冷凝器。

5.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述末端模块包括通过管路连通的室内机和流量控制装置；所述室内机可选择的类型包括单元柜式室内机、吊顶式室内机、列间立柜式室内机或机架顶式室内机。

6.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述制冷模块至少为两个，所述第一中间换热器的数量与制冷模块的数量相同且一一对应设置，每个第一中间换热器的第一冷源侧与对应的制冷模块形成第一封闭循环，全部第一中间换热器的第一热源侧并联。

7.如权利要求6所述的空调系统，其特征在于，每个第一中间换热器的第一热源侧与第一储液罐之间设置有二通调节阀。

8.如权利要求6所述的空调系统，其特征在于，当所述制冷模块为两个时，两个第一中间换热器的第一热源侧通过三通调节阀与第一储液罐连通。

9.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述制冷模块工作于两种工作模式，在第一种工作模式，所述压缩机、冷凝器、第二储液罐、节流装置和第一中间换热器的第一冷源侧形成第一封闭循环；

在第二种工作模式，所述第一单向导通阀、冷凝器、第二储液罐、第二循环泵和第一中间换热器的第一冷源侧形成第一封闭循环。

10.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括第二中间换热器，所述第二中间换热器包括第二冷源侧和第二热源侧，所述第二冷源侧串联在所述压缩机和所述冷凝器之间，所述第二热源侧串联在所述第一循环泵和所述末端模块之间。

11.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括第二中间换热器，所述第二中间换热器包括第二冷源侧和第二热源侧，所述第二冷源侧串联在所述冷凝器和所述第二储液罐之间，所述第二热源侧串联在所述第一循环泵和所述末端模块之间。

12.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括第二中间换热器，所述第二中间换热器包括第二冷源侧和第二热源侧，所述第二冷源侧与所述冷凝器并联，所述第二热源侧串联在所述第一循环泵和所述末端模块之间。

13.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机至少为两个，所述至少两个压缩机并联设置。

14.如权利要求9所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括控制装置以及设置在冷凝器的入口管路的传感器，所述传感器包括温度传感器和/或压力传感器，所述控制装置与所述传感器信号连接，用于根据传感器的检测信息选择制冷模块的工作模式。

15.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一封闭循环的连接管路为制冷剂管路，所述制冷剂管路中的制冷剂可选择的类型包括R22、R410A、R407C、R744、R134a、R1234yf、R290和R600a；

所述第二封闭循环的连接管路为制冷剂管路，所述制冷剂管路中的制冷剂可选择的类型包括R22、R410A、R407C、R744、R134a、R1234yf、R290和R600a。

16.一种空调系统，其特征在于，包括：通过连接管路顺序连通并形成封闭循环的磁悬浮压缩机、冷凝器、第二储液罐、第二循环泵、末端模块、与所述第二循环泵并联或者依次串联的节流装置以及与所述磁悬浮压缩机并联的第一单向导通阀。

17.如权利要求16所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统可工作于两种工作模式，其中：在第一种工作模式，所述磁悬浮压缩机开启，所述第二循环泵关闭；在第二种工作模式，所述磁悬浮压缩机关闭，所述第二循环泵开启。