CN109114841A - 自然冷却型机房空调系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自然冷却型机房空调系统，包括压缩机、单向阀、油分离器、冷凝器、第一节流装置、气分储液器、液泵、蒸发器和自然冷凝器，压缩机的排气口、单向阀和油分离器的入口依次连通；冷凝器的入口连通油分离器的出口，冷凝器的出口通过第一节流装置连通气分储液器的A连接口；液泵的入口连通气分储液器的B连接口，液泵的出口通过单向阀连通蒸发器的入口；压缩机的回气口连通气分储液器的C连接口；蒸发器的出口通过制冷阀连通所述气分储液器的D连接口。能够有效利用室外冷源和高效节能。本发明还公开了自然冷却型机房空调系统的控制方法，实现空调系统切换运行模式、冷量精确调控及系统回油。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种能够自然冷却的机房空调系统及其控制方法。
背景技术
信息产业和数字化建设的快速发展，推动了机房、基站的数量，建设规模快速增长，据统计机房、基站空调的能耗占其总能耗的40％～50％。机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续运行，在室内侧设定温度低于室外侧温度的季节，常规的空调系统仍需继续运行压缩式制冷系统，制冷系统工作效率低而且易发生故障，若能利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，将大大减小空调系统的能耗和运行成本。在夏季等高温季节通过利用地冷可实现制冷系统高效运行。大幅度提升系统能效。利用室外低温空气为室内侧提供冷量的方法已得到业内学者和工程技术人员的关注，并以不同的形式展开工程技术研究，如目前采用的新风系统，此外还有不同形式的气-气、气-水热交换系统，以及应用热管技术的复合型空调。因此，设计高效可靠的自然冷却行机房空调系统，是本领域技术人员需要考虑的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供自然冷却型机房空调系统，能够有效利用室外冷源和高效节能。
本发明的目的之二在于提供自然冷却型机房空调系统的控制方法，实现空调系统切换运行模式、冷量精确调控及系统回油。
实现上述目的的技术方案是：
本发明之一的自然冷却型机房空调系统，包括压缩机、单向阀、油分离器、冷凝器、第一节流装置、气分储液器、液泵、蒸发器和自然冷凝器，其中，
所述压缩机的排气口、所述单向阀和所述油分离器的入口依次连通；
所述冷凝器的入口连通所述油分离器的出口，所述冷凝器的出口通过所述第一节流装置连通所述气分储液器的A连接口；
所述液泵的入口连通所述气分储液器的B连接口，所述液泵的出口通过所述单向阀连通所述蒸发器的入口；
所述压缩机的回气口连通所述气分储液器的C连接口；
所述蒸发器的出口通过制冷阀连通所述气分储液器的D连接口；
所述自然冷凝器的入口连通所述蒸发器的出口，所述自然冷凝器的出口通过自然冷却阀连通所述气分储液器的D连接口；
所述冷凝器的出口通过所述第二节流装置连通所述蒸发器的入口。
优选的，所述冷凝器与第一节流装置或第二节流装置之间设置储液器、干燥过滤器和视液镜。
优选的，所述冷凝器的出口和所述第二节流装置之间设置旁路电磁阀；
所述液泵的出口通过所述单向阀和所述第二节流装置连通所述蒸发器。
本发明之二的自然冷却型机房空调系统的控制方法，设定冷却温度T1和制冷温度T2，
当室外空气温度T0大于T2时，系统切换为制冷循环模式，由压缩机、单向阀、油分离器、冷凝器、第二节流装置、蒸发器、制冷阀以及气分储液器构成制冷循环回路；
当室外空气温度T0介于T1与T2之间时，系统切换为耦合循环模式，由液泵、蒸发器、自然冷凝器、自然冷却阀以及气分储液器构成自然冷却回路，由压缩机、单向阀、油分离器、冷凝器、第一节流装置、气分储液器构成制冷回路，制冷回路与自然冷却回路在气分储液器处进行耦合；
当室外空气温度T0小于T1时，系统切换为自然循环模式，由液泵、蒸发器、自然冷凝器、自然冷却阀以及气分储液器构成自然冷却回路。
优选的，当系统运行制冷模式时，制冷阀打开，自然冷却阀关闭，第一节流装置关闭，第二节流装置的开度根据过热度控制；
当系统运行耦合模式时，制冷阀关闭，自然冷却阀打开，第二节流装置关闭，第一节流装置开度根据室外环境温度、室内负荷以及储液器液位综合确定；
当系统运行自然冷却模式时，制冷阀关闭，自然冷却阀打开，第二节流装置关闭，第一节流装置关闭。
本发明的有益效果是：本发明通过有效的结构设计，根据室外温度以及室内负荷大小，调节系统运行状态，使空调系统分别切换为制冷循环模式、耦合模式或自然循环模式，降低了现有复合型空调系统的机组成本，简化了系统结构，降低了维护难度；同时能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。同时，通过控制方法的设计，确保空调系统的持续、精确运行。
附图说明
图1是本发明的自然冷却型机房空调系统的结构图；
图2是本发明的自然冷却型机房空调系统的另一实施例的结构图；
图3为本发明中制冷模式循环图；
图4为本发明中耦合模式循环图；
图5为本发明中自然循环模式循环图；
图6为本发明中制冷模式压焓图；
图7为本发明中耦合模式压焓图；
图8为本发明中自然冷却模式压焓图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的自然冷却型机房空调系统，包括压缩机1、单向阀2、油分离器3、冷凝器4、第一节流装置5、气分储液器6、液泵7、蒸发器8和自然冷凝器10。
压缩机1的排气口、单向阀2和油分离器3的入口依次连通；冷凝器4的入口连通所述油分离器3的出口，所述冷凝器4的出口通过所述第一节流装置5连通所述气分储液器6的A连接口；液泵7的入口连通所述气分储液器6的B连接口，所述液泵7的出口通过所述单向阀2连通所述蒸发器8的入口；所述压缩机1的回气口连通所述气分储液器6的C连接口；蒸发器8的出口通过制冷阀9连通所述气分储液器6的D连接口；自然冷凝器10的入口连通所述蒸发器8的出口，所述自然冷凝器10的出口通过自然冷却阀11连通所述气分储液器6的D连接口；所述冷凝器4的出口通过所述第二节流装置12连通所述蒸发器8的入口。其中，节流装置具体可以是电子膨胀阀、电子膨胀阀与电磁阀并联或电子膨胀阀与电动流量调节阀并联等。冷凝器4与第一节流装置5或第二节流装置12之间设置储液器、干燥过滤器和视液镜。
本发明的另一实施例中，如图2所示，冷凝器4的出口和第二节流装置12之间设置旁路电磁阀13；液泵7的出口通过所述单向阀2和第二节流装置12连通所述蒸发器8。
根据室外环境温度的高低，将室外环境温度带带划分为制冷区、耦合去以及自然冷却区三个区段，主控单元针对不同的室外温度区段，相应切换空调系统运行制冷循环模式、耦合循环模式或自然循环模式。
本发明的自然冷却型机房空调系统的控制方法，设定冷却温度T1和制冷温度T2。
如图3所示，当室外温度满足T0≥T2时，空调系统运行制冷模式，此时制冷阀9打开，自然冷却阀11关闭，第一节流装置5关闭，第二节流装置12开度根据过热度控制。由压缩机1、单向阀2、油分离器3、冷凝器4、第二节流装置12、蒸发器8、制冷阀9以及气分储液器6构成制冷循环回路；利用制冷工质在蒸发器8直接蒸发实现制冷；工质在蒸发器8蒸发吸热，完成制冷离开蒸发器8后，通过制冷阀通道进入气分储液器6实现气液分离，其中气态制冷剂进入压缩机进行压缩过程，压缩后气态工质和润滑油组成的混合物进入油分离器3，其中大部分润滑油返回压缩机1，气态制冷剂在冷凝器4中冷却为液态的工质，经过第二节流装置8节流降压，再次进入蒸发器8进行蒸发吸热，实现制冷目的，如此构成循环。在室外温度较高时，压缩机1机械制冷，起到高效制冷效果；其压焓图如图6所示。
如图4所示，当室外温度满足T1＜T0≤T2时，此时室外具有一定自然冷源可以利用，系统切换为耦合循环模式，当系统运行耦合模式时，制冷阀9关闭，自然冷却阀11打开，第二节流装置12关闭，第一节流装置5开度根据室外环境温度、室内负荷以及储液器液位综合确定。由液泵7、蒸发器8、自然冷凝器10、自然冷却阀11、气分储液器6构成自然冷却回路，由压缩机1、单向阀2、油分离器3、冷凝器4、第一节流装置5、气分储液器6构成制冷回路，补偿自然冷却回路的制冷量不足之处，制冷回路与自然冷却回路在气分储液器6处进行耦合；工质在蒸发器9蒸发吸热，完成制冷离开蒸发器8后进入自然冷凝器10进行冷凝冷却，通过自然冷却阀11通道进入气分储液器6，由于室外自然冷源不足，被冷凝成气液混合状态的制冷剂进入气分储液器6实现气液分离，其中气态制冷剂进入压缩机1进行压缩过程，压缩后气态工质和润滑油组成的混合物进入油分离器3，其中大部分润滑油返回压缩机1，气态制冷剂在冷凝器4中冷却为液态的工质，经过第一节流装置5节流降压进入气分储液器6，补偿自然冷却的不足，其中液态制冷剂经过液泵7作用再次进入蒸发器8进行蒸发吸热，实现制冷目的，如此构成循环。此时自然冷却循环满负荷工作，不足之处由压缩制冷循环补偿。其压焓图如图7所示。
请参阅图5，当室外温度满足T0≤T1时，由于自然冷源充足，系统切换为自然循环模式，制冷阀9关闭，自然冷却阀11打开，第二节流装置12关闭，第一节流装置5关闭。由液泵7、蒸发器8、自然冷凝器10、自然冷却阀11、气分储液器6构成自然冷却回路，工质在蒸发器8蒸发吸热，完成制冷离开蒸发器8后进入自然冷凝器10进行冷凝冷却，通过自然冷却阀10通道进入气分储液器6，由于室外自然冷源足够，被冷凝成液态的制冷剂经过液泵7作用再次进入蒸发器8进行蒸发吸热，实现制冷目的，如此构成循环。其压焓图如图8所示。
例如，针对38℃恒温机房，设定T1为10℃，T2为25℃，当T0≤10℃时，系统运行自然循环模式，T0＞25℃时，系统运行制冷循环模式，当温度介于10～25℃之间时，运行补偿制冷模式。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (5)
1.一种自然冷却型机房空调系统，其特征在于，包括压缩机(1)、单向阀(2)、油分离器(3)、冷凝器(4)、第一节流装置(5)、气分储液器(6)、液泵(7)、蒸发器(8)和自然冷凝器(10)，其中，
所述压缩机(1)的排气口、所述单向阀(2)和所述油分离器(3)的入口依次连通；
所述冷凝器(4)的入口连通所述油分离器(3)的出口，所述冷凝器(4)的出口通过所述第一节流装置(5)连通所述气分储液器(6)的A连接口；
所述液泵(7)的入口连通所述气分储液器(6)的B连接口，所述液泵(7)的出口通过所述单向阀(2)连通所述蒸发器(8)的入口；
所述压缩机(1)的回气口连通所述气分储液器(6)的C连接口；
所述蒸发器(8)的出口通过制冷阀(9)连通所述气分储液器(6)的D连接口；
所述自然冷凝器(10)的入口连通所述蒸发器(8)的出口，所述自然冷凝器(10)的出口通过自然冷却阀(11)连通所述气分储液器(6)的D连接口；
所述冷凝器(4)的出口通过所述第二节流装置(12)连通所述蒸发器(8)的入口。
2.根据权利要求1所述的自然冷却型机房空调系统，其特征在于，所述冷凝器(4)与第一节流装置(5)或第二节流装置(12)之间设置储液器、干燥过滤器和视液镜。
3.根据权利要求1所述的自然冷却型机房空调系统，其特征在于，所述冷凝器(4)的出口和所述第二节流装置(12)之间设置旁路电磁阀(13)；
所述液泵(7)的出口通过所述单向阀(2)和所述第二节流装置(12)连通所述蒸发器(8)。
4.一种如权利要求1所述自然冷却型机房空调系统的控制方法，其特征在于，设定冷却温度T1和制冷温度T2，
当室外空气温度T0大于T2时，系统切换为制冷循环模式，由压缩机(1)、单向阀(2)、油分离器(3)、冷凝器(4)、第二节流装置(12)、蒸发器(8)、制冷阀(9)以及气分储液器(6)构成制冷循环回路；
当室外空气温度T0介于T1与T2之间时，系统切换为耦合循环模式，由液泵(7)、蒸发器(8)、自然冷凝器(10)、自然冷却阀(11)以及气分储液器(6)构成自然冷却回路，由压缩机(1)、单向阀(2)、油分离器(3)、冷凝器(4)、第一节流装置(5)、气分储液器(6)构成制冷回路，制冷回路与自然冷却回路在气分储液器(6)处进行耦合；
当室外空气温度T0小于T1时，系统切换为自然循环模式，由液泵(7)、蒸发器(8)、自然冷凝器(10)、自然冷却阀(11)以及气分储液器(6)构成自然冷却回路。
5.根据权利要求4所述自然冷却型机房空调系统的控制方法，其特征在于，当系统运行制冷模式时，制冷阀(9)打开，自然冷却阀(11)关闭，第一节流装置(5)关闭，第二节流装置(12)的开度根据过热度控制；
当系统运行耦合模式时，制冷阀(9)关闭，自然冷却阀(11)打开，第二节流装置(12)关闭，第一节流装置(5)开度根据室外环境温度、室内负荷以及储液器液位综合确定；
当系统运行自然冷却模式时，制冷阀(9)关闭，自然冷却阀(11)打开，第二节流装置(12)关闭，第一节流装置(5)关闭。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201811132560.7A CN109114841A (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 自然冷却型机房空调系统及其控制方法 |
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| CN201811132560.7A CN109114841A (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 自然冷却型机房空调系统及其控制方法 |
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| CN (1) | CN109114841A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110513922A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-29 | 广东美的暖通设备有限公司 | 空调及其控制方法、计算机可读存储介质 |
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2018
- 2018-09-27 CN CN201811132560.7A patent/CN109114841A/zh active Pending
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