CN109373622A - 一种空调系统及数据机房空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统及数据机房空调，涉及机房空调技术领域。该空调系统包括冷凝器、压缩机、第一换热器以及换热器组件。换热器组件包括集液管和第二换热器。第一换热器经过压缩机与冷凝器连接，冷凝器与集液管通过第一管道连接，集液管包括第一出液口和第二出液口，第一出液口与第二换热器通过第二管道连接，第二换热器经过膨胀阀与第一换热器连接，第二出液口通过第三管道与膨胀阀连接。该空调系统设计合理，结构简单，能够让空调系统在极寒地区快速建立稳定的高压压力和低压压力，保证空调系统在低温环境下正常启动，而不影响制冷量的减少。

Description

一种空调系统及数据机房空调

技术领域

本发明涉及机房空调技术领域，具体而言，涉及一种空调系统及数据机房空调。

背景技术

数据机房空调要求全年制冷，当机房位于低温环境中，例如，我国北方部分地区冬季的最低气温达到-45℃，在停机状态下，制冷系统停止工作循环，间隔一段时间开启压缩机，可能会导致压缩机启动出现低压保护情况，造成不能正常开机或损坏压缩机。

针对上述低温开启问题，现有措施是在室内机膨胀阀前增加电磁阀、单向阀以及储液器，空调在正常工作时，电磁阀打开，多出的制冷剂储存在储液器中，空调停机时，电磁阀关闭，在单向阀的共同作用下，储液器保存一定量制冷剂。

然而，从储液罐流出的制冷剂会变成没有过冷度的制冷剂液体，严重的情况下会是两相状态的制冷剂，导致单位制冷量减少；如果膨胀阀前的制冷剂为无过冷度或者过冷度可以忽略不计的制冷剂液体，经过膨胀阀节流，即使膨胀阀开度达到最大值，制冷剂液很快会闪发，此时制冷剂流经蒸发器，就大部分是制冷剂气体，换热量衰减；如果膨胀阀前的制冷剂已经是两相状态，再经膨胀阀节流，就完全变成了制冷剂气体，并且由于气态的制冷剂体积大，流经膨胀阀的制冷剂量就会严重减少，影响蒸发器的换热量，导致机组制冷量衰减，并且会引起过热度的偏高，系统压力的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调系统，其在极寒地区下，不影响制冷量的减少，且取代电加热器降低机房空调能效，起到节能效果。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本发明的实施例提供了一种空调系统，包括冷凝器、压缩机、第一换热器以及换热器组件，所述换热器组件包括集液管和第二换热器；

所述第一换热器的出液口经过所述压缩机与所述冷凝器的进液口连接，所述冷凝器的出液口与所述集液管的进液口通过第一管道连接，所述集液管包括第一出液口和第二出液口，所述第一出液口与所述第二换热器的进液口通过第二管道连接，所述第二换热器的出液口经过膨胀阀与所述第一换热器的进液口连接，所述第二出液口通过第三管道与所述膨胀阀连接；

所述第二管道或所述第三管道可选择的打开，使制冷剂依次经过第二换热器和膨胀阀进入到第一换热器，或者使制冷剂经过膨胀阀进入到第一换热器。

另外，根据本发明的实施例提供的空调系统，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的可选实施例中，所述第二管道上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀控制所述第二管道的打开或关闭，所述第三管道设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀控制所述第三管道的打开或关闭。

在本发明的可选实施例中，所述第一管道上设置有单向阀，能够使制冷剂从所述冷凝器的出液口流向所述集液管的进液口。

在本发明的可选实施例中，所述第二换热器位于所述第一换热器的出风侧。

在本发明的可选实施例中，所述空调系统还包括第一轴流风机，所述第一轴流风机位于所述第一换热器的出风侧。

在本发明的可选实施例中，所述空调系统还包括降温组件，所述降温组件与所述冷凝器相对应，且用于和所述冷凝器进行热交换。

在本发明的可选实施例中，所述降温组件包括第二轴流风机、布水系统、填料、水箱以及水泵；

所述填料位于所述冷凝器的下方，所述水箱位于所述填料的底部，所述布水系统位于所述冷凝器的顶部，所述第二轴流风机位于所述布水系统的顶部，所述水箱与所述布水系统通过水管连接，所述水泵固定设置于所述水管。

在本发明的可选实施例中，所述集液管容积大于或者等于所述冷凝器容积与所述第一换热器容积之和的一半。

在本发明的可选实施例中，所述冷凝器为板管式冷凝器，所述第一换热器为翅片式换热器，所述第二换热器为板管式换热器。

本发明还提供了一种数据机房空调，包括空调系统。

本发明实施例的有益效果是：

设计合理，结构简单，通过换热器组件，能够让空调系统在极寒地区下，快速建立稳定的高压压力和低压压力，提高由冷凝器出来混合后制冷剂的过冷度，提高制冷量，满足加热需求，降低能效，起到节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的空调系统的原理图；

图2为现有机房空调的原理图。

图标：1-空调系统；2-冷凝器；3-压缩机；4-第一换热器；5-换热器组件；6-集液管；7-第二换热器；8-第一电磁阀；9-进风侧；10-出风侧；11-第一管道；12-第二管道；13-第三管道；14-单向阀；15-第二电磁阀；16-膨胀阀；17-第一轴流风机；18-第二轴流风机；19-布水系统；20-填料；21-水箱；22-水泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

图1为该实施例1提供的空调系统1的原理图，请参照图1所示。

本实施例1提供的空调系统1包括冷凝器2、压缩机3、第一换热器4以及换热器组件5，通过换热器组件5的两个出液口，可选择性的与第一换热器4连接，第一换热器4的出液口通过压缩机3与冷凝器2的进液口连接，冷凝器2的出液口通过单向阀14与换热器组件5连接。

该空调系统1提供了空调在极寒地区下快速建立压差的系统，不影响制冷量的减少，同时通过换热器组件5取代电加热器，降低机房空调的能效，起到节能效果。

下面对该空调系统1的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

换热器组件5包括集液管6和第二换热器7，其中，集液管6具有储液功能，集液管6具有一个进液口，两个出液口，分别为第一出液口和第二出液口。具体的，第一出液口与第二换热器7的进液口连通，第二出液口与第一换热器4连接。

第一换热器4具有进液口和出液口，其中，第一换热器4的出液口与压缩机3连接，使制冷剂经过压缩机3与冷凝器2的进液口连接，制冷剂经过冷凝器2后，从冷凝器2的出液口流出，冷凝器2与集液管6的进液口通过第一管道11连接，在第一管道11上设置有单向阀14，使得制冷剂只能从冷凝器2流向集液管6。

集液管6的第一出液口与第二换热器7的进液口通过第二管道12连接，在第二管道12上设置有第一电磁阀8，通过第一电磁阀8控制第二管道12的连通或关闭，且第二换热器7的出液口经过膨胀阀16与第一换热器4的进液口连接。

集液管6的第二出液口通过第三管道13与膨胀阀16连接，在第三管道13上设置第二电磁阀15，通过第二电磁阀15控制第三管道13的连通或关闭，使得换热器组件5可选择的打开第一出液口或者第二出液口，使得制冷剂可选择的通过第二管道12流入第一换热器4内，或者可选择的通过第三管道13流入第一换热器4内。

即当打开第一电磁阀8，关闭第二电磁阀15时，制冷剂从集液管6的第一出液口流出，从第二管道12，经过第一电磁阀8和第二换热器7流入膨胀阀16，经过膨胀阀16流入第一换热器4的进液口。

当打开第二电磁阀15，关闭第一电磁阀8时，制冷剂从集液管6的第二出液口流出，从第三管道13，经过第二电磁阀15流入膨胀阀16，经过膨胀阀16流入第一换热器4的进液口。

可选的，空调系统1还包括第一轴流风机17，第一轴流风机17位于第一换热器4的出风侧10，考虑到气流形状，第一轴流风机17采用抽吸空气的方式能保证第一换热器4各个位置均有气流经过，且风速基本一致，充分发挥换热器的换热能力。

换热器组件5中的第二换热器7位于第一换热器4的出风侧10。第二换热器7经过第一换热器4前面，被低温的冷风冷却，从而可提高制冷剂的过冷度，以及替代电加热，满足加热需求。

可选的，第二换热器7为板管式换热片。

本实施例中，空调系统1还包括降温组件，降温组件设置于冷凝器2处，且与冷凝器2相对应，用于和冷凝器2进行热交换。

具体的，降温组件包括第二轴流风机18、布水系统19、填料20、水箱21以及水泵22。其中，填料20位于冷凝器2的下方，水箱21位于填料20的底部，布水系统19位于冷凝器2的顶部，第二轴流风机18位于布水系统19的顶部，水箱21与布水系统19通过水管连接，水泵22固定设置于水管上。

通过水泵22从水箱21内抽水向布水系统19提供降水，布水系统19降水至冷凝器2的外壳，从而与冷凝器2实现热交换，降低冷凝器2中制冷剂的温度。

在本实施例中，该空调系统1具有四种模式，下面详细介绍。

第一种模式，当压缩机3停止工作，第一电磁阀8和第二电磁阀15均处于关闭状态，在单向阀14的作用下，能够将一定量的制冷剂保留在换热器组件5的集液管6内，使得集液管6储存一定量的制冷剂。在第一种模式时，集液管6需要满足一定的容积关系，即集液管6的容积大小大于或者等于冷凝器2容积与第一换热器4容积之和的一半。在上述容积关系前提下，集液管6内能够储存一定量的制冷剂，使得该空调系统1在低温环境下再次开机时，打开第二电磁阀15，关闭第一电磁阀8，则可以快速建立稳定的高压压力和低压压力，从而保证空调系统1在低温环境下的正常启动。

第二种模式，压缩机3正常运行，空调系统1无加热或者过冷度低的需求时，打开第二电磁阀15，关闭第一电磁阀8，该空调系统1中制冷剂的流路为：压缩机3流向冷凝器2，再经过单向阀14进入换热器组件5的集液管6，依次通过第二电磁阀15和膨胀阀16，进入第一换热器4，再回到压缩机3，完成一个循环。当压缩机3在运行时，将多余的制冷剂存储在换热器组件5的集液管6内。

第三种模式，压缩机3正常运行，且有加热需求时，第二电磁阀15关闭，打开第一电磁阀8，该空调系统1中制冷剂的流路为：压缩机3流向冷凝器2，再经过单向阀14进入换热器组件5中的集液管6，经过第一电磁阀8进入到第二换热器7，然后经过膨胀阀16进入到第一换热器4，再回到压缩机3，完成一个循环，由于，第二换热器7位于第一换热器4的出风侧10，使得从集液管6出来的高温制冷剂，与经过第一换热器4的低温冷风进行换热，从而提高出风温度，满足加热需求。

第四种模式，压缩机3正常运行，且过冷度过低时，第二电磁阀15关闭，打开第一电磁阀8，该空调系统1中制冷剂的流路为：压缩机3流向冷凝器2，再经过单向阀14进入换热器组件5中的集液管6，经过第一电磁阀8进入到第二换热器7，然后经过膨胀阀16进入到第一换热器4，再回到压缩机3，完成一个循环，由于，第二换热器7位于第一换热器4的出风侧10，使得从集液管6出来的无过冷度的制冷剂，与经过第一换热器4的低温冷风冷却，从而提高膨胀阀16前的制冷剂的过冷度，满足过冷度的需求。

可选的，在本实施例中，冷凝器2为板管式冷凝器2，第一换热器4为翅片式换热器，第二换热器7为板管式换热器。

可以理解的是，将换热器组件5中的第二换热器7可以替换为过冷盘管和电加热器，同样可以实现上述目的，即在第二电磁阀15、换热器组件5以及单向阀14作用下，实现极寒地区下快速建立稳定的高压压力和低压压力，保证空调系统1在低温环境下正常启动，而不会影响制冷量的减少。

本发明的实施例提供的空调系统1，通过由第一电磁阀8、第二换热器7以及集液管6组成，通过集液管6起到储液功能，且第二换热器7位于室内机的第一换热器4出风侧10，经过第一换热器4前面被低温的冷风冷却，从而提高制冷剂的过冷度，以及替代电加热满足加热需求。同时，第一电磁阀8选择性打开或关闭，改变制冷剂的流向，满足不同状态下的需求。

本发明实施例1提供的空调系统1具有的有益效果是：

设计合理，结构简单，通过换热器组件5代替储液器、过冷器以及电加热器的作用，提高了由冷凝器2出来混合后制冷剂的过冷度，提高制冷量，满足加热需求，降低能效，起到节能效果，同时，降低成本，控制稳定，能够让空调系统1在极寒地区下，快速建立稳定的高压压力和低压压力，保证空调系统1在低温环境下正常启动，而不影响制冷量的减少。

实施例2

本发明实施例2提供了一种数据机房空调，包括如实施例1提供的能够快速建立压差的空调系统1，具体说明如下：

图2为现有空调器的原理图，请参照图2所示。

在室内机的膨胀阀16前增加有电磁阀、单向阀14以及储液器，其中，储液器带视液镜。制冷剂的充注量较一般机组多，空调器在正常工作时，电磁阀打开，多出的制冷剂储存在储液器中，通过视液镜观察储液器内制冷剂的液面。

当空调器停机时，电磁阀关闭，在单向阀14的作用下，储液器保存一定量制冷剂，在低温环境下再次开机，电磁阀开启，制冷剂经过膨胀阀16在蒸发器相变为气态进入压缩机3，然而，从储液罐流出的制冷剂会变成没有过冷度的制冷剂液体，严重的情况下会是两相状态的制冷剂，导致单位制冷量减少。

高温高压的制冷剂气体经冷凝器2散热后，变成具有一定过冷度的高压制冷剂液体，原储液罐制冷剂为气液共存状态，具有一定过冷度的制冷剂流进储液罐中，与储液罐中的制冷剂混合，过冷度就会被“稀释”，将会导致如下情况:

(1).如果膨胀阀16前的制冷剂为无过冷度，或者过冷度可以忽略不计的制冷剂液体，经过膨胀阀16节流，即使膨胀阀16开度达到最大值，制冷剂也很快会闪发，此时制冷剂流经蒸发器，就大部分是制冷剂气体，换热量衰减；

(2).如果膨胀阀16前的制冷剂已经是两相状态，再经膨胀阀16节流，就完全变成了制冷剂气体，并且由于气态的制冷剂体积大，流经膨胀阀16的制冷剂量就会严重减少，影响蒸发器的换热量，导致机组制冷量衰减，并且会引起过热度的偏高，系统压力的增加。

另外，机房的热负荷变化幅度较大，通常要在10％～20％之间变动，且机房温度要求23±1℃，湿度为40％～55％，因此机房空调需而外配备电加热器，增加机房空调能耗。

本实施例提供的数据机房空调采用了能够快速建立压差的空调系统1，能够在极寒地区下，快速建立稳定的高压压力和低压压力，不影响制冷量的减少，同时取代了电加热器，降低机房空调能效，起到节能效果。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调系统，其特征在于，包括冷凝器、压缩机、第一换热器以及换热器组件，所述换热器组件包括集液管和第二换热器；

所述第一换热器的出液口经过所述压缩机与所述冷凝器的进液口连接，所述冷凝器的出液口与所述集液管的进液口通过第一管道连接，所述集液管包括第一出液口和第二出液口，所述第一出液口与所述第二换热器的进液口通过第二管道连接，所述第二换热器的出液口经过膨胀阀与所述第一换热器的进液口连接，所述第二出液口通过第三管道与所述膨胀阀连接；

所述第二管道或所述第三管道可选择的打开，使制冷剂依次经过所述第二换热器和所述膨胀阀进入到所述第一换热器，或者使制冷剂经过所述膨胀阀进入到所述第一换热器。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第二管道上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀控制所述第二管道的打开或关闭，所述第三管道设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀控制所述第三管道的打开或关闭。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一管道上设置有单向阀，能够使制冷剂从所述冷凝器的出液口流向所述集液管的进液口。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第二换热器位于所述第一换热器的出风侧。

5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括第一轴流风机，所述第一轴流风机位于所述第一换热器的出风侧。

6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括降温组件，所述降温组件与所述冷凝器相对应，且用于和所述冷凝器进行热交换。

7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述降温组件包括第二轴流风机、布水系统、填料、水箱以及水泵；

所述填料位于所述冷凝器的下方，所述水箱位于所述填料的底部，所述布水系统位于所述冷凝器的顶部，所述第二轴流风机位于所述布水系统的顶部，所述水箱与所述布水系统通过水管连接，所述水泵固定设置于所述水管。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述集液管容积大于或者等于所述冷凝器容积与所述第一换热器容积之和的一半。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述冷凝器为板管式冷凝器，所述第一换热器为翅片式换热器，所述第二换热器为板管式换热器。

10.一种数据机房空调，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的空调系统。