CN110035644B - 一种集中冷却式热管空调多联机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调技术领域，公开了一种集中冷却式热管空调多联机系统，包括分布在机房内的多台室内机、室外机，室内机包括压缩机蒸发器、压缩机、膨胀阀、热管蒸发器，室外机包括空调板式换热器、压缩机板式换热器、两台水泵、多台带风扇的干冷器，水泵驱动水在室外机内循环，高温水进入干冷器，低温水从干冷器流出。本发明具有以下优点和效果：多台并联的室内机，可根据机房各区域发热量不同，配置不同制冷量的室内机，有效解决机房发热不均匀、局部偏热的问题，实现按需制冷；本发明在动力利用热管工况制冷、春秋季利用热管工况和压缩机工况同时制冷、夏季利用压缩机工况制冷，缩短压缩机工作时长，降低压缩机能耗。

Description

一种集中冷却式热管空调多联机系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种集中冷却式热管空调多联机系统。

背景技术

空调系统属于通信机房不可或缺的配套设施，对于维持通信设备运行的稳定性及保证设备的使用寿命具有极其重要的意义。专供机房使用的空调系统，因机房发热量较大，全年始终处于制冷的状态。热管空调一体机是一种封闭空间、房间或区域直接提供处理空气的空调设备，它主要包括压缩机制冷系统、热管系统，实现了压缩机制冷循环和热管自然循环的结合，减少压缩机的运行时间，达到节能降耗的目的。

现有技术中的热管空调一体机在使用过程中，存在以下问题，机房内设备的布局，会存在机房内设备局部过热，如通过加大空调系统的制冷量来消除设备局部过热的现象，反而会增大不必要的能耗；另外，现有的冷凝换热方式普遍采用风冷换热，冷凝换热效果也不好，会导致热管空调在实际运行时节能效果不理想的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种集中冷却式热管空调多联机系统，具有实现冷凝换热性能好、节能降耗的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种集中冷却式热管空调多联机系统，包括室内机、室外机，所述室内机包括压缩机蒸发器、压缩机、热管蒸发器，其特征在于：所述室外机包括空调板式换热器、热管板式换热器、冷却装置、水泵，所述压缩机与所述空调板式换热器制冷剂入口之间设置有空调气管，所述空调板式换热器制冷剂出口与所述压缩机蒸发器之间设置有空调液管，所述热管蒸发器与所述热管板式换热器制冷剂入口之间设置有热管气管，所述热管板式换热器制冷剂出口与所述热管蒸发器之间设置有热管液管；所述冷却装置与所述热管板式换热器冷媒入口之间设有冷媒输出管一，所述热管板式换热器冷媒出口与所述空调板式换热器冷媒入口之间设置有冷媒输出管二，所述空调板式换热器冷媒出口与所述冷却装置之间设置有冷媒输入管，水泵用于驱动冷媒在冷却装置、空调板式换热器、热管板式换热器之间循环流动。

通过采用上述技术方案，当室外温度较低时，热管工况制冷，制冷剂在热管蒸发器内吸收热量后，高温气态的制冷剂从热管气管进入到热管板式换热器内，与热管板式换热器内的冷媒换热后，低温液态的制冷剂从热管液管回流到热管蒸发器内，实现热管工况制冷的效果。

当室外温度升高后，仅通过热管工况制冷无法满足机房内温度调节的需求后，热管工况和压缩机工况同时运行，高温气态的制冷剂从热管气管进入到热管板式换热器内，与热管板式换热器内的冷媒换热，低温液态的制冷剂从热管液管回流到热管蒸发器内。高温高压的制冷剂从压缩机内通过空调气管进入到空调板式换热器内，与空调板式换热器内的冷媒进行换热，低温低压的制冷剂通过空调液管回流到压缩机蒸发器内，实现热管工况和压缩机工况同时制冷。

当室外温度进一步升高，热管工况无法起到制冷效果时，仅运行压缩机工况制冷，高温高压的制冷剂从压缩机内通过空调气管进入到空调板式换热器内，与空调板式换热器内的冷媒进行换热，低温低压的制冷剂通过空调液管回流到压缩机蒸发器内，实现压缩机工况制冷。

本发明采用水泵驱动冷媒循环流动，冷媒在热管板式换热器、空调板式换热器中与制冷剂换热后，高温的冷媒进入冷却装置内降温，低温的冷媒从冷却装置内流出，相比于现有技术中的风冷，换热效率高，冷凝换热效果更好。

本发明的进一步设置为：所述室内机设置有多台，所述空调板式换热器设置有多台且与所述室内机一一对应；所述热管板式换热器设置一台，所述热管气管包括与所述热管蒸发器相连的气管支管、与所述热管板式换热器制冷剂入口相连的气管主管，所述气管支管与所述气管主管相连通，所述热管液管包括与所述热管蒸发器相连的液管支管、与所述热管板式换热器制冷剂出口相连的液管主管，所述液管支管与所述液管主管相连通。

通过采用上述技术方案，机房各区域的发热量因设备型号、布局而出现发热不均匀的情况。本发明采用多台室内机，各室内机的制冷量可以不同，发热量大的区域配置制冷量大的室内机，发热量小的区域配置制冷量小的室内机，实现对机房的按需制冷。另外，集中冷却式热管空调多联机系统，仅需一台热管板式换热器，即可实现所有室内机在热管工况下的制冷。

本发明的进一步设置为：所述冷媒输出管二包括与所述热管板式换热器冷媒出口相连的冷媒输出主管、多个与所述空调板式换热器冷媒入口相连的冷媒输出支管，所述冷媒输出支管与所述冷媒输出主管相连通；所述冷媒输入管包括多个与所述空调板式换热器冷媒出口相连的冷媒输入支管、与所述冷却装置相连的冷媒输入主管，所述冷媒输入支管与所述冷媒输入主管相连通。

通过采用上述技术方案，冷媒输出管二包括冷媒输出主管、冷媒输出支管，冷媒输出支管分别与空调板式换热器一一对应。

本发明的进一步设置为：所述冷媒输出管一和所述冷媒输出管二之间设置有冷媒输出旁路、设置于所述冷媒输出旁路上的旁路阀门一，所述冷媒输出管二与所述冷媒输入管之间设置有冷媒输入旁路、设置于所述冷媒输入旁路管上的的旁路阀门二。

通过采用上述技术方案，在仅需热管工况制冷时，可关闭旁路阀门一，开启旁路阀门二，冷媒依次经过冷却装置、冷媒输出管一、热管板式换热器、冷媒输出管二、冷媒输入旁路、冷媒输入管，不需通过空调板式换热器，冷媒在热管板式换热器内与制冷剂换热。

在仅需压缩机工况制冷时，关闭旁路阀门二，开启旁路阀门一，冷媒依次经过冷却装置、冷媒输出管一、冷媒输出旁路、冷媒输出管二、空调板式换热器、冷媒输入管，不需要通过热管板式换热器，冷媒在空调板式换热器内与制冷剂换热。

本发明的进一步设置为：所述空调气管上安装有阀门三，所述空调液管上安装有阀门四；所述冷媒输出管一上安装有位于所述热管板式换热器与冷媒输出旁路之间的阀门五，所述冷媒输出管二上安装有位于所述热管板式换热器与冷媒输出旁路之间的阀门六。

通过采用上述技术方案，在不需要热管工况制冷时，关闭阀门五和阀门六，防止冷媒进入到热管板式换热器内。

本发明的进一步设置为：所述冷却装置包括一台或多台干冷器、与所述干冷器对应的风扇，所述冷媒输入管上设置有与所述干冷器相连的输入连接支管，所述冷媒输出管一上设置有与所述干冷器相连的输出连接支管，所述输入连接支管上安装有阀门一，所述输出连接支管上安装有阀门二。

通过采用上述技术方案，冷却装置可以为一台干冷器，干冷器指干式冷却器，冷媒在经过干式冷却器时，风扇运行形成气流，室外冷空气经过干冷器并与干冷器内的冷媒换热，对冷媒起到降温的作用。干冷器设置多台，可以在其中一台干冷器故障时，启用其他的干冷器，保证冷却装置的运行。

本发明的进一步设置为：所述水泵安装在所述冷媒输入管上，所述水泵数量为两台且并联设置。

通过采用上述技术方案，当其中一台水泵故障时，可以启动另一台水泵。

本发明的进一步设置为：所述冷媒为水。

通过采用上述技术方案，水的比热容较大，换热能力高且稳定。

本发明的进一步设置为：还包括补水箱、一端与所述补水箱相连且另一端与所述冷媒输入管相连的供水管、与所述补水箱相连的补水管，所述冷媒输入管上安装有Y形过滤器。

本发明的进一步设置为：所述热管板式换热器高于所述热管蒸发器。

通过采用上述技术方案，高温气态的制冷剂能沿热管气管上升到热管板式换热器内进行换热，低温液态的制冷剂在重力作用下向下流回到热管蒸发器内。

本发明的有益效果是：

一、本发明可实现室内机单独热管工况制冷、热管工况和压缩机工况同时制冷、单独压缩机工况制冷三种制冷模式，达到了冬季利用热管工况制冷、春秋季利用热管工况和压缩机工况同时制冷、夏季利用压缩机工况制冷的目的，大大缩短压缩机工作时长，节约空调耗电。

二、本发明的多联机系统作为一个完整的供冷系统，室内机可以多台并联，单台冷量各异，可根据机房各区域发热量不同，在不同区域配置不同制冷量的室内机，有效解决机房发热不均匀、局部偏热的问题，实现按需制冷。

三、现有的空调室内机与室外机一一对应，存在室外机占地面积过大导致安装困难、散热不畅的问题，本发明的室外机可与多台室内机相连，占地面积小，安装方便。

四、由于水的比热容远高于空气，且不同水温下水的比热容比较稳定，而空气的比热容随着温度的变化而急剧变动，本发明的室外机内的冷媒为水，水通过空调板式换热器和热管板式换热器为室内机的制冷剂提供冷却，与风冷直接冷却相比，本发明能提供高效且稳定的冷却能力，有利于压缩机平稳运行，从而降低压缩机能耗、减少压缩机故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是实施例的结构示意图。

图2是实施例的室内机结构示意图。

图中，1、室内机；11、压缩机蒸发器；12、热管蒸发器；13、压缩机；14、膨胀阀；2、室外机；3、热管板式换热器；31、热管气管；311、气管支管；312、气管主管；32、热管液管；321、液管支管；322、液管主管；4、空调板式换热器；41、空调液管；411、阀门四；42、空调气管；421、阀门三；5、冷却装置；51、干冷器；52、风扇；53、冷媒输出管一；531、输出连接支管；532、阀门二；533、阀门五；54、冷媒输出管二；541、冷媒输出主管；542、冷媒输出支管；543、阀门六；55、冷媒输入管；551、冷媒输入主管；552、冷媒输入支管；553、输入连接支管；554、阀门一；555、Y形过滤器；56、冷媒输出旁路；561、旁路阀门一；57、冷媒输入旁路；571、旁路阀门二；58、水泵；6、补水箱；61、供水管；62、补水管；7、室内风机。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

实施例：一种集中冷却式热管空调多联机系统，如图1、图2所示，包括室外机2、多台室内机1，室内机1内设置有热管蒸发器12、压缩机13蒸发器11、与压缩机13蒸发器11相连的压缩机13、膨胀阀14，室内机1上设置有进风口(图中未示出)、出风口(图中未示出)、室内风机7，室内风机7运行时，空气从进风口(图中未示出)进入后，依次流过热管蒸发器12、压缩机13蒸发器11后从出风口(图中未示出)排出。

室外机2包括位于室外的一台热管板式换热器3，热管板式换热器3高于热管蒸发器12。热管蒸发器12出口与热管板式换热器3制冷剂入口之间设置有热管气管31，热管气管31包括与热管板式换热器3制冷剂入口处相连的气管主管312、与气管主管312相连通的多根气管支管311，多根气管支管311与室内机1一一对应，且气管支管311与热管蒸发器12出口相连。热管板式换热器3制冷剂出口处与热管蒸发器12入口之间设置有热管液管32，热管液管32包括液管主管322、与液管主管322相连通的多根液管支管321，多根液管支管321与室内机1一一对应，且液管支管321与热管蒸发器12入口相连。

室外机2还包括多台空调板式换热器4，空调板式换热器4与室内机1一一对应。压缩机13出口与空调板式换热器4制冷剂入口之间设置有空调气管42，空调板式换热器4制冷剂出口与压缩机13蒸发器11之间设置有空调液管41，膨胀阀14安装在空调液管41上。空调气管42上安装有阀门三421，空调液管41上安装有阀门四411。

室外机2还包括位于室外的冷却装置5、设置于冷却装置5与热管板式换热器3冷媒入口之间的冷媒输出管一53、设置于热管板式换热器3冷媒出口与空调板式换热器4冷媒入口之间的冷媒输出管二54、设置于空调板式换热器4冷媒出口与冷却装置5之间的冷媒输入管55，冷媒选水。冷却装置5包括两台干冷器51和两台风扇52，冷媒输出管一53一端分为两根输出连接支管531，两根输出连接支管531分别与两台干冷器51相连。输出连接支管531上安装有阀门二532，阀门二532选球阀。

冷媒输出管一53和冷媒输出管二54之间设置有冷媒输出旁路56，冷媒输出旁路56上安装有旁路阀门一561。冷媒输出管一53上安装有阀门五533，阀门五533位于冷媒输出旁路56与热管板式换热器3之间。冷媒输出管二54上安装有阀门六543，阀门六543位于冷媒输出旁路56与热管板式换热器3之间。冷媒输出管二54和冷媒输入管55之间设置有冷媒输入旁路57，冷媒输入旁路57上安装有旁路阀门二571，旁路阀门二571选电磁阀。

冷媒输入管55包括冷媒输入主管551、与冷媒输入主管551相连且与空调板式换热器4一一对应的多台冷媒输入支管552，冷媒输入支管552与空调板式换热器4冷媒出口相连。冷媒输入主管551上安装有两台水泵58，两台水泵58并联设置。冷媒输入主管551上安装有Y形过滤器555，起到过滤作用。冷媒输入主管551的一端分为两根输入连接支管553，两根输入连接支管553分别与两台干冷器51相连。输入连接支管553上安装有阀门一554，阀门一554选球阀。室外机还包括补水箱6、与补水箱6相连通的补水管62、一端与补水箱6相连通且另一端与冷媒输入主管551相连的供水管61，补水箱6底部设置有泄水口及安装在泄水口处的阀门七。

集中冷却式热管空调多联机系统工作时，多台室内机1可根据机房内设备发热量不同进行分布，室内机1的制冷量可以不用，在发热量较大的区域配置制冷量大的室内机1，在发热量较小的区域配置制冷量小的室内机1。在室外温度较低，仅需热管工况制冷即可满足机房制冷需求时，关闭旁路阀门一561，开启旁路阀门二571，水泵58运行驱动冷媒在冷却装置5、冷媒输出管一53、热管板式换热器3、冷媒输出管二54、冷媒输入旁路57、冷媒输入管55内循环流动。高温气态的制冷剂从热管蒸发器12通过热管气管31进入到热管板式换热器3内，与热管板式换热器3内的冷媒换热后，低温液态的制冷剂在重力作用下沿热管液管32流回到热管蒸发器12内。

在室外温度升高，需要热管工况制冷和压缩机工况制冷同时进行时，关闭旁路阀门一561和旁路阀门二571，水泵58运行时驱动冷媒在冷却装置5、冷媒输出管一53、热管板式换热器3、冷媒输出管二54、空调板式换热器4、冷媒输入管55之间循环流动。高温气态的制冷剂从热管蒸发器12通过热管气管31进入到热管板式换热器3内，与冷媒换热后，低温液态的制冷剂在重力作用下沿热管液管32流回到热管蒸发器12内。高温高压的制冷剂从压缩机13内通过空调气管42进入到空调板式换热器4内，与冷媒换热后，低温低压的制冷剂从空调液管41通过膨胀阀14后进入到压缩机13蒸发器11，实现热管工况制冷和压缩机工况制冷同时进行，共同对机房制冷。

在室外温度进一步升高，热管工况无法实现制冷时，仅用压缩机工况进行制冷，关闭阀门五533、阀门六543、旁路阀门二571，水泵58运行时驱动冷媒在冷却装置5、冷媒输出管一53、冷媒输出旁路56、冷媒输出管二54、空调板式换热器4、冷媒输入管55之间循环流动。高温高压的制冷剂从压缩机13内通过空调气管42进入到空调板式换热器4内，与冷媒换热后，低温低压的制冷剂从空调液管41通过膨胀阀14后进入到压缩机13蒸发器11，实现压缩机工况制冷。

Claims (8)

1.一种集中冷却式热管空调多联机系统，包括室内机（1）、室外机（2），所述室内机（1）包括压缩机蒸发器（11）、压缩机（13）、热管蒸发器（12），其特征在于：所述室外机（2）包括空调板式换热器（4）、热管板式换热器（3）、冷却装置（5）、水泵（58），所述压缩机（13）与所述空调板式换热器（4）制冷剂入口之间设置有空调气管（42），所述空调板式换热器（4）制冷剂出口与所述压缩机蒸发器（11）之间设置有空调液管（41），所述热管蒸发器（12）与所述热管板式换热器（3）制冷剂入口之间设置有热管气管（31），所述热管板式换热器（3）制冷剂出口与所述热管蒸发器（12）之间设置有热管液管（32）；所述冷却装置（5）与所述热管板式换热器（3）冷媒入口之间设有冷媒输出管一（53），所述热管板式换热器（3）冷媒出口与所述空调板式换热器（4）冷媒入口之间设置有冷媒输出管二（54），所述空调板式换热器（4）冷媒出口与所述冷却装置（5）之间设置有冷媒输入管（55），水泵（58）用于驱动冷媒在冷却装置（5）、空调板式换热器（4）、热管板式换热器（3）之间循环流动；所述冷媒输出管一（53）和所述冷媒输出管二（54）之间设置有冷媒输出旁路（56）、设置于所述冷媒输出旁路（56）上的旁路阀门一（561），所述冷媒输出管二（54）与所述冷媒输入管（55）之间设置有冷媒输入旁路（57）、设置于所述冷媒输入旁路（57）上的旁路阀门二（571），所述室内机（1）设置有多台，所述空调板式换热器（4）设置有多台且与所述室内机（1）一一对应；所述热管板式换热器（3）设置一台，所述热管气管（31）包括与所述热管蒸发器（12）相连的气管支管（311）、与所述热管板式换热器（3）制冷剂入口相连的气管主管（312），所述气管支管（311）与所述气管主管（312）相连通；所述热管液管（32）包括与所述热管蒸发器（12）相连的液管支管（321）、与所述热管板式换热器（3）制冷剂出口相连的液管主管（322），所述液管支管（321）与所述液管主管（322）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种集中冷却式热管空调多联机系统，其特征在于：所述冷媒输出管二（54）包括与所述热管板式换热器（3）冷媒出口相连的冷媒输出主管（541）、多个与所述空调板式换热器（4）冷媒入口相连的冷媒输出支管（542），所述冷媒输出支管（542）与所述冷媒输出主管（541）相连通；所述冷媒输入管（55）包括多个与所述空调板式换热器（4）冷媒出口相连的冷媒输入支管（552）、与所述冷却装置（5）相连的冷媒输入主管（551），所述冷媒输入支管（552）与所述冷媒输入主管（551）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种集中冷却式热管空调多联机系统，其特征在于：所述空调气管（42）上安装有阀门三（421），所述空调液管（41）上安装有阀门四（411）；所述冷媒输出管一（53）上安装有位于所述热管板式换热器（3）与冷媒输出旁路（56）之间的阀门五（533），所述冷媒输出管二（54）上安装有位于所述热管板式换热器（3）与冷媒输出旁路（56）之间的阀门六（543）。

4.根据权利要求1所述的一种集中冷却式热管空调多联机系统，其特征在于：所述冷却装置（5）包括一台或多台干冷器（51）、与所述干冷器（51）对应的风扇（52），所述冷媒输入管（55）上设置有与所述干冷器（51）相连的输入连接支管（553），所述冷媒输出管一（53）上设置有与所述干冷器（51）相连的输出连接支管（531），所述输入连接支管（553）上安装有阀门一（554），所述输出连接支管（531）上安装有阀门二（532）。

5.根据权利要求1所述的一种集中冷却式热管空调多联机系统，其特征在于：所述水泵（58）安装在所述冷媒输入管（55）上，所述水泵（58）数量为两台且并联设置。

6.根据权利要求1所述的一种集中冷却式热管空调多联机系统，其特征在于：所述冷媒为水。

7.根据权利要求1所述的一种集中冷却式热管空调多联机系统，其特征在于：还包括补水箱（6）、一端与所述补水箱（6）相连且另一端与所述冷媒输入管（55）相连的供水管（61）、与所述补水箱（6）相连的补水管（62），所述冷媒输入管（55）上安装有Y形过滤器（555）。

8.根据权利要求1所述的一种集中冷却式热管空调多联机系统，其特征在于：所述热管板式换热器（3）高于所述热管蒸发器（12）。