CN110274410B - 回收热量的空调系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回收热量的空调系统及控制方法，回收热量的空调系统包括制冷剂溶液循环系统和采集热量的冷却水循环系统，制冷剂溶液循环系统包括与冷却水循环系统换热的发生器，连接发生器的室外换热器、室内换热器、溶液泵，连接溶液泵和室内换热器的吸收器；制冷剂溶液循环系统还包括切换其内的制冷剂溶液流向的换向阀。本发明提供的回收热量的空调系统新增了换向阀，回收到的热量对发生器进行加热，发生器连接换向阀，通过对换向阀的设置来实现发生器和室内换热器和室外换热器的连通切换。发生器连通室外换热器时进行制冷的过程，发生器连通室内换热器时进行制热的过程，实现了对回收热量进行制冷或制热的灵活和快速切换。

Description

回收热量的空调系统及控制方法

技术领域

本发明属于热量收集利用技术领域，更具体地说，是涉及一种回收热量的空调系统及控制方法。

背景技术

随着科技的不断发展，人们对互联网的依赖性越来越强。高清视频点播、实时网络游戏、视频通话、P2P网络、视频会议和远程办公增加了人们对于网络带宽的需求。为了满足这些新服务的需求互，联网的带宽越来越大，能耗和碳排放量也同步提高。为了存储越来越多的数据，数据中心的服务器密度越来越高，数量越来越多。据互联数据中心现有电力基础设施统计，互联网数据中心的能源消耗将高达1000亿千瓦时。大致相当于全国能耗的1.5%，而这些能量越99%会转化为热能散发到周围环境中。为了放置更多的服务器，需要大量的制冷装置给服务器提供一个稳定的低温环境。并且随着服务器数目的不断增加，这种制冷需求会越来越高。

目前已近有部分空调对机房的余热进行吸收并利用吸收的热量来实现空调的制冷过程。

但目前的空调多用吸收的热量来实现单独制冷或制热，并没有切换制冷制热的理念或者切换方式低效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回收热量的空调系统，以解决现有技术中存在的没有对回收热量来实现切换制冷制热或者切换方式低效的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种回收热量的空调系统，包括：制冷剂溶液循环系统和采集热量的冷却水循环系统，所述制冷剂溶液循环系统包括：与所述冷却水循环系统换热的发生器，连接所述发生器的室外换热器、室内换热器、溶液泵，连接所述溶液泵和所述室内换热器的吸收器；其特征在于：所述制冷剂溶液循环系统还包括切换其内的制冷剂溶液流向的换向阀。

进一步地，所述换向阀为四通阀，所述换向阀的四端分别连接所述发生器、所述室外换热器、所述室内换热器和所述吸收器。

进一步地，所述换向阀和所述吸收器之间设置有第一毛细管。

进一步地，所述发生器和所述吸收器之间设置有第二毛细管。

进一步地，所述室外换热器和所述换向阀之间设置有电子膨胀阀。

进一步地，所述冷却水循环系统包括水泵、连接所述水泵的至少一个冷板，所述冷板和所述水泵连通所述发生器。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述空调系统的控制方法，包括如下步骤：收集热量后流入所述空调系统并进行冷却水循环，冷却水将收集的热量进行热交换后所述空调系统进行制冷过程或制热过程。

进一步地，所述冷却水循环包括：收集到的热量对冷却水进行加热后流入所述发生器，发生器中装有制冷剂溶液，受热后的冷却水对制冷剂溶液进行加热，同时冷却水降温后继续进行下一次循环。

进一步地，所述制冷过程包括：所述换向阀连通所述发生器和所述室外换热器，所述发生器中，由制冷剂溶液蒸发出来的制冷剂蒸汽，经所述换向阀流入所述室外换热器，在所述室外换热器中冷凝成液态，设定所述电子膨胀阀进行调节，经所述电子膨胀阀节流后进入所述室内换热器蒸发；蒸发后的制冷剂蒸汽进入所述吸收器中，由所述吸收器中的制冷剂溶液吸收后经所述溶液泵进入发生器。

进一步地，所述吸收器中的制冷剂溶液是由所述发生器中完成发生过程的制冷剂溶液经所述第二毛细管后进入所述吸收器的。

进一步地，所述制热过程包括：所述换向阀连通所述室内换热器，此时从所述发生器中蒸发出来的制冷剂蒸汽经换向阀后直接进入室内换热器进行冷凝，实现室内制热的功能。

本发明提供的回收热量的空调系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明新增了换向阀，回收到的热量对发生器进行加热，发生器连接换向阀，通过对换向阀的设置来实现发生器和室内换热器和室外换热器的连通切换。发生器连通室外换热器时进行制冷的过程，发生器连通室内换热器时进行制热的过程，实现了对回收热量进行制冷或者制热的灵活和快速切换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的回收热量的空调系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的冷却水循环系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的冷板的结构示意图。

其中，图中各附图主要标记：

1、发生器；2、室外换热器；3、室内换热器；4、溶液泵；5、吸收器；6、换向阀；7、第一毛细管；8、第二毛细管；9、电子膨胀阀；10、水泵；

11、冷板；111、冷水管；112、冷却板；113、电磁阀。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图3，现对本发明实施例提供的回收热量的空调系统进行说明。所述回收热量的空调系统，包括制冷剂循环系统和冷却水循环系统，制冷剂循环系统包括发生器1、室外换热器2、室内换热器3、溶液泵4、吸收器5和换向阀6。发生器1与室外换热器2、室内换热器3以及溶液泵4分别连接，吸收器5连接在溶液泵4和室内换热器3之间，换向阀6连接发生器1、用于切换发生器1与室内换热器3或者室外换热器2的连通状态来实现制冷和制热过程的切换。其中，本空调系统利用的是从外界回收而来的热量对发生器1进行加热的，这里主要是对机房内产生的热量进行回收利用，当然在能够产生热量的其它场合也是适用的。具体的，针对回收机房余热来说，在计算机中的发热部件安装有冷板11，通过水泵10向冷板11提供冷却液，这里冷却液为冷却水，通过冷板11对计算机进行降温，同时，计算机产生的热量也对冷却水进行了加热的作用。从冷板11中流出的冷却水汇流后流入发生器1内，释放热量。发生器1中装有制冷剂溶液，冷却水对制冷剂溶液进行加热，冷却水进行热传递后降温，冷却水从发生器1中再回到水泵10中，进行下一次循环。

本发明提供的回收热量的空调系统，与现有技术相比，新增了换向阀6，回收到的热量对发生器1进行加热，发生器1连接换向阀6，通过对换向阀6的设置来实现发生器1和室内换热器3和室外换热器2的连通切换。发生器1连通室外换热器2时进行制冷的过程，发生器1连通室内换热器3时进行制热的过程，实现了对回收热量进行制冷或者制热的灵活和快速切换。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的回收热量的空调系统的一种具体实施方式，换向阀6选用为四通阀，其中，四通阀的四端分别连接发生器1、室外换热器2、室内换热器3和吸收器5，通过对换向阀6的连通状态进行调节和更换，实现发生器1与室外换热器2、室内换热器3以及吸收器5之间的连通状态，以实现制冷过程、制热过程的灵活和快速切换。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的回收热量的空调系统的一种具体实施方式，换向阀6和吸收器5之间设置有第一毛细管7，第一毛细管7连接节流阀具有旁通泄压的作用，防止连通的管路形成死区，保障与系统连通。另外，由于第一毛细管7具有流量小的特点，使得连接第一毛细管7后对系统产生的影响很小，可以忽略不计，以防系统发生波动。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的回收热量的空调系统的一种具体实施方式，发生器1和吸收器5之间还设置有第二毛细管8，第二毛细管8与第一毛细管7具有相同的功能，第二毛细管8是为了保障发生器1和吸收器5的连通，同时对系统的影响降到最低，以防系统产生波动。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的回收热量的空调系统的一种具体实施方式，室外换热器2和室内换热器3之间设置有电子膨胀阀9，电子膨胀阀9具有良好的节流降压作用。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的回收热量的空调系统的一种具体实施方式，冷却水循环系统包括水泵10、多个冷板11，其中冷板11和水泵10连通发生器1。将上述冷板11安装在机房的各个计算机中，利用冷却水循环系统完成对机房中各计算机热量的收集，并利用收集的热量对发生器1中的制冷剂溶液进行加热，完成发生过程。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的回收热量的空调系统的一种具体实施方式，冷板11包括冷板11包括冷水管111和冷却板112，冷水管111在冷却板112内完成盘管结构。增强了换热效果，冷却管中有冷却水，一方面对计算机进行散热，另一方面也可以收集计算机的热量。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的回收热量的空调系统的一种具体实施方式，冷水管111上设置有电磁阀113，电磁阀113位于冷却板112的外部。将电磁阀113设置在冷水管111的入水端，由计算机进行供电，使得冷板11只在计算机开启时对计算机进行散热，同时收集计算机的热量。电磁阀113为直通型阀，处于常闭状态，作用是用于流路得通断，开启后导通，关闭后截死。在本方案中的原理：电磁阀113的供电与计算机或该冷板11散热的芯片等进行联动，计算机得电时，电磁阀113打开，计算机掉电时，电磁阀113关闭，用于冷却水的连通。

利用上述回收热量的空调系统的控制方法，包括如下步骤：将收集的热量流入空调系统内，收集热量采用冷却水循环的方式，冷却水将收集的热量在系统内进行热交换后回流，同时空调系统进行制冷或者制热的过程。具体的，针对回收机房余热来说，在计算机中的发热部件安装有冷板11，通过水泵10向冷板11提供冷却液，这里冷却液为冷却水，通过冷板11对计算机进行降温，同时，计算机产生的热量也对冷却水进行了加热的作用。从冷板11中流出的冷却水汇流后流入发生器1内，释放热量。发生器1中装有制冷剂溶液，冷却水对制冷剂溶液进行加热，冷却水进行热传递后降温，冷却水从发生器1中再回到水泵10中，进行下一次循环。

进一步地，作为本发明提供的控制方法的一种具体实施方式，冷却水循环包括：将收集到的热量对冷却水进行加热后流入发生器1，发生器1中装有制冷剂溶液，受热后的冷却水对制冷剂溶液进行加热，同时冷却水降温后继续进行下一次循环。制冷剂溶液被收集的热量加热后蒸发，流入系统的后续部分，进行制冷或制热的过程。

进一步地，作为本发明提供的控制方法的一种具体实施方式，其中，制冷过程包括：设定换向阀6，将发生器1和和室外换热器2连通，发生器1中装有制冷剂溶液，制冷剂溶液受热蒸发后形成制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽经换向阀6流入室外换热器2。在室外换热器2遇冷液化。设定电子膨胀阀9再次进行调节，液化后的制冷剂经电子膨胀阀9节流并进入室内换热器3受热蒸发，蒸发后形成的制冷剂蒸汽进入吸收器5中，由所述吸收器5中的制冷剂溶液吸收后经溶液泵4进入发生器1。经以上步骤完成制冷过程。

进一步地，作为本发明提供的控制方法的一种具体实施方式，吸收器5中的制冷溶液是由发生器1中的制冷剂溶液完成发生过程后经第二毛细管8进入吸收器5中的，因此吸收器5中的制冷剂溶液浓度低于发生器1中的制冷剂溶液浓度。

进一步地，作为本发明提供的控制方法的一种具体实施方式，制热过程与上述制冷的过程有相似之处，与制冷过程的不同之处在于：将换向阀6连通室内换热器3，发生器1中蒸发出来的制冷剂蒸汽经过换向阀6直接进入室内换热器3进行冷凝，实现制热的过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.空调系统，包括：制冷剂溶液循环系统和采集热量的冷却水循环系统，其特征在于：所述制冷剂溶液循环系统包括：与所述冷却水循环系统换热的发生器，具有S、C、D、E端口的换向阀、溶液泵、室外换热器、电子膨胀阀、室内换热器，所述溶液泵出口连接所述发生器，所述发生器与所述换向阀的E端连接，所述换向阀的S端依次连接所述室外换热器、电子膨胀阀、室内换热器、和吸收器，所述吸收器连接所述溶液泵进口，所述换向阀的C端连接在所述室内换热器与所述吸收器之间，所述换向阀的D端连接在所述室外换热器与所述室内换热器之间，所述换向阀可切换成E端与D端连通、S端与C端连通，或者切换成E端与S端连通、C端与D端连通。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述换向阀和所述吸收器之间设置有第一毛细管。

3.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述发生器和所述吸收器之间设置有第二毛细管。

4.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述冷却水循环系统包括水泵、连接所述水泵的至少一个冷板，所述冷板和所述水泵连通所述发生器。

5.一种利用如权利要求1-4中任一项所述的空调系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述冷却水循环系统收集热量后与所述制冷剂溶液循环系统换热，以进行制冷过程或制热过程。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述冷却水循环包括：收集到的热量对冷却水进行加热，受热后的冷却水对所述发生器中的制冷剂溶液进行加热，降温后的冷却水被收集到的热量加热，继续进行下一次循环。

7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述换向阀连通所述发生器和所述室外换热器，制冷剂溶液依次经过发生器、室外换热器、室内换热器进入所述吸收器中，所述吸收器中的制冷剂溶液再由所述溶液泵送入发生器中。

8.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述制热过程包括：所述换向阀连通所述发生器和室内换热器，制冷剂溶液依次经过发生器、室内换热器、室外换热器进入所述吸收器中，所述吸收器中的制冷剂溶液再由所述溶液泵送入发生器中。