CN116940091A - 中央空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气调节领域，提供一种中央空调系统，包括：多组空调机构，每组空调机构包括多个空调主机；水冷管道，包括供水主管、回水主管、多组供水支管和多组回水支管；各组供水支管的一端与相应空调机构中的全部空调主机连通，各组供水支管的另一端与供水主管连通，各组回水支管的一端与相应空调机构中的全部空调主机连通，各组回水支管的另一端与回水主管连通。本发明提供的中央空调系统，通过将各组供水支管的两端直接与相应空调机构中的全部空调主机和供水主管连通，并将各组回水支管的两端直接与相应空调机构中的全部空调主机与回水主管连通。取消了支管至末端设备的所有阀门安装，而且全面消除了因阀门产生的管道连接故障点。

Description

中央空调系统
技术领域
本发明涉及空气调节领域，尤其涉及一种中央空调系统。
背景技术
针对水冷系统末端接管方案，尤其是数据中心所涉及的机房列间级制冷用接管方案，目前行业内大部分采用独立管道双供双回接管的方案，这种方案主要有两类，一种是采用支干管设置双阀门做维修隔断的接管方式，另一种是采用双支路供给以及阀门控制的接管方式。
而这两种接管方案，主要在固定投资支出、故障点数量、后期运维风险等方面均存在一定的缺点和不足。
发明内容
本发明提供一种中央空调系统，用以解决传统接管方案中存在的阀门多、故障点多的问题，解决问题的同时起到降低固定投资支出、减少后期运维风险、提高安装便利性的正面作用。
本发明提供一种中央空调系统，包括：
多组空调机构，每组空调机构包括：多个空调主机；
水冷管道，包括：供水主管、回水主管、多组供水支管和多组回水支管；各组所述供水支管与各组所述空调机构一一对应设置，各组所述回水支管与各组所述空调机构一一对应设置；
各组所述供水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，各组所述供水支管的另一端与所述供水主管连通，各组所述回水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，各组所述回水支管的另一端与所述回水主管连通。
根据本发明提供的一种中央空调系统，每组所述供水支管包括：第一供水支管和第二供水支管；每组所述空调机构中的全部所述空调主机分为第一部分和第二部分；
所述第一供水支管的一端与相应所述空调机构中第一部分的所述空调主机连通，所述第二供水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一供水支管和所述第二供水支管的另一端均与所述供水主管连通。
根据本发明提供的一种中央空调系统，每组所述回水支管包括：第一回水支管和第二回水支管；
所述第一回水支管的一端与相应所述空调机构中第一部分的所述空调主机连通，所述第二回水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一回水支管和所述第二回水支管的另一端均与所述回水主管连通。
根据本发明提供的一种中央空调系统，所述第一供水支管通过第一连接管与所述第二供水支管连通，所述第一回水支管通过第二连接管与所述第二回水支管连通。
根据本发明提供的一种中央空调系统，所述第一连接管上设有第一阀门，所述第二连接管上设有第二阀门。
根据本发明提供的一种中央空调系统，每组所述供水支管包括：第一供水支管和第二供水支管；每组所述空调机构中的全部所述空调主机分为第一部分和第二部分；
所述第一供水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，所述第二供水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一供水支管和所述第二供水支管的另一端均与所述供水主管连通。
根据本发明提供的一种中央空调系统，每组所述回水支管包括：第一回水支管和第二回水支管；
所述第一回水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，所述第二回水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一回水支管和所述第二回水支管的另一端均与所述回水主管连通。
根据本发明提供的一种中央空调系统，所述第一供水支管的一端与相应所述空调机构中的第二部分的所述空调主机通过第三阀门连通，所述第一回水支管的一端与相应所述空调机构中的第二部分的所述空调主机通过第四阀门连通。
根据本发明提供的一种中央空调系统，所述第三阀门和所述第四阀门均为电磁阀，所述中央空调系统还包括控制器，所述控制器与所述空调机构中的全部所述空调主机、所述第三阀门和所述第四阀门电连接，用于在所述空调机构中的全部所述空调主机运行正常时，控制所述第三阀门和所述第四阀门关闭，并在所述空调机构中第二部分的所述空调主机运行异常时，控制所述第三阀门和所述第四阀门开启。
根据本发明提供的一种中央空调系统，各组所述供水支管的另一端通过第五阀门与所述供水主管连通，各组所述回水支管的另一端通过第六阀门与所述回水主管连通。
本发明提供的中央空调系统，设有包含多个空调主机的多组空调机构和包括供水主管、回水主管、多组供水支管和多组回水支管的水冷管道，通过将各组供水支管与各组空调机构一一对应设置，各组回水支管与各组空调机构一一对应设置，并通过将各组供水支管的两端直接与相应空调机构中的全部空调主机和供水主管连通，并将各组回水支管的两端直接与相应空调机构中的全部空调主机与回水主管连通。取消了支管至末端设备的所有阀门安装，而且全面消除了因阀门产生的管道连接故障点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是现有的数据中心机房的示意图；
图2是现有的一种中央空调系统的示意图之一；
图3是现有的一种中央空调系统的示意图之二；
图4是现有的另一种中央空调系统的示意图之一；
图5是现有的另一种中央空调系统的示意图之二；
图6是本发明提供的中央空调系统的示意图之一；
图7是本发明提供的中央空调系统的示意图之二；
图8是本发明提供的中央空调系统的示意图之三；
图9是本发明提供的中央空调系统的示意图之四；
附图标记：
10、列间空调；20、供水管路；30、回水管路；40、放服务器的机柜；100、空调机构；101、空调主机；200、水冷管道；201、供水主管；202、回水主管；203、供水支管；2031、第一供水支管；2032、第二供水支管；2033、第一连接管；2034、第一阀门；2035、第三阀门；2036、第五阀门；204、回水支管；2041、第一回水支管；2042、第二回水支管；2043、第二连接管；2044、第二阀门；2045、第四阀门；2046、第六阀门。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。
目前数据中心机房，常采用水冷系统解决制冷，如图1所示，机房共计4个通道封闭模块，每个模块共计配置6台列间空调10，常采用4主2备冗余，或5主1备冗余。
行业内大部分采用独立管道双供双回接管的方案，这种方案主要有两类，一种是采用支干管设置双阀门做维修隔断的接管方式，另一种是采用双支路供给以及阀门控制的接管方式。
传统方案一，如图2和图3所示，通道内设置双供双回的环状支干路管网，每台列间空调10自管网上接出供水管路20和回水管路30，水系统支干路管路接口间配置双阀，用作检修维护等用途。该方案，环状管网配置大口径阀门多，故障点多。其中支干管设置双阀门，仅起到维修阻隔的作用，但是支管路一般管径较大，通常DN≥100，致使阀门规格变大、数量增多，使得成本支出增长巨大；同时，每个阀门会增加2处故障点。该接管方案，导致一个5000架5kW机柜规模的数据中心将增加2432个DN150阀门，安装维修不便，发生大量的焊接和人工费用，增加4864个故障点，无形中拉高了固定投资支出200余万，并大幅增大了后期运维风险。
传统方案二，如图4和图5所示，通道内设置不成环的两个供水管路20和两个回水管路30，每台列间空调10自管网上接出两个供水管路20和两个回水管路30，支干路管路接口间不再配置大口径阀门，取而代之的是在末端管路支管上配置小型阀门，用于检修维护对应的单台列间空调。该方案，优点是解决了环状管网配置大口径阀门多的问题，对空间的要求不再苛刻；缺点是增加了数量不菲的小口径阀门，故障点较传统方案一更多，需操作开断更多的小阀门实现在线检修维护。换句话说，该方案取消支干管阀门，采用双支路供给末端，并设置支路阀门控制的接管方式。该方案通过支路阀门（约DN40）替换支干管阀门（约DN150）的方案，部分解决了第一种方案支干管大阀门造价高、安装维修不便、运维风险高的缺点，继续拿一个5000架5kW机柜规模的数据中心距离，该方案仍需多购置2304个DN40阀门，仍有4608个故障点，拉高固定投资支出70余万，也具备较高的运维风险。
为解决上述问题，本申请实施例提出了一种中央空调系统，如图6和图7所示，该中央空调系统包括：多组空调机构100和水冷管道200。
本实施例中，每组空调机构100包括：多个空调主机101。水冷管道200包括：供水主管201、回水主管202、多组供水支管203和多组回水支管204。各组供水支管203与各组空调机构100一一对应设置，各组回水支管204与各组空调机构100一一对应设置。各组供水支管203的一端与相应空调机构100中的全部空调主机101连通，各组供水支管203的另一端与供水主管201连通，也即各组供水支管203的两端直接与相应空调机构100中的全部空调主机101和供水主管201连通，各组回水支管204的一端与相应空调机构100中的全部空调主机101连通，各组回水支管204的另一端与回水主管202连通，也即各组回水支管204的两端直接与相应空调机构100中的全部空调主机101与回水主管202连通。
具体而言，如图6和图7所示，该中央空调系统共设有三组空调机构100，三组空调机构100分为三列，每组空调机构设有八台空调主机101，八台空调主机101依次并排且相互间隔设置。对应三组空调机构100，供水支管203和回水支管204也设有三组，每组供水支管203对应一组空调机构100中的八台空调主机101，每组每组回水支管204对应一组空调机构100中的八台空调主机101。各组供水支管203的两端直接与相应空调机构100中的全部空调主机101和供水主管201连通，空调主机101与供水支管203之间未设阀门，各组回水支管204的两端直接与相应空调机构100中的全部空调主机101与回水主管202连通。空调主机101与回水支管204之间未设阀门。
该中央空调系统工作过程中，供水主管201通过三组供水支管203为三组空调机构100共24台空调主机101供应冷媒，冷媒在空调主机101完成换热后，通过三组回水支管204返回至回水主管202中。该中央空调系统在任意一组空调机构100、供水支管203或回水支管204发生故障，需要检修或关闭时，其它空调机构100、供水支管203或回水支管204能够正常工作，能够一定程度上保证中央空调系统的正常运行。而且由于该中央空调系统，取消了支管至末端设备的阀门安装，大幅降低了投资，如得到推广，每千架机柜平均可以降低一次性投资，而且消除了因阀门安装存在的故障点，大幅减少了故障点，由于消除了因阀门安装存在的不便利性，提高了安装便利性；并且因消防了因阀门安装存在的后期运维风险问题，提高了系统安全性，降低了后期运维风险。
本发明提供的中央空调系统，设有包含多个空调主机101的多组空调机构100和包括供水主管201、回水主管202、多组供水支管203和多组回水支管204的水冷管道，通过将各组供水支管203与各组空调机构100一一对应设置，各组回水支管204与各组空调机构100一一对应设置，并通过将各组供水支管203的两端直接与相应空调机构100中的全部空调主机101和供水主管201连通，并将各组回水支管204的两端直接与相应空调机构100中的全部空调主机101与回水主管202连通。取消了支管至末端设备的所有阀门安装，而且全面消除了因阀门产生的管道连接故障点。
在一个实施例中，如图6和图7所示，每组供水支管203包括：第一供水支管2031和第二供水支管2032。每组空调机构100中的全部空调主机101分为第一部分和第二部分。第一供水支管2031的一端与相应空调机构100中第一部分的空调主机101连通，第二供水支管2032的一端与相应空调机构100中第二部分的空调主机101连通，第一供水支管2031和第二供水支管2032的另一端均与供水主管201连通。
本实施例中，空调机构100中的第一部分包括四台空调主机101，空调机构100中的第二部分也包括四台空调主机101，第一部分和第二部分的空调主机101交替设置。第一供水支管2031为第一部分的空调主机101提供冷媒，第二供水支管2032为第二部分的空调主机101提供冷媒。
由于第一供水支管2031和第二供水支管2032能够单独为对应的空调主机101提供冷媒。该中央空调系统在第一供水支管2031和第二供水支管2032中的一者损坏的情形下，能够利用另一者继续为相应部分的空调主机101提供冷媒，因为设置的部分空调主机为冗余，在空调机构100的第一部分或第二部分中一者完全停工的情形下，还能够通过另一者继续制冷，并不影响机房的正常工作。
于此同时，每组回水支管204包括：第一回水支管2041和第二回水支管2042。第一回水支管2041的一端与相应空调机构100中第一部分的空调主机101连通，第二回水支管2042的一端与相应空调机构100中第二部分的空调主机101连通，第一回水支管2041和第二回水支管2042的另一端均与回水主管202连通。
本实施例中，第一回水支管2041为第一部分的空调主机101提供回水的通道，第二回水支管2042为第二部分的空调主机101提供回水的通道。
由于第一回水支管2041和第二回水支管2042能够单独为对应的空调主机101提供回水的通道，该中央空调系统在第一回水支管2041和第二回水支管2042中的一者损坏的情形下，能够利用另一者继续为相应部分的空调主机101提供回水的通道，因为设置的部分空调主机为冗余，在空调机构100的第一部分或第二部分中一者完全停工的情形下，还能够通过另一者继续制冷，并不影响机房的正常工作。
需要说明的是，该种接管方式，利用模块间的主备冗余关系具备无阀门、少故障点的接管特点，在实现安装空间最优化、阀门全面消除、故障点最少等优点情况下，每路支干管路掉线后仅导致每个模块丢失1台列间空调，完成满足设计和实用需求，保障性呈几何倍增长。
在另一实施例中，如图8所示，第一供水支管2031通过第一连接管2033与第二供水支管2032连通，第一回水支管2041通过第二连接管2043与第二回水支管2042连通。利用第一连接管2033可使得第一供水支管2031和第二供水支管2032协同作用，同时配合为全部空调主机101提供冷媒，利用第二连接管2043可使得第一回水支管2041和第二回水支管2042协同作用，同时配合为全部空调主机101提供回水的通道。
进一步地，第一连接管2033上设有第一阀门2034，第二连接管2043上设有第二阀门2044。在第一供水支管2031和第二供水支管2032中的一者损坏，或者第一部分或第二部分中的空调主机101损坏时，通过关闭第一阀门2034，使得另一部分能够继续保证空调主机101的正常工作，而且能够对损坏部分进行检修。
同样，第一回水支管2041和第二回水支管2042中的一者损坏，或者第一部分或第二部分中的空调主机101损坏时，通过关闭第二阀门2044，使得另一部分能够继续保证空调主机101的正常工作，而且能够对损坏部分进行检修。
可选地，第一阀门2034和第二阀门2044可采用电磁阀，与此同时，可设置控制器与空调主机101、第一阀门2034和第二阀门2044电连接，控制器用于在空调机构100中的全部空调主机101运行正常时，控制第一阀门2034和第二阀门2044开启，并在空调机构100中的部分空调主机101运行异常时，控制第一阀门2034和第二阀门2044关闭。此外，还可以通过控制器控制调节开度，调节供水和回水量。
在一实施例中，如图9所示，每组供水支管203包括：第一供水支管2031和第二供水支管2032；每组空调机构100中的全部空调主机101分为第一部分和第二部分。第一供水支管2031的一端与相应空调机构100中的全部空调主机101连通，第二供水支管2032的一端与相应空调机构100中第二部分的空调主机101连通，第一供水支管2031和第二供水支管2032的另一端均与供水主管201连通。
本实施例中，空调机构100中的第一部分包括四台空调主机101，空调机构100中的第二部分也包括四台空调主机101，第一部分和第二部分的空调主机101交替设置。第一供水支管2031为全部的空调主机101提供冷媒，第二供水支管2032为第二部分的空调主机101提供冷媒。
由于第一供水支管2031能够单独为全部空调主机101提供冷媒，而第二供水支管2032能够单独为对应的空调主机101提供冷媒。该中央空调系统能够在第二供水支管2032及其对应的第二部分的空调主机101故障时，能够单独通过第一供水支管2031继续制冷，并不影响机房的正常工作。
相应地，每组回水支管204包括：第一回水支管2041和第二回水支管2042；第一回水支管2041的一端与相应空调机构100中的全部空调主机101连通，第二回水支管2042的一端与相应空调机构100中第二部分的空调主机101连通，第一回水支管2041和第二回水支管2042的另一端均与回水主管202连通。
由于第一回水支管2041能够单独为全部空调主机101提供回水通道，而第二回水支管2042能够单独为对应的空调主机101提供回水通道。该中央空调系统能够在第二供水支管2032及其对应的第二部分的空调主机101故障时，能够单独通过第一回水支管2041继续制冷，并不影响机房的正常工作。
进一步地，第一供水支管2031的一端与相应空调机构100中的第二部分的空调主机101通过第三阀门2035连通，在空调机构100中的全部空调主机101运行正常时，关闭第三阀门2035，使得第一供水支管2031和第二供水支管2032能够单独提供冷媒。在空调机构100中第二部分的空调主机101运行异常时，开启第三阀门2035，一方面能够增大冷媒的供应量，不影响机房的正常工作，另一方面在第二供水支管2032出现损坏时，能够对其进行检修。
相应地，第一回水支管2041的一端与相应空调机构100中的第二部分的空调主机101通过第四阀门2045连通。在空调机构100中的全部空调主机101运行正常时，关闭第四阀门2045，使得第一回水支管2041和第二回水支管2042能够单独提供回水通道。在空调机构100中第二部分的空调主机101运行异常时，开启第四阀门2045，一方面能够保证正常运行，不影响机房的正常工作，另一方面在第二回水支管2042出现损坏时，能够对其进行检修。
可选地，第三阀门2035和第四阀门2045均为电磁阀，中央空调系统还包括控制器，控制器与空调机构100中的全部空调主机101、第三阀门2035和第四阀门2045电连接，控制器用于在空调机构100中的全部空调主机101运行正常时，控制第三阀门2035和第四阀门2045关闭，并在空调机构100中第二部分的空调主机101运行异常时，控制第三阀门2035和第四阀门2045开启，通过设置控制器自动检测运行状态，直接控制第三阀门2035和第四阀门2045的开启和关闭，有效保证机房的正常工作。此外，还可以通过控制器控制调节开度，调节供水和回水量。
基于上述实施例，在一个可选地实施例中，如图8所示，各组供水支管203的另一端通过第五阀门2036与供水主管201连通，各组回水支管204的另一端通过第六阀门2046与回水主管202连通。也即，在第一供水支管2031、第二供水支管2032、第一回水支管2041和第二回水支管2042上设置阀门，用于单独控制各个支管。
具体地，第一供水支管2031的一端通过第五阀门2036与供水主管201连通，同样第二供水支管2032的一端通过第五阀门2036与供水主管201连通。而第一回水支管2041的一端通过第六阀门2046与回水主管202连通，同样第二回水支管2042的一端通过第六阀门2046与回水主管202连通。通过设置第五阀门2036和第六阀门2046，不仅能够单独控制这几个支管，而且能够调节开度，调节供水和回水量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种中央空调系统，其特征在于，包括：
多组空调机构，每组空调机构包括：多个空调主机；
水冷管道，包括：供水主管、回水主管、多组供水支管和多组回水支管；各组所述供水支管与各组所述空调机构一一对应设置，各组所述回水支管与各组所述空调机构一一对应设置；
各组所述供水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，各组所述供水支管的另一端与所述供水主管连通，各组所述回水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，各组所述回水支管的另一端与所述回水主管连通。
2.根据权利要求1所述的中央空调系统，其特征在于，每组所述供水支管包括：第一供水支管和第二供水支管；每组所述空调机构中的全部所述空调主机分为第一部分和第二部分；
所述第一供水支管的一端与相应所述空调机构中第一部分的所述空调主机连通，所述第二供水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一供水支管和所述第二供水支管的另一端均与所述供水主管连通。
3.根据权利要求2所述的中央空调系统，其特征在于，每组所述回水支管包括：第一回水支管和第二回水支管；
所述第一回水支管的一端与相应所述空调机构中第一部分的所述空调主机连通，所述第二回水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一回水支管和所述第二回水支管的另一端均与所述回水主管连通。
4.根据权利要求3所述的中央空调系统，其特征在于，所述第一供水支管通过第一连接管与所述第二供水支管连通，所述第一回水支管通过第二连接管与所述第二回水支管连通。
5.根据权利要求4所述的中央空调系统，其特征在于，所述第一连接管上设有第一阀门，所述第二连接管上设有第二阀门。
6.根据权利要求1所述的中央空调系统，其特征在于，每组所述供水支管包括：第一供水支管和第二供水支管；每组所述空调机构中的全部所述空调主机分为第一部分和第二部分；
所述第一供水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，所述第二供水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一供水支管和所述第二供水支管的另一端均与所述供水主管连通。
7.根据权利要求6所述的中央空调系统，其特征在于，每组所述回水支管包括：第一回水支管和第二回水支管；
所述第一回水支管的一端与相应所述空调机构中的全部所述空调主机连通，所述第二回水支管的一端与相应所述空调机构中第二部分的所述空调主机连通，所述第一回水支管和所述第二回水支管的另一端均与所述回水主管连通。
8.根据权利要求7所述的中央空调系统，其特征在于，所述第一供水支管的一端与相应所述空调机构中的第二部分的所述空调主机通过第三阀门连通，所述第一回水支管的一端与相应所述空调机构中的第二部分的所述空调主机通过第四阀门连通。
9.根据权利要求8所述的中央空调系统，其特征在于，所述第三阀门和所述第四阀门均为电磁阀，所述中央空调系统还包括控制器，所述控制器与所述空调机构中的全部所述空调主机、所述第三阀门和所述第四阀门电连接，用于在所述空调机构中的全部所述空调主机运行正常时，控制所述第三阀门和所述第四阀门关闭，并在所述空调机构中第二部分的所述空调主机运行异常时，控制所述第三阀门和所述第四阀门开启。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的中央空调系统，其特征在于，各组所述供水支管的另一端通过第五阀门与所述供水主管连通，各组所述回水支管的另一端通过第六阀门与所述回水主管连通。
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