CN203464396U - 室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其包括压缩制冷循环系统和制冷剂泵冷却循环系统，压缩制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，蒸发器安装于空调机组的室内装置中，冷凝器安装于空调机组的室外装置中，在本实用新型中将压缩机和膨胀阀也安装于空调机组的室外装置中，制冷剂泵冷却循环系统集成于空调机组的室外装置中。本实用新型既解决了传统机房空调机组全年运行压缩机所导致的耗能大的问题，而且其室内装置结构简单紧凑，占据数据中心机房的面积较小，减小了数据中心机房建设成本。

Description

室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组

技术领域

本实用新型涉及制冷系统，具体地说是一种室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组。

背景技术

为响应全国倡导工业节能、环境保护、绿色驱动的号召，机房空调行业开发出一种双制冷循环节能空调机组，通过采用压缩制冷循环系统和制冷剂泵冷却循环系统两种制冷模式，解决了传统机房空调机组几乎全年运行压缩制冷循环模式所导致的耗能大，在极低的室外温度条件下运行困难的问题。如中国专利文献CN203010777U公开了一种双制冷循环节能空调机组，其由室内机组、室外机组和制冷剂泵节能模块组成，所述制冷剂泵节能模块的出口通过第一管路与室内机组的入口连通，所述室内机组的出口通过第二管路与室外机组的入口连通，所述室外机组的出口通过第三管路与制冷剂泵节能模块的入口连通，所述制冷剂泵节能模块设于室外，所述制冷剂泵节能模块包括制冷剂泵和储液器，所述制冷剂泵的出口与第一管路连通，所述制冷剂管道上设有第一控制阀，所述第一管路与制冷剂管道之间设有制冷剂泵旁通管，所述制冷剂泵旁通管上设有使制冷剂从制冷剂管道流向第一管路的第一单向阀。所述室内机组包括蒸发器和压缩机，所述蒸发器的入口通过第一管路连通，所述蒸发器的出口通过第四管路与压缩机的入口连通，所述压缩机的出口与第二管路连通，所述第一管路的室内部分上设有膨胀阀以及与膨胀阀并联的膨胀阀旁通管，所述膨胀阀旁通管上设有第二控制阀，所述第四管路上设有第三控制阀，所述第四管路上位于蒸发器和第三控制阀之间部分与第二管路之间设有压缩机旁通管，所述压缩机旁通管上设有使制冷剂从第四管路流向第二管路的第三单向阀。该现有技术适用于非舒适性应用场合的计算机房、通信机房和通信基站环境控制，相对于传统的机房空调机组具有很大优势，但是该现有技术在使用过程中发现存在以下问题：在该现有技术中，其室内机组包括蒸发器、压缩机、压缩机旁通管、膨胀阀以及与膨胀阀并联的膨胀阀旁通管，其室内机组中还包括多个单向阀和控制阀以及用于连接单向阀或控制阀的多个管路，而室外机组仅仅包括冷凝器以及冷凝风机和用于连接冷凝器的管路，该种布局结构所导致的问题就是，室内机组结构过于复杂，在机房内占空比高，即在机房内占据面积大，而数据中心机房在建设时需要配备许多台空调机组，因此每一台空调机组室内机组占据面积大所导致的是数据中心机房整体建设面积大很多，这会大大增加数据中心建设成本。此外，现有技术所制成的产品分三部份制造和运输，现场需要将三个部份连接起来，因此，运输成本高、现场安装成本高、占地面积大。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中双制冷循环节能空调机组其室内机组结构复杂，体积大，占据机房内空间大所导致的数据中心机房建设成本高的问题以及运输成本高、安装费用高、室外占地面积大等问题，提供一种室内装置结构紧凑、体积小、室外装置集成性好的多制冷循环节能空调机组。

进一步提供一种依靠制冷剂自身重力以及热动力实现自然流动冷却循环的多制冷循环节能空调机组。

为解决上述技术问题，本实用新型是一种室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其包括压缩制冷循环系统和制冷剂泵冷却循环系统，所述压缩制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器安装于所述空调机组的室内装置中，所述冷凝器安装于所述空调机组的室外装置中，所述压缩机和所述膨胀阀也安装于所述空调机组的所述室外装置中；所述制冷剂泵冷却循环系统集成于所述空调机组的室外装置中。

所述压缩机的入口通过第一管路与所述室内装置的所述蒸发器的出口连通，所述压缩机的出口通过第二管路与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器的出口通过第三管路与所述膨胀阀的入口连通，所述膨胀阀的出口通过第四管路与所述室内装置的所述蒸发器的入口连通。

所述制冷剂泵冷却循环系统包括与所述膨胀阀并联设置的制冷剂泵以及连通于所述冷凝器和所述膨胀阀之间的储液器，所述储液器包括液相区和气相区，所述制冷剂泵的入口通过膨胀阀第一旁通管路与所述储液器的液相区连通，所述制冷剂泵的出口与所述第四管路连通，所述冷凝器的出口与所述储液器的气相区连通，所述膨胀阀第一旁通管路上设有第一控制阀；所述制冷剂泵冷却循环系统还包括设于所述第一管路上的第二控制阀以及与所述压缩机并联设置的第一止回阀，所述第一止回阀的入口与所述第一管路连通，所述第一止回阀的出口通过所述压缩机旁通管路与所述第二管路连通。

所述第二管路上设有第二止回阀，所述第二止回阀的入口连通于所述压缩机的出口，所述第二止回阀的出口连通于所述第一止回阀与所述第二管路连接处。

所述空调机组还包括自然流动冷却系统，所述自然流动冷却系统集成于所述室外装置中，所述室外装置安装位置高度高于所述室内装置安装位置高度，从而实现液态制冷剂由所述室外装置流入所述室内装置中，形成气态制冷剂后又进入所述室外装置中的自然流动冷却。

所述自然流动冷却系统包括与所述膨胀阀以及所述制冷剂泵并联设置的第三控制阀，所述第三控制阀的出口与所述第四管路连通，所述第三控制阀的入口通过膨胀阀第二旁通管路与所述储液器的所述液相区连通。

所述第一控制阀和所述第三控制阀为液管电磁阀，所述第二控制阀为气管电磁阀。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、在本实用新型中，通过将所述压缩机和所述膨胀阀安装于所述空调机组的所述室外装置中，使得室内装置只包括用于热交换的蒸发器，在不影响室内制冷的基础上，尽可能地简化了室内装置的结构，减小了室内装置的体积，在数据中心机房建设中，由于空调机组室内装置占地面积小，而使得数据中心机房整体占地面积变小，节约了空间，大大缩小了建设成本；同时，本实用新型集成有用于解决耗能大与用于解决在较低的室外温度条件下运行困难的制冷剂泵冷却循环系统，而为了不增加数据中心机房建设成本，增强产品的集成性或整体性，降低室外装置安装成本，本实用新型的制冷剂泵冷却循环系统集成于所述空调机组的室外装置中。

2、在本实用新型中，所述制冷剂泵包括与所述膨胀阀并联设置的制冷剂泵以及连通于所述冷凝器和所述膨胀阀之间的储液器，还包括设有第一管路上的第二控制阀以及与所述压缩机并联设置的第一止回阀，本实用新型通过将制冷剂泵冷却循环系统集成于所述压缩机制冷循环系统的室外装置部分中，使得所述空调机组的室外装置部分结构紧凑，空间利用率高。

3、在本实用新型中，还包括集成于所述室外装置中的自然流动冷却系统，该系统通过所述室外装置安装位置高于所述室内装置安装位置即可实现凭借制冷剂自身重力以及热动力而形成的自然流动冷却，在室外温度低于室内温度时，该系统相对于制冷剂泵冷却循环系统，其更节能环保，制冷成本降低。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组的结构示意图。

图中附图标记表示为：A-室外装置、A1-压缩机、A2-冷凝器、A3-膨胀阀、A5-第二止回阀、B-室内装置、B1-蒸发器、11-第一管路、12-第二管路、13-第三管路、14-第四管路、15-膨胀阀第一旁通管路、16-压缩机旁通管路、17-膨胀阀第二旁通管路、C1-制冷剂泵、C2-储液器、C21-液相区、C22-气相区、C3-第一控制阀、C4-第二控制阀、C5-第一止回阀、D1-第三控制阀。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的一种室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其包括压缩制冷循环系统和制冷剂泵冷却循环系统，所述压缩制冷循环系统包括压缩机A1、冷凝器A2、膨胀阀A3和蒸发器B1，所述蒸发器B1安装于所述空调机组的室内装置B中，所述冷凝器A2安装于所述空调机组的室外装置A中。在本实施例中，为了使所述空调机组的室内装置B结构更紧凑，体积更小，在安装时占用数据中心机房的面积更小，所述压缩机A1和所述膨胀阀A3也安装于所述空调机组的所述室外装置A中，并将所述制冷剂泵冷却循环系统集成于所述空调机组的室外装置A中。

本实施例的所述空调机组通过压缩制冷循环系统和制冷剂泵冷却循环系统两种制冷模式切换使用，解决了传统机房空调机组几乎全年运行压缩制冷循环模式所导致的耗能大以及在极低的室外温度条件下运行困难的问题，而且，本实施例中的所述制冷剂泵冷却循环系统集成于所述空调机组的室外装置A中，该种设置方式使得本实施例的空调机组在增加了制冷功能的基础上，并没有增加室内装置B的体积，在安装时也不会增大在数据中心机房内的占用面积，有利于数据机房建设节约成本。

在本实施例中，如图1所示，所述压缩机A1的入口通过第一管路11与所述室内装置B的所述蒸发器B1的出口连通，所述压缩机A1的出口通过第二管路12与所述冷凝器A2的入口连通，所述冷凝器A2的出口通过第三管路13与所述膨胀阀A3的入口连通，所述膨胀阀A3的出口通过第四管路14与所述室内装置B的所述蒸发器B1的入口连通，这样形成：压缩机A1把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高，温度升高。压缩机A1通过所述第一管路11吸入从所述室内装置B的所述蒸发器B1出来的较低压力的制冷剂气体，使之压力升高、温度升高后通过所述第二管路12送入所述冷凝器A2，在所述冷凝器A2中进行换热冷凝成液体制冷剂，经所述第三管路13送入所述膨胀阀A3，经膨胀阀A3节流膨胀后，成为压力较低、温度较低的液体与气体混合的制冷剂后，然后通过所述第四管路14送入所述室内装置B的所述蒸发器B1中，在所述蒸发器B1吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再次进入所述室外装置A的所述压缩机A1的入口，从而完成压缩制冷循环。

在本实施例中，如图1所示，所述制冷剂泵冷却循环系统包括与所述膨胀阀A3并联设置的制冷剂泵C1以及连通于所述冷凝器A2和所述膨胀阀A3之间的储液器C2，所述储液器C2包括液相区C21和气相区C22，所述制冷剂泵C1的入口通过膨胀阀第一旁通管路15与所述储液器C2的液相区C21连通，所述制冷剂泵C1的出口与所述第四管路14连通，所述冷凝器A2的出口与所述储液器C2的气相区C22连通，所述膨胀阀第一旁通管路15上设有第一控制阀C3，在本实施例中，所述第一控制阀C3优选为液管电磁阀。所述制冷剂泵冷却循环系统还包括设于所述第一管路11上的第二控制阀C4以及与所述压缩机A1并联设置的第一止回阀C5，所述第一止回阀C5的入口与所述第一管路11连通，所述第一止回阀C5的出口通过所述压缩机旁通管路16与所述第二管路12连通，所述第二控制阀C4优选为气管电磁阀。

进一步地，为了防止在所述制冷剂泵冷却循环系统工作时，制冷剂经所述第一止回阀C5后回流至所述压缩机A1中，在本实施例中，所述第二管路上设有第二止回阀A5，所述第二止回阀A5的入口连通于所述压缩机A1的出口，所述第二止回阀A5的出口连通于所述第一止回阀C5与所述第二管路12连接处。

在本实施例中，如图1所示，为了进一步减少所述空调机组的能耗，本实施例的所述空调机组还包括自然流动冷却系统，所述自然流动冷却系统集成于所述室外装置A中，不会增大所述室内装置B的体积。为了满足所述自然流动冷却系统的使用，所述室外装置A安装位置高度高于所述室内装置B的安装位置高度，从而实现液态制冷剂由所述室外装置A流入所述室内装置B中，液态制冷剂在室内装置B中吸收热量形成气态制冷剂后又进入所述室外装置A中的自然流动冷却。

具体的，所述自然流动冷却系统包括与所述膨胀阀A3以及所述制冷剂泵C1并联设置的第三控制阀D1，所述第三控制阀D1的出口与所述第四管路14连通，所述第三控制阀D1的入口通过所述膨胀阀第二旁通管路17与所述储液器C2的所述液相区C21连通。

在本实施例中，所述制冷剂泵优选为磁力齿轮泵、涡旋式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机。

根据以上所描述的结构，以下根据附图来说明本实施例的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组的工作过程：

如图1所示，a1代表蒸发器的回风，a2代表蒸发器的送风；b1代表冷凝器的进风，b2代表冷凝器的排风。

该系统有三种制冷循环，分别称之为：压缩机制冷循环、制冷剂泵制冷循环、制冷剂自然流动制冷循环。

首先，制冷剂泵制冷循环与制冷剂自然流动冷却循环仅在室外温度低于室内温度时才可启用。而压缩机制冷循环在任何室外温度条件下都可以启用，其启用条件是：制冷剂泵制冷循环及制冷剂自然流动制冷循环不可用或虽然可用，但制冷量不足时。另外，制冷剂泵制冷循环与制冷剂自然流动制冷循环与压缩机制冷循环不能同时工作。

当压缩机制冷循环的条件具备时，就开启压缩制冷循环系统：工作时，首先关闭所述制冷剂泵C1、第一控制阀C3和第三控制阀D1，开启所述控制阀C4，开启压缩机A1。压缩机A1在室外装置A中把低温低压制冷剂蒸汽压缩成高压高温制冷剂气体，并通过第二管路12将高温高压制冷剂气体送往所述冷凝器A2，在所述冷凝器A2里的高温高压制冷剂往室外排热并冷凝成高温高压液体，并储存在所述储液器C2的液相区C21中，高温高压液体通过第三管路13进入所述膨胀阀A3，压力迅速下降，一些闪发蒸汽产生，降低了剩余液体的温度，低温低压液气混合制冷剂通过第四管路14进入蒸发器B1，在蒸发器B1蒸发时从室内吸收热量并蒸发成低温低压气体，通过第一管路11进入所述压缩机A1，如此往复，形成连续的压缩制冷循环。

当制冷剂泵制冷循环的条件具备（例如：室外温度低于室内温度，并且室内温度超过所需要的温度，而且控制系统判断压缩机不需要工作）时，制冷剂泵冷却循环系统启动工作：工作时，首先关闭第二控制阀C4和压缩机A1、第三控制阀D1和膨胀阀A3，打开第一控制阀C3和制冷剂泵C1。制冷剂泵C1的作用是克服制冷剂管道的阻力，实现制冷剂的流动。整个循环过程是用制冷剂泵提升制冷剂液体的压力，升高压力的低温液态制冷剂通过第四管路14进入室内装置B中的蒸发器B1，在蒸发器B1中蒸发吸热后，利用热动力的原理及制冷剂泵的动力，使制冷剂蒸汽经由第一管路11、压缩机旁通管路16和压缩机旁通管路上的第一止回阀C5以及第二管路12进入所述冷凝器A2中，在冷凝器A2中，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，然后经由储液器C2、第一控制阀C3再进入所述制冷剂泵C1的入口，如此往复，形成连续的制冷剂泵冷却循环。

当条件具备时（例如：室外装置安装位置高于室内装置、室外温度低于蒸发器的进风温度，并且室内温度超过所需要的温度，而且控制系统判断压缩机不需要工作），还可以采用制冷剂自然流动冷却循环系统：首先，该自然流动冷却循环系统实施的条件是将室外装置A的安装位置高度高于室内装置B的安装位置高度，因为只有在这种情况下，制冷剂才可以凭借其自身的重力以及热动力实现自然流动冷却循环。工作时，首先关闭第一控制阀C3和制冷剂泵C1、第二控制阀C4和压缩机A1，打开第三控制阀D1。液态制冷剂经由所述膨胀阀第二旁通管路17进入所述第三控制阀D1，由于室外装置A安装位置高于室内装置B安装位置高度，因此，液态制冷剂依据自身重力通过第四管路14进入室内装置B中的蒸发器B1，在蒸发器B1中液态制冷剂蒸发吸热成制冷剂蒸汽，然后通过第一管路11、压缩机旁通管路16和压缩机旁通管路16上的第一止回阀C5、第二管路进入所述冷凝器A2的入口，在冷凝器A2中制冷剂蒸汽冷凝换热成制冷剂液气混合物，液气混合物通过储液器将液态制冷剂储存起来，液态制冷剂通过与储液器C2的液相区C21连通的第三管路13再次进入所述第三控制阀D1，如此往复，形成连续的自然冷却循环。

本实施例把压缩制冷循环系统、制冷剂泵冷却循环系统和自然流动冷却循环系统集合在一起，并且将制冷剂泵冷却循环系统和自然冷却循环系统都集成于室外装置中，不仅能够通过多模式制冷循环切换减小耗能，节约环保，而且室内装置结构简单紧凑，占据数据中心机房内的面积小，降低了数据中心机房建设成本。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其包括压缩制冷循环系统和制冷剂泵冷却循环系统，所述压缩制冷循环系统包括压缩机（A1）、冷凝器（A2）、膨胀阀（A3）和蒸发器（B1），所述蒸发器（B1）安装于所述空调机组的室内装置（B）中，所述冷凝器（A2）安装于所述空调机组的室外装置（A）中，其特征在于： 

所述压缩机（A1）和所述膨胀阀（A3）也安装于所述空调机组的所述室外装置（A）中； 

所述制冷剂泵冷却循环系统集成于所述空调机组的室外装置（A）中。 

2.根据权利要求1所述的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其特征在于：所述压缩机（A1）的入口通过第一管路（11）与所述室内装置（B）的所述蒸发器（B1）的出口连通，所述压缩机（A1）的出口通过第二管路（12）与所述冷凝器（A2）的入口连通，所述冷凝器（A2）的出口通过第三管路（13）与所述膨胀阀（A3）的入口连通，所述膨胀阀（A3）的出口通过第四管路（14）与所述室内装置（B）的所述蒸发器（B1）的入口连通。 

3.根据权利要求2所述的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其特征在于：所述制冷剂泵冷却循环系统包括与所述膨胀阀（A3）并联设置的制冷剂泵（C1），以及连通于所述冷凝器（A2）和所述膨胀阀（A3）之间的储液器（C2），所述储液器（C2）包括液相区（C21）和气相区（C22），所述制冷剂泵（C1）的入口通过膨胀阀第一旁通管路（15）与所述储液器（C2）的液相区（C21）连通，所述制冷剂泵（C1）的出口与所述第四管路（14）连通，所述冷凝器（A2）的出口与所述储液器（C2）的气相区（C22）连通，所述膨胀阀第一旁通管路（15）上设有第一控制阀（C3）； 

所述制冷剂泵冷却循环系统还包括设于所述第一管路（11）上的第二控制阀（C4），以及与所述压缩机（A1）并联设置的第一止回阀（C5），所述第一止回阀（C5）的入口与所述第一管路（11）连通，所述第一止回阀（C5） 的出口通过所述压缩机旁通管路（16）与所述第二管路（12）连通。 

4.根据权利要求3所述的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其特征在于：所述第二管路（12）上设有第二止回阀（A5），所述第二止回阀（A5）的入口连通于所述压缩机（A1）的出口，所述第二止回阀（A5）的出口连通于所述第一止回阀（C5）与所述第二管路（12）连接处。 

5.根据权利要求1-4中任一项所述的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其特征在于：所述空调机组还包括制冷剂自然流动冷却系统，所述自然流动冷却系统集成于所述室外装置（A）中，所述室外装置（A）安装位置高度高于所述室内装置（B）安装位置高度，从而实现液态制冷剂由所述室外装置（A）流入所述室内装置（B）中，在吸收热量形成气态制冷剂后又进入所述室外装置（A）中的自然流动冷却循环。 

6.根据权利要求5所述的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其特征在于：所述自然流动冷却循环系统包括与所述膨胀阀（A3）以及所述制冷剂泵（C1）并联设置的第三控制阀（D1），所述第三控制阀（D1）的出口与第四管路（14）连通，所述第三控制阀（D1）的入口通过膨胀阀第二旁通管路（17）与储液器（C2）的所述液相区（C21）连通。 

7.根据权利要求6所述的室内装置结构紧凑的多制冷循环节能空调机组，其特征在于：第一控制阀（C3）和第三控制阀（D1）为液管电磁阀，第二控制阀（C4）为气管电磁阀。 

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