CN207741250U - 一种机房节能循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机房节能循环系统，包括系统蒸发端、系统冷凝端，系统蒸发端包括若干个热管末端，系统冷凝端包括热管冷凝器、中间换热器、压缩机、空调冷凝器、节流装置、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ，系统蒸发端和系统冷凝端通过集气管和分液管进行连通。通过三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ的择一导通来实现集气管中的制冷剂蒸汽利用自然冷源的热管直接冷凝模式，和/或利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式。本实用新型的机房节能循环系统根据机房内外温度差异灵活地选择不同冷凝模式，实现了热管系统与压缩制冷系统的精密结合，充分利用自然冷源高效排热。

Description

一种机房节能循环系统

技术领域

本实用新型涉及高散热密度机房排热领域，特别涉及一种机房节能循环系统。

背景技术

机房中由于设备发热量大，需要专门的空调设备来维持机房内的温度。目前现有的机房普遍采用舒适性空调连续运行来调控室内的温度。这种温控方式虽然能够满足机房温控的要求，但是耗能较大，造成运行成本较高。

目前已有的机房空调节能技术主要有两种：

一种是在过渡季或冬季室外气温较凉时，引入室外新风来冷却机房内的设备。这种设备可以直接利用室外自然冷源，但难以满足机房内的空气洁净度及湿度调控要求，且对机房维护结构的破坏较大。在新风系统停止工作时，存在漏风的隐患，在天气比较炎热时导致室内冷量流失。在新风系统的进、出风口处需要安置过滤网，而过滤网不仅增加了系统风阻，而且需要经常更换，维护量较大。

另一种是在过渡季或冬季室外气温较凉时，使用板式空气热交换器将室外空气的冷量引入室内。这种技术实现了室内、外空气的隔离，避免了由于直接引入室外空气而引起的空气清洁度及湿度控制问题。但由于单位面积换热量小，体积较大，需要再开设风道与换热器相连，对墙体破坏较大。由于换热器采用了蜂窝结构，空气流道容易被灰尘堵塞，因此在室外空气流道的进、出口处需要安装过滤网，维护量较大。

实用新型内容

针对现有技术的缺点和不足，本实用新型的机房节能循环系统根据机房内外温度差异灵活地选择“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”、“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”、或“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行”三种冷凝模式，实现了热管系统与传统蒸气压缩制冷系统的精密结合，充分利用自然冷源高效排热；根据系统所需备份方式及所述若干个热管末端自身单系统还是双系统情况，匹配所述系统蒸发端、系统冷凝端的数量。采用氟利昂类制冷工质及风冷冷却方式，将来自机房内的高温制冷剂蒸汽，冷凝为适宜温度的制冷剂液体，保障无水进入机房内的同时，室外节约水资源；系统冷凝端可选配储液罐、制冷剂泵，使得系统在不具备完全依靠重力驱动时，为提供提供辅助的驱动力，从而保障系统运行更稳定、适用性更广。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机房节能循环系统，包括系统蒸发端、系统冷凝端。其特征在于：

所述系统蒸发端包括若干个热管末端；所述系统冷凝端包括热管冷凝器、中间换热器、压缩机、空调冷凝器、节流装置、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ；

所述系统蒸发端和系统冷凝端通过集气管和分液管进行连通；所述三通阀Ⅰ设置在所述集气管上，包括入口、第一出口和第二出口，所述入口择一地与所述第一出口、第二出口导通；三通阀Ⅱ设置在所述分液管上，包括第一入口、第二入口和出口，所述出口择一地与所述第一入口、第二入口导通；所述系统蒸发端中的各热管末端的出口均通过集气管与所述三通阀Ⅰ的入口连通，所述三通阀Ⅰ的第一出口通过管路与所述热管冷凝器的入口连通，所述三通阀Ⅰ的第二出口通过管路与所述中间换热器的热端入口连通；所述系统蒸发端中的各热管末端的入口均通过分液管与所述三通阀Ⅱ的出口连通，所述热管冷凝器的出口与三通阀Ⅱ的第一入口连通，所述中间换热器的热端出口与三通阀Ⅱ的第二入口连通；所述中间换热器的冷端通过管路依次与压缩机、空调冷凝器、节流装置构成压缩制冷循环系统。

优选地，所述热管冷凝器的入口设置于其上部，出口设置于其底部。

优选地，所述热管冷凝器、空调冷凝器并排放置或呈V字形布置，且二者共用一组可调速风机及控制单元。

优选地，所述系统冷凝端选配有储液罐、制冷剂泵，所述储液罐、制冷剂泵设置在所述分液管上，使得系统在不具备完全依靠重力驱动时，为系统提供辅助的驱动力。

优选地，当室外环境温度低于设定温度一定值后，所述压缩制冷系统不运行，所述系统蒸发端的高温制冷剂蒸汽通过所述集气管及所述三通阀Ⅰ入口引入，通过所述三通阀Ⅰ第一出口及连接管进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的制冷剂液体，经过连接管流入所述三通阀Ⅱ第一入口，并经过所述三通阀Ⅱ出口及分液管输送回所述系统蒸发端。

优选地，当所述压缩制冷系统根据回风温度判断需要补充制冷时，所述蒸气压缩制冷系统启动工作，来自所述系统蒸发端的高温制冷剂蒸汽通过所述集气管及所述三通阀Ⅰ入口引入，一部分通过所述三通阀Ⅰ第一出口及连接管进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的制冷剂液体，经过连接管流入所述三通阀Ⅱ第一入口；另一部分通过所述三通阀Ⅰ第二出口及连接管进入所述中间换热器中进行冷凝，经过所述中间换热器冷凝后的制冷剂液体，经过连接管流入所述三通阀Ⅱ第二入口；经过两种冷凝模式冷凝的制冷剂液体，从所述三通阀Ⅱ出口及分液管输送回所述系统蒸发端。

优选地，当室外环境温度不能满足利用自然冷源条件时，仅启动所述压缩制冷系统；来自所述系统蒸发端高温制冷剂蒸汽通过所述集气管及所述三通阀Ⅰ入口引入，通过所述三通阀Ⅰ第二出口及连接管进入所述中间换热器中进行冷凝，经过所述中间换热器冷凝后的制冷剂液体，经过连接管流入所述三通阀Ⅱ第二入口；再从所述三通阀Ⅱ出口及分液管输送回所述系统蒸发端。

优选地，当系统无备份需求且所述若干个热管末端为单换热系统时，所述系统蒸发端与系统冷凝端数量对应情况为1对1；当需要2套系统互为备份且所述若干个热管末端为单换热系统时，所述系统蒸发端与系统冷凝端数量对应情况为1对2，此时1套所述系统蒸发端内的位于奇数位的热管末端与其中1套所述系统冷凝端连通；而位于偶数位的热管末端与另外1套所述系统冷凝端连通；当需要2套系统互为备份且所述若干个热管末端为双换热系统时，所述系统蒸发端与系统冷凝端数量对应情况为1对2，此时1套所述系统蒸发端内的所述若干个热管末端中的其中一个换热系统与其中1套所述系统冷凝端连通；而另外一个换热系统与其中另外1套所述系统冷凝端连通。

优选地，所述热管末端制冷剂进出方式，为下进上出或上进上出；所述热管末端采用背板结构、列间结构、吊顶机结构、或立柜机结构。

优选地，所述中间换热器为套管式换热器、板式换热器、或管壳式换热器。

优选地，所述系统中的制冷工质为氟利昂类制冷剂。

由以上技术方案可知，本实用新型的机房节能循环系统根据机房内外温度差异灵活地选择“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”、“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”、或“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行”三种冷凝模式，实现了热管系统与传统蒸气压缩制冷系统的精密结合，充分利用自然冷源高效排热；根据系统所需备份方式及所述若干个热管末端自身单系统还是双系统情况，匹配所述系统蒸发端、系统冷凝端的数量。采用氟利昂类制冷工质及风冷冷却方式，将来自机房内的高温制冷剂蒸汽，冷凝为适宜温度的制冷剂液体，保障无水进入机房内的同时，室外节约水资源；系统冷凝端可选配储液罐、制冷剂泵，使得系统在不具备完全依靠重力驱动时，为提供提供辅助的驱动力，从而保障系统运行更稳定、适用性更广。

附图说明

图1为本实用新型的机房节能循环系统实施例1的示意图。

图2为实施例1中，系统蒸发端、系统冷凝端数量为1对1时且处于“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”时的工质和空气循环示意图。

图3为实施例1中，系统蒸发端、系统冷凝端数量为1对1时且处于“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行”时的工质和空气循环示意图。

图4为本实用新型的机房节能循环系统实施例1中，系统蒸发端、系统冷凝端数量为1对1时且处于“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”时的工质和空气循环示意图。

图5为本实用新型的机房节能循环系统实施例2的示意图。

图6为本实用新型的机房节能循环系统实施例3的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

实施例1

图1为本实用新型的机房节能循环系统实施例1的示意图。如图1所示，本实用新型的机房节能循环系统，包括系统蒸发端1、系统冷凝端2。其中，系统蒸发端1包括若干个热管末端3；系统冷凝端2包括热管冷凝器4、中间换热器5、压缩机6、空调冷凝器7、节流装置8、三通阀Ⅰ9、三通阀Ⅱ10；系统蒸发端1和系统冷凝端2通过集气管13和分液管18进行连通；三通阀Ⅰ9设置在集气管13上，包括入口、第一出口和第二出口，入口择一地与第一出口、第二出口导通；三通阀Ⅱ10设置在分液管18上，包括第一入口、第二入口和出口，出口择一地与第一入口、第二入口导通。

系统蒸发端1中的各热管末端3的出口均通过集气管13与三通阀Ⅰ9的入口连通，三通阀Ⅰ9的第一出口通过管路与热管冷凝器4的入口连通，三通阀Ⅰ9的第二出口通过管路与中间换热器5的热端入口连通。

系统蒸发端1中的各热管末端3的入口均通过分液管18与三通阀Ⅱ10的出口连通，热管冷凝器4的出口与三通阀Ⅱ10的第一入口连通，中间换热器5的热端出口与三通阀Ⅱ10的第二入口连通。

中间换热器5的冷端通过管路依次与压缩机6、空调冷凝器7、节流装置8构成压缩机制冷循环系统。

通过三通阀Ⅰ9、三通阀Ⅱ10的择一导通来实现集气管13中的制冷剂蒸汽利用自然冷源的热管直接冷凝模式，和/或利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式；热管冷凝器4的入口设置于其上部，出口设置于其底部；热管冷凝器4、空调冷凝器7可并排放置或呈V字形布置，且二者可共用一组可调速风机及控制单元25；系统冷凝端2可选配储液罐11、制冷剂泵12，使得系统在不具备完全依靠重力驱动时，为提供提供辅助的驱动力。

图2为实施例1中，系统蒸发端、系统冷凝端数量为1对1时且处于“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”时的工质和空气循环示意图。如图2所示，当室外环境温度低于设定温度一定值后(通常为5℃)，系统冷凝端2自动运行低耗电量的“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”，传统蒸气压缩制冷系统不运行，充分利用自然冷源；此时，来自机房内系统蒸发端1的高温制冷剂蒸汽通过集气管13及三通阀Ⅰ9入口引入，通过三通阀Ⅰ9第一出口及连接管14进入热管冷凝器4中进行冷凝，经过热管冷凝器4冷凝后的制冷剂液体，经过连接管15流入三通阀Ⅱ10第一入口，并经过三通阀Ⅱ10出口及连接管16、17依次连接的储液罐11、制冷剂泵12及分液管18，输送回机房内系统蒸发端1，如此循环，实现机房排热降温目的。此时热管制冷工质流动方向如图2中箭头A所示，空气流动方向如图2中箭头B所示。

图3为实施例1中，系统蒸发端、系统冷凝端数量为1对1时且处于“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行”时的工质和空气循环示意图。如图3所示，当传统蒸气压缩制冷系统根据回风温度判断需要补充制冷时，在“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”正常工况的基础上，中间换热器5、压缩机6、空调冷凝器7、节流装置8及连接管21、22、23、24构成的传统蒸气压缩制冷系统启动工作，此时“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行”，部分利用自然冷源；此时，来自机房内系统蒸发端1的高温制冷剂蒸汽通过集气管13及三通阀Ⅰ9入口引入，一部分通过三通阀Ⅰ9第一出口及连接管14进入热管冷凝器4中进行冷凝，经过热管冷凝器4冷凝后的制冷剂液体，经过连接管15流入三通阀Ⅱ10第一入口；另一部分通过三通阀Ⅰ9第二出口及连接管19进入中间换热器5中进行冷凝，经过中间换热器5冷凝后的制冷剂液体，经过连接管20流入三通阀Ⅱ10第二入口；经过两种冷凝模式冷凝的制冷剂液体，从三通阀Ⅱ10出口及连接管16、17依次进入储液罐11、制冷剂泵12，并通过分液管18输送回机房室内蒸发端，如此循环，实现机房排热降温目的。热管系统中制冷工质流动方向如图3中箭头C所示，压缩机制冷循环中工质流动方向如图3中箭头D所示，空气流动方向如图3中箭头B所示。

图4为实施例1中，系统蒸发端、系统冷凝端数量为1对1时且处于“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”时的工质和空气循环示意图。如图4所示，当室外环境温度不能满足利用自然冷源条件时，采用“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”。此时，仅启动所述中间换热器5、压缩机6、空调冷凝器7、节流装置8及连接管21、22、23、24构成的传统蒸气压缩制冷系统；来自机房内系统蒸发端1高温制冷剂蒸汽通过集气管13及三通阀Ⅰ9入口引入，通过三通阀Ⅰ9第二出口及连接管19进入中间换热器5中进行冷凝，经过中间换热器5冷凝后的制冷剂液体，经过连接管20流入三通阀Ⅱ10第二入口；再从三通阀Ⅱ10出口及连接管16、17依次进入储液罐11、制冷剂泵12，并通过分液管18输送回机房室内蒸发端1，如此循环，实现机房排热降温目的。热管系统中制冷工质流动方向如图4中箭头E所示，压缩机制冷循环中工质流动方向如图4中箭头D所示，空气流动方向如图4中箭头B所示。

实施例2

图5为本实用新型的机房节能循环系统实施例2的示意图。如图5所示，当需要2套系统互为备份且若干个热管末端3为单系统时，系统蒸发端1、系统冷凝端2数量对应情况可以为1对2，此时1套系统蒸发端1的位于奇数位的热管末端3与其中1套系统冷凝端2-1连通；而位于偶数位2、4等的若干个热管末端3与其中另外1套系统冷凝端2-2连通。

实施例3

图6为本实用新型的机房节能循环系统实施例6的示意图。如图6所示，当需要2套系统互为备份且若干个热管末端3为双换热系统时，系统蒸发端1、系统冷凝端2数量对应情况可以为1对2；此时1套系统蒸发端1内的热管末端3中的其中一个换热系统与其中1套系统冷凝端2-1连通；而另外一个换热系统与其中另外1套系统冷凝端2-2连通。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种机房节能循环系统，包括系统蒸发端、系统冷凝端，其特征在于：

所述系统蒸发端包括若干个热管末端；

所述系统冷凝端包括热管冷凝器、中间换热器、压缩机、空调冷凝器、节流装置、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ；

所述系统蒸发端和系统冷凝端通过集气管和分液管进行连通；

所述三通阀Ⅰ设置在所述集气管上，包括入口、第一出口和第二出口，所述入口择一地与所述第一出口、第二出口导通；三通阀Ⅱ设置在所述分液管上，包括第一入口、第二入口和出口，所述出口择一地与所述第一入口、第二入口导通；

所述系统蒸发端中的各热管末端的出口均通过集气管与所述三通阀Ⅰ的入口连通，所述三通阀Ⅰ的第一出口通过管路与所述热管冷凝器的入口连通，所述三通阀Ⅰ的第二出口通过管路与所述中间换热器的热端入口连通；

所述系统蒸发端中的各热管末端的入口均通过分液管与所述三通阀Ⅱ的出口连通，所述热管冷凝器的出口与三通阀Ⅱ的第一入口连通，所述中间换热器的热端出口与三通阀Ⅱ的第二入口连通；

所述中间换热器的冷端通过管路依次与压缩机、空调冷凝器、节流装置构成压缩制冷循环系统。

2.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，所述热管冷凝器的入口设置于其上部，出口设置于其底部。

3.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，所述热管冷凝器、空调冷凝器并排放置或呈V字形布置，且二者共用一组可调速风机及控制单元。

4.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，所述系统冷凝端选配有储液罐、制冷剂泵，所述储液罐、制冷剂泵设置在所述分液管上，使得系统在不具备完全依靠重力驱动时，为系统提供辅助的驱动力。

5.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，当室外环境温度低于设定温度一定值后，所述压缩制冷循环系统不运行，所述系统蒸发端的高温制冷剂蒸汽通过所述集气管及所述三通阀Ⅰ入口引入，通过所述三通阀Ⅰ第一出口及连接管进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的制冷剂液体，经过连接管流入所述三通阀Ⅱ第一入口，并经过所述三通阀Ⅱ出口及分液管输送回所述系统蒸发端。

6.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，当所述压缩制冷循环系统根据回风温度判断需要补充制冷时，所述压缩制冷循环系统启动工作，来自所述系统蒸发端的高温制冷剂蒸汽通过所述集气管及所述三通阀Ⅰ入口引入，一部分通过所述三通阀Ⅰ第一出口及连接管进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的制冷剂液体，经过连接管流入所述三通阀Ⅱ第一入口；另一部分通过所述三通阀Ⅰ第二出口及连接管进入所述中间换热器中进行冷凝，经过所述中间换热器冷凝后的制冷剂液体，经过连接管流入所述三通阀Ⅱ第二入口；经过两种冷凝模式冷凝的制冷剂液体，从所述三通阀Ⅱ出口及分液管输送回所述系统蒸发端。

7.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，

当系统无备份需求且所述若干个热管末端为单换热系统时，所述系统蒸发端与系统冷凝端数量对应情况为1对1；

当需要2套系统互为备份且所述若干个热管末端为单换热系统时，所述系统蒸发端与系统冷凝端数量对应情况为1对2，此时1套所述系统蒸发端内的位于奇数位的热管末端与其中1套所述系统冷凝端连通；而位于偶数位的热管末端与另外1套所述系统冷凝端连通；

当需要2套系统互为备份且所述若干个热管末端为双换热系统时，所述系统蒸发端与系统冷凝端数量对应情况为1对2，此时1套所述系统蒸发端内的所述若干个热管末端中的其中一个换热系统与其中1套所述系统冷凝端连通；而另外一个换热系统与其中另外1套所述系统冷凝端连通。

8.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，所述热管末端制冷剂进出方式，为下进上出或上进上出；所述热管末端采用背板结构、列间结构、吊顶机结构、或立柜机结构。

9.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，所述中间换热器为套管式换热器、板式换热器、或管壳式换热器。

10.根据权利要求1所述的机房节能循环系统，其特征在于，所述系统中的制冷工质为氟利昂类制冷剂。