CN210165499U - 一种数据中心用耦合型空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据中心用耦合型空调系统，包括室外、室内模块。室外模块包括压缩机、冷凝器、节流装置、气分储液器、自然冷凝器、三通阀、制冷剂泵和旁通阀；室内模块包括流量装置和末端蒸发器。冷凝器的入口与压缩机的排气口相连；制冷剂泵的出口与流量装置的进口相连；节流装置的入口与冷凝器的出口相连；气分储液器的回气口、进液口和供液口各自与压缩机的回气口、节流装置的出口和制冷剂泵的进口相连；自然冷凝器的出口与气分储液器的进气口相连；三通阀的第一至第三端口各自连通自然冷凝器的入口、气分储液器的进气口和末端蒸发器的出口；旁通阀的进、出口各自与制冷剂泵的出、入口相连。本实用新型的空调系统能有效降低运行能耗。

Description

一种数据中心用耦合型空调系统

技术领域

本实用新型涉及一种数据中心用耦合型空调系统。

背景技术

信息产业和数字化建设的快速发展，推动了机房、基站的建设规模快速增长。据统计机房、基站空调的能耗占其总能耗的40％～50％。机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续运行，在室内侧设定温度低于室外侧温度的季节，常规的空调系统仍需继续运行压缩式制冷系统，制冷系统工作效率低而且易发生故障。若能利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，将大大减小空调系统的能耗和运行成本。在夏季等高温季节通过利用地冷可实现制冷系统高效运行，大幅度提升系统能效。利用室外低温空气为室内侧提供冷量的方法已得到业内学者和工程技术人员的关注，并以不同的形式展开工程技术研究，如目前采用的新风系统，此外还有不同形式的气-气热交换系统、气-水热交换系统，以及应用热管技术的复合型空调。

实用新型专利CN01278831.7公开了一种带循环泵的节能型制冷循环装置，在热管循环系统中使用循环泵有利于提高热管循环的工作效率，也简化了热管系统安装时对冷凝器、储液器和蒸发器相对位置的要求，但CN01278831.7在最大化利用室外低温空气的冷量方面的不足与中国专利ZL201010528027.X公开的解释方案类似，即热管循环工作的上限温度必须较低才能与制冷循环平稳衔接。

发明专利ZL201210037332.8与发明专利ZL201210037082.8提出一种带复合区的热管复合机房空调系统，利用动力型分离式热管系统与蒸汽压缩式制冷系统在中间冷凝蒸发器(蒸发盘管)处进行复合，制冷系统在过渡季节为热管系统补偿冷量，拓宽热管系统的工作温区。但是发明专利ZL201210037082.8的技术方案是在制冷模式下利用二次换热方式为末端提供冷量，降低系统制冷效率；而发明专利ZL201210037332.8在制冷模式与热管模式两种模式切换时，会出现系统冷量输出不稳定，过度不平稳的状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种数据中心用耦合型空调系统，它能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。

本实用新型的目的是这样实现的：一种数据中心用耦合型空调系统，包括室外模块和室内模块；所述室外模块包括压缩机、冷凝器和制冷剂泵；所述室内模块包括流量装置和末端蒸发器；所述压缩机所述压缩机由一个压缩机或多个并联的压缩机构成，每个压缩机均具有排气口、回气口以及冷却电机口；；所述冷凝器的入口与所述压缩机的排气口相连；所述制冷剂泵的出口与所述流量装置的进口相连；所述流量装置的出口与所述末端蒸发器的入口相连；其特征在于，所述室外模块还包括节流装置、气分储液器、自然冷凝器、三通阀和旁通阀；

所述冷凝器的出口处旁通部分冷媒直接输送至压缩机的电机冷却口；

所述节流装置的入口与所述冷凝器的出口相连；

所述气分储液器的回气口与所述压缩机的回气口相连，该气分储液器的进液口与所述节流装置的出口相连，该气分储液器的供液口与所述制冷剂泵的进口相连；

所述自然冷凝器的出口与所述气分储液器的进气口相连；

所述三通阀的第一端口连通所述自然冷凝器的入口，该三通阀的第二端口连通所述气分储液器的进气口，该三通阀的第三端口连通所述末端蒸发器的出口；

所述旁通阀的进口和出口各自与所述制冷剂泵的出口和入口相连。

上述的数据中心用耦合型空调系统，其中，所述节流装置和流量装置均为单个电子膨胀阀，或为两个电子膨胀阀并联，或为电子膨胀阀与电磁阀并联，或为电动流量调节阀与电子膨胀阀并联。

上述的数据中心用耦合型空调系统，其中，所述冷凝器和自然冷凝器均为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器。

上述的数据中心用耦合型空调系统，其中，所述室外模块还包括连接在所述冷凝器与节流装置之间的干燥过滤器和视液镜。

本实用新型的数据中心用耦合型空调系统具有以下特点，能根据室外温度以及室内负荷大小，调节系统运行状态，使空调系统分别切换为制冷循环模式、耦合模式、液泵热管模式或重力热管循环模式，降低了现有空调系统的机组成本，简化了系统结构，降低了维护难度；同时能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。

附图说明

图1是本实用新型的数据中心用耦合型空调系统的结构原理图；

图2是本实用新型的空调系统在制冷模式下的结构原理图；

图3是本实用新型的空调系统在耦合模式下的结构原理图；

图4是本实用新型的空调系统在液泵热管模式下的结构原理图；

图5是本实用新型的空调系统在重力热管模式下的结构原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1至图5，本实用新型的数据中心用耦合型空调系统，包括室外模块和室内模块。室外模块包括压缩机1、冷凝器2、节流装置3、气分储液器4、自然冷凝器9、三通阀8、制冷剂泵5和旁通阀10；其中，

压缩机1由一个压缩机或多个并联的压缩机构成；每个压缩机均为具有排气口、回气口以及冷却电机口的磁悬浮压缩机、气悬浮压缩机或离心压缩机；

冷凝器2的入口与压缩机1的排气口相连，该冷凝器2的出口处旁通部分冷媒直接输送至压缩机1的电机冷却口；该冷凝器2为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器；

节流装置3的入口与冷凝器2的出口相连；该节流装置3为单个电子膨胀阀，或为两个电子膨胀阀并联，或为电子膨胀阀与电磁阀并联，或为电动流量调节阀与电子膨胀阀并联

气分储液器4的回气口与压缩机1的回气口相连，该气分储液器4的进液口与节流装置3的出口相连；

制冷剂泵5的进口与气分储液器4的供液口相连；

自然冷凝器9的出口与气分储液器4的进气口相连；该自然冷凝器9为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器；

三通阀8的第一端口连通自然冷凝器9的入口，该三通阀8的第二端口连通气分储液器4的进气口；

旁通阀10的进口和出口各自与制冷剂泵5的出口和入口相连。

室外模块还包括连接在冷凝器2与节流装置3之间的干燥过滤器和视液镜。

室内模块包括流量装置6和末端蒸发器7；其中，

流量装置6的进口与制冷剂泵5的出口相连；该流量装置6为单个电子膨胀阀，或为两个电子膨胀阀并联，或为电子膨胀阀与电磁阀并联，或为电动流量调节阀与电子膨胀阀并联；

末端蒸发器7的入口与流量装置6的出口相连，该末端蒸发器7的出口与三通阀8的第三端口连通。

当冷凝器2的安装位置与末端蒸发器7的安装位置具有足够的高度差(大于1米)时，可以取消制冷剂泵5和旁通阀10。

本实用新型的数据中心用耦合型空调系统，针对不同的室外温度或室内负荷，相应切换为运行于制冷循环模式、耦合循环模式、液泵热管循环模式和重力热管循环模式。

当室外没有能利用的自然冷源时，本实用新型的数据中心用耦合型空调系统运行于制冷循环模式，此时三通阀8切换到直接连通气分储液器4的进气口端口，旁通阀10关闭；由压缩机1、冷凝器2、节流装置3、气分储液器4、制冷剂泵5、流量装置6、末端蒸发器7以及三通阀8构成循环回路，由冷凝器2的出口处旁通部分制冷剂直接输送至压缩机1的电机冷却口进行压缩机电机冷却；利用制冷工质在末端蒸发器7直接蒸发实现制冷；工质在末端蒸发器7蒸发吸热，完成制冷离开末端蒸发器7后，通过三通阀8通道进入气分储液器4实现气液分离，其中气态制冷剂进入压缩机1进行压缩，压缩后气态工质进入冷凝器2冷却为液态工质，液态工质经过节流装置3节流降压，其中液态工质储存在气分储液器4底部，被制冷剂泵5再次输送至末端蒸发器7蒸发吸热，实现制冷目的，如此构成循环(见图2)。

当能利用室外一定的自然冷源时，本实用新型的数据中心用耦合型空调系统切换为耦合循环模式，此时三通阀8切换到自然冷凝器9的入口，旁通阀10关闭；由压缩机1、冷凝器2、节流装置3、气分储液器4、制冷剂泵5、流量装置6、末端蒸发器7、三通阀8以及自然冷凝器9构成循环回路，由冷凝器2的出口处旁通部分制冷剂直接输送至压缩机1的电机冷却口进行压缩机电机冷却；工质在末端蒸发器7蒸发吸热，完成制冷离开末端蒸发器7后进入自然冷凝器9进行冷凝冷却，被冷凝后的工质进入气分储液器4。由于室外自然冷源不足，被冷凝成气液混合状态的制冷剂进入气分储液器4实现气液分离，其中气态制冷剂进入压缩机1进行压缩，压缩后的气态工质进入冷凝器2中冷却为液态工质，液态工质经过节流装置3节流降压后进入气分储液器4，补偿自然冷却的不足，其中液态制冷剂经过制冷剂泵5的作用再次进入末端蒸发器7进行蒸发吸热，实现制冷目的，如此构成循环。此时自然冷却循环满负荷工作，不足之处由压缩制冷循环补偿(见图3)。

当能利用室外充足的自然冷源时，本实用新型的数据中心用耦合型空调系统切换为液泵热管循环模式，此时三通阀8切换到自然冷凝器9入口，旁通阀10关闭。由气分储液器4、制冷剂泵5、流量装置6、末端蒸发器7、三通阀8以及自然冷凝器9构成循环回路；工质在末端蒸发器7蒸发吸热，完成制冷离开末端蒸发器7后进入自然冷凝器9进行冷凝冷却，再进入气分储液器4。由于室外自然冷源足够，被冷凝成液态的制冷剂经过制冷剂泵5的作用再次进入末端蒸发器7进行蒸发吸热，实现制冷目的，如此构成循环(见图4)。

当能利用室外充足的自然冷源，并且冷凝器2的安装位置与末端蒸发器7的安装位置具有足够的高度差(大于1米)时，本实用新型的数据中心用耦合型空调系统还能运行于重力热管循环模式，此时三通阀8切换到自然冷凝器9入口，旁通阀10打开。由气分储液器4、旁通阀10、流量装置6、末端蒸发器7、三通阀8以及自然冷凝器9构成循环回路。工质在末端蒸发器7蒸发吸热，完成制冷离开末端蒸发器7后进入自然冷凝器9进行冷凝冷却，进入气分储液器4，由于此时旁通阀10打开，工质直接通过旁通阀10进入末端蒸发器7蒸发吸热，实现制冷(见图5)。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (4)

1.一种数据中心用耦合型空调系统，包括室外模块和室内模块；所述室外模块包括压缩机、冷凝器和制冷剂泵；所述室内模块包括流量装置和末端蒸发器；所述压缩机所述压缩机由一个压缩机或多个并联的压缩机构成，每个压缩机均具有排气口、回气口以及冷却电机口；所述冷凝器的入口与所述压缩机的排气口相连；所述制冷剂泵的出口与所述流量装置的进口相连；所述流量装置的出口与所述末端蒸发器的入口相连；其特征在于，所述室外模块还包括节流装置、气分储液器、自然冷凝器、三通阀和旁通阀；

所述冷凝器的出口处旁通部分冷媒直接输送至压缩机的电机冷却口；

所述节流装置的入口与所述冷凝器的出口相连；

所述气分储液器的回气口与所述压缩机的回气口相连，该气分储液器的进液口与所述节流装置的出口相连，该气分储液器的供液口与所述制冷剂泵的进口相连；

所述自然冷凝器的出口与所述气分储液器的进气口相连；

所述三通阀的第一端口连通所述自然冷凝器的入口，该三通阀的第二端口连通所述气分储液器的进气口，该三通阀的第三端口连通所述末端蒸发器的出口；

所述旁通阀的进口和出口各自与所述制冷剂泵的出口和入口相连。

2.根据权利要求1所述的数据中心用耦合型空调系统，其特征在于，所述节流装置和流量装置均为单个电子膨胀阀，或为两个电子膨胀阀并联，或为电子膨胀阀与电磁阀并联，或为电动流量调节阀与电子膨胀阀并联。

3.根据权利要求1所述的数据中心用耦合型空调系统，其特征在于，所述冷凝器和自然冷凝器均为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器。

4.根据权利要求1所述的数据中心用耦合型空调系统，其特征在于，所述室外模块还包括连接在所述冷凝器与节流装置之间的干燥过滤器和视液镜。

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