CN213178635U - 一种双室外机双冷源自然冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双室外机双冷源自然冷装置，包括氟系统蒸发器、冷冻水蒸发器盘管、室外风机、表冷器，氟系统蒸发器、气液分离器、压缩机、油分离器依次连接，油分离器连接水冷换热器的制冷剂进口，水冷换热器的制冷剂出口与单向阀、储液罐、干燥过滤器、电磁阀、视液镜、电子膨胀阀依次串连，电子膨胀阀连接氟系统蒸发器，形成水冷系统回路；水冷换热器的冷却水出口通过水冷换热器的出水电磁阀连接第一水泵，第一水泵连接表冷器，表冷器依次连接水冷换热器的冷却水进口，形成冷却水散热回路；冷冻水蒸发器盘管连接表冷器，表冷器通过冷冻水系统第二电磁阀连接冷冻水蒸发器盘管，形成冷冻水系统回路。本装置性能高、节能环保。

Description

一种双室外机双冷源自然冷装置

技术领域

本实用新型涉及机房空调领域以及全年制冷的技术领域，尤其涉及一种双室外机双冷源自然冷装置。

背景技术

世界范围内的愈演愈烈的节能减排和绿色环保诉求，对于IT行业数据中心能耗和冷量需求提出了更高的需求；节能和制冷系统运行的可靠性以及稳定性成为了业主和设计建设者的首要诉求。因此，高效节能的数据中心是未来数据中心行业发展的一大必然趋势，持续且有效地降低数据中心的运营成本已经成为当务之急。

然而，对于传统的机房空调运行系统单一，无法满足设备间的多种情况的运行模式，一般情况下，机房设备间都是采用末端冷冻水或者是采用风冷压缩机运行或者是采用室外水冷室内风冷的运行模式；传统的机房空调运行系统运行能效比较低，可靠性不高，不能真正做到高效节能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是传统的机房空调运行系统单一，无法满足设备间的多种情况的运行模式，一般情况下，机房设备间都是采用末端冷冻水或者是采用风冷压缩机运行或者是采用室外水冷室内风冷的运行模式；传统的机房空调运行系统运行能效比较低，可靠性不高，不能真正做到高效节能的问题。本实用新型提供了解决上述问题的一种双室外机双冷源自然冷装置，本装置可以兼容室外水冷、室内风冷和末端冷冻水的运行模式可以大大提高机组采用室外冷源，提高整体机组的运行能效比，同时可以把整体机组的运行可靠性做到最优状态，真正做到高效节能，提高整体机组的运行匹配性和兼容性。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种双室外机双冷源自然冷装置，包括室内机和室外机，所述室内机包括氟系统蒸发器、冷冻水蒸发器盘管，所述氟系统蒸发器连接气液分离器，气液分离器连接压缩机，压缩机连接油分离器，油分离器连接水冷换热器的制冷剂进口，所述水冷换热器的制冷剂出口与单向阀、储液罐、干燥过滤器、电磁阀、视液镜、电子膨胀阀依次串连，电子膨胀阀连接氟系统蒸发器，形成水冷系统回路；所述水冷系统回路用于为室外温度高于设定阈值时的制冷；

所述室外机包括室外风机、表冷器，所述水冷换热器的冷却水出口通过水冷换热器的出水电磁阀连接第一水泵，第一水泵连接表冷器，表冷器依次通过水冷换热器的进水电磁阀、水冷换热器的进水电动二通阀连接所述水冷换热器的冷却水进口，形成冷却水散热回路；

所述冷冻水蒸发器盘管依次通过冷冻水系统出水电动阀，冷冻水系统第一电磁阀连接表冷器，表冷器通过冷冻水系统第二电磁阀连接冷冻水蒸发器盘管，形成冷冻水系统回路；所述冷冻水系统回路用于为室外温度低于设定阈值时的制冷。其中阈值一般取10℃。

工作原理是：

目前机房空调领域采用的水冷机房空调采用的是冷却水直接给水冷换热器进行散热，其次如果采用冷冻水也是直接给冷冻水末端空调进行供水进行给室内机制冷；这样做的弊端是整个机房空调是一个末端，需要外界进行供回水才能使机组运行；且传统的机房空调运行系统运行能效比较低，可靠性不高，不能真正做到高效节能的问题。

本实用新型采用上述方案，本实用新型装置包括用于为室外温度高于设定阈值时而制冷的水冷系统回路、用于为室外温度低于设定阈值时而制冷的冷冻水系统回路和用于冷却水散热的冷却水散热回路，本实用新型是一个整体的机组，可以采用利用自然冷源，夏季高温的时候采用水冷系统回路形成的水冷形式相比于室外采用风冷的形式可以大大提高机组的能效比，而冬季室外低温的时候可以直接采用冷冻水系统回路中的冷冻水给机房空调提供冷量，不用开启压缩机；整体机组的能效比将会大大提高；

本实用新型装置结构合理，可以根据室外温度自由切换机组运行模式；室外高温采用水冷+压缩机的运行模式，室外低温采用冷冻水(此时不需要在开启压缩机)，节约能源；其次本装置是一种双冷源运行系统装置，可以适用于多种运行逻辑；本装置是一种一体化的装置，不需要采用额外的室外冷源补偿；可以大大提高整体系统的运行可靠性。

优选地，本实用新型不仅适应于室外单盘管(一个表冷器)，同时还适应于室外双盘管(两个表冷器)，可以满足任何的使用条件。室外双盘管(两个表冷器)：

所述室外机包括室外风机、第一表冷器、第二表冷器，所述水冷换热器的冷却水出口通过水冷换热器的出水电磁阀连接第一水泵，第一水泵连接第一表冷器，第一表冷器依次通过水冷换热器的进水电磁阀、水冷换热器的进水电动二通阀连接所述水冷换热器的冷却水进口，形成冷却水散热回路；

所述冷冻水蒸发器盘管依次通过冷冻水系统出水电动阀，冷冻水系统第一电磁阀连接第二水泵，第二水泵连接第二表冷器，第二表冷器通过冷冻水系统第二电磁阀连接冷冻水蒸发器盘管，形成冷冻水系统回路；所述冷冻水系统回路用于为室外温度低于设定阈值时的制冷。

优选地，所述水冷换热器采用水冷板式换热器。

优选地，所述油分离器的出口处设有排气温度传感器。

优选地，所述压缩机与气液分离器之间设有低压传感器，所述压缩机与油分离器之间设有高压传感器。

优选地，所述压缩机采用变频压缩机。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型装置结构合理，可以根据室外温度自由切换机组运行模式,节约能源；室外高温采用水冷+压缩机的运行模式，室外低温采用冷冻水(此时不需要在开启压缩机)，节约能源；其次本装置是一种双冷源运行系统装置，可以适用于多种运行逻辑；本装置是一种一体化的装置，不需要采用额外的室外冷源补偿；可以大大提高整体系统的运行可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1结构示意图。

图2为本实用新型实施例2结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-压缩机，2-低压传感器，3-高压传感器，4-油分离器，5-气液分离器，6-排气温度传感器，7-水冷换热器，8-单向阀，9-储液罐，10-干燥过滤器，11-电磁阀，12-视液镜，13-电子膨胀阀，14-氟系统蒸发器，15-水冷换热器的进水电动二通阀，16-水冷换热器的进水电磁阀，17-水冷换热器的出水电磁阀，18-第一水泵，19-第一表冷器，20-冷冻水蒸发器盘管，21-冷冻水系统出水电动阀，22-冷冻水系统第一电磁阀，23-第二水泵，24-第二表冷器，25-冷冻水系统第二电磁阀，26-室外风机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型一种双室外机双冷源自然冷装置，包括室内机和室外机，所述室内机包括氟系统蒸发器14、冷冻水蒸发器盘管20，所述氟系统蒸发器14连接气液分离器5，气液分离器5连接压缩机1，压缩机1连接油分离器4，油分离器4连接水冷换热器7的制冷剂进口，所述水冷换热器7的制冷剂出口与单向阀8、储液罐9、干燥过滤器10、电磁阀11、视液镜12、电子膨胀阀13依次串连，电子膨胀阀13连接氟系统蒸发器14，形成水冷系统回路；所述水冷系统回路用于为室外温度高于设定阈值时的制冷；

所述室外机包括室外风机26、第一表冷器19、第二表冷器24，所述水冷换热器7的冷却水出口通过水冷换热器的出水电磁阀17连接第一水泵18，第一水泵18连接第一表冷器19，第一表冷器19依次通过水冷换热器的进水电磁阀16、水冷换热器的进水电动二通阀15连接所述水冷换热器7的冷却水进口，形成冷却水散热回路；

所述冷冻水蒸发器盘管20依次通过冷冻水系统出水电动阀21，冷冻水系统第一电磁阀22连接第二水泵23，第二水泵23连接第二表冷器24，第二表冷器24通过冷冻水系统第二电磁阀25连接冷冻水蒸发器盘管20，形成冷冻水系统回路；所述冷冻水系统回路用于为室外温度低于设定阈值时的制冷。

具体地，所述水冷换热器7采用水冷板式换热器。

具体地，所述油分离器4的出口处设有排气温度传感器6。

具体地，所述压缩机1与气液分离器5之间设有低压传感器2，所述压缩机1与油分离器4之间设有高压传感器3。

具体地，所述压缩机1采用变频压缩机。

实施时：本实施例用于室外双盘管(两个表冷器)，本实用新型采用上述方案，本实用新型装置包括用于为室外温度高于设定阈值时而制冷的水冷系统回路、用于为室外温度低于设定阈值时而制冷的冷冻水系统回路和用于冷却水散热的冷却水散热回路，本实用新型是一个整体的机组，可以采用利用自然冷源，夏季高温的时候采用水冷系统回路形成的水冷形式相比于室外采用风冷的形式可以大大提高机组的能效比，而冬季室外低温的时候可以直接采用冷冻水系统回路中的冷冻水给机房空调提供冷量，不用开启压缩机；整体机组的能效比将会大大提高。

如图1所示：根据检测室外温度T，当室外温度T高于T1时(T1一般取10℃)，本制冷系统优先采用水冷系统运行，具体的实施为：变频压缩机1启动(压缩制冷剂变成高温高压的蒸汽)，经过油分离器4，经过水冷换热器7(放热变成中温高压的制冷剂液体)，然后经过单向阀8、储液罐9(此时储液罐可以加也可以不加)、干燥过滤器10、电磁阀11、视液镜12、电子膨胀阀13(节流变成低温低压的气液混合物)、氟系统蒸发器14(吸热变成低温低压的制冷剂蒸汽)、气液分离器5(此时气液分离器可以加也可以不加)，然后回到压缩机1；上述水冷换热器7中冷却水需要依靠室外第一表冷器19来冷却，冷却水的动力由第一水泵18来提供，水冷换热器7的水流量根据检测制冷剂的高压传感器3换算成制冷剂的冷凝温度来进行P需求控制水流量(此技术为行业内的公知技术)，目标冷凝温度可取35℃，当冷凝温度高于35℃需要提高水泵的功率和水冷换热器的进水电动二通阀15的开度来提供水冷换热器的流量；当冷凝温度低于35℃，需要降低水泵的功率和水冷换热器的进水电动二通阀15的开度来降低水冷换热器的流量；其次室外风机的转速控制是根据水冷换热器的进水温度的P需求来控制室外风机的转速(此技术为行业内的公知技术)，一般情况下，目标的水冷换热器的进水温度为30℃，如果水冷换热器的进水温度高于30℃时，需要提高室外风机的转速，如果水冷换热器的进水温度低于30℃时，需要降低室外风机的转速。上述过程中，冷冻水盘管系统不进行工作，冷冻水系统第一电磁阀22，冷冻水系统第二电磁阀25处于关闭状态，第二水泵23处于关闭状态。

根据检测室外温度T，当室外温度T低于T1时(T1一般取10℃)，本制冷系统优先采用冷冻水系统运行，具体的实施为：在冷冻水系统运行的过程中，压缩机系统不用开启，此时水冷换热器7也不需要工作，水冷换热器的进水电磁阀16，水冷换热器的出水电磁阀17，第一水泵18处于关闭状态。整体系统的工作过程是：第二水泵23运行，把冷冻水盘管吸热的水运送到室外机的第二表冷器24中进行散热，可以充分利用室外的自然冷源；其中冷冻水盘管的水流量根据检测机房数据中心的回风或者送风或者回风和送风的温差来控制冷冻水盘管的水流量，一般情况下，回风和送风的温差目标值为10℃，当实测温差大于10℃时，调低冷冻水系统出水电动阀21开度和降低水泵的功率来把温差控制到10℃的目标值，当实测温差小于10℃时。其次室外风机的转速控制是根据冷冻水盘管的进水温度的P需求来控制室外风机的转速(此技术为行业内的公知技术)，一般情况下，目标的冷冻水盘管的进水温度为12℃，如果冷冻水盘管的进水温度高于12℃时，需要提高室外风机的转速，如果冷冻水盘管的进水温度低于12℃时，需要降低室外风机的转速。冷冻水盘管运行模式中，只有水泵和室外风机运行，都是小功率部件，耗电量很小；节能效果较好。

本实用新型装置结构合理，可以根据室外温度自由切换机组运行模式；室外高温采用水冷+压缩机的运行模式，室外低温采用冷冻水(此时不需要在开启压缩机)，节约能源；其次本装置是一种双冷源运行系统装置，可以适用于多种运行逻辑；本装置是一种一体化的装置，不需要采用额外的室外冷源补偿；可以大大提高整体系统的运行可靠性。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述室外机包括室外风机26、表冷器，所述水冷换热器7的冷却水出口通过水冷换热器的出水电磁阀17连接第一水泵18，第一水泵18连接表冷器，表冷器依次通过水冷换热器的进水电磁阀16、水冷换热器的进水电动二通阀15连接所述水冷换热器7的冷却水进口，形成冷却水散热回路；

所述冷冻水蒸发器盘管20依次通过冷冻水系统出水电动阀21，冷冻水系统第一电磁阀22连接表冷器，表冷器通过冷冻水系统第二电磁阀25连接冷冻水蒸发器盘管20，形成冷冻水系统回路；所述冷冻水系统回路用于为室外温度低于设定阈值时的制冷。

实施时：本实施例用于室外单盘管(一个表冷器)，如图2所示，这个图中只有一个室外机，其他的运行模式和控制原理和实施例1双室外机自然冷装置的运行模式和控制原理是一样的。单室外机相比于双室外机装置空间占用率要更小。

本实用新型：1、针对夏季室外机对水冷换热器的冷却水通过室外机进行散热，机组采用水冷运行模式；冬季室外机直接对盘管末端的冷冻水进行散热可以大大提高机组整体的全年运行能效比；

2、室外机散热盘管可以做成单个盘管和双个盘管，可以满足不同的应用场景；

3、根据室外温度切换整体系统的运行模式，智能可靠；

4、整体机组采用一体化的装置，不需要其他外界额外的补偿，可以做到整体系统的运行可靠和兼容。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，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的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双室外机双冷源自然冷装置，其特征在于，包括室内机和室外机，所述室内机包括氟系统蒸发器(14)、冷冻水蒸发器盘管(20)，所述氟系统蒸发器(14)连接气液分离器(5)，气液分离器(5)连接压缩机(1)，压缩机(1)连接油分离器(4)，油分离器(4)连接水冷换热器(7)的制冷剂进口，所述水冷换热器(7)的制冷剂出口与单向阀(8)、储液罐(9)、干燥过滤器(10)、电磁阀(11)、视液镜(12)、电子膨胀阀(13)依次串连，电子膨胀阀(13)连接氟系统蒸发器(14)，形成水冷系统回路；

所述室外机包括室外风机(26)、表冷器，所述水冷换热器(7)的冷却水出口通过水冷换热器的出水电磁阀(17)连接第一水泵(18)，第一水泵(18)连接表冷器，表冷器依次通过水冷换热器的进水电磁阀(16)、水冷换热器的进水电动二通阀(15)连接所述水冷换热器(7)的冷却水进口，形成冷却水散热回路；

所述冷冻水蒸发器盘管(20)依次通过冷冻水系统出水电动阀(21)，冷冻水系统第一电磁阀(22)连接表冷器，表冷器通过冷冻水系统第二电磁阀(25)连接冷冻水蒸发器盘管(20)，形成冷冻水系统回路。

2.根据权利要求1所述的一种双室外机双冷源自然冷装置，其特征在于，所述室外机包括室外风机(26)、第一表冷器(19)、第二表冷器(24)，所述水冷换热器(7)的冷却水出口通过水冷换热器的出水电磁阀(17)连接第一水泵(18)，第一水泵(18)连接第一表冷器(19)，第一表冷器(19)依次通过水冷换热器的进水电磁阀(16)、水冷换热器的进水电动二通阀(15)连接所述水冷换热器(7)的冷却水进口，形成冷却水散热回路；

所述冷冻水蒸发器盘管(20)依次通过冷冻水系统出水电动阀(21)，冷冻水系统第一电磁阀(22)连接第二水泵(23)，第二水泵(23)连接第二表冷器(24)，第二表冷器(24)通过冷冻水系统第二电磁阀(25)连接冷冻水蒸发器盘管(20)，形成冷冻水系统回路。

3.根据权利要求1或2所述的一种双室外机双冷源自然冷装置，其特征在于，所述水冷换热器(7)采用水冷板式换热器。

4.根据权利要求1所述的一种双室外机双冷源自然冷装置，其特征在于，所述油分离器(4)的出口处设有排气温度传感器(6)。

5.根据权利要求1所述的一种双室外机双冷源自然冷装置，其特征在于，所述压缩机(1)与气液分离器(5)之间设有低压传感器(2)，所述压缩机(1)与油分离器(4)之间设有高压传感器(3)。

6.根据权利要求1所述的一种双室外机双冷源自然冷装置，其特征在于，所述压缩机(1)采用变频压缩机。

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