CN213687044U - 一种空调室外机冷却设备及空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空调室外机冷却设备及空调，涉及空气调节技术领域，能够对室外机组进行稳定高效的散热，从而保证数据中心机房内的服务器始终在最适宜的环境温度下稳定工作，大大提升了服务器系统的稳定性与安全性。该空调室外机冷却设备包括壳体、第一换热器和第二冷媒循环系统，在壳体内装有冷却液，第一换热器与室内机的蒸发器组成第一冷媒循环系统，且第一换热器浸泡在冷却液中，第二冷媒循环系统用于带走冷却液中的热量。本实用新型用于对空调室外机进行冷却。

Description

一种空调室外机冷却设备及空调

技术领域

本实用新型涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种空调室外机冷却设备及空调。

背景技术

数据中心(Internet Data Center，即互联网数据中心，简称IDC)机房已成为经济发展中的重要组成部分，是推进科技工业信息化和数字化的基础设施。随着数据中心规模的增大以及高发热功率的刀片式服务器的普及，导致数据中心中机柜的装机功率、热密度急剧增长，高热密度服务器的散热成为亟待解决的问题，若处理不慎，可能由于设备过热而导致设备停机，造成巨大损失。

目前，为了保证数据中心机房内的服务器工作在最适宜的环境温度下，通常需要通过空调系统为数据机房降温。多采用单元式风冷空调机组，室外机即设有冷凝器的一侧放置在顶楼屋面或者安装在外墙立面，由于空间资源的限制，空调室外机通常会进行集中安放。

但是，由于空调室外机的集中安放，在运行时，室外机组的散热会在局部形成热岛效应，从而使热量集聚，不利于室外机中冷凝器的散热，同时集中安放还会使得室外机的进风口和排风口容易形成气流短路，进一步降低了室外机中冷凝器的散热效果；尤其在夏季，单元式风冷空调机组在实际运行时室外机往往会出现高温高压告警，造成空调系统的制冷量衰减，从而影响数据中心内部的温度调节，导致局部温度上升，从而导致数据中心中服务器系统不能可靠运行、进而降低服务器系统的安全性。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供的空调室外机冷却设备及空调，能够对室外机组进行稳定高效的散热，从而保证数据中心机房内的服务器始终在最适宜的环境温度下稳定工作，大大提升了服务器系统的稳定性与安全性。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供的一种空调室外机冷却设备，包括壳体、第一换热器和第二冷媒循环系统，在壳体内装有冷却液，第一换热器与室内机的蒸发器组成第一冷媒循环系统，且第一换热器浸泡在冷却液中，第二冷媒循环系统用于带走冷却液中的热量。

可选的，第一换热器为微通道换热器。

可选的，第一换热器中的第一冷媒能够反向流动，用于对第一换热器的内壁进行反向冲洗。

可选的，第一换热器的两端口分别连通第一管路和第二管路，蒸发器的两端口分别连通一级供气管和一级回液管，第一管路和第二管路通过四通阀与一级供气管和一级回液管连通；

当四通阀处于第一状态时，第一管路连通一级供气管，第二管路连通一级回液管；

当四通阀处于第二状态时，第一管路连通一级回液管，第二管路连通一级供气管。

可选的，第一换热器的两端分别连通滤油器。

可选的，第一换热器的两端分别连通压力开关。

可选的，第一换热器的两端还分别连通压力传感器。

可选的，第一换热器为多个，多个第一换热器之间通过并联和/或串联的方式与蒸发器循环连通。

可选的，第二冷媒循环系统包括循环连通的第二换热器和冷却塔，第二换热器浸泡在冷却液中，冷却塔用于冷却循环流动的第二冷媒。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种空调，包括第一方面中任一项空调室外机冷却设备。

本实用新型实施例提供的空调室外机冷却设备和空调，由于第一冷媒通过第一冷媒循环系统将室内机蒸发器处的热量转移至第一换热器处，在壳体内，第一换热器浸泡在冷却液中，第一冷媒液化放出热量，从而使得冷却液的温度升高；随后，通过第二冷媒循环系统中的第二冷媒，将壳体内冷却液的热量转移至预设位置处进行冷却，从而实现对第一换热器(即空调冷凝器)的有效散热，进而保证了室内机的高效制冷，使得数据中心机房内的服务器始终在最适宜的环境温度下稳定工作，大大提升了服务器系统的稳定性与安全性。其中，在壳体内，通过冷却液对冷凝器进行直接的冷却降温，相较于室外的风冷散热方案，在大幅提高散热效率的同时，从根本上避免了风冷机组进风口和排风口气流短路的现象发生，而第二冷媒循环系统的存在则保证了对第一换热器的散热可以避免空间上的干扰，保证了室外机组散热的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的空调室外机冷却设备包括多个第一换热器的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例的空调室外机冷却设备包括多个第一换热器的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例的空调室外机冷却设备的第一换热器的结构示意图之一；

图4为本实用新型实施例的空调室外机冷却设备的第一换热器的结构示意图之二；

图5为本实用新型实施例的空调室外机冷却设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，“多组”的含义是两组或两组以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

现代化数据中心机房通常依靠空调系统对内部的温度进行调节，以使机柜内部的服务器始终工作在最适宜的环境温度下。

第一方面，本实用新型提供一种空调室外机冷却设备，如图1和图5所示，包括：

壳体10，在壳体10内装有冷却液；其中，壳体10为密闭壳体10，壳体10上开设有用于通过循环系统管路的开口，能够实现密封；冷却液，通常为不导电且没有腐蚀性的液体，如去离子水、硅油或者电子氟化液等。

第一换热器21，用于与室内机的蒸发器组成第一冷媒循环系统20，第一循环冷媒系统中循环流通有第一冷媒，第一换热器21浸泡在冷却液中；由此，通过壳体10内的冷却液对第一换热器21(即空调冷凝器)进行高效的散热降温。

第二冷媒循环系统30，用于带走所述冷却液的热量，即通过循环的第二冷媒将冷将壳体10内冷却液的热量转移至预设位置处进行冷却散热。第二冷媒可以与冷却液直接混合接触，即第二冷媒即为冷却液；此外，第二冷媒也可以与冷却液通过换热器间接接触换热。

具体过程为：第一冷媒通过第一冷媒循环系统20将室内机蒸发器处的热量转移至第一换热器21处，在壳体10内，第一换热器21浸泡在冷却液中，第一冷媒液化放出热量，从而使得冷却液的温度升高；随后，通过第二冷媒循环系统30中的第二冷媒，将壳体10内冷却液的热量转移至预设位置进行冷却，从而实现对第一换热器21(即空调冷凝器)的有效散热，进而保证了室内机的高效制冷，使得数据中心机房内的服务器始终在最适宜的环境温度下稳定工作，大大提升了服务器系统的稳定性与安全性。

显而易见的，在壳体10内，通过冷却液对冷凝器进行直接冷却的降温方案，相较于室外的风冷散热方案，在大幅提高散热效率的同时，从根本上避免了风冷机组进风口和排风口气流短路的现象发生，而第二冷媒循环系统30的存在则保证了对第一换热器21的散热可以避免空间上的干扰，保证了室外机组散热的稳定性。

其中，第一换热器21可以是翅片式换热器、板式换热器、喷淋式换热器或者板式换热器中的任一种，只要可以达到换热效果，在此均不作限制。

为了在达到更好换热效果的同时，进一步减小第一换热器21的体积，设置第一换热器21为微通道换热器，也称为微通道，就是通道当量直径在10-1000μm之间的换热器，这种换热器的扁平管内有数十条细微流道,在扁平管的两端与圆形集管相联，集管内设置隔板，将换热器流道分隔成数个流程，从而实现通道内外流体的热交换。

与常规换热器相比，微通道换热器体积小换热系数大，换热效率高，在满足更高的能效标准的同时，还具有优良的耐压性能；通常以二氧化碳为制冷工质，符合环保要求。在保证换热效果的同时，还可以进一步减小换热器以及壳体10的体积占用空间。

由于第一冷媒循环系统20中的第一冷媒在循环流经压缩机时，需要压缩机对其进行压缩，而压缩机的结构件在运行时必须要润滑油对各个运行的结构件进行润滑保护，这样不可避免的会有部分润滑油自压缩机处跟随第一冷媒进行循环流动，这样，带有润滑油的第一冷媒在循环流通时，循环管路的内壁难免被附着一层油膜，对于翅片式换热器或者微通道换热器而言，由于通道当量直径直径较大，油膜的隔热效果对于换热器的换热效率影响有限；但是，当第一换热器21为微通道换热器时，由于通道当量直径仅仅为10-1000μm，这样油膜的隔热效果会大大减低微通道换热器的换热效果。

因此，设置第一换热器21中的第一冷媒能够反向流动，对第一换热器21的内壁进行反向冲洗，实现油膜的清除效果，降低内壁附着的油膜对于第一换热器21换热效率的影响，从而保证第一换热器21的换热效率。

其中，第一换热器21中第一冷媒的反向流动，具有多种实现方案，具体的：

首先，在第一换热器21两端的循环管路上设置第一支管281和第二支管282，如图3所示，同时，在第一支管281和第二支管282上分别设置对应的第一阀门283和第二阀门284，第一支管281和第二支管282交错设置，且在循环管路与第一支管281和第二支管282连通点之间分别设置第三阀门285和第四阀门286，这样，通过控制第一阀门283、第二阀门284、第三阀门285和第四阀门286开闭就可以实现第一换热器21中第一冷媒的正向流通和反向冲洗。举例来说，闭合第一阀门283和第二阀门284，打开第三阀门285和第四阀门286，即实现第一冷媒的正向循环流通，而打开第一阀门283和第二阀门284，闭合第三阀门285和第四阀门286，就可实现第一冷媒在第一换热器21中的方向冲洗效果。

其次，反向冲洗功能还可以通过设置四通阀24来实现，如图4所示，将第一换热器21的两端口分别连通第一管路22和第二管路23，蒸发器的两端口分别连通一级供气管251和一级回液管261，第一管路22和第二管路23通过四通阀24与一级供气管251和一级回液管261连通。这样，当四通阀24处于第一状态时，第一管路22连通一级供气管251，第二管路23连通一级回液管261，进而实现第一冷媒的正向循环流通；而当四通阀24处于第二状态时，第一管路22连通一级回液管261，第二管路23连通一级供气管251，从而实现第一冷媒在第一换热其中的反向冲洗效果。相较于其他方案，在实现上述功能的同时，该四通阀24的设置大大减少了阀门的设置数量，减少了操作控制流程，并且也无需设置额外的支管管路，结构简单有效。

为了进一步降低油膜对第一换热器21换热效率的影响，如图4所示，在第一换热器21的两端分别连通滤油器271，这样，无论是正向连通还是反向清洗，均可以通过滤油器271混合在第一冷媒中的润滑油进行过滤收集，避免润滑油的集聚阻塞第一换热器21的通道并影响其换热效率。

反向冲洗仅仅是通过不同的角度实现对油膜更好的清洁效果，但是，对于顽固的油渍，清洁效果并不好。为了进一步增加反向冲洗的清洁效果，如图3所示，在第一换热器21的两端分别连通压力开关272，这样，在反向冲洗时，可以通过调节压力开关272的开度大小，调整第一冷媒在方向冲洗过程中的冲击力；例如，可以通过减小压力开关272的开度大小，而增加第一换热器21中冷媒的流速，增加反向冲洗时的冲击力，从而实现更好的清洁冲洗效果。

此外，在第一冷媒的正向循环流通时，还可以通过调节压力开关272的开度大小来调整第一换热器21中冷媒的流通量，可通过配合温度传感器，实现空调系统的对温度的精确调控。

为了实现压力开关272的精确调整，如图4所示，在第一换热器21的两端分别连通压力传感器273，这样可以通过压力传感器273实时检测第一冷媒循环系统20的内部压力，进而实现压力开关272的精确调整。

由于该空调室外机冷却设备可以在有限的空间内实现第一换热器21的高效换热效果，为了进一步提升壳体10内部空间的利用率，设置第一换热器21为多个，且多个第一换热器21之间通过并联和/或串联的方式与蒸发器循环连通。

具体的，空调室外机冷却设备还包括二级供气管252、二级回液管262、三级供气管253和三级回液管263。

如图1所示，对于每排的多个第一换热器21，多个一级供气管251并联连通于二级供气管252，多个一级回液管261之间近似串联；而对于最右侧一列的多个第一换热器21，多个二级供气管252并联连通于三级供气管253，多个一级回液管261并联连通三级回液管263。如此设置，可以实现多个第一换热器21的串联和/或并联连通。

其中，对于图1所示的第一换热器21的连接方案，举例来说，若顺时针方向为第一冷媒的流通正向，逆时针方向为第一冷媒的流通反向，当第一冷媒反向流通时，每排的多个第一换热器21中的第一冷媒沿串联的以及回液管从左向左依次流通至三级回液管263处。需要说明的是，对于图1所示的第一换热器21的连接方案，在进行反向清洗时，每排的多个第一换热器21同时进入反向清洗状态，在进行反向冲洗时，不会影响第一换热器21(即冷凝器)的冷却降温效果。

如图2所示，多个第一换热器21之间还可以完全实现并联的连接结构，具体的，每排或者每列的多个一级供气管251并联连通于二级供气管252，多个一级回液管261并联连通于二级回液管262，在对应每列或者每排的最外一侧，多个二级供气管252并联连通于三级供气管253，多个二级回液管262并联连通于三级回液管263。这样，多个第一换热器21之间完全相互独立，互不影响，可以对每个第一换热器21实现单独的操控；例如，当空调以低功率运行时，完全可以通过控制四通阀24闭合一些第一换热器21的循环通路，即使其他工作的第一换热器21相互间隔远离，从而使得冷却液的冷却效果更好。

需要说明的是，附图中，箭头方向分别表示第一冷媒循环流通的方向，而双向箭头则表示即可以正向流通，也可以反向流通。

实现对第一换热器21持续高效地降温需要第二冷媒循环系统30具有较好的散热条件。如图5所示，第二冷媒循环系统30包括循环连通的第二换热器31和冷却塔32，第二换热器31浸泡在冷却液中，进一步提升了第二换热器31的换热效率，而冷却塔32用于对循环流动的第二冷媒进行冷却，这样，可以通过第二冷媒循环系统30将热量集中于散热效果较好的冷却塔32处进行降温散热。

其中，一、第二换热器31可以是一个也可以是多个，也可以是任意一种可以起作用的换热器，对于第二换热器31的设置数量，可以通过计算单个第二换热器31的有效符合以及壳体10内的散热总符合来确定第二换热器31的设置数量。二、冷却塔32可以设置于较为空旷的高处，可以更好地实现冷却效果，相应的，冷却塔32与壳体10的第二冷媒循环系统30可以一一对应设置，在冷却塔32的有效负荷范围内，一个冷却塔32也可以通过多个第二冷媒循环系统30对应多个壳体10用于对其进行冷却降温。三、第二冷媒可以是如氟利昂或者二氧化碳之类的制冷剂，也可以是不导电且没有腐蚀性冷却液，如去离子水、硅油或者电子氟化液等，在此不做限制。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种空调，包括第一方面中任一项空调室外机冷却设备。

由于第一冷媒通过第一冷媒循环系统20将室内机蒸发器处的热量转移至第一换热器21处，在壳体10内，第一换热器21浸泡在冷却液中，第一冷媒液化放出热量，从而使得冷却液的温度升高；随后，通过第二冷媒循环系统30中的第二冷媒，将壳体10内冷却液的热量转移至预设位置进行冷却，从而实现对第一换热器21(即空调冷凝器)的有效散热，进而保证了室内机的高效制冷，使得数据中心机房内的服务器始终在最适宜的环境温度下稳定工作，大大提升了服务器系统的稳定性与安全性。

显而易见的，在壳体10内，通过冷却液对冷凝器进行直接冷却的降温方案，相较于室外的风冷散热方案，在大幅提高散热效率的同时，从根本上避免了风冷机组进风口和排风口气流短路的现象发生，而第二冷媒循环系统30的存在则保证了对第一换热器21的散热可以避免空间上的干扰，保证了室外机组散热的稳定性，进而使得空调可以稳定地进行制冷运行。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空调室外机冷却设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内装有冷却液；

第一换热器，用于与室内机的蒸发器组成第一冷媒循环系统，所述第一换热器浸泡在所述冷却液中；

第二冷媒循环系统，用于带走所述冷却液的热量。

2.根据权利要求1所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第一换热器为微通道换热器。

3.根据权利要求2所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第一换热器中的第一冷媒能够反向流动，用于对所述第一换热器的内壁进行反向冲洗。

4.根据权利要求3所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第一换热器的两端口分别连通第一管路和第二管路，所述蒸发器的两端口分别连通一级供气管和一级回液管，所述第一管路和所述第二管路通过四通阀与所述一级供气管和所述一级回液管连通；

当所述四通阀处于第一状态时，所述第一管路连通所述一级供气管，所述第二管路连通所述一级回液管；

当所述四通阀处于第二状态时，所述第一管路连通所述一级回液管，所述第二管路连通所述一级供气管。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第一换热器的两端分别连通滤油器。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第一换热器的两端分别连通压力开关。

7.根据权利要求6所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第一换热器的两端还分别连通压力传感器。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第一换热器为多个，多个所述第一换热器之间通过并联和/或串联的方式与所述蒸发器循环连通。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的空调室外机冷却设备，其特征在于，所述第二冷媒循环系统包括循环连通的第二换热器和冷却塔，所述第二换热器浸泡在所述冷却液中，所述冷却塔用于冷却循环流动的第二冷媒。

10.一种空调，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的空调室外机冷却设备。

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