CN214223467U - 回热储液器及机房制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种回热储液器和一种机房制冷系统。本实用新型实施例提供的回热储液器包括：罐体，罐体包括：进气口、出气口、进液口和出液口，进气口与出口气分别位于罐体的两端，进液口和出液口分别位于罐体的上部和下部；其中，罐体内设置有换热盘管，换热盘管的两端分别与进气口和出气口连接，以使换热盘管中的气体与罐体内的液体进行热交换。本实用新型实施例提供的回热储液器，集回热循环与储液功能于一体，在原有储液罐的基础上，设置换热盘管，增加回热循环，不需要额外增加回热器部件，即可实现制冷剂液体的过冷和制冷剂蒸汽的过热，避免了制冷剂泵气蚀和压缩机液击现象的发生。

Description

回热储液器及机房制冷系统

技术领域

本实用新型涉及机房制冷技术领域，尤其涉及一种回热储液器及一种机房制冷系统。

背景技术

伴随云计算、大数据的发展，机房数量特别是中小型数据中心数量节节攀升，为满足机房内设备散热需求，往往采用风冷精密空调制冷，由于需要全年不间断供冷，同时机房内设备冷负荷巨大，风冷精密空调缺少节能措施，制冷系统占数据中心总体能耗比例极大，应用节能技术刻不容缓。

利用自然冷源是一种十分有效的节能手段，常用的手段有直接将室外低温空气引入机房，其无需复杂系统及设备，室外冷源直接与机房内设备换热；第二种为利用热管原理或制冷泵间接利用自然冷源进行换热，但此种方法需要增加相应的设备，如泵柜等，或满足一定的应用条件，如保证室内机与外机具有一定的高度差等。

风冷精密空调在中小型数据中心中广泛应用，且无需考虑水源问题，但其制冷模式单一，能耗高，不节能，并不是一种完美的机房制冷手段。对于利用自然冷源的方法，直接利用自然冷源，尽管设备及操作简单，但新风进机房会带来洁净度、湿度控制、腐蚀性等问题，在大部分地区的机房无法采用这种方式供冷；间接利用自然冷源，需要相应的制冷系统，安全性尤为重要，需保证压缩机和制冷剂泵的稳定运行。压缩机与制冷剂泵运行时，为防止液击或气蚀的发生，往往通过增加冷凝器尺寸、增加气液分离器等保证系统运行的安全，这就增加了室外机的尺寸，同时增加了系统的复杂程度。基于此，解决制冷剂泵气蚀和压缩机液击的问题，成为优化机房制冷系统的首要任务。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种回热储液器及一种机房制冷系统，用以解决现有技术中制冷剂泵气蚀和压缩机液击的缺陷。

本实用新型实施例提供一种回热储液器，包括：罐体，所述罐体包括：进气口、出气口、进液口和出液口，所述进气口与所述出口气分别位于所述罐体的两端，所述进液口和所述出液口分别位于所述罐体的上部和下部；其中，所述罐体内设置有换热盘管，所述换热盘管的两端分别与所述进气口和所述出气口连接，以使所述换热盘管中的气体与所述罐体内的液体进行热交换。

根据本实用新型一个实施例的回热储液器，所述换热盘管包括彼此连接的直管和螺旋管。

根据本实用新型一个实施例的回热储液器，所述换热盘管为蛇形盘管。

本实用新型实施例还提供一种机房制冷系统，包括如上所述的回热储液器、制冷剂泵、节流装置、空调末端、压缩机和冷凝器，其中，所述空调末端的出口与所述回热储液器的所述进气口连接，所述回热储液器的所述出气口与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口与所述制冷剂泵连接，所述制冷剂泵与所述节流装置连接，所述节流装置与所述空调末端连接。

根据本实用新型一个实施例的机房制冷系统，第一旁通路和第一电磁阀，所述第一旁通路的两端分别与所述回热储液器的所述进气口和所述出气口连接，所述第一电磁阀设置在所述第一旁通路上。

根据本实用新型一个实施例的机房制冷系统，第二旁通路和第二电磁阀，所述第二旁通路的两端分别与所述压缩机的进口和出口连接，且所述第二电磁阀设置在所述第二旁通路上。

根据本实用新型一个实施例的机房制冷系统，第三旁通路和第三电磁阀，所述第三旁通路的两端分别与所述节流装置的进口和出口连接，且所述第三电磁阀设置在所述第三旁通路上。

根据本实用新型一个实施例的机房制冷系统，第四旁通路和第四电磁阀，所述第四旁通路的两端分别与所述制冷剂泵的进口和出口连接，且所述第四电磁阀设置在所述第四旁通路上。

根据本实用新型一个实施例的机房制冷系统，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述出气口处。

根据本实用新型一个实施例的机房制冷系统，所述机房制冷系统包括：压缩制冷模式构型、混合制冷模式构型和自然冷源制冷模式构型；在压缩制冷模式构型下，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀断开，第四电磁阀闭合，所述空调末端的出口与所述回热储液器的所述进气口连接，所述回热储液器的所述出气口与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口通过所述第四旁通路与所述节流装置连接，所述节流装置与所述空调末端连接；

在混合制冷模式构型下，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀均断开，所述空调末端的出口与所述回热储液器的所述进气口连接，所述回热储液器的所述出气口与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口与所述制冷剂泵连接，所述制冷剂泵与所述节流装置连接，所述节流装置与所述空调末端连接；

在自然冷源制冷模式构型下，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁闭合，所述第四电磁阀断开，所述空调末端的出口通过所述第一旁通路、所述第二旁通路与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口与所述制冷剂泵连接，所述制冷剂泵通过所述第三旁通路与所述空调末端连接。

本实用新型实施例提供的回热储液器，集回热循环与储液功能于一体，在原有储液罐的基础上，设置换热盘管，增加回热循环，不需要额外增加回热器部件，即可实现制冷剂液体的过冷和制冷剂蒸汽的过热，避免了制冷剂泵气蚀和压缩机液击现象的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本实用新型实施例提供的一种机房制冷系统的结构示意图；

图2是图1中示出的回热储液器的一个实施例的结构示意图；

图3是图1中示出的回热储液器的又一实施例的结构示意图。

附图标记：

1：回热储液器；2：压缩机；3：节流装置；4：制冷剂泵；5：空调末端；6：冷凝器；11：进气口；12：出气口；13：进液口；14：出液口；15：换热盘管；16：罐体；21：第一电磁阀；22：第二电磁阀；23：第三电磁阀；24：第四电磁阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

下面结合图1至图3描述本实用新型实施例的回热储液器以及机房制冷系统。

如图2和图3所示，在本实用新型的一个实施例中，回热储液器1包括罐体16，该罐体16上形成有进气口11和出气口12。换热盘管15设置在该罐体16内，且该进气口11与出气口12分别与换热盘管15的两端连接。具体来说，制冷剂蒸汽由进气口11进入换热盘管15中，由出气口12流出换热盘管15。

进液口13设置在罐体16的上部，出液口14设置在罐体16的下部。具体来说，进液口13与出液口14可以设置在罐体16的同侧，也可以设置在罐体16的两侧。制冷剂液体由进液口13进入罐体16内，与换热盘管15中的制冷剂蒸汽进行热交换，使制冷剂液体过冷，消除其中未冷凝的气体，同时使制冷剂蒸汽过热，消除其中可能夹带的未蒸发的液滴，使得由出液口14流出的制冷剂液体中没有气体，由出气口12流出的制冷剂蒸汽中没有滴液，进而使进入压缩机的制冷剂蒸汽不会对压缩机产生液击，进入制冷剂泵的制冷剂液体不会对制冷剂泵产生气蚀。

本实用新型实施例提供的回热储液器，集回热循环与储液功能于一体，在原有储液罐的基础上，设置换热盘管，增加回热循环，不需要额外增加回热器部件，即可实现制冷剂液体的过冷和制冷剂蒸汽的过热，避免了制冷剂泵气蚀和压缩机液击现象的发生。

根据回热储液器1形状的不同，换热盘管15也有多种形态。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，当回热储液器1为竖向回热储液器1时，换热盘管15采用直管与螺旋管相结合的方式，其下部为螺旋管。具体来说，螺旋管浸没在制冷剂液体中，与制冷剂液体充分换热，上部为直管，可以减少无热交换时管道内的压力损失。

进一步地，如图2所示，在此实施例中，进气口11和出气口12分别位于罐体16的下部和上部，进液口13和出液口14位于罐体16的一侧，且进液口13位于出液口14的上方。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，当回热储液器1为横向回热储液器1时，换热盘管15为蛇形盘管，靠近罐体16的下部设置。此时，进气口11与进液口13均设置在回热储液器1的一端，且进液口13位于进气口11的上方。相应地，出气口12与出液口14设置在回热储液器1的另一端，且出气口12位于出液口14的上方。换热盘管15设置在靠近罐体16的下部，以保证制冷剂液体能够淹没换热盘管15，使得换热盘管15能够与制冷剂液体充分换热。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，换热盘管15浸没在制冷剂液体中的部分之所以为螺旋形或者蛇形，其主要目的是增大换热盘管15与制冷剂液体的接触面积，增强换热效率。可以理解的是，基于此目的，但凡能够增大换热面积的盘管形状均在本实用新型的保护范围内，而不仅仅局限于上述罗列的盘管的形状。

如图1所示，本实用新型实施例还提供了一种机房制冷系统，包括回热储液器1、压缩机2、节流装置3、制冷剂泵4、空调末端5以及冷凝器6。具体来说，空调末端5产生的制冷剂蒸汽由回热储液器1的进气口11进入换热盘管15中，冷凝器6产生的制冷剂液体由回热储液器1的进液口13进入罐体16中，与换热盘管15中的制冷剂蒸汽进行热交换，使制冷剂液体过冷，消除其中未冷凝的气体，同时使制冷剂蒸汽过热，消除其中可能夹带的未蒸发的液滴。热交换的制冷剂蒸汽由出气口12进入压缩机2中，压缩成高温高压的气体后进入冷凝器6中完成冷凝过程，变成制冷剂液体由回热储液器1的进液口13进入罐体16中与换热盘管15中的制冷剂蒸汽进行热交换。热交换后的制冷剂液体成为过冷状态，其可提供更大的制冷量。过冷状态的制冷剂液体由出液口14进入制冷剂泵4中，然后流经节流装置3成为低温低压的液体，进入空调末端5中完成制冷。

在本实用新型的一个实施例中，空调末端5处设置有温度传感器，用于检测空调回风温度。进一步地，空调末端5可以为房间级空调或者行级空调设备。

在本发明的一个实施例中，冷凝器6处设置有温度传感器，用于检测室外环境温度。

本实用新型实施例提供的机房制冷系统，通过设置回热储液器，增加了回热循环，不需要再额外增设回热器部件。通过回热循环，实现了冷凝器制冷剂液体的过冷及空调制冷剂蒸汽的过热，避免了制冷剂泵气蚀和压缩机液击现象的发生，在保障机房制冷系统安全性的前提下，节省了压缩机前设置气液分离器这一部件，简化了机房制冷系统。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，机房制冷系统还包括：第一旁通路、第二旁通路、第三旁通路、第四旁通路以及第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23和第四电磁阀24。

具体来说，第一旁通路连接在回热储液器1的两端，并分别与回热储液器1的进气口11和出气口12连接。第一电磁阀21设置在第一旁通路上，以控制第一旁通路的连通和关断。第二旁通路的两端分别与压缩机2的进口和出口连接，第二电磁阀22设置在第二旁通路上，以控制第二旁通路的连通和关断。第三旁通路的两端分别与节流装置3的进口和出口连接，第三电磁阀23设置在第三旁通路上，以控制第三旁通路的连通和关断。第四旁通路的两端分别与制冷剂泵4的进口和出口连接，第四电磁阀24设置在第四旁通路上，以控制第四旁通路的连通和关断。在本实用新型的实施例中，各个电磁阀可远程操作，自动控制阀门开闭。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，机房制冷系统还包括温度传感器。温度传感器设置在回热储液器1的出气口12处，用于监测热交换后制冷剂蒸汽的温度。当回热储液器1的回热功能打开时，为防止热交换后过热的制冷剂蒸汽的温度过高，导致压缩机2吸入的气体温度过高，影响压缩机2运行，在回热储液器1的出气口12处安装温度传感器，监测热交换后过热的制冷剂蒸汽的温度，当温度高于一定值时，停止回热，闭合第一电磁阀21，使第一旁通路连通，空调末端5产生的制冷剂蒸汽直接进入第一旁通路，然后进入冷凝器6中。当监测到热交换后过热的制冷剂蒸汽的温度降低至允许回热范围内时，断开第一电磁阀21，再次开启回热功能。

在本实用新型的一个实施例中，机房制冷系统包括压缩制冷模式构型、混合制冷模式构型和自然冷源制冷模式构型。具体来说，

在压缩制冷模式下，制冷剂泵4关闭，第四电磁阀24闭合，第四旁通路流通。第一电磁阀21、第二电磁阀22和第三电磁阀23断开，第一旁通路、第二旁通路和第三旁通路关断。节流装置3导通，压缩机2工作，回热储液器1开启回热功能。空调末端5产生的制冷剂蒸汽进入回热储液器1中，经过热交换成为过热蒸汽，消除其中可能夹杂的液滴，进入压缩机2中，压缩成高温高压的气体进入冷凝器6中完成冷凝过程，变成制冷剂液体进入回热储液器1中，在其中与换热盘管15中的制冷剂蒸汽进行热交换，成为过冷状态，经过第四旁通路进入节流装置3中，成为低温低压的液体，再进入空调末端5中完成制冷。

在混合制冷模式下，第一电磁阀21、第二电磁阀22、第三电磁阀23和第四电磁阀24均断开，第一旁通路、第二旁通路、第三旁通路和第四旁通路均关断。制冷剂泵4和压缩机2均处于工作状态，节流装置3导通。回热储液器1开启回热功能。空调末端5产生的制冷剂蒸汽进入回热储液器1中，经过热交换成为过热蒸汽，消除其中可能夹杂的液滴，进入压缩机2中，压缩成高温高压的气体进入冷凝器6中完成冷凝过程，变成制冷剂液体进入回热储液器1中，在其中与换热盘管15中的制冷剂蒸汽进行热交换，成为过冷状态，经过制冷剂泵4增压后，增加其循环的压力，减少压缩机2的能耗，然后进入节流装置3中，成为低温低压的液体，再进入空调末端5中完成制冷。

在自然冷源制冷模式下，第一电磁阀21、第二电磁阀22和第三电磁阀23闭合，第四电磁阀24断开。第一旁通路、第二旁通路和第三旁通路流通，第四旁通路关断。此时，制冷剂泵4运行，节流装置3、压缩机2不工作。在该模式下，不开启回热功能。空调末端5产生的制冷剂蒸汽在制冷剂泵4的作用下进入冷凝器6中完成冷凝，冷凝后的制冷剂液体进入回热储液器1中，再通过制冷剂泵4的作用进入空调末端5完成制冷。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，压缩机2采用变压比转子型节能压缩机，对压缩机进行变频技术优化，实现压缩机低压比情况下安全运行，控制机组在室外较宽的温度范围内节能运行，能够很好利用过渡季节与低温季节的自然冷源。

本实用新型实施例提供的机房制冷系统，能够提供三种制冷模式，可以充分利用过渡季节与低温季节的自然冷源实现制冷，降低了风冷精密空调的能耗。

在本实用新型的实施例中，机房制冷系统的控制系统分为两个部分，第一部分是对回热储液器1的控制，运行压缩制冷模式及混合制冷模式时，回热储液器1的回热功能打开，为防止制冷剂蒸汽过热后温度过高，导致压缩机2吸气温度过高，影响压缩机2运行，通过设置在回热储液器1出气口12的温度传感器监测回热后制冷剂蒸汽的温度，当吸气温度高于一定值时，停止回热，打开第一电磁阀21，使第一旁通路流通，当监测到回热储液器1出气口12制冷剂蒸汽温度降低至允许回热范围内时，关闭第一电磁阀21，再次开启回热功能。

第二部分是对制冷系统运行模式的控制，空调末端5处设置的温度传感器用于检测回风温度Ti，冷凝器6处设置的温度传感器用于检测室外环境温度Td。通过比较回风温度Ti与室外环境温度Td的关系，判断系统运行模式，当Ti-Td≥A时，运行自然冷源制冷模式；当B≤Ti-Td＜A时，运行混合制冷模式；当Ti-Td＜B时，运行压缩制冷模式。其中A、B为预设的温度参数，由系统运行状况及当地气候条件决定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种回热储液器，其特征在于，包括：罐体，所述罐体包括：进气口、出气口、进液口和出液口，所述进气口与所述出气口分别位于所述罐体的两端，所述进液口和所述出液口分别位于所述罐体的上部和下部；

其中，所述罐体内设置有换热盘管，所述换热盘管的两端分别与所述进气口和所述出气口连接，以使所述换热盘管中的气体与所述罐体内的液体进行热交换。

2.根据权利要求1所述的回热储液器，其特征在于，所述换热盘管包括彼此连接的直管和螺旋管。

3.根据权利要求1所述的回热储液器，其特征在于，所述换热盘管为蛇形盘管。

4.一种机房制冷系统，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的回热储液器、制冷剂泵、节流装置、空调末端、压缩机和冷凝器，

其中，所述空调末端的出口与所述回热储液器的所述进气口连接，所述回热储液器的所述出气口与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口与所述制冷剂泵连接，所述制冷剂泵与所述节流装置连接，所述节流装置与所述空调末端连接。

5.根据权利要求4所述的机房制冷系统，其特征在于，还包括：第一旁通路和第一电磁阀，所述第一旁通路的两端分别与所述回热储液器的所述进气口和所述出气口连接，所述第一电磁阀设置在所述第一旁通路上。

6.根据权利要求5所述的机房制冷系统，其特征在于，还包括：第二旁通路和第二电磁阀，所述第二旁通路的两端分别与所述压缩机的进口和出口连接，且所述第二电磁阀设置在所述第二旁通路上。

7.根据权利要求6所述的机房制冷系统，其特征在于，还包括：第三旁通路和第三电磁阀，所述第三旁通路的两端分别与所述节流装置的进口和出口连接，且所述第三电磁阀设置在所述第三旁通路上。

8.根据权利要求7所述的机房制冷系统，其特征在于，还包括：第四旁通路和第四电磁阀，所述第四旁通路的两端分别与所述制冷剂泵的进口和出口连接，且所述第四电磁阀设置在所述第四旁通路上。

9.根据权利要求4所述的机房制冷系统，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述出气口处。

10.根据权利要求8所述的机房制冷系统，其特征在于，所述机房制冷系统包括：压缩制冷模式构型、混合制冷模式构型和自然冷源制冷模式构型；

在压缩制冷模式构型下，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀断开，第四电磁阀闭合，所述空调末端的出口与所述回热储液器的所述进气口连接，所述回热储液器的所述出气口与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口通过所述第四旁通路与所述节流装置连接，所述节流装置与所述空调末端连接；

在混合制冷模式构型下，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀均断开，所述空调末端的出口与所述回热储液器的所述进气口连接，所述回热储液器的所述出气口与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口与所述制冷剂泵连接，所述制冷剂泵与所述节流装置连接，所述节流装置与所述空调末端连接；

在自然冷源制冷模式构型下，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁闭合，所述第四电磁阀断开，所述空调末端的出口通过所述第一旁通路、所述第二旁通路与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述回热储液器的所述进液口连接，所述回热储液器的所述出液口与所述制冷剂泵连接，所述制冷剂泵通过所述第三旁通路与所述空调末端连接。

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