CN216431957U - 空调系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种空调系统，其包括：冷源设备，用于提供冷冻水；数据中心空调子系统，用于对数据中心进行散热，其包括水冷式换热器；以及房间空调子系统，其包括水冷式冷凝器；其中，水冷式换热器和水冷式冷凝器串联设置在冷源设备的供水循环水路上，且水冷式换热器位于水冷式冷凝器的上游。在数据中心空调子系统处于风冷模式和房间空调子系统处于制冷模式下，冷源设备依次向水冷式换热器和水冷式冷凝器供水，实现了阶梯式供冷，从而使得制冷设备的能源被充分利用，从而提高系统能效。

Description

空调系统

技术领域

本公开涉及空调设备技术领域，尤其涉及一种空调系统。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

数据中心在运行初期上架率普遍偏低，导致系统长期处于低负荷运行状态，系统能效较低，制冷系统的能源没有被充分利用，且大部分数据中心高温回风的热量也没有得到利用。

实用新型内容

经发明人研究发现，相关技术中存在系统能效不高的问题。

有鉴于此，本公开实施例提供一种空调系统，能够提高系统能效。

本公开的一些实施例提供了一种空调系统，包括：

冷源设备，用于提供冷冻水；

数据中心空调子系统，用于对数据中心进行散热，其包括水冷式换热器；以及

房间空调子系统，其包括水冷式冷凝器；

其中，水冷式换热器和水冷式冷凝器串联设置在冷源设备的供水循环水路上，且水冷式换热器位于水冷式冷凝器的上游。

在一些实施例中，数据中心空调子系统还包括水冷机构，用于对数据中心进行水冷散热，水冷式换热器被配置为对数据中心进行风冷散热，水冷式换热器和水冷机构串联设置在冷源设备的供水循环水路上，且水冷式换热器位于水冷机构的上游。

在一些实施例中，在冷源设备的供水循环水路上，水冷式冷凝器能够可切换地设置在水冷机构的上游。

在一些实施例中，数据中心空调子系统包括制冷除湿段，水冷式换热器设置在制冷除湿段内。

在一些实施例中，数据中心空调子系统包括回风通道，房间空调子系统还包括风冷式蒸发器，风冷式蒸发器设置在回风通道内。

在一些实施例中，房间空调子系统还包括压缩机，切换阀、膨胀阀以及换热器，切换阀用于切换压缩机的冷媒流路，以使得房间空调子系统在制冷模式和制热模式之间切换，在制冷模式下，换热器作为冷凝器；在制热模式下，换热器作为蒸发器。

在一些实施例中，还包括设置在冷源设备的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制冷源设备单独向水冷式换热器供水或依次向水冷式换热器和水冷式冷凝器供水。

在一些实施例中，还包括设置在冷源设备的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制冷源设备单独向水冷式换热器供水或依次向水冷式换热器和水冷机构供水。

在一些实施例中，还包括设置在冷源设备的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制冷源设备单独向水冷式换热器供水、依次向水冷式换热器和水冷式冷凝器供水或依次向水冷式换热器、水冷式冷凝器和水冷机构供水。

因此，基于上述技术方案，本公开的空调系统由数据中心空调子系统和房间空调子系统组成，水冷式换热器和水冷式冷凝器串联设置在冷源设备的供水循环水路上，且水冷式换热器位于水冷式冷凝器的上游，在数据中心空调子系统处于风冷模式和房间空调子系统处于制冷模式下，冷源设备依次向水冷式换热器和水冷式冷凝器供水，实现了阶梯式供冷，从而使得制冷设备的能源被充分利用，从而提高系统能效。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开空调系统的一些实施例的结构原理示意图；

图2是根据本公开空调系统的一些实施例中数据中心空调子系统的数据中心结构示意图；

图3是根据本公开制冷系统的一些实施例中房间空调子系统的房间结构示意图；

图4是根据本公开空调系统的另一些实施例中数据中心空调子系统的数据中心结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～图3所示，本公开的一些实施例提供了一种空调系统，包括：冷源设备1、数据中心空调子系统2以及房间空调子系统3，其中，冷源设备1用于提供冷冻水；数据中心空调子系统2用于对数据中心进行散热，其包括水冷式换热器4；房间空调子系统3包括水冷式冷凝器7；水冷式换热器4和水冷式冷凝器7串联设置在冷源设备1的供水循环水路上，且水冷式换热器4位于水冷式冷凝器7的上游。

如图1所示，在该示意性的实施例中，如图1中的虚线所示，水冷式换热器4和水冷式冷凝器7串联设置在冷源设备1的供水循环水路上，且水冷式换热器4位于水冷式冷凝器7的上游，在数据中心空调子系统2处于风冷模式和房间空调子系统3处于制冷模式下，冷源设备1依次向水冷式换热器4和水冷式冷凝器7供水，由于水冷式冷凝器7的制冷要求没有水冷式换热器4的制冷需求高，冷冻水在经过水冷式换热器4后温度有所上升，正好符合了水冷式冷凝器7的制冷需求，实现了阶梯式供冷，从而使得制冷设备1的冷源被充分利用，从而提高系统能效。

如图1和图2所示，数据中心空调子系统2用于制造低温度的媒介(冷风和/或冷却水)，通过热量交换的形式，带走数据中心的热量，如图2所示，在一些实施例中，数据中心空调子系统2包括混风段201、制冷除湿段202、加湿段203、架空地板204；热通道205、207；冷通道206、数据处理设备208以及回风通道209；水冷式换热器4设置在制冷除湿段202内。

在一些实施例中，如图1和图3所示，房间空调子系统3包括风冷式蒸发器5、压缩机9，切换阀8、膨胀阀10以及换热器6，切换阀8用于切换压缩机9的冷媒流路，以使得房间空调子系统3在制冷模式和制热模式之间切换。在制冷模式下，换热器6作为冷凝器；在制热模式下，换热器6作为蒸发器。

如图1所示，在冷媒流路和冷却水路上设有通断阀11～20。在一些实施例中，空调系统还包括设置在冷源设备1的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制冷源设备1单独向水冷式换热器4供水或依次向水冷式换热器4和水冷式冷凝器7供水。

在一些实施例中，空调系统还包括设置在冷源设备1的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制冷源设备1单独向水冷式换热器4 供水或依次向水冷式换热器4和水冷机构供水。

在一些实施例中，空调系统还包括设置在冷源设备1的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制冷源设备1单独向水冷式换热器4 供水、依次向水冷式换热器4和水冷式冷凝器7供水或依次向水冷式换热器4、水冷式冷凝器7和水冷机构供水。

如图3所示，房间空调子系统3中的房间包括新风入口301、混风段302、制冷除湿和制热段303、加湿段304、回风口305、回风通道306、排风口307、风阀308和309。

在一些实施例中，数据中心空调子系统2还包括水冷机构，用于对数据中心进行水冷散热，水冷式换热器4被配置为对数据中心进行风冷散热，水冷式换热器4和水冷机构串联设置在冷源设备1的供水循环水路上，且水冷式换热器4位于水冷机构的上游。利用风冷加水冷的模式，集成风冷和水冷两种模式，满足不同场景下的制冷需求。冷源设备1依次向水冷式换热器4和水冷机构供水，由于水冷机构的制冷要求没有水冷式换热器4的制冷需求高，冷冻水在经过水冷式换热器4后温度有所上升，正好符合了水冷机构的制冷需求，实现了阶梯式供冷，从而使得制冷设备1的冷源被充分利用，从而提高系统能效。

在一些实施例中，在冷源设备1的供水循环水路上，水冷式冷凝器7能够可切换地设置在水冷机构的上游，这样能够使得控制冷源设备1依次向水冷式换热器4、水冷式冷凝器7和水冷机构供水，实现了三级阶梯式供冷，最大化地利用了制冷设备1的冷源，进一步提高系统能效。

如图1和图2所示，在一些实施例中，风冷式蒸发器5设置在回风通道202内，数据中心高温回风的热量被风冷式蒸发器5吸收得到利用，从而为房间提供热能，提高能源利用率，提升系统能效，节能环保，具有较高的可实施性。

下面以图1～图3所示的实施例为例来说明本公开空调系统的工作模式如下：

数据中心根据其运行特点需要全年制冷，数据中心空调子系统2 具有风冷模式和风冷水冷集成模式。

在风冷模式下，通断阀11开启，通断阀13则根据房间空调子系统3的模式选择打开或者关闭(在制冷模式关闭，在制热模式打开)，通断阀14则根据房间空调子系统3的模式选择打开或者关闭(在制冷模式打开，在制热模式关闭)，在房间空调子系统3处于制冷模式下，冷源设备1产生的冷冻水经过水冷式换热器4和水冷式冷凝器7 换热后，回到冷源设备1，如此循环；在房间空调子系统3处于制热模式下，冷源设备1产生的冷冻水经过水冷式换热器4后，直接回到冷源设备1，如此循环；数据中心室内的高温回风在制冷除湿段202 与水冷式换热器4充分换热，降温除湿，经过加湿段304，将空气处理至送风状态点，再由架空地板204送入冷通道206中，冷空气与数据处理设备进行换热，通过热通道205和207，进入回风通道209，然后进入回风段201，再次进入制冷除湿段202，形成循环。

风冷模式适用于数据中心设备上架率不高，整个数据中心负荷率不高或者设备功率密度不高的情况，该情况通常会出现在数据中心建成初期，或者一些中小型的数据中。

在风冷水冷集成模式下，通断阀11、通断阀12、通断阀17～20 全部开启，通断阀13则根据房间空调子系统3的模式选择打开或者关闭(在制冷模式关闭，在制热模式打开)，通断阀14则根据房间空调子系统3的模式选择打开或者关闭(在制冷模式打开，在制热模式关闭)，在房间空调子系统3处于制冷模式下，冷源设备1产生的冷冻水经过水冷式换热器4和水冷式冷凝器7换热后，分为两路，一路直接回到冷源设备1，另一路经过通断阀12流向数据处理设备，在数据处理设备背板中直接带走数据处理设备的热量，然后通过通断阀17～20回到冷源设备1；在房间空调子系统3处于制热模式下，冷源设备1产生的冷冻水经过水冷式换热器4后，分为两路，一路直接回到冷源设备1，另一路经过通断阀12流向数据处理设备。在数据处理设备背板中直接带走数据处理设备的热量，然后通过通断阀 17～20回到冷源设备1。其中，数据中室内空气的流动以及处理过程与风冷模式一致。

风冷水冷集成模式适用于数据中心负荷率较高，设备功率密度高或者设备对温度敏感，需要迅速散热的情况，该模式制冷迅速，效率高。

房间空调子系统3主要用于办公室、会议室等场景，根据季节变化，主要有制冷和制热两种形式，下面将逐一说明。

在房间空调子系统3处于制冷模式下，通断阀15关闭，通断阀 11、通断阀14和通断阀16开启，四通换向阀8接通至AP、BT档位，此时，管道中的冷媒通过压缩机9，经过通断阀16，流向水冷式冷凝器7，再通过节流膨胀阀10流向换热器6(作为蒸发器)，最后回到压缩机9，此过程中，冷凝器产生的热量，由冷源设备1的冷冻水，通过热交换的形式带走。新风经过新风入口301进入混风段302，与室内的回风进行混合，在制冷除湿和制热段303由换热器6进行制冷除湿，再经过加湿段304，送入房间，室内的回风由回风口305 进入回风通道306，最后，一部分回风经过风阀308和排风口307排到室外，其余部分送往混风段302，形成循环。

在房间空调子系统3处于制热模式下，通断阀15打开，通断阀 14和通断阀16关闭，四通换向阀8接通至AB、PT档位，此时，管道中的冷媒通过压缩机9，流向换热器6(作为冷凝器)，再通过节流膨胀阀10流向风冷式蒸发器5，最后经过通断阀15回到压缩机9，此过程中，蒸发器通过与回风通道209的高温回风进行能量交换，将热量吸收，再通过冷媒将热量传递至换热器6，最后通过换热器6把热量传递至室内空气。室内空气的循环过程与制冷模式一致，此处不再赘述。

结合以上数据中心空调子系统2与房间空调子系统3的运行模式，可得到一下系统的运行模式，分别为：

(1)数据中心风冷模式+房间空调制冷；

当室外温度较高，数据中心设备功率密度较小，上架率不高的时候，启用该模式；

(2)数据中心风冷模式+房间空调制热；

当室外温度较低，数据中心设备功率密度较小，上架率不高的时候，启用该模式；

(3)数据中心风冷水冷集成模式+房间空调制冷；

当室外温度较高，数据中心设备功率密度较大，上架率较高，数据处理设备需要快速降温的时候，启用该模式；

(4)数据中心风冷水冷集成模式+房间空调制热；

当室外温度较低，数据中心设备功率密度较大，上架率较高，数据处理设备需要快速降温的时候，启用该模式。

如图4所示，在一些实施例中，数据中心空调子系统2能够开启自然冷却模式，可在系统结构中增加排风口210以及风阀211和212，新风进入混风段，经过过滤沉降，直接送入数据中心设备间，换热后进入回风道，再由排风口210排出。该模式对自然冷却的使用，可以大幅提升系统的能效，但由于数据中心对空气质量的要求较为严格，该模式需要增加效率更高的过滤器，如果数据中心对设备的降温时间有要求，还需要增加板式换热器，投入成本也相应增加。

房间空调子系统3同样也可以开启自然冷却模式，即：打开通断阀13，关闭通断阀14，关闭房间空调子系统3，新风进入混风段，经过过滤，直接送入房间，承担房间的所有热负荷与新风负荷，再由排风口307排出。该模式适用于过渡季节，室外温度较低的情况。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：

冷源设备(1)，用于提供冷冻水；

数据中心空调子系统(2)，用于对数据中心进行散热，其包括水冷式换热器(4)；以及

房间空调子系统(3)，其包括水冷式冷凝器(7)；

其中，所述水冷式换热器(4)和所述水冷式冷凝器(7)串联设置在所述冷源设备(1)的供水循环水路上，且所述水冷式换热器(4)位于所述水冷式冷凝器(7)的上游。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述数据中心空调子系统(2)还包括水冷机构，用于对数据中心进行水冷散热，所述水冷式换热器(4)被配置为对数据中心进行风冷散热，所述水冷式换热器(4)和所述水冷机构串联设置在所述冷源设备(1)的供水循环水路上，且所述水冷式换热器(4)位于所述水冷机构的上游。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，在所述冷源设备(1)的供水循环水路上，所述水冷式冷凝器(7)能够可切换地设置在所述水冷机构的上游。

4.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述数据中心空调子系统(2)包括制冷除湿段(202)，所述水冷式换热器(4)设置在所述制冷除湿段(202)内。

5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述数据中心空调子系统(2)包括回风通道(209)，所述房间空调子系统(3)还包括风冷式蒸发器(5)，所述风冷式蒸发器(5)设置在所述回风通道(209)内。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述房间空调子系统(3)还包括压缩机(9)，切换阀(8)、膨胀阀(10)以及换热器(6)，所述切换阀(8)用于切换所述压缩机(9)的冷媒流路，以使得所述房间空调子系统(3)在制冷模式和制热模式之间切换，在所述制冷模式下，所述换热器(6)作为冷凝器；在所述制热模式下，所述换热器(6)作为蒸发器。

7.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括设置在所述冷源设备(1)的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制所述冷源设备(1)单独向所述水冷式换热器(4)供水或依次向所述水冷式换热器(4)和所述水冷式冷凝器(7)供水。

8.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括设置在所述冷源设备(1)的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制所述冷源设备(1)单独向所述水冷式换热器(4)供水或依次向所述水冷式换热器(4)和所述水冷机构供水。

9.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括设置在所述冷源设备(1)的供水循环水路上的多个通断阀，用于控制所述冷源设备(1)单独向所述水冷式换热器(4)供水、依次向所述水冷式换热器(4)和所述水冷式冷凝器(7)供水或依次向所述水冷式换热器(4)、所述水冷式冷凝器(7)和所述水冷机构供水。

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