CN216795575U - 一种空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种空调系统，该空调系统包括：至少一个空调室内机、至少一个空调室外机、热管室外机、制冷剂管路以及热管控制器；所述空调室内机分别通过所述制冷剂管路与所述空调室外机和所述热管室外机连接；所述热管室外机与所述热管控制器连接；所述空调室内机包括：热管蒸发器、压缩制冷用蒸发器以及空调控制器；在所述空调室内机制冷降温时，所述热管控制器控制所述热管室外机，和/或所述空调控制器控制所述空调室外机，将冷风依次经过所述空调室内机的所述热管蒸发器以及所述压缩制冷用蒸发器进行降温，实现了一种节能、降低数据中心能耗的数据中心空调系统。

Description

一种空调系统

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，特别是涉及一种空调系统。

背景技术

随着云计算、5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)、物联网及大数据等技术的应用与发展，社会及企业对数据中心的需求越来越多。数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。数据中心空调系统由空调室内机，以及空调室外机构成。空调室内机的制冷降温是空调系统中的核心之一。相关技术中，考虑投资、节能等因素，数据中心采用集中式水冷空调系统或者风冷机房进行空调的降温。

然而，采用集中式水冷空调系统需要水管路，系统布置复杂，以及需要对水质进行监测和对水源进行处理，如果处理不当，容易形成水垢，影响空调的降温，且所需的能耗较大。风冷机房需要设置单独的制冷机房，所需能耗大。故而，现有亟需一种节能、降低数据中心能耗的数据中心空调系统。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种空调系统，以实现节能、降低数据中心能耗的数据中心空调系统。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种空调系统，所述空调系统包括：

至少一个空调室内机、至少一个空调室外机、热管室外机、制冷剂管路以及热管控制器；

所述空调室内机分别通过所述制冷剂管路与所述空调室外机和所述热管室外机连接；

所述热管室外机与所述热管控制器连接；

所述空调室内机包括：热管蒸发器、压缩制冷用蒸发器以及空调控制器；

在所述空调室内机制冷降温时，所述热管控制器控制所述热管室外机，和/或所述空调控制器控制所述空调室外机，将冷风依次经过所述空调室内机的所述热管蒸发器以及所述压缩制冷用蒸发器进行降温。

可选的，所述空调系统应用于数据中心，所述数据中心包括多个机柜；

所述空调室内机与所述机柜并列设置于所述数据中心中，且所述空调室内机的布置方式与所述机柜的布置方式相同。

可选的，所述热管蒸发器通过所述制冷剂管路与所述热管室外机连接。

可选的，所述热管蒸发器与所述热管室外机以一对一的方式连接。

可选的，两列机柜构成一个数据中心模块，所述数据中心模块包括多个空调室内机，所述数据中心模块内所有空调室内机的所述热管蒸发器并联后与所述热管室外机连接。

可选的，一个所述数据中心模块设置一个所述热管控制器。

可选的，所述热管蒸发器的进口、出口、所述空调室内机的空调送风口处分别布置至少一个温度传感器。

可选的，所述压缩制冷用蒸发器通过所述制冷剂管路与所述空调室外机连接，所述压缩制冷用蒸发器为机械压缩制冷用蒸发器。

可选的，一台所述空调室内机设置一个所述空调控制器，所述压缩制冷用蒸发器与所述空调室外机以一对一的方式连接。

可选的，所述空调室内机与所述空调室外机以一对一的方式连接，所述数据中心模块中各所述空调室内机之间连接。

本实用新型实施例提供的一种空调系统，包括至少一个空调室内机、至少一个空调室外机、热管室外机、制冷剂管路以及热管控制器，无需水管路，也无需单独的制冷机房，空调室内机包括：热管蒸发器、压缩制冷用蒸发器以及空调控制器，以在空调室内机制冷降温时，能够利用自然能源，使得热管控制器控制热管室外机，和/或空调控制器控制空调室外机，将冷风依次经过空调室内机的热管蒸发器以及压缩制冷用蒸发器进行降温，实现了一种节能、降低数据中心能耗的数据中心空调系统。当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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，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系统的第一种示意图；

图2为本实用新型实施例的空调系统的第二种示意图；

图3为本实用新型实施例的空调系统的第三种示意图；

图4为本实用新型实施例的空调系统的第四种示意图；

图5为本实用新型实施例的热管控制器的一种示意图；

图6为本实用新型实施例的空调控制器的一种示意图；

附图标记如下：

1-空调室内机、1-1-热管蒸发器、1-2-压缩制冷用蒸发器、1-3-空调室内机风机、1-4-T1温度传感器、1-5-T2温度传感器、1-6-T3温度传感器、1-7-空调控制器；

2-热管室外机、2-1-T0温度传感器、2-2-制冷剂管路、2-3-热管控制器；

3-空调室外机、3-1-T4温度传感器、3-2-制冷剂管路。

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基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

空调室内机的制冷降温是空调系统中的核心之一，相关技术中，数据中心采用集中式水冷空调系统或者风冷机房进行空调的降温。而采用集中式水冷空调系统需要水管路，系统布置复杂、施工难度大、施工周期长、运维要求高，占用的制冷机房面积也多，以及需要对水质进行监测和对水源进行处理，如果处理不当，容易形成水垢，影响空调的降温，且所需的能耗较大。风冷机房需要设置单独的制冷机房，所需能耗大。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种空调系统，参见图1，该空调系统包括：

至少一个空调室内机1、至少一个空调室外机3、热管室外机2、制冷剂管路2-2和3-2、以及热管控制器2-3。

空调室内机1分别通过制冷剂管路与空调室外机3和热管室外机2连接。具体的，空调室内机1通过制冷剂管路2-2与热管室外机2连接，空调室内机1通过制冷剂管路3-2与空调室外机3连接。示例性的，制冷剂管路2-2和制冷剂管路3-2可以是氟利昂管路也可以是其他载冷剂管路，其中，氟利昂管路包含气管和液管。

热管室外机2与热管控制器2-3连接，具体的，热管室外机2与热管控制器2-3的连接可以是电气连接。

如图1所示，空调室内机1可以包括：热管蒸发器1-1、压缩制冷用蒸发器1-2以及空调控制器1-7，还可以包括空调室内机风机1-3、T1温度传感器1-4、T2温度传感器1-5，T3温度传感器1-6。

在空调室内机1制冷降温时，热管控制器2-3控制热管室外机2，和/或空调控制器1-7控制空调室外机3，将冷风依次经过空调室内机1的热管蒸发器1-1以及压缩制冷用蒸发器1-2进行降温。

热管控制器2-3以及空调控制器1-7分别可以对室外温度和空调室内机1的内部温度进行采集，进而，在空调室内机1制冷降温时，热管控制器2-3控制热管室外机2，和/或空调控制器1-7控制空调室外机3，将冷风依次经过空调室内机1的热管蒸发器1-1以及压缩制冷用蒸发器1-2进行降温。具体的，热管控制器2-3控制热管室外机2，空调控制器1-7控制空调室外机3实现空调室内机1制冷降温的过程在下文进行详细介绍。

本实用新型实施例提供的一种空调系统，包括至少一个空调室内机、至少一个空调室外机、热管室外机、制冷剂管路以及热管控制器，无需水管路，也无需单独的制冷机房，空调室内机包括：热管蒸发器、压缩制冷用蒸发器以及空调控制器，以在空调室内机制冷降温时，能够利用自然能源，使得热管控制器控制热管室外机，和/或空调控制器控制空调室外机，将冷风依次经过空调室内机的热管蒸发器以及压缩制冷用蒸发器进行降温，实现了一种节能、降低数据中心能耗的数据中心空调系统。

对于空调室内机1，热管蒸发器1-1可以设置于空调室内机1靠外部环境一侧，压缩制冷用蒸发器1-2可以设置于空调室内机1的中部，空调室内机风机1-3设置于空调室内机1内侧外部，T1温度传感器1-4可以设置于热管蒸发器1-1的外侧，T2温度传感器1-5可以设置于热管蒸发器1-1和压缩制冷用蒸发器1-2之间，T3温度传感器1-6可以设置于空调室内机1的内侧，空调控制器1-7可以设置于空调室内机1的内侧。

可选的，热管蒸发器1-1通过制冷剂管路2-2与热管室外机2连接。

可选的，压缩制冷用蒸发器1-2通过制冷剂管路3-2与空调室外机3连接，该压缩制冷用蒸发器1-2可以为机械压缩制冷用蒸发器。

可选的，一台空调室内机1设置一个空调控制器1-7，空调室内机1的压缩制冷用蒸发器1-2与空调室外机3以一对一的方式连接。即，一块压缩制冷用蒸发器1-2与一台空调室外机3连接。

可选的，热管蒸发器1-1的进口、出口、空调室内机的空调送风口处分别布置至少一个温度传感器，分别对应于上述T1温度传感器1-4、T2温度传感器1-5，T3温度传感器1-6。

如图1所示，热管室外机2可以包括T0温度传感器2-1，还可以包括：热管冷凝器、风机以及热管室外机控制接口等(图中未显示)。

如图1所示，空调室外机3可以包括T4温度传感器3-1，还可以包括：冷凝器、空调室外机风机、压缩机、电子膨胀阀、空调室外机机控制接口等(图中未显示)。

可选的，如图2所示，热管蒸发器1-1与热管室外机2以一对一的方式连接，压缩制冷用蒸发器1-2与空调室外机3以一对一的方式连接。

具体的，热管蒸发器1-1与热管室外机2的热管冷凝器以一对一的方式连接，压缩制冷用蒸发器1-2与空调室外机3的冷凝器以一对一的方式连接。

可选的，本实用新型实施例提供的空调系统，可以应用于数据中心，该数据中心可以是中小型数据中心，数据中心可以包括多个机柜。

空调室内机1可以与机柜并列设置于数据中心中，且空调室内机1的布置方式与机柜的布置方式相同。

其中，空调室内机1的布置方式以及机柜的布置方式，可以是空调室内机1和机柜的摆放方式或是安装方式等。

可选的，两列机柜可以构成一个数据中心模块，该数据中心模块可以包括多个空调室内机1，如图3所示。图3中，空调室内机1的布置方式与机柜的布置方式相同，空调室内机1送回风方式为冷通道送风、热通道回风，两列机柜加封闭冷通道或封闭热通道构成一个数据中心模块。

可选的，如图4所示，热管蒸发器1-1还可以与热管室外机2以多对一的方式连接，具体的，数据中心模块可以包括多个空调室内机1，数据中心模块内所有空调室内机1的热管蒸发器1-1并联后与热管室外机2连接。

图4中，一个数据中心模块包含2列机柜的多台空调室内机1，所有空调室内机1的热管蒸发器1-1并联后与热管室外机2连接，压缩制冷用蒸发器1-2与空调室外机3以一对一的方式连接，数据中心模块中各空调室内机1之间连接，空调室内机1与空调室外机3以一对一的方式连接。

一个例子中，数据中心模块内所有空调室内机1的热管蒸发器1-1并联后，与热管室外机2的热管冷凝器连接，压缩制冷用蒸发器1-2与空调室外机3的冷凝器以一对一的方式连接。数据中心模块中各空调室内机1之间电气连接，空调室内机1与空调室外机3以一对一的方式电气连接。

使用本实用新型实施例提供的空调系统，能够实现一种节能、降低数据中心能耗的数据中心空调系统，且，空调系统能够实现模块化组建，系统较容易组建，施工难度小，施工周期短，建设成本低，运维要求低，运维成本低，占用制冷机房面积小。

可选的，一个数据中心模块设置一个热管控制器2-3。

以下对热管控制器2-3控制热管室外机2，以及空调控制器1-7控制空调室外机3实现空调室内机1制冷降温的过程进行介绍：

热管控制器2-3可以安装于数据中心机柜外侧，每个数据中心模块的端头位置。热管控制器2-3示意图如图5所示，热管控制器2-3可以采集热管蒸发器1-1进口温度T1、出口温度T2、热管室外机2处室外环境温度T0以及热管室外机的控制接口参数。进而，通过对比热管室外机2处室外环境温度T0，与热管蒸发器1-1的进口温度T1、出口温度T2，控制热管室外机2的运行以及运转频率和转速，从而控制热管蒸发器1-1的出口温度T2的值。

一个例子中，热管控制器2-3采集T1温度传感器1-4处热管蒸发器1-1的进口温度T1，T2温度传感器1-5处热管蒸发器1-1的出口温度T2，以及T0温度传感器2-1的热管室外机2处室外环境温度T0，热管室外机的控制接口参数。

当室外温度较低时，热管控制器2-3根据预先设定的温差Δt值进行判断，Δt值可以根据实际需要进行设置，比如设置为10℃等。若T0≤T1-Δt，此时，热管室外机风机运行。正常运行后，数据中心模块的机柜排风热通道空气经过空调室内机1的热管蒸发器1-1，热管蒸发器1-1进口温度为T1，经过热管蒸发器1-1降温后，热管蒸发器1-1的出口温度变为T2，再经过机械压缩制冷蒸发器1-2至空调送风口温度变为T3。同时热管控制器2-3根据T2的温度判断，控制热管室外机2的风机运行频率与转速。具体的，若T2>t，其中t为可设定值，如25℃,此时，热管室外机2全速运行；若T2<t，热管控制器2-3控制热管室外机2风机变频降速运行，使得控制目标热管蒸发器1-1的出口温度T2＝t，允许1℃控制误差。

当室外温度较高时，热管系统无法发挥制冷作用。热管控制器2-3以T0>T1-Δt作为判断条件,热管控制器2-3控制热管室外机风机不运行，此时，将完全依靠机械压缩制冷。

数据中心模块的机柜排风经过热管蒸发器1-1后降温，根据室外温度不同，降温后的温度T2会不同。

空调控制器1-7为一台空调室内机1设置一个，如图6所示，空调控制器1-7采集热管蒸发器1-1的出口温度、空调室内机送风口温度、空调室外机3处室外环境温度以及空调室内机1控制接口参数、空调室外机3控制接口参数。进而，通过热管蒸发器1-1出口温度T2、空调室内机送风口温度T3与设定值温度的比较，控制空调室外机压缩机、空调室外机风机是否运行，以及空调室内机的风机运行频率。

一个例子中，空调控制器1-7采集T2温度传感器1-5处热管蒸发器1-1的出口温度T2，T3温度传感器1-6处空调室内机送风口温度T3，T4温度传感器3-1的空调室外机3处室外环境温度T4，空调室内机1控制接口参数以及空调室外机3控制接口参数。

进一步的，空调控制器1-7根据热管蒸发器1-1的出口温度T2、空调室内机送风口温度T3、布置在空调室外机3处的T4温度传感器3-1的数值T4进行控制。若T2<t，且T3<t，t为可设定值，如25℃，此时，空调控制器1-7控制空调室外机3的压缩机及空调室外机3的风机停止运行，控制空调室内机风机1-3变频降速运行，使得控制目标热管蒸发器1-1的出口温度T2＝t，允许1℃控制误差，使得T2＝T3＝t。当T2>t，此时，空调控制器1-7控制空调室外机3的压缩机及风机运行，并根据T3的温度控制压缩机及空调室外机3、空调室内机风机1-3运行频率，使得T3＝t，允许1℃控制误差。

本实用新型实施例在数据中心机房安装运行时，可以根据热管控制器2-3和空调控制器1-7进行控制，模式之间运行无需切换，自动运行。

本实用新型实施例提供的空调系统，适用于中小型数据中心，整个空调系统无需水管路、无需单独的制冷机房，仅有空调室内机1、热管室外机2和空调室外机3及制冷剂管路、控制器(热管控制器2-3以及空调控制器1-7)等，且空调室内机1与机柜布置方式相同，两列机柜组成一个数据中心模块，可在工厂预制，大大提高了空调系统的布置灵活性与便利性。同时，空调系统中布置有热管室外机2以及热管控制器2-3，能够充分利用自然冷源，根据室外温度灵活控制空调室内机1进行降温。当室外温度足够低时，热管控制器2-3控制热管室外机2能够全部带走热量，此时空调机械制冷方式关闭，大大提高了效率。当室外温度只能使热管室外机2带走部分热量时，空调控制器1-7可根据热管蒸发器1-1的出口温度，控制调节空调室外机3的压缩机频率、风机频率，相当于热管室外机2带走部分热量，剩余热量由空调机械压缩制冷带走，也提高了空调系统的效率。当室外温度过高，热管室外机2无法带走任何热量时，完全靠空调机械压缩制冷，仍然能保证数据中心的环境温度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统包括：

至少一个空调室内机、至少一个空调室外机、热管室外机、制冷剂管路以及热管控制器；

所述空调室内机分别通过所述制冷剂管路与所述空调室外机和所述热管室外机连接；

所述热管室外机与所述热管控制器连接；

所述空调室内机包括：热管蒸发器、压缩制冷用蒸发器以及空调控制器；

在所述空调室内机制冷降温时，所述热管控制器控制所述热管室外机，和/或所述空调控制器控制所述空调室外机，将冷风依次经过所述空调室内机的所述热管蒸发器以及所述压缩制冷用蒸发器进行降温。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统应用于数据中心，所述数据中心包括多个机柜；

所述空调室内机与所述机柜并列设置于所述数据中心中，且所述空调室内机的布置方式与所述机柜的布置方式相同。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述热管蒸发器通过所述制冷剂管路与所述热管室外机连接。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述热管蒸发器与所述热管室外机以一对一的方式连接。

5.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，两列机柜构成一个数据中心模块，所述数据中心模块包括多个空调室内机，所述数据中心模块内所有空调室内机的所述热管蒸发器并联后与所述热管室外机连接。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，一个所述数据中心模块设置一个所述热管控制器。

7.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述热管蒸发器的进口、出口、所述空调室内机的空调送风口处分别布置至少一个温度传感器。

8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述压缩制冷用蒸发器通过所述制冷剂管路与所述空调室外机连接，所述压缩制冷用蒸发器为机械压缩制冷用蒸发器。

9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，一台所述空调室内机设置一个所述空调控制器，所述压缩制冷用蒸发器与所述空调室外机以一对一的方式连接。

10.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述空调室内机与所述空调室外机以一对一的方式连接，所述数据中心模块中各所述空调室内机之间连接。

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