CN218583376U

CN218583376U - 蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统

Info

Publication number: CN218583376U
Application number: CN202222999796.9U
Authority: CN
Inventors: 周康; 董岩; 葛建宇; 杜丽娜
Original assignee: Cnispgroup Technology Co ltd
Current assignee: Cnispgroup Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2032-11-11

Abstract

本实用新型属于数据中心空调机组设备技术领域，公开了一种蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，包括补冷系统和热回收系统，所述补冷系统由压缩机单元、制冷单元、储液罐、氟泵单元、膨胀阀和蒸发器依次通过管路闭环串接组成，所述热回收系统包括板换热回收系统和热泵热回收系统，热泵回收系统上设有水源热泵，所述板换热回收系统串接换热器与补冷系统进行热交换，所述板换热回收系统串接水源热泵与热泵热回收系统进行热交换。本实用新型的空调机组热回收系统多种模式切换应用灵活，不但能为数据中心空调机组降温节约电能，还能将数据中心的热能回收用于集中供暖，有着很好的节能减排效果。

Description

蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统

技术领域

本实用新型属于数据中心空调设备技术领域，尤其涉及一种蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统。

背景技术

2019年初，工业和信息化部等三部门在联合发布的《加快构建绿色数据中心的指导意见》中提出，应“鼓励数据中心在自有场所建设自有系统余热回收利用等清洁能源利用系统”，然而，我国在这方面的成熟案例依然较少，尚未形成规模，基于此，为实现我国2060年碳中和目标，积极推进数据中心的余热利用，引导数据中心走高效、低碳、集约、循环的绿色发展道路，就成为一种必然。

随着数据中心PUE(能源效率指标)要求越来越严格，蒸发冷却氟泵一体化空调机组慢慢出现在了数据中心的制冷舞台上，伴随着“无水”和“低PUE”的特性，蒸发冷却氟泵一体化空调机组会逐渐成为数据中心的主流配置，但是，虽然蒸发冷却氟泵一体化空调机组通过氟泵代替压缩机能够起到节能的作用，能有效降低空调机组的PUE，但是数据中心空调机组制冷消耗大量的电能，而机房设备产生的大量热能还是通过冷凝器排放的室外，造成能源的浪费。因此，如果能通过蒸发冷却氟泵一体化空调机组将数据中心内的热量进行回收，用来给建筑物供暖或作为生活热水，则具有可观的经济效益和社会效益，也有利于节能减排，助力国家“双碳战略”。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，包括补冷系统和热回收系统，所述补冷系统由压缩机单元、制冷单元、储液罐、氟泵单元、膨胀阀和蒸发器依次通过管路闭环串接组成，所述压缩机单元包括压缩机和电磁阀一，且压缩机与电磁阀一并联设置，所述制冷单元包括换热支路和冷凝支路，且换热支路和冷凝支路并联设置，所述氟泵单元包括电磁阀二和氟泵，且电磁阀二与氟泵并联设置，所述换热支路上设有换热器；

所述热回收系统包括板换热回收系统和热泵热回收系统，热泵回收系统上设有水源热泵，所述板换热回收系统串接换热器与补冷系统进行热交换，所述板换热回收系统串接水源热泵与热泵热回收系统进行热交换。

优选地，所述板换热回收系统还设有水泵一，由换热器、水源热泵和水泵一通过管路闭环串接组成。

优选地，所述热泵热回收系统还设有散热器和水泵二，由水源热泵、散热器和水泵二通过管路闭环串接组成。

优选地，所述补冷系统形成有冷凝循环回路、氟泵循环回路、换热循环回路一；

所述冷凝循环回路依次由压缩机、冷凝支路、储液罐、电磁阀二、膨胀阀和蒸发器组成；

所述换热循环回路依次由氟泵、膨胀阀、蒸发器、电磁阀一、换热支路和储液罐组成；

所述氟泵循环回路依次由氟泵、膨胀阀、蒸发器、电磁阀一、冷凝支路和储液罐组成。

优选地，所述补冷系统还形成有换热循环回路二，换热循环回路二依次由压缩机、换热支路、储液罐、电磁阀二、膨胀阀和蒸发器组成。

优选地，所述蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统还包括控制器，分别与压缩机、电磁阀一、电磁阀二、氟泵、膨胀阀、蒸发器、水泵一、水泵二和水源热泵电连接。

优选地，所述换热支路上还设有电磁阀三，且与控制器电连接。

优选地，所述冷凝支路上串接有电磁阀四和冷凝器，电磁阀四和冷凝器均与控制器电连接。

优选地，所述换热器为板式换热器。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：

本实用新型提供的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，设置补冷系统和热回收系统，补冷系统形成有冷凝循环回路、换热循环回路一、换热循环回路二和氟泵循环回路，热回收系统包括板换热回收系统和热泵热回收系统，板换热回收系统通过板换与补冷系统进行一次换热后，热泵热回收系统通过热泵与板换热回收系统进行二次换热，能有效的提高热量回收的效率；冬季的气温低需要供暖地时候，开启热回收系统和换热循环回路一，以氟泵为动力进行补冷系统的循环，而压缩机停止工作能有效节约电能，热交换器对补冷系统管路中的高温制冷剂气体进行热量回收，回收后的热量用于加热热回收系统管路中的水，通过水源热泵再次换热实现为建筑物集中供暖；冬季但不需要供暖时，单独开启氟泵循环回路，不需要使用压缩机，便能完成制冷循环，能够有效的节约电能；夏季的时候，开启冷凝循环回路，通过压缩机实现制冷循环，满足夏季降温的标准；本申请的空调机组热回收系统多种模式切换应用灵活，不但能为数据中心空调机组降温节约电能，还能将数据中心的热能回收转化为可用资源，有着很好的节能减排效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本实用新型提供的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统的连接结构示意图；

图2是本实用新型提供的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统的电路连接结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的换热循环回路一和热回收系统的运行结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的换热循环回路二和热回收系统的运行结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的氟泵循环回路的运行结构示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的冷凝循环回路的运行结构示意图。

图中：100、热回收系统；200、补冷系统；101、板换热回收系统；102、热泵热回收系统；201、压缩机单元；202、制冷单元；203、氟泵单元；2021、换热支路；2022、冷凝支路；1、电磁阀一；2、电磁阀二；3、电磁阀三；4、电磁阀四；5、压缩机；6、冷凝器；7、储液罐；8、氟泵；9、蒸发器；10、换热器；11、散热器；12、水泵一；13、控制器；14、水泵二；15、水源热泵； 16、膨胀阀；L1、冷凝循环回路；L2、换热循环回路一；L3、氟泵循环回路； L4、换热循环回路二。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统102，包括补冷系统200和热回收系统100，补冷系统200由压缩机5 单元201、制冷单元202、储液罐7、氟泵单元203、膨胀阀16和蒸发器9依次通过管路闭环串接组成，压缩机单元包括压缩机5和电磁阀一1，且压缩机5与电磁阀一1通过管路并联设置，制冷单元202包括换热支路2021和冷凝支路2022，且换热支路2011和冷凝支路2012并联设置，换热支路2011上串接有电磁阀三3和换热器10，冷凝之路上串接有电磁阀四4和冷凝器6，氟泵8单元203包括电磁阀二2和氟泵8，且电磁阀二2与氟泵8通过管路并联设置；回收系统包括板换热回收系统101和热泵热回收系统102，板换热回收系统101，由换热器10、水源热泵15和水泵一12通过管路闭环串接组成，热泵热回收系统102由水源热泵15、散热器11和水泵二14通过管路闭环串接组成；市场现有的换热器10 和水源热泵15均设有两组串接口，换热器10的一组串接口用于连接板换热回收系统101的管路，另一组串接口用于连接换热支路2021的管路，本系统采用的换热器10为板式换热器10，水源热泵15的一组串接口用于连接板换热回收系统101的管路，另一组串接口用于连接热泵热回收系统102的管路，如此板换热回收系统101通过换热器10与补冷系统200进行热交换，热泵热回收系统 102通过水源热泵15与板换热回收系统101进行热交换。

本实施例中，补冷系统200形成有冷凝循环回路L1、氟泵循环回路L3、换热循环回路一L2和换热循环回路二L4，冷凝循环回路L1为：依次由压缩机5、冷凝支路2022(即电磁阀四4和冷凝器6)、储液罐7、电磁阀二2、膨胀阀16 和蒸发器9组成的循环回路；换热循环回路一L2为：依次由氟泵8、膨胀阀16、蒸发器9、电磁阀一1、换热支路2021(即电磁阀三3和换热器10)和储液罐7 组成的循环回路；氟泵循环回路L3为：依次由氟泵8、膨胀阀16、蒸发器9、电磁阀一1、冷凝支路2022(即电磁阀四4和冷凝器6)和储液罐7组成的循环回路；换热循环回路二L4为：依次由压缩机5、换热支路2021(即电磁阀三3和换热器10)、储液罐7、电磁阀二2、膨胀阀16和蒸发器9组成的循环回路。

如图2所示，为了便于管路转换控制，蒸发冷却氟泵8一体化空调机组热泵热回收系统102还包括控制器13，分别与压缩机5、冷凝器6、电磁阀一1、电磁阀二2、电磁阀三3、电磁阀四4、氟泵8、蒸发器9、水泵一12、水泵二 14、膨胀阀16和水源热泵15电连接，这里需要说明本系统采用地膨胀阀16为电子膨胀阀。

下面结合具体实施例对蒸发冷却氟泵一体化空调机组板换热回收系统101 的工作原理进行具体描述：

如图3所示，冬季工况下，建筑物有供暖需求，启动热板换热回收系统101、热泵热回收系统102和换热循环回路一L2；具体工作原理如下：控制器13控制电磁阀四4、电磁阀二2、冷凝器6和压缩机5关闭，同时控制电磁阀三3、电磁阀一1，膨胀阀16、水泵一12、水泵二14、氟泵8和蒸发器9打开运行，水泵一12启动工作使板换热回收系统101管路中的水进行循环，水泵二14启动使热泵热回收系统102管路中的水进行循环，储液罐7的制冷剂在氟泵8的作用下经膨胀阀16进入蒸发器9蒸发制冷为机房降温，由蒸发器9流出的制冷剂高温气体经电磁阀一1、电磁阀三3进入换热器10，与板换热回收系统101管路中的水进行热交换，板换热回收系统101管路中的水在热交换器中吸收高温制冷剂气体的热量，实现升温，然后流入水源热泵15并且在水源热泵15的作用下再次与热泵热回收系统102管路中的水进行热交换，热泵热回收系统102 管路中的水得到充分的热量然后流入散热器11对建筑物进行供暖，进入热交换器的高温制冷剂气体由于热量被吸收冷凝后变为液体再次汇集入储液罐7，如此，便完成了制冷和热回收的循环；该工况下补冷系统200采用氟泵8作为循环的动力，而停止压缩机5的工作，不但节约电能，而且热回收系统100采用换热器10和水源热泵15进行双重回收，提高热回收的效率，能够快速提高供暖的水温，实现了机房热能的充分回收利用。

如图4所示，冬季工况下，建筑物有供暖需求，但当氟泵8发生故障，可以短时间临时启动板换热回收系统101、热泵热回收系统102和换热循环回路二 L4，作为氟泵8故障的临时备用手段；具体工作原理如下：控制器13控制电磁阀四4、电磁阀一1、冷凝器6和氟泵8关闭，同时控制电磁阀三3、电磁阀二 2，水泵一12、水泵二14、压缩机5、膨胀阀16和蒸发器9打开运行，水泵一 12启动工作使板换热回收系统101管路中的水进行循环，水泵二14启动使热泵热回收系统102管路中的水进行循环，压缩机5排出的高温高压制冷剂气体经电磁阀三3进入换热器10，在换热器10中与板换热回收系统101管路中的水进行热交换，板换热回收系统101管路中的水在热交换器中吸收高温制冷剂气体的热量，实现升温，然后流入水源热泵15并且在水源热泵15的作用下再次与热泵热回收系统102管路中的水进行热交换，热泵热回收系统102管路中的水得到充分的热量然后流入散热器11对建筑物进行供暖，进入热交换器的高温制冷剂气体由于热量被吸收冷凝后变为液体再次汇集入储液罐7，储液罐7的制冷剂经电磁阀二2和膨胀阀16流入蒸发器9蒸发制冷为机房降温，由蒸发器9流出的制冷剂再次进入压缩机5，如此，便完成了制冷和热回收的循环；

如图5所示，冬季工况下，建筑物无供暖需求，可以单独启动氟泵循环回路L3；具体工作原理如下：控制器13控制电磁阀二2、电磁阀三3、压缩机5 和水泵关闭，同时控制电磁阀一1、电磁阀四4、氟泵8、膨胀阀16、蒸发器9 和冷凝器6打开，储液罐7的制冷剂在氟泵8作用下经膨胀阀16进入蒸发器9 进行蒸发制冷为机房降温，由蒸发器9流出的制冷剂气体经电磁阀一1和电磁阀四4直接进入冷凝器6，通过冷凝器6制冷后变为液体汇集入储液罐7，如此便完成了依次制冷循环；由于冬季室外温度较低与制冷剂气体温差较大，完全可以直接通过冷凝器6使制冷剂气体与室外空气进行换热完成制冷剂气体的冷却，并且满足数据中心机房的降温需求，因此采用氟泵循环回路L3，通过氟泵 8进行回路循环，便可以使压缩机5则停止工作，能够最大程度的节省电能。

如图6所示，夏季工况下，单独启动冷凝循环回路L1；具体工作原理如下：控制器13控制膨胀一、电磁阀三3、水泵和氟泵8关闭，同时控制电磁阀二2、电磁阀四4、膨胀阀16、蒸发器9、压缩机5和冷凝器6打开，压缩机5排出的高温高压制冷剂气体由电磁阀三3直接进入冷凝器6，经冷凝器6冷却变为液体汇集入储液罐7，储液罐7的制冷剂经电磁阀二2和膨胀阀16进入蒸发器9 进行蒸发制冷为机房降温，由蒸发器9排出的制冷剂气体最终再次进入压缩机5，完成制冷循环；由于夏季室外气温较高，温差小，因此需要采用压缩机5做功，才能达到快速有效制冷的目的，满足为数据中心机房有效降温的需求。

需要说明，本实用新型实施例中使用的“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组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件；“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的；所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上游、下游……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

此外，尽管已经在本实用新型中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本实用新型的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上所述，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，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，包括补冷系统和热回收系统，所述补冷系统由压缩机单元、制冷单元、储液罐、氟泵单元、膨胀阀和蒸发器依次通过管路闭环串接组成，所述压缩机单元包括压缩机和电磁阀一，且压缩机与电磁阀一并联设置，所述制冷单元包括换热支路和冷凝支路，且换热支路和冷凝支路并联设置，所述氟泵单元包括电磁阀二和氟泵，且电磁阀二与氟泵并联设置，所述换热支路上设有换热器；

2.如权利要求1所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述板换热回收系统还设有水泵一，由换热器、水源热泵和水泵一通过管路闭环串接组成。

3.如权利要求2所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述热泵热回收系统还设有散热器和水泵二，由水源热泵、散热器和水泵二通过管路闭环串接组成。

4.如权利要求1所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述补冷系统形成有冷凝循环回路、氟泵循环回路、换热循环回路一；

5.如权利要求1所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述补冷系统还形成有换热循环回路二，换热循环回路二依次由压缩机、换热支路、储液罐、电磁阀二、膨胀阀和蒸发器组成。

6.如权利要求3所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统还包括控制器，分别与压缩机、电磁阀一、电磁阀二、氟泵、膨胀阀、蒸发器、水泵一、水泵二和水源热泵电连接。

7.如权利要求6所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述换热支路上还设有电磁阀三，且与控制器电连接。

8.如权利要求6所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述冷凝支路上串接有电磁阀四和冷凝器，电磁阀四和冷凝器均与控制器电连接。

9.如权利要求1所述的蒸发冷却氟泵一体化空调机组热泵热回收系统，其特征在于，所述换热器为板式换热器。