CN219108038U - 基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置，包括储液器连接的分体式蒸发冷凝冷水机组和数据机房，分体式蒸发冷凝冷水机组蒸发冷凝器与压缩制冷机组分开设置；数据机房内机柜背风侧贴合设置热管背板，热管背板内部设置有制冷剂管道。本实用新型的制冷装置通过储液器将蒸发冷凝器制冷、分体式蒸发冷凝冷水机组制冷和数据机房制冷结合，在降低了数据中心的能耗的同时提高了换热效率。
Description
技术领域
本实用新型属于空调系统技术领域，涉及一种基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置。
背景技术
随着5G技术云计算、互联网的深入发展，数据中心作为协作的特定设备网络，其建设规模不断扩大，数据中心的能耗问题也随之日益突出。相关研究表明，制冷系统仍是目前数据中心提高能耗问题的重点环节，降低制冷系统能耗电量势在必行。
传统风冷送风方式，受到数据中心机房自身约束，且气流不稳定、容易形成局部热点，无法满足数据中心长期运行的要求。
传统机械制冷系统采用能耗很高的部件，例如，压缩机、冷凝器；再加上全年运行中不能充分利用自然冷源，因此纯压缩制冷系统对数据中心电能消耗高，无法做到高效节能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置，具有使数据中心内制冷系统电能消耗降低的特点
本实用新型所采用的技术方案是，基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置，包括依次连接的分体式蒸发冷凝冷水机组、储液器和数据机房；
储液器是由蒸发器和冷凝器复叠而成的壳管式换热器；
分体式蒸发冷凝冷水机组包括与蒸发器依次连接构成闭合回路的蒸发冷凝器和压缩制冷机组；
数据机房包括内部设置的氟泵和数据机柜；数据机柜的背风侧贴合有热管背板；热管背板内部设置有制冷剂管道；氟泵和所述制冷剂管道与冷凝器依次连接构成闭合回路。
本实用新型的特点还在于：
压缩制冷机组包括通过管道并联的压缩机和气泵；压缩机与气泵管道连接处设有三通阀A；压缩制冷机组还包蒸发器与蒸发冷凝器连接管道上并联设置的膨胀阀和旁通管道，所述膨胀阀与所述旁通管道的连接处设有三通阀B；
储液器水平位置高于热管背板、低于压缩制冷机组；
热管背板上固接有背板风机；
蒸发冷凝器包括壳体，壳体相对的两侧壁分别设置有进风口，壳体底部设有蓄水箱，壳体内部按照空气流动自下而上依次设置有初效过滤器、换热板管、布水单元、挡水板、表冷器及风机，表冷器通过制冷剂管道与换热板管连通；布水单元通过安装有水泵的管道与蓄水箱相连；
换热板管为板管型蒸发冷凝器。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型制冷装置采用板管型蒸发冷凝器，板管表面水膜更加均匀且无干点，减少了腐蚀和结垢的可能性，并且采用蒸发冷凝，利用水的汽化潜热带走冷凝热，提高了冷凝器的冷凝效率；
(2)本实用新型制冷装置在挡水板上方设置有表冷器，当空气与板管表面水膜进行直接蒸发冷却降温后，先经过表冷器预冷温度较高的制冷剂，再通过风机排到室外，充分利用自然冷源对制冷剂降温，节能且高效；
(3)本实用新型制冷装置在室外环境温度较低时，关闭压缩机，采用旁通式重力回路热管模式，根据设备安装场地，当压头不足时开启气泵；并且可以通过三通阀让制冷剂不经过膨胀阀，受重力影响直接进入储液器，实现整体机组低能耗的运行；
(4)本实用新型制冷装置在数据机房内使用热管背板空调，热管背板直接与数据机柜相贴合，空气吸收芯片热量后直接经热管背板空调的蒸发器进行换热，热气流不会外溢，室内气流组织更为稳定，更有利于数据中心的运行与维护；
(5)本实用新型制冷装置的储液器水平位置高于热管背板、低于压缩制冷机组，分别利用两侧制冷剂回路与储液器之间的高度差，制冷剂气体与制冷剂液体的密度差作为系统运行压头，尽量使得系统在无外加动力的情况下自发运行。当制冷系统压头不足时，开启氟泵为系统提供动力；
(6)本实用新型制冷装置的储液器是将蒸发冷凝冷水机组的蒸发器与数据中心氟泵热管系统的冷凝器复叠而成的壳管式换热器，通过管内和管外两种不同工质制冷剂的沸点不同，以逆流的方式进行相变换热，从而提高了换热效率；
(7)本实用新型制冷装置的热管内的制冷剂具有更低的蒸发压力与蒸发温度，可使得制冷循环在制冷剂气液密度差与重力差作用下自发进行。
附图说明
图1是本实用新型基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置的结构示意图；
图2是本实用新型制冷装置中储液器的结构示意图；
图3是本实用新型制冷装置中蒸发冷凝器的结构示意图；
图4是本实用新型制冷装置中数据机柜与热管背板的结构示意图；
图5是本实用新型制冷装置中采用旁通式重力热管模式的工作原理图；
图6是本实用新型制冷装置中采用蒸气压缩制冷模式的工作原理图。
图中，1.蒸发冷凝器，2.气泵，3.三通阀A，4.膨胀阀，5.压缩机，6.储液器，7.氟泵，8.数据机柜，9.热管背板，10.制冷剂管道，11.背板风机，12.排风机，13.表冷器，14.挡水板，15.布水单元，16.换热板管，17.水泵，18.初效过滤器，19.蓄水箱，20.分体式蒸发冷凝冷水机组，21.数据机房，22.压缩制冷机组，23.三通阀B，24.蒸发器，25.冷凝器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置，如图1所示，包括依次连接的分体式蒸发冷凝冷水机组20、储液器6和数据机房21；
如图2所示，储液器6是由蒸发器24和冷凝器25复叠而成的壳管式换热器；
蒸发器24依次连接分体式蒸发冷凝冷水机组20中的蒸发冷凝器1和压缩制冷机组22构成闭合回路；
如图3所示，蒸发冷凝器1包括壳体，壳体相对的两侧壁分别设置有进风口，壳体底部设有蓄水箱19，壳体内部按照空气流动方向依次设置有初效过滤器18、换热板管16、布水单元15、挡水板14、表冷器13及风机12，表冷器13通过制冷剂管道与换热板管16连通。
压缩制冷机组22包括通过管道并联的压缩机5和气泵2；压缩机5与气泵2管道连接处设有三通阀A；压缩制冷机组22的管道上设有膨胀阀4；膨胀阀4上设有旁通管道，并与旁通管道连接处设有三通阀B23；
如图4所示，数据机房21包括氟泵7和数据机柜8；数据机柜8的背风侧贴合有热管背板9；热管背板9上固接有背板风机11；热管背板9内部设置有制冷剂管道10；氟泵7和制冷剂管道10与冷凝器25依次连接构成闭合回路。
本实用新型基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置，其工作原理如下：
本实用新型制冷装置根据室外温度分为两种模式：
(1)当室外环境温度较低时
压缩制冷机组工作过程，如图5所示，停止压缩机5的运行，采用旁通式重力回路热管模式，制冷装置压头不足时开启气泵2为装置提供动力，从储液器6出来的制冷剂气体在气泵2的作用下，通过制冷剂管路先进入表冷器13进行预冷，再经过换热板管16与空气进行热交换凝结为制冷剂液体，最后制冷剂液体通过重力流到储液器6中吸收数据机房21制冷剂的冷凝热再次变为制冷剂气体，如此往复循环。
同时，蒸发冷凝器1中外界空气在排风机12的作用下经过初效过滤器18进入蒸发冷凝器1壳体内部，首先在水泵17的作用下，蓄水箱19中的水流向布水单元15，通过喷嘴在板管型换热器表面形成一层均匀的水膜，然后空气与换热板管16表面的水膜发生热湿交换，并吸收制冷剂的冷凝热，降低冷凝器的冷凝压力；经过蒸发冷却后空气的干球温度得到降低，随后先通过挡水板14，再进入表冷器13和高温高压的制冷剂气体进行初步热交换，最后经风机12排出壳体。
数据机房21内的制冷剂的走向如图1所示，热管背板9中制冷剂吸收空气中的热量，气化后热气流上升至储液器6中，经储液器6充分换热降温后的制冷剂蒸汽冷凝为制冷剂液体，在储液器与数据机柜的高度差、制冷剂蒸汽与制冷剂液体的密度差和氟泵7增压的共同作用下经液管段回到热管背板9中，再吸收机柜中空气所携带的热量后气化为制冷剂蒸汽，利用热气流上升原理以及氟泵7增压的共同作用再回到储液器6中，如此往复循环。
(2)当室外环境温度较高时
压缩制冷机组工作过程如图6所示，开启压缩机5，通过三通阀A采用蒸气压缩制冷模式，从储液器6出来的制冷剂气体在压缩机5的作用下变为高温高压的制冷剂气体，然后通过制冷剂管路先进入表冷器13进行预冷，再经过换热板管16与空气进行热交换凝结为制冷剂液体，制冷剂液体在重力作用下经过膨胀阀变为低温低压的制冷剂液体，最后流入储液器6中吸收数据机房制冷剂的冷凝热再次变为制冷剂气体，如此往复循环。
同时，蒸发冷凝器1和数据机房21的工作过程和室外环境温度较低时相同，继续制冷。
本实用新型一种基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置，在保证机房内低温要求的同时最大程度减少能耗。
Claims (6)
1.基于储液器的氟泵驱动热管与蒸气压缩复合型的制冷装置，其特征在于，包括依次连接的分体式蒸发冷凝冷水机组(20)、储液器(6)和数据机房(21)；
所述储液器(6)是由蒸发器(24)和冷凝器(25)复叠而成的壳管式换热器；
所述分体式蒸发冷凝冷水机组(20)包括与所述蒸发器(24)依次连接构成闭合回路的蒸发冷凝器(1)和压缩制冷机组(22)；
所述数据机房(21)包括内部设置的氟泵(7)和数据机柜(8)；所述数据机柜(8)的背风侧贴合有热管背板(9)；所述热管背板(9)内部设置有制冷剂管道(10)；所述氟泵(7)和所述制冷剂管道(10)与所述冷凝器(25)依次连接构成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述压缩制冷机组(22)包括通过管道并联的压缩机(5)和气泵(2)；所述压缩机(5)与所述气泵(2)管道连接处设有三通阀A(3)；所述压缩制冷机组(22)还包括所述蒸发器(24)与所述蒸发冷凝器(1)连接管道上并联设置的膨胀阀(4)和膨胀阀(4)的旁通管道，所述膨胀阀(4)与所述旁通管道的连接处设有三通阀B(23)。
3.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述储液器(6)水平位置高于所述热管背板(9)、低于所述压缩制冷机组(22)。
4.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述热管背板(9)上固接有背板风机(11)。
5.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述蒸发冷凝器(1)包括壳体，壳体相对的两侧壁分别设置有进风口，壳体底部设有蓄水箱(19)，壳体内部按照空气流动自下而上依次设置有初效过滤器(18)、换热板管(16)、布水单元(15)、挡水板(14)、表冷器(13)及风机(12)，所述表冷器(13)通过制冷剂管道与换热板管(16)连通；所述布水单元(15)通过安装有水泵(17)的管道与蓄水箱(19)相连。
6.根据权利要求5所述的制冷装置，其特征在于，所述换热板管(16)为板管型蒸发冷凝器。
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