CN219367765U - 空调室外系统 - Google Patents

Abstract

本发明创造实施例提供一种空调室外系统，包括冷源模块和泵驱模块，所述冷源模块、所述泵驱模块与空调室内系统通过管路连接成回路，属于空调技术领域。采用本发明创造，能够实现制冷模式的灵活切换，提升整个空调系统的能效。

Description

空调室外系统

技术领域

本发明创造涉及空调技术领域，特别涉及一种空调室外系统。

背景技术

近年来，数据中心朝着高功率密度方向发展，机房内计算机设备的产热量不断增长。数据中心机房通常采用机械制冷来解决散热问题。机械制冷消耗了大量电能，占据了数据中心总用电量的较大比例。

现有技术中，数据中心空调系统调节不合理，不能有效为计算机设备散热。并且，数据中心空调系统耗电量大幅增长，而制冷效果并未得到较大提升，能源利用率不高。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的部分或全部问题，本发明创造实施例提供了一种空调室外系统及空调调节方法。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种空调室外系统，包括冷源模块和泵驱模块，所述冷源模块、所述泵驱模块与空调室内系统通过管路连接成回路；

所述冷源模块包括：压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、压缩机；

所述压缩机的入口与所述换热器的第一出口管路连接，所述压缩机的出口与所述第一冷凝器和/或所述第二冷凝器的入口管路连接；

所述第一冷凝器的出口与所述换热器的第一入口管路连接；所述第二冷凝器的出口与所述换热器的第一入口管路和/或所述泵驱模块的入口管路连接；

所述第一电磁阀设置在所述换热器的第二入口管路或所述换热器的第二出口管路上；

所述第二电磁阀设置在所述空调室内系统与所述第二冷凝器之间，和/或设置在所述第二冷凝器和所述泵驱模块之间；

所述第三电磁阀设置在所述压缩机与所述第二冷凝器之间，和/或设置在所述第二冷凝器和所述换热器之间；

所述换热器的第二出口管路与所述泵驱模块连接。

可选的，所述换热器的第二入口管路或所述换热器的第二出口管路上连接有电动调节球阀。

可选的，所述换热器的第一入口管路上连接有电子膨胀阀。

可选的，所述泵驱模块包括：制冷剂泵和储液罐。

可选的，所述泵驱模块还包括与所述制冷剂泵通过管路连接的止回阀。

采用本申请，至少能够产生以下技术效果：

通过第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭，可以实现制冷模式的灵活切换。第二电磁阀和第三电磁阀的开闭互斥，可以使得第二冷凝器既可以用作自然制冷模式下二次侧的冷凝器，也可以用作机械制冷模式下一次侧压缩机系统的冷凝器，这样可以有效降低冷凝风机阻力，同时降低设备成本。在混合制冷模式下，通过调节电动调节球阀的打开程度，可以调节二次侧系统中通过换热器的机械制冷模式的流量，即可以调节机械制冷量和自然制冷量的比例，实现自然冷模式和机械冷模式并存的混合模式下的无级调节，最大限度的提升整个空调系统的能效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明创造实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明创造的一些实施例，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是本申请第一实施例提供的一种空调室外系统的结构示意图；

图2是本申请第二实施例提供的一种空调室外系统的结构示意图；

图3是本申请第三实施例提供的一种空调室外系统的结构示意图；

图4是本申请第四实施例提供的一种空调室外系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明创造的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明创造实施方式作进一步地详细描述。本申请使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”、“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“滑动连接”、“固定”、“套接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连接。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明创造实施例提供了一种空调室外系统，包括冷源模块和泵驱模块，冷源模块、泵驱模块与空调室内系统通过管路连接成回路；冷源模块包括：压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、压缩机；压缩机的入口与换热器的第一出口管路连接，压缩机的出口与第一冷凝器和/或第二冷凝器的入口管路连接；第一冷凝器的出口与换热器的第一入口管路连接；第二冷凝器的出口与换热器的第一入口管路和/或泵驱模块的入口管路连接；第一电磁阀设置在换热器的第二出口管路或换热器的第二出口管路上；第二电磁阀设置在空调室内系统与第二冷凝器之间，和/或设置在第二冷凝器和泵驱模块之间；第三电磁阀设置在压缩机与第二冷凝器之间，和/或设置在第二冷凝器和换热器之间；换热器的第二出口管路与泵驱模块连接。

值得一提的是，空调室内系统可以包括一组或多组室内末端。室内末端型式可以是房间空调、列间空调、风墙、背板、背板风墙等各种末端型式，多组室内末端(或称多联末端)也可以采用多种末端型式组合使用。

在一个实施例中，可参见图1，其中的箭头可以表示管路中制冷剂(气态或液态)的流动方向。冷源模块可以包括并联的两组压缩机。换热器可以是板式换热器，换热器中位于一次侧的制冷剂出入口可称作第一出口和第一入口，位于二次侧的制冷剂出入口可称作第二出口和第二入口。压缩机的入口可以与板式换热器的第一出口管路连接，压缩机的出口可以分为两路，分别与两个冷凝器的入口管路连接。

可以理解，空调系统的一次侧为压缩机所在的环路，二次侧为室内末端所在的环路。

在图1中，换热器的第二出口管路上设置有机械冷电磁阀S1，第二冷凝器的出口管路和泵驱模块的入口管路之间设置有自然冷电磁阀S2a,空调室内系统的出口管路与第二冷凝器的入口管路之间设置有自然冷电磁阀S2b，第二冷凝器的出口管路与换热器第一入口管路之间设置有DX电磁阀(直接膨胀式电磁阀)S3a，压缩机的出口管路和第二冷凝器的入口管路之间设置有DX电磁阀S3b。在实施中，可以通过控制机械冷电磁阀S1、自然冷电磁阀S2a、自然冷电磁阀S2b、DX电磁阀S3a和DX电磁阀S3b，来切换制冷模式。制冷模式可以包括机械制冷模式、自然制冷模式和混合制冷模式。其中，当采用机械制冷模式或混合制冷模式时，可以以板式换热器的蒸发压力为控制目标对压缩机组进行能量调节，本申请对此不作限制。

在实施中，压缩机可采用无油离心压缩机或有油涡旋压缩机。

值得一提的是，无油离心压缩机的制冷量相较于有油涡旋压缩机较小；在室外较热时，因冷凝压力升高会有喘振停机风险，可能会影响连续制冷从而导致业务中断，无油离心压缩机寿命和可靠性较低；离心压缩机常用R134a(四氟乙烷)低压力制冷剂，其在室内外机距离较远的长联管情况，会导致较大效率损失，影响能效。因此，在一个优选的实施例中，可以采用有油涡旋压缩机。

在实施中，为了保证二次侧无油，压缩机的出口管路上还可以连接有止回阀和油过滤器。其中，止回阀可以阻断管路中的制冷剂倒流，油过滤器可以将一次侧的润滑油隔离，并将截流的润滑油返回压缩机吸气侧(图1未画出)。

在一个实施例中，空调室外系统的冷凝器可以设置双层盘管来隔离氟泵系统(包含制冷剂泵的循环回路)和压缩机系统(包含压缩机的制冷剂循环回路)。此时，冷凝风机需要承受的空气阻力较大，导致能耗较高。并且，双层盘管成本较高，导致冷凝器设备造价偏高。因此，在一个优选的实施例中，冷凝器可以采用单层盘管，相较于双层盘管可以降低空气阻力以及设备造价。

此外，换热器的第二入口管路上还可以设置有电动调节球阀。当空调室外系统采用混合制冷模式时，可以通过调节电动调节球阀的打开程度来调节机械制冷量和自然制冷量的比例，即实现混合制冷时自然冷与机械冷的无级调节。其中，电动调节球阀的打开程度可以根据泵驱模块中储液罐上游的蒸发温度来调节，本申请对此不作限制。

进一步的，泵驱模块可以包括：制冷剂泵和储液罐。在某些实施例中，泵驱模块还可以包括与制冷剂泵通过管路连接的止回阀，以阻止制冷剂的回流。

在另一个实施例中，可参见图2，冷源模块可以只有一个或一组压缩机，即将图1所示实施例中的并联的两组压缩机改为单压缩机。

在另一个实施例中，可参见图3，电动调节球阀可以设置在换热器的第二出口管路上，机械冷电磁阀S1可以设置在换热器的第二入口管路上。

在实施中，自然制冷模式可以仅开启制冷剂泵和冷凝风机，只采用自然冷源对空调室内系统供冷。机械制冷模式可以开启制冷剂泵、压缩机和冷凝风机，只采用机械制冷对空调室内系统供冷。混合制冷模式可以开启制冷剂泵、压缩机和冷凝风机，同时采用自然冷源和机械制冷对空调室内系统供冷。不同制冷模式之间电磁阀和电动调节阀的开关状态可以参见表1。

表1：不同制冷模式下的开关状态1

在实施中，当数据中心散热需求较高时，可以采用自然制冷模式。此时，机械冷电磁阀S1、DX电磁阀S3a、DX电磁阀S3b以及电动调节球阀可以为关闭状态(OFF)，自然冷电磁阀S2a以及自然冷电磁阀S2b可以为开启状态(ON)。

这样，吸收了数据中心机房室内热量的制冷剂，将依次流经室内空调系统的出口管路、自然冷电磁阀S2b、公用冷凝器，制冷剂在公用冷凝器中利用自然冷源降温后，继续依次流经自然冷电磁阀S2a、泵驱模块及室内空调系统的入口管路。此时，公用冷凝器用作自然冷却模式二次侧氟泵系统的冷凝器。

当数据中心机房内产热较多，自然冷制冷模式不足以满足数据中心机房的散热需求时，可以采用混合制冷模式或机械冷模式。

当采用混合制冷模式时，机械冷电磁阀S1、自然冷电磁阀S2a以及自然冷电磁阀S2b可以为开启状态，DX电磁阀S3a以及DX电磁阀S3b可以为关闭状态，电动调节球阀可以为开度调节状态并处于任意打开程度。通过调节电动调节球阀的打开程度，可以调节二次侧环路中流经换热器的制冷剂流量。

这样，制冷剂流经室内空调系统的出口管路时可分为两路，第一路依次流经换热器的第二入口管路、换热器的第二出口管路、泵驱模块；第二路依次流经自然冷电磁阀S2b、公用冷凝器、自然冷电磁阀S2a、泵驱模块。两路制冷剂可以在泵驱模块处汇合，流经室内空调系统的入口管路，进入室内末端，又回到室内空调系统的出口管路继续循环流动。

由于DX电磁阀S3a以及DX电磁阀S3b为关闭状态，制冷剂经过压缩机压缩后，可以依次流经DX冷凝器(直接膨胀式冷凝器)、换热器第一入口管路、换热器第一出口管路，之后又回到压缩机继续循环流动。

当采用机械制冷模式时，机械冷电磁阀S1、DX电磁阀S3a以及DX电磁阀S3b可以为开启状态，自然冷电磁阀S2a以及自然冷电磁阀S2b可以为关闭状态，电动调节球阀可以为全开状态。

这样，二次侧环路中的制冷剂流经室内空调系统的出口管路后，依次流经换热器第二入口管路、换热器第二出口管路、泵驱模块，通过室内空调系统的入口管路进入室内末端，之后回到室内空调系统的出口管路继续循环流动。一次侧环路中的制冷剂经过压缩机压缩后，可以分为两路，第一路依次流经公用冷凝器、换热器第一入口管路；第二路依次流经DX冷凝器、换热器第一入口管路。两路制冷可以在换热器第一入口管路处汇合，流经换热器第一出口管路，之后又回到压缩机继续循环流动。此时，公用冷凝器用作机械制冷模式一次侧压缩机系统的冷凝器。

可以理解，本申请通过两组互斥的电磁阀S2和S3的开闭，实现了共用冷凝器的用作氟泵系统冷凝器或压缩机系统冷凝器的切换，可以进一步降低冷凝风机阻力，同时降低设备成本。

在实施中，换热器的第一入口管路上还可以连接有电子膨胀阀。通过调节电子膨胀阀，可以调节一次侧环路供液量，使得混合制冷模式下的无级调节范围更宽、反应更快。当然，在一些实施例中，换热器的第一入口管路上也可以不设置电子膨胀阀。

值得一提的是，空调室内系统中的各个室内末端也可设置有电子膨胀阀。通过调节各个电子膨胀阀，可以调节二次侧环路中流经各个室内末端的供液量。若空调室内系统包括多组室内末端，不同室内末端对应的电子膨胀阀的调节参数可以相同也可以不同。这样，可以根据所处环境的差异，灵活为不同室内末端调节供冷量。

在另一个实施例中，可参见图4，换热器的第二出口管路上设置有机械冷电磁阀S1a，换热器的第二入口管路上设置有机械冷电磁阀S1b。即，用电磁阀来替换图1所示实施例中的电动调节球阀。在本实施例中，不同制冷模式之间各个阀件的开关状态可以参见表2。

表2：不同制冷模式下的开关状态2

在实施中，各个制冷模式下制冷剂的循环路径可参考上述实施例，本申请在此不作赘述。

基于相同的技术构思，本发明创造实施例还提供了一种数据中心机房的空调调节方法，应用于上述实施例的空调室外系统上；该方法包括：

通过开闭第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀切换制冷模式；其中，制冷模式包括机械制冷模式、自然制冷模式和混合制冷模式。

在一个实施例中，若关闭第一电磁阀，则进入自然制冷模式；若打开第一电磁阀和第二电磁阀，关闭第三电磁阀，则进入混合制冷模式；若打开第一电磁阀和第三电磁阀，关闭第二电磁阀，则进入机械制冷模式。

在一个实施例中，可以通过调节电动调节球阀的打开程度来调节机械制冷量和自然制冷量的比例。

采用本申请，至少能够产生以下技术效果：

通过第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭，可以实现制冷模式的灵活切换。第二电磁阀和第三电磁阀的开闭互斥，可以使得第二冷凝器既可以用作自然制冷模式下二次侧的冷凝器，也可以用作机械制冷模式下一次侧压缩机系统的冷凝器，这样可以有效降低冷凝风机阻力，同时降低设备成本。在混合制冷模式下，通过调节电动调节球阀的打开程度，可以调节二次侧系统中通过换热器的机械制冷模式的流量，即可以调节机械制冷量和自然制冷量的比例，实现自然冷模式和机械冷模式并存的混合模式下的无级调节，最大限度的提升整个空调系统的能效。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空调室外系统，其特征在于，包括冷源模块和泵驱模块，所述冷源模块、所述泵驱模块与空调室内系统通过管路连接成回路；

所述冷源模块包括：压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、压缩机；

所述压缩机的入口与所述换热器的第一出口管路连接，所述压缩机的出口与所述第一冷凝器和/或所述第二冷凝器的入口管路连接；

所述第一冷凝器的出口与所述换热器的第一入口管路连接；所述第二冷凝器的出口与所述换热器的第一入口管路和/或所述泵驱模块的入口管路连接；

所述第一电磁阀设置在所述换热器的第二入口管路或所述换热器的第二出口管路上；

所述第二电磁阀设置在所述空调室内系统与所述第二冷凝器之间，和/或设置在所述第二冷凝器和所述泵驱模块之间；

所述第三电磁阀设置在所述压缩机与所述第二冷凝器之间，和/或设置在所述第二冷凝器和所述换热器之间；

所述换热器的第二出口管路与所述泵驱模块连接。

2.如权利要求1所述的空调室外系统，其特征在于，所述换热器的第二入口管路或所述换热器的第二出口管路上连接有电动调节球阀。

3.如权利要求1所述的空调室外系统，其特征在于，所述换热器的第一入口管路上连接有电子膨胀阀。

4.如权利要求1所述的空调室外系统，其特征在于，所述泵驱模块包括：制冷剂泵和储液罐。

5.如权利要求4所述的空调室外系统，其特征在于，所述泵驱模块还包括与所述制冷剂泵通过管路连接的止回阀。