多聯熱管機房空調系統的製作方法
2023-09-10 12:28:00 1
多聯熱管機房空調系統的製作方法
【專利摘要】本發明揭示了一種多聯熱管機房空調系統，該系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路；所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機、冷凝器、節流裝置、除溼換熱器、換熱裝置；所述換熱裝置包括並排的室外空氣通道、迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道，室外空氣通道內設置風機，迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道內均密封製冷工質。所述迴路熱管迴路包括所述換熱裝置的迴路熱管工質通道與室內蒸發器。該系統可以實現蒸氣壓縮製冷與迴路熱管冷卻獨立運行或同時運行，實現了機房溫度和溼度的獨立控制。
【專利說明】多聯熱管機房空調系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及製冷與空調【技術領域】，更具體涉及一種多聯熱管機房空調系統。
【背景技術】
[0002]隨著IT技術的迅猛發展，數據機房、通信基站的數量和能耗與日俱增。由於機房內裝有大量大功率電子設備且不間斷運行，機房製冷需求要高於一般建築。傳統的機房空調依靠蒸氣壓縮製冷，由於其能耗較大，已經不能滿足可持續發展要求。目前，很多種機房空調節能方案被提出，其中，熱管空調系統具有可以利用室外自然冷源且不引入室外汙染物的優勢而受到關注。相關專利有單管連接的分離式熱管的機房排熱裝置(CN200820123459.0)、一種用於機房或機櫃的帶氣泵分離式熱虹吸管散熱裝置(CN200910088535.8)、一種蒸發冷卻型熱管換熱的機房排熱裝置(CN201010221372.9)、一種復疊機械製冷的液泵驅動熱管裝置及運行方法(CN201210084797.9)等，上述專利均提出了各自不同的機房熱管空調形式以利用室外自然冷源。然而，以上專利所提出的方案均不能夠獨立除溼，即不能實現機房溫度和溼度的獨立控制。
【發明內容】
[0003](一)要解決的技術問題
[0004]本發明要解決的技術問題是如何利用熱管空調系統，獨立控制機房的溫度和溼度。
[0005](二)技術方案
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多聯熱管機房空調系統，所述系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路；所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機、冷凝器、節流裝置、除溼換熱器、換熱裝置；所述換熱裝置包括並排的室外空氣通道、迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道，室外空氣通道內設置風機，迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道內均密封製冷工質；
[0007]所述迴路熱管迴路包括所述換熱裝置的迴路熱管工質通道與室內蒸發器，換熱裝置的迴路熱管工質通道和室內蒸發器連接形成閉環；
[0008]節流裝置與換熱裝置連接，形成第一連接，節流裝置與除溼散熱器連接形成第二連接，壓縮機、冷凝器、第一連接依次連接，並且形成閉環，第二連接與第一連接並聯，其中，換熱裝置通過其蒸氣壓縮製冷迴路工質通道分別與節流裝置和壓縮機連接；第一連接至少一個，多於一個時，並連在原第一連接的兩端；第二連接至少一個，多於一個時，並連在原第二連接的兩端；每一個第一連接均連接一個迴路熱管迴路。
[0009]優選地，所述除溼換熱器為風冷式換熱裝置，溼空氣通過其表面冷凝。
[0010]優選地，所述室內蒸發器為風冷式換熱裝置、直接接觸式散熱器、風冷直接接觸器中的一種。
[0011]優選地，所述風冷式換熱裝置為管式結構，即由一根或多根直管、繞翅片管、蛇形管外加翅片、多根直管套翅片中的一種或幾種組成。
[0012]優選地，所述直接接觸式散熱器通過與發熱部件直接接觸進行散熱。
[0013]優選地，所述風冷直接接觸器為風冷式換熱裝置和直接接觸式散熱器的組合。
[0014]優選地，所述冷凝器為風冷式、水冷式、蒸發冷凝式冷凝器的其中一種或幾種的組
八
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[0015]優選地，所述節流裝置為熱力膨脹閥、電子膨脹閥中的一種或者兩種的組合。
[0016]優選地，所述迴路熱管迴路中還包括製冷劑泵，所述製冷劑泵用於驅動迴路熱管迴路工作。
[0017](三)有益效果
[0018]本發明的多聯熱管機房空調系統，具有蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路，可以實現蒸氣壓縮製冷與迴路熱管冷卻獨立運行或同時運行，實現了機房溫度和溼度的獨立控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發明的一個較佳實施例一的多聯熱管機房空調系統的結構圖；
[0021]圖2是本發明的一個較佳實施例二的多聯熱管機房空調系統的結構圖；
[0022]圖3是本發明的一個較佳實施例三的多聯熱管機房空調系統的結構圖；
[0023]圖4是本發明的一個較佳實施例四的多聯熱管機房空調系統的結構圖；
[0024]圖5是本發明的一個較佳實施例五的多聯熱管機房空調系統的結構圖；
[0025]圖例說明:
[0026]1、壓縮機；2、冷凝器；3、節流裝置；4、換熱裝置；5、室內蒸發器；6、除溼換熱器。【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不能用來限制本發明的範圍。
[0028]圖1是本發明的一個較佳實施例一的多聯熱管機房空調系統的結構圖；如圖1所示，該實施例的熱管機房空調系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路。所述蒸氣壓縮製冷迴路由壓縮機1、冷凝器2、節流裝置3、除溼換熱器6和換熱裝置4組成。所述迴路熱管迴路由換熱裝置4的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5組成，並且形成閉環。除溼換熱器6、室內蒸發器5以及換熱裝置2各自裝有風機。換熱裝置4和除溼散熱器6的氣流方向的前方均裝有節流裝置；其中節流裝置3a與換熱裝置4連接形成第一連接，節流裝置3b與除溼散熱器6連接形成第二連接，壓縮機1、冷凝器2、第一連接依次連接，並且形成閉環，第二連接與第一連接並聯。
[0029]除溼換熱器6為風冷式換熱裝置，溼空氣通過其表面使其中的水蒸氣冷凝。
[0030]換熱裝置4包括並排的室外空氣通道、迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道，迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道內分別密封有製冷工質，迴路熱管工質通道與室內蒸發器連通，蒸氣壓縮製冷迴路工質通道分別與壓縮機I和節流裝置3相連通。
[0031]室內蒸發器6可以是風冷式換熱裝置、直接接觸式散熱器、風冷直接接觸器的一種。風冷式換熱裝置優選為管式結構，即由一根或多根直管、繞翅片管、蛇形管外加翅片、多根直管套翅片中的一種或幾種組成。直接接觸式散熱器通過與發熱部件直接接觸進行散熱。風冷直接接觸器為風冷式換熱裝置和直接接觸式散熱器的組合。
[0032]冷凝器2為風冷式、水冷式、蒸發冷凝式冷凝器的其中一種或幾種的組合。
[0033]節流裝置3為熱力膨脹閥、電子膨脹閥中的一種或者兩種的組合。
[0034]換熱裝置還在室外空氣通道內布設有風機，所述風機用於加速室外空氣通道內空氣的流通。
[0035]具體實施時，根據機房具體需要保持溫度和溼度的設定，進行溫度和適度的獨立控制。對於溫度控制，按照溫度區間對空調系統進行不同工作方式的調整:當室外溫度較高，即室外溫度高於迴路熱管冷凝溫度時，只開啟蒸氣壓縮製冷迴路，首先啟動壓縮機1，蒸氣壓縮製冷迴路內的製冷工質經壓縮機I壓縮後在冷凝器2中冷凝，經節流裝置3a節流降壓後進入換熱裝置4蒸發，從迴路熱管工質吸熱後流回壓縮機I ;迴路熱管迴路的製冷工質在室內蒸發器5內吸收機房的排熱蒸發後流入換熱裝置4，向蒸氣壓縮製冷迴路的製冷工質放熱冷凝，冷凝後的冷凝液在重力作用下回流至室內蒸發器5，以便於繼續蒸發。
[0036]當室外溫度較低時，即室外溫度低於迴路熱管冷凝溫度，但室外溫度與迴路熱管迴路的冷凝溫度的差值不足以保持整個機房的預定溫度時，需同時開啟蒸氣壓縮製冷迴路和室外空氣通道製冷，首先啟動壓縮機1、迴路熱管迴路中換熱裝置的風機以及室內蒸發器的風機，所述蒸氣壓縮製冷迴路內的製冷工質經壓縮機I壓縮後在冷凝器2中冷凝，經節流裝置3a節流降壓後進入蒸氣壓縮製冷迴路工質通道，所述室外的冷空氣經風機的抽風進入室外空氣通道，所述迴路熱管迴路的吸熱蒸發的製冷工質在迴路熱管通道內同時與蒸氣壓縮製冷迴路工質通道的製冷工質和室外空氣通道中的冷空氣進行換熱後冷凝。
[0037]在室外溫度足夠低時，S卩外溫度低於迴路熱管冷凝溫度，且室外溫度與迴路熱管迴路的冷凝溫度的差值所達到的冷卻效果滿足整個機房的預定溫度的保持，需關閉蒸氣壓縮製冷迴路，僅開啟室外空氣通道進行冷卻，首先關閉壓縮機1，打開迴路熱管迴路中換熱裝置的風機以及室內蒸發器的風機，室外的冷空氣被風機抽入室外空氣通道中，此時迴路熱管迴路的製冷工質在迴路熱管通道內僅與室外空氣通道中的冷空氣進行換熱冷凝。
[0038]對於溼度控制，當室內需要除溼時，首先開啟壓縮機1、除溼換熱器中的風機和節流裝置3b，溼空氣流經除溼換熱器6，溫度降低到露點以下，其中的水蒸氣冷凝在換熱器表面，空氣溼度降低。當室內溼度降低到設定值，則關閉節流裝置3b和除溼換熱器的風機，壓縮機的關閉與否根據溫度控制需要而定。
[0039]圖2是本發明的一個較佳實施例二的多聯熱管機房空調系統的結構圖；如圖2所示，該實施例的熱管機房空調系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路。所述蒸氣壓縮製冷迴路由壓縮機1、冷凝器2、節流裝置3、除溼換熱器6和換熱裝置4組成。所述迴路熱管迴路由換熱裝置4的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5組成，並且形成閉環。除溼換熱器6與室內蒸發器5串聯布置，共用一個風機，換熱裝置裝有風機。換熱裝置4和除溼散熱器6的氣流方向的前方均裝有節流裝置；其中節流裝置3a與換熱裝置4連接形成第一連接，節流裝置3b與除溼散熱器6連接形成第二連接，壓縮機1、冷凝器2、第一連接依次連接，並且形成閉環，第二連接與第一連接並聯。所述迴路熱管迴路由換熱裝置4的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5組成，並且形成閉環。其中除溼換熱器6、換熱裝置4、室內蒸發器5、冷凝器2、節流裝置3與實施例一中使用的組件相同。該實施例對於溼度和溫度的控制方式和控制過程與實施例一的控制方式和控制過程相同。
[0040]圖3是本發明的一個較佳實施例三的多聯熱管機房空調系統的結構圖；該實施例的空調系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路，其中蒸氣壓縮製冷迴路包括兩套由節流裝置和換熱裝置連接形成的整體連接，具體為節流裝置3a與換熱裝置4a連接，節流裝置3b與換熱裝置4b連接，所述兩套連接並連後，與壓縮機1、冷凝器2依次連接，並且形成閉環，節流裝置3c與除溼換熱器6連接後與上述兩套連接並連。所述迴路熱管迴路包括兩套，分別是由換熱裝置4a的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5a組成，並且形成閉環；是由換熱裝置4b的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5b組成，並且形成閉環.[0041]該實施例的所有構成組件與實施例一相同，對於機房溫度和溼度的控制方式和控制過程與實施例一相同。
[0042]圖4是本發明的一個較佳實施例四的多聯熱管機房空調系統的結構圖；該實施例的空調系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路，其中蒸氣壓縮製冷迴路包括兩套由節流裝置和除溼換熱裝置連接形成的整體連接，具體為節流裝置3b與除溼換熱裝置6a連接，節流裝置3c與除溼換熱裝置6b連接，所述兩套連接並連，然後再並聯在節流裝置3a與換熱裝置4形成的連接兩端，節流裝置3a與換熱裝置4形成的連接與壓縮機1、冷凝器2依次連接形成閉環。所述迴路熱管由換熱裝置4的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5組成，並且形成閉環。該實施例的所有構成組件與實施例一相同，對於機房溫度和溼度的控制方式和控制過程與實施例一相同。
[0043]圖5是本發明的一個較佳實施例五的多聯熱管機房空調系統的結構圖；該實施例的空調系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路，其中，蒸氣壓縮製冷迴路包括兩套由節流裝置和除溼換熱裝置形成的連接，兩套有節流裝置和換熱裝置形成的連接，具體為，節流裝置3a與換熱裝置4a連接，節流裝置3b與換熱裝置4b連接，節流裝置3c與除溼換熱裝置6a連接，節流裝置3d與除溼換熱裝置6b連接，所述四套連接並聯，然後與壓縮機、冷凝器依次連接，並且形成閉環。所述迴路熱管包括兩套由換熱裝置的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器組成的連接，具體為，並換熱裝置4a的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5a連接，並且形成閉環；並換熱裝置4b的迴路熱管工質通道與一個室內蒸發器5b連接，並且形成閉環。該實施例的所有構成組件與實施例一相同，對於機房溫度和溼度的控制方式和控制過程與實施例一相同。
[0044]本發明的多聯熱管機房空調系統，可以包括一個以上的迴路熱管迴路，一個以上的節流裝置與除溼散熱器組成的連接，一個以上的節流裝置與換熱裝置組成的連接，能夠很好地適應現在社會的多需求，能夠靈活設計空調系統的結構，可以實現蒸氣壓縮製冷與迴路熱管冷卻獨立運行或同時運行，實現了機房溫度和溼度的獨立控制。
[0045]以上實施方式僅用於說明本發明，而非對本發明的限制。儘管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種多聯熱管機房空調系統，其特徵在於，所述系統包括蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路；所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機、冷凝器、節流裝置、除溼換熱器、換熱裝置；所述換熱裝置包括並排的室外空氣通道、迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道，室外空氣通道內設置風機，迴路熱管工質通道和蒸氣壓縮製冷迴路工質通道內均密封製冷工質； 所述迴路熱管迴路包括所述換熱裝置的迴路熱管工質通道與室內蒸發器，換熱裝置的迴路熱管工質通道和室內蒸發器連接形成閉環； 節流裝置與換熱裝置連接，形成第一連接，節流裝置與除溼散熱器連接形成第二連接，壓縮機、冷凝器、第一連接依次連接，並且形成閉環，第二連接與第一連接並聯，其中，換熱裝置通過其蒸氣壓縮製冷迴路工質通道分別與節流裝置和壓縮機連接；第一連接至少一個，多於一個時，並連在原第一連接的兩端；第二連接至少一個，多於一個時，並連在原第二連接的兩端；每一個第一連接均連接一個迴路熱管迴路。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述除溼換熱器為風冷式換熱裝置，溼空氣通過其表面冷凝。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述室內蒸發器為風冷式換熱裝置、直接接觸式散熱器、風冷直接接觸器中的一種。
4.根據權利要求2或3所述的系統，其特徵在於，所述風冷式換熱裝置為管式結構，即由一根或多根直管、繞翅片管、蛇形管外加翅片、多根直管套翅片中的一種或幾種組成。
5.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述直接接觸式散熱器通過與發熱部件直接接觸進行散熱。
6.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述風冷直接接觸器為風冷式換熱裝置和直接接觸式散熱器的組合。
7.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述冷凝器為風冷式、水冷式、蒸發冷凝式冷凝器的其中一種或幾種的組合。
8.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述節流裝置為熱力膨脹閥、電子膨脹閥中的一種或者兩種的組合。
9.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述迴路熱管迴路中包括製冷劑泵，所述製冷劑泵用於驅動迴路熱管迴路工作。
【文檔編號】F24F13/30GK103836742SQ201410046876
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月10日 優先權日:2014年2月10日
【發明者】邵雙全, 張海南, 田長青 申請人:中國科學院理化技術研究所