空氣調節系統的製作方法

2023-05-29 14:09:51

本實用新型涉及空氣調節領域，更具體地涉及一種空氣調節系統。

背景技術：

隨著數據中心朝著大型化、規模化方向發展，冷凍水空調系統因其冷重比大，單位面積冷量輸出大，以及不像風冷式機房空調需要大面積的場所安裝室外機等優勢，廣泛應用於大型數據中心中。

空調系統是數據中心正常工作的保證，等級較高的數據中心不僅要求空調系統能對溫度、溼度、潔淨度和氣流速度有效調節，以避免數據中心內的伺服器、交換機等設備出現宕機等問題，還要求空調系統具備高可靠性，以及時靈活地應對數據中心室內環境可能出現的問題，現有的數據中心的空調系統一般只設置有一組冷水機組，冷水機組上僅連接一套末端設備，當該冷水機組出現故障或者需要維護時，或者系統負荷增大，末端設備無法滿足負荷要求時，均會影響數據中心內的空氣調節，進而影響數據中心的運行可靠性。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的之一是提供一種運行可靠性高的空氣調節系統。

為達上述目的，提供一種空氣調節系統。

一種空氣調節系統，包括多個冷水機組和切換組件，每個冷水機組均連接至少一個末端設備，所述切換組件能夠將連接於非工作狀態的冷水機組上的末端設備切換至與當前運行的冷水機組相連接的末端設備並聯。

優選地，所述切換組件還能夠將所述末端設備在所述多個冷水機組之間切換連接。

優選地，所述末端設備上設置有進水管和出水管，所述冷水機組包括供水管和回水管，所述末端設備的進水管經三通閥分別與兩個冷水機組的供水管連接，使得所述末端設備的進水管僅能與兩個冷水機組的供水管之一連通，和/或，所述末端設備的出水管經三通閥分別與兩個冷水機組的回水管連接，使得所述末端設備的出水管僅能與兩個冷水機組的回水管之一連通。

優選地，還包括風機、輔助加熱裝置和/或加溼裝置。

優選地，所述至少一個末端設備為多個末端設備，與不同的冷水機組相連接的多個末端設備構成多個末端設備組。

優選地，同一末端設備組中的末端設備位於同一室內空間中，或者，所述多個末端設備組位於同一室內空間中。

優選地，同一末端設備組中的末端設備共用同一輔助加熱裝置、加溼裝置和/或風機。

優選地，所述空氣調節系統用於對數據中心的空氣調節。

本實用新型提供的空氣調節系統，通過設置多個冷水機組使得冷水機組之間能夠相互備用和交替運行，從而提高冷水機組的使用可靠性，並當其中一組冷水機組故障或需要維護時，可通過其他冷水機組的運行保證對室內環境的調節，當該空氣調節系統應用於數據中心時，能夠有效保證數據中心的運行可靠性，噹噹前運行的冷水機組連接的末端設備無法滿足系統負荷時，可借用其他與處於非工作狀態的冷水機組相連接的末端設備來提高製冷量，即將與處於非工作狀態的冷水機組相連接的末端設備切換至與該當前運行的冷水機組相連接的末端設備並聯以滿足系統負荷，進一步保證對室內環境調節的可靠性。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特徵和優點將更為清楚，在附圖中：

圖1示出本實用新型具體實施方式之一提供的空氣調節系統的示意圖；

圖2示出本實用新型具體實施方式之二提供的空氣調節系統的示意圖。

圖中，1、第一冷水機組；11、第一供水管；12、第一回水管；2、第二冷水機組；21、第二供水管；22、第二回水管；3、末端設備組；301、第一末端設備；302、第二末端設備；303、第一進水管；304、第一出水管；305、第二進水管；306、第二出水管；307、第一支路；308、開關裝置；309、第一切換裝置；310、第二支路；311、第二切換裝置；312、第三支路；313、第一單向閥；314、第二單向閥；315、第一流量調節閥；316、第二流量調節閥；317、風機；318、輔助加熱裝置；319、加溼裝置。

具體實施方式

以下基於實施例對本實用新型進行描述，但是本實用新型並不僅僅限於這些實施例。在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。為了避免混淆本實用新型的實質，公知的方法、過程、流程、元件並沒有詳細敘述。

此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。

除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的「包括」、「包含」等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是「包括但不限於」的含義。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

本實用新型提供了一種空氣調節系統及其控制方法，該空氣調節系統包括多個冷水機組，每個冷水機組均連接至少一個末端設備，通過設置多個冷水機組使得冷水機組之間能夠相互備用和交替運行，從而提高冷水機組的使用可靠性，並當其中一組冷水機組故障或需要維護時，可通過其他冷水機組的運行保證對室內環境的調節，當該空氣調節系統應用於數據中心時，能夠有效保證數據中心的運行可靠性，噹噹前運行的冷水機組連接的末端設備無法滿足系統負荷時，可借用其他與處於非工作狀態的冷水機組相連接的末端設備來提高製冷量，即將與處於非工作狀態的冷水機組相連接的末端設備切換至與該當前運行的冷水機組相連接的末端設備並聯以滿足系統負荷，進一步保證對室內環境調節的可靠性。

進一步地，空氣調節系統還包括控制裝置，用於控制不同的冷水機組運行以及根據需求控制末端設備位置的切換，例如根據負荷的不同切換末端設備與不同的冷水機組連接。

為進一步提高空氣調節系統的使用靈活性，還包括切換組件，用於將末端設備在多個冷水機組之間切換連接，如此，一方面，當其中一冷水機組發生故障或者需要停機維護檢修時，可將與其連接的末端設備切換至與其他冷水機組連接並通過控制裝置控制其他冷水機組運行，從而能夠保證末端設備對室內的持續供冷，提高系統運行的可靠性。另一方面，當與運行的冷水機組相連接的末端設備故障時，將與處於非工作狀態的冷水機組相連接的末端設備切換至與運行的冷水機組相連。從而保證末端設備對室內的持續供冷，提高系統運行的可靠性。

在進一步優選的實施例中，切換組件還用於將與其中一冷水機組相連的末端設備切換至與另一冷水機組中的末端設備並聯，進一步提高空氣調節系統的使用靈活性，例如，噹噹前運行的冷水機組連接的末端設備無法滿足系統負荷(例如當空氣調節系統應用於數據中心時，若數據中心由於擴容等原因造成需要的冷負荷增加)時，切換組件能夠將連接於非工作狀態的冷水機組上的末端設備切換至與當前運行的冷水機組相連接的末端設備並聯，從而提高製冷量。

可以理解的是，切換組件的具體結構形式有多種，能夠達到上述效果即可，可通過管路、二通閥、三通閥、四通閥的組合即可實現。

下面結合圖1說明本實用新型空氣調節系統的具體結構以及空氣調節系統的具體控制方法。

如圖1所示，空氣調節系統包括第一冷水機組1和第二冷水機組2，第一冷水機組1具有用於向末端設備供水的第一供水管11以及用於回收經末端設備換熱後的水的第一回水管12，第二冷水機組2具有用於向末端設備供水的第二供水管21以及用於回收經末端設備換熱後的水的第二回水管22。還包括第一末端設備301和第二末端設備302，末端設備即用於對室內輸送冷量的設備，其具體結構不限，例如可以為表冷器。

其中，第一末端設備301經第一進水管303與第一冷水機組1的第一供水管11連接，第一末端設備301經第一出水管304與第一冷水機組1的第一回水管12連接。從而，第一末端設備301與第一冷水機組1形成第一冷水循環迴路。第二末端設備302經第二進水管305與第二冷水機組2的第二供水管21連接，第二末端設備302經第二出水管306與第二冷水機組2的第二回水管22連接，從而，第二末端設備302與第二冷水機組2形成第二冷水循環迴路。第一冷水循環迴路和第二冷水循環迴路可分別單獨運行，例如，將第一冷水循環迴路作為常用冷卻系統，則第二冷水循環迴路為備用冷卻系統，在能夠滿足室內冷負荷要求的時候，第一冷水循環迴路運行，而第二冷水循環迴路不運行，當第一冷水機組發生故障或需要進行維護檢修時，可啟動第二冷水循環迴路來代替第一冷水循環迴路為室內提供冷量，保證對室內環境的調節，即冷水機組之間能夠互為備用，當該空氣調節系統應用於數據中心時，能夠有效保證數據中心的運行可靠性。當然，可以理解的是，也可將第二冷水循環迴路作為常用冷卻系統，而將第一冷水循環迴路作為備用冷卻系統，其工作方式互換即可，在此不再贅述。另外，第一冷水機組1和第二冷水機組2還可交替運行，以提高冷水機組的使用壽命。

進一步地，還包括切換組件，切換組件用於將第一末端設備301在第一冷水機組1和第二冷水機組2之間切換連接。當為第一末端設備301提供冷凍水的第一冷水機組1發生故障或需要進行維護檢修時，也可通過切換組件將第一末端設備301切換至與第二冷水機組2連接，由第二冷水機組2繼續為第一末端設備301提供冷凍水，從而保證第一末端設備301的持續供冷。

切換組件的具體結構形式有多種，能夠達到上述效果即可，可通過管路、二通閥、三通閥、四通閥的組合即可實現。在如圖1所示的實施例中，切換組件包括連接第一進水管303與第二進水管305的第一支路307，第一支路307上設置有用於通斷第一支路307的開關裝置308，切換組件還包括第一切換裝置309以及連接第一出水管304與第二出水管306的第二支路310，第一切換裝置309用於將第一出水管304在第一回水管12與第二出水管306之間切換連接，當第一出水管304與第一回水管12連接時，第一末端設備301與第一冷水機組1形成冷水循環迴路，當第一出水管304與第二出水管306連接時，第一末端設備301與第二冷水機組2形成冷水循環迴路。

其中，開關裝置308以及第一切換裝置309的具體結構不限，能夠達到上述效果即可，例如，開關裝置308為二通閥，第一切換裝置309為第一三通閥，第一三通閥具有直流通路和旁通流路，其直流通路位於第一出水管304上，旁通流路位於第二支路310上，當直流通路打開，旁通流路關閉時，第一出水管304僅與第一回水管12連通，當直流通路關閉，旁通流路打開時，第一出水管304僅與第二出水管306連通。

另外，切換組件還可用於將第二末端設備302切換至與第一末端設備301並聯。例如，當第一末端設備301與第一冷水機組1組成的冷水循環迴路處於運行狀態，而第二末端設備302與第二冷水機組2組成的冷水循環迴路處於停機狀態時，若第一末端設備301無法滿足室內冷量需求，則通過切換組件將第二末端設備302切換至與第一末端設備301並聯，第一末端設備301和第二末端設備302共同工作來滿足室內的冷量需求。

在如圖1所示的實施例中，切換組件還包括第二切換裝置311以及連接第一出水管304與第二出水管306的第三支路312，第二切換裝置311用於將第二出水管306在第二回水管22與第一出水管304之間切換連接。如此，通過第二切換裝置311、開關裝置308以及第一切換裝置309的動作能夠實現第二末端設備302位置的切換(後面有具體的介紹)。

第二切換裝置311的具體結構不限，能夠達到上述效果即可，例如，第二切換裝置311為第二三通閥，第二三通閥具有直流通路和旁通流路，其直流通路位於第二出水管306上，旁通流路位於第三支路312上，當直流通路打開，旁通流路關閉時，第二出水管306僅與第二回水管22連通，當直流通路關閉，旁通流路打開時，第二出水管306僅與第一出水管304連通。

切換組件的具體工作過程為，當第一冷水機組1作為常用設備使用，第二冷水機組2作為備用設備使用時，若室內負荷較小，第一末端設備301即可滿足冷量需求，則第二冷水機組2停機，二通閥關閉，第一三通閥和第二三通閥的旁通流路均關閉，第一三通閥的直流通路呈打開狀態，第一冷水機組1為第一末端設備301提供冷凍水；當第一冷水機組1故障或需要進行維護檢修時，作為備用設備的第二冷水機組2開啟，二通閥關閉，第一三通閥和第二三通閥的旁通流路均關閉，第二三通閥的直流通路呈打開狀態，第二冷水機組2為第二末端設備302提供冷凍水，通過第二末端設備302為室內提供冷量，可以理解的是，也可以將第一末端設備301切換到第二冷水機組2上。

當室內負荷較大(例如數據中心擴容)，第一末端設備301提供的冷量無法滿足需求時，可將第二末端設備302切換至與第一末端設備301並聯(此時仍為第一冷水機組1運行第二冷水機組2停機的情況)，以滿足室內冷量需求。具體的動作過程為，二通閥打開，第一三通閥的直流通路打開，旁通流路關閉，第二三通閥的直流通路關閉，旁通流路打開，以使得第一末端設備301和第二末端設備302並聯。

類似地，當第二冷水機組2作為常用設備使用，第一冷水機組1作為備用設備使用時，若室內負荷較小，第二末端設備302即可滿足冷量需求，則第一冷水機組1停機，二通閥關閉，第一三通閥和第二三通閥的旁通流路均關閉，第二三通閥的直流通路呈打開狀態，第二冷水機組2為第二末端設備302提供冷凍水；當第二冷水機組2故障或需要進行維護檢修時，作為備用設備的第一冷水機組1開啟，二通閥關閉，第一三通閥和第二三通閥的旁通流路均關閉，第一三通閥的直流通路呈打開狀態，第一冷水機組1為第一末端設備301提供冷凍水，通過第一末端設備301為室內提供冷量，可以理解的是，也可以將第二末端設備302切換到第一冷水機組1上。

當室內負荷較大(例如數據中心擴容)，第二末端設備302提供的冷量無法滿足需求時，可將第一末端設備301切換至與第二末端設備302並聯(此時仍為第二冷水機組2運行第一冷水機組1停機的情況)，以滿足室內冷量需求。具體的動作過程為，二通閥打開，第二三通閥的直流通路打開，旁通流路關閉，第一三通閥的直流通路關閉，旁通流路打開，以使得第一末端設備301和第二末端設備302並聯。

另外，當第一冷水機組1運行故障時，可通過切換組件將第一末端設備301切換至與第二冷水機組2連接，並開啟第二冷水機組2，控制第二冷水機組2運行，以保證第一末端設備301的正常工作。當第二冷水機組2運行故障時，可通過切換組件將第二末端設備302切換至與第一冷水機組1連接，並開啟第一冷水機組1，控制第一冷水機組1運行，以保證第二末端設備302的正常工作。

當第一冷水機組1運行，而第一末端設備301故障時，可通過切換組件將第二末端設備302切換至與第一冷水機組1連接，借用第二末端設備302來滿足供冷需求，類似地，當第二冷水機組2運行，而第二末端設備302故障時，可通過切換組件將第一面末端設備301切換至與第二冷水機組2連接，借用第一末端設備301來滿足供冷需求。

進一步地，還可將第一支路307上的二通閥替換為兩個三通閥，三通閥進一步為三位二通閥。即在第一支路307與第一進水管303之間設置第三三通閥，第三三通閥的直通流路位於第一進水管303上，旁通流路位於第一支路307上，當直通流路打開，旁通流路關閉時，第一進水管303僅與第一供水管11連通，當直流通路關閉，旁通流路打開時，第一進水管303僅與第二進水管305連通。在第一支路307與第二進水管305之間設置第四三通閥，第四三通閥的直通流路位於第二進水管305上，旁通流路位於第一支路307上，當直通流路打開，旁通流路關閉時，第二進水管305僅與第二供水管21連通，當直通流路關閉，旁通流路打開時，第二進水管305僅與第一進水管303連通。如此，使得末端設備的進水管和出水管均通過三通閥與冷水機組的管路連接，當只需要一臺冷水機組運行時，由於三通閥能夠控制冷水的流路，即使因誤操作啟動了其他備用的冷水機組，冷水也不會分流至其他冷水機組，從而保證了系統的能效比。

進一步地，第一進水管303上設置第一單向閥313，用於限制水只能沿第一供水管11向第一進水管303方向流動，類似地，第二進水管305上設置第二單向閥314，用於限制水只能沿第二供水管21向第二進水管305方向流動。

進一步地，在第一出水管304上設置有第一流量調節閥315，用於調節第一末端設備301的進出水流量，進而調節第一末端設備301的換熱效率，類似地，在第二出水管306上設置有第二流量調節閥316，用於調節第二末端設備302的進出水量，進而調節第二末端設備302的換熱效率。

進一步地，還設置有風機317，通過風機317帶動室內空氣與末端設備進行熱量交換，通過控制風機317的轉速可控制風速以及換熱效率。

進一步地，還設置有輔助加熱裝置318，通過輔助加熱裝置318與末端設備配合共同調節室內溫度，輔助加熱裝置318的具體結構不限，例如可以為電加熱帶。

進一步地，還設置有加溼裝置319，可通過加溼裝置319、風機317以及末端設備配合共同調節室內溼度。

進一步地，每個冷水機組連接多個末端設備，與不同的冷水機組相連接的多個末端設備構成多個末端設備組，即每一個末端設備組中均包含有分別與不同的冷水機組相連接的末端設備，例如如圖2所示，第一冷水機組1和第二冷水機組2均連接有兩個末端設備，與第一冷水機組1連接的一個末端設備以及與第二冷水機組2連接的一個末端設備構成一個末端設備組3，與第一冷水機組1連接的另一個末端設備以及與第二冷水機組2連接的另一個末端設備構成另一個末端設備組3，末端設備組3中的末端設備之間進行連接，使得末端設備組3中的兩個末端設備能夠在第一冷水機組1和第二冷水機組2之間切換連接以及切換至並聯於同一冷水機組上。如此，可控制不同的末端設備組交替工作，使得末端設備組之間能夠相互輪值以及相互備用，以提高系統運行可靠性以及末端設備的使用壽命。

優選地，同一末端設備組中的末端設備可以共用同一輔助加熱裝置、加溼裝置以及風機，簡化結構，節約成本。

同一末端設備組中的末端設備優選位於同一室內空間，從而能夠保證該室內空間內的空氣調節，尤其對空氣調節具有較高要求的場所，例如數據中心，採用本實用新型提供的空氣調節系統能夠保證數據中心的運行穩定性。

上文中對於包括兩個冷水機組和兩個末端設備的空氣調節系統進行了介紹，當冷水機組為三個以上和/或末端設備為三個以上時，其結構以及控制方法類似，在此不再贅述。

進一步地，多組末端設備組3可設置在同一室內空間中，以實現相互輪值和相互備用，也可分別位於不同的室內空間，以滿足對不同室內空間的空氣調節，例如，其中一組末端設備組用於數據中心的空氣調節，另一組末端設備組用於對辦公區域的空氣調節。

本領域的技術人員容易理解的是，在不衝突的前提下，上述各優選方案可以自由地組合、疊加。

應當理解，上述的實施方式僅是示例性的，而非限制性的，在不偏離本實用新型的基本原理的情況下，本領域的技術人員可以針對上述細節做出的各種明顯的或等同的修改或替換，都將包含於本實用新型的權利要求範圍內。