一種一體化機房空調系統的製作方法

2023-07-03 22:56:36 3

一種一體化機房空調系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種一體化機房空調系統，其主要包括蒸氣壓縮製冷迴路、迴路熱管迴路和換熱裝置，所述換熱裝置分別與蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路連接，所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機、冷凝器和節流裝置，所述冷凝器的兩端分別通過管路連通壓縮機和節流裝置，所述壓縮機和節流裝置分別通過管路連通換熱裝置，所述室內熱管蒸發器的兩端分別連通換熱裝置。本發明的優點在於：本系統同時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或同時運行冷卻，同時具有室外空氣通道，可最大程度上利用自然冷源進行冷卻，節約冷卻能耗，結構簡單，維護便利。
【專利說明】一種一體化機房空調系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及製冷與空調【技術領域】，尤其涉及一體化機房空調系統。

【背景技術】
[0002]目前隨著IT技術的迅猛發展，數據中心和通信機房的數量大幅度增長。機房內的設備發熱量大，需要專門的散熱設備進行散熱。傳統的做法是安裝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。為了降低數據機房的冷卻能耗，迴路熱管被應用於數據機房散熱。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)等專利均採用分離式熱管實現數據機房的散熱。然而，這種迴路熱管散熱裝置只能應用在室外溫度低的場合，因此需要增加一套蒸氣壓縮製冷系統作為輔助，這就提高了初始投資，同時增大了佔地面積。為此，一些專利提出了蒸氣壓縮和迴路熱管的複合機組。專利CN200910119883.7提出了一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置，實現了全年工作目的。然而，這種方案中蒸氣壓縮與自然冷卻需要閥門切換，影響機組運行可靠性。專利CN201210084797.9提出了一種復疊機械製冷的液泵驅動熱管裝置，但由於方案中蒸氣壓縮迴路的蒸發器與熱管迴路的冷凝器相互獨立，系統較為複雜。
[0003]為實現自然冷源的充分利用，同時簡化系統結構、節省佔地面積，設計出本發明技術方案。
[0004]因此，針對以上不足，本發明提供了一體化機房空調系統。


【發明內容】

[0005](一)要解決的技術問題
[0006]本發明的目的是解決現有機房空調系統的結構複雜，佔地較大，不能充分利用自然冷源的問題。
[0007](二)技術方案
[0008]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種一體化機房空調系統，其主要包括蒸氣壓縮製冷迴路、迴路熱管迴路和換熱裝置，所述換熱裝置分別與蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路連接，所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機、冷凝器和節流裝置，所述冷凝器的兩端分別通過管路連通壓縮機和節流裝置，所述壓縮機和節流裝置分別通過管路連通換熱裝置，所述室內熱管蒸發器的兩端分別連通換熱裝置。
[0009]其中，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，所述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熱管工質和製冷工質，所述迴路熱管工質通道與室內熱管蒸發器連通，所述蒸氣壓縮製冷迴路工質通道分別與壓縮機和節流裝置相連通。
[0010]其中，所述室內熱管蒸發器可以是風冷式換熱裝置、直接接觸式散熱器、液冷式換熱裝置的一種或幾種的組合。
[0011]其中，所述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、帶翅片的扁平管中的一種或幾種組成。
[0012]其中，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]其中，所述液冷式換熱裝置為套管式、板式、殼管式換熱裝置中的一種或幾種組成。
[0014]其中，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口 ο
[0015]其中，所述節流裝置為熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管、節流孔板中的一種或者幾種的組合。
[0016]其中，所述製冷劑泵用於驅動迴路熱管迴路進行工作。
[0017]其中，所述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。
[0018](三)有益效果
[0019]本發明的上述技術方案具有如下優點:本系統同時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或同時運行冷卻，同時具有室外空氣通道，可最大程度上利用自然冷源進行冷卻，節約冷卻能耗，結構簡單，維護便利。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明實施例一所述的一體化機房空調系統的結構圖；
[0021]圖2是本發明實施例二所述的一體化機房空調系統的結構圖；
[0022]圖3是本發明實施例三所述的一體化機房空調系統的結構圖；
[0023]圖4是本發明實施例四所述的一體化機房空調系統的結構圖。
[0024]圖中:1:壓縮機；2:冷凝器；3:節流裝置；4:換熱裝置；5:室內熱管蒸發器；6:製冷劑泵。

【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0026]實施例一
[0027]如圖1所示，本發明實施例提供的一種一體化機房空調系統，其主要包括蒸氣壓縮製冷迴路、迴路熱管迴路和換熱裝置，所述換熱裝置分別與蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路連接，所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機1、冷凝器2和節流裝置3，所述冷凝器2的兩端分別通過管路連通壓縮機I和節流裝置3，所述壓縮機I和節流裝置3分別通過管路連通換熱裝置4，所述室內熱管蒸發器5的兩端分別連通換熱裝置4 ;所述空調系統的迴路熱管迴路通過室內熱管蒸發器5吸收機房排熱。
[0028]其中，所述換熱裝置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，所述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熱管工質和製冷工質，所述迴路熱管工質通道與室內蒸發器連通，所述蒸氣壓縮製冷迴路工質通道分別與壓縮機和節流裝置相連通；所述空調系統的迴路熱管迴路既可通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道進行換熱後冷凝，也可通過室外空氣通道進行換熱後冷凝，並且還可以同時通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道和室外空氣通道進行換熱後冷凝。
[0029]其中，所述室內熱管蒸發器5為風冷式換熱裝置，所述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、帶翅片的扁平管中的一種或幾種組成。
[0030]其中，所述冷凝器2優選為風冷式冷凝器。
[0031]其中，所述節流裝置3為熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管、節流孔板中的一種或者幾種的組合。
[0032]其中，所述換熱裝置4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以利於散熱。
[0033]具體實施時，根據機房具體保持溫度的設定，和對室外溫度的測量，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(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3節流降壓後進入換熱裝置4，從迴路熱管工質吸熱後蒸發，再流回壓縮機I ;迴路熱管迴路的熱管工質在室內熱管蒸發器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，冷凝後的液態熱管工質在重力作用下回流至室內熱管蒸發器5，以便於繼續蒸發。
[0034]當室外溫度較低時(室外溫度低於迴路熱管冷凝溫度，但室外溫度與迴路熱管冷凝溫度的差值不足以保持整個機房的預定溫度)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I和迴路熱管迴路中的風機，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3節流降壓後進入換熱裝置4的蒸氣壓縮製冷迴路工質通道，從迴路熱管工質吸熱後蒸發，再流回壓縮機I ;所述室外的冷空氣在風機的作用下進入換熱裝置4的室外空氣通道，從迴路熱管工質吸熱後，再排到室外；所述迴路熱管工質在換熱裝置4內向蒸氣壓縮製冷迴路製冷工質通道內蒸發的製冷工質和室外空氣通道內的空氣進行換熱後冷凝。
[0035]在室外溫度足夠低時(室外溫度低於迴路熱管冷凝溫度，且室外溫度與迴路熱管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)，可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熱管工質在換熱裝置4的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。
[0036]實施例二
[0037]如圖2所示，本發明實施例提供的一體化機房空調系統，其主要包括蒸氣壓縮製冷迴路、迴路熱管迴路和換熱裝置，所述換熱裝置分別與蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路連接，所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機1、冷凝器2和節流裝置3，所述冷凝器2的兩端分別通過管路連通壓縮機I和節流裝置3，所述壓縮機I和節流裝置3分別通過管路連通換熱裝置4，所述室內熱管蒸發器5的兩端分別連通換熱裝置4 ;所述空調系統的迴路熱管迴路通過室內熱管蒸發器5吸收機房排熱。
[0038]其中，所述換熱裝置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，所述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熱管工質和製冷工質，所述迴路熱管工質通道與室內蒸發器連通，所述蒸氣壓縮製冷迴路工質通道分別與壓縮機和節流裝置相連通；所述空調系統的迴路熱管迴路既可通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道進行換熱後冷凝，也可通過室外空氣通道進行換熱後冷凝，並且還可以同時通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道和室外空氣通道進行換熱後冷凝。
[0039]其中，所述室內蒸發器5為風冷式換熱裝置，所述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、帶翅片的扁平管中的一種或幾種組成。
[0040]其中，所述冷凝器2優選為水冷式冷凝器2，利用自然冷水源或者冷卻塔的冷卻水進行冷卻。
[0041]其中，所述節流裝置3為熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管、節流孔板中的一種或者幾種的組合。
[0042]其中，所述換熱裝置4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以利於散熱。
[0043]實施例三
[0044]如圖3所示，本發明實施例提供的一體化機房空調系統，其主要包括蒸氣壓縮製冷迴路、迴路熱管迴路和換熱裝置，所述換熱裝置分別與蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路連接，所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機1、冷凝器2和節流裝置3，所述冷凝器2的兩端分別通過管路連通壓縮機I和節流裝置3，所述壓縮機I和節流裝置3分別通過管路連通換熱裝置4，所述室內熱管蒸發器5的兩端分別連通換熱裝置4 ;所述空調系統的迴路熱管迴路通過室內熱管蒸發器5吸收機房排熱。
[0045]其中，所述換熱裝置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，所述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熱管工質和製冷工質，所述迴路熱管工質通道與室內蒸發器連通，所述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；所述空調系統的迴路熱管迴路既可通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道進行換熱後冷凝，也可通過室外空氣通道進行換熱後冷凝，並且還可以同時通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道和室外空氣通道進行換熱後冷凝。
[0046]其中，所述室內熱管蒸發器5直接接觸式蒸發器，所述直接接觸式散熱器通過與發熱部件直接接觸使熱管工質蒸發，達到散熱的目的。
[0047]其中，所述冷凝器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口 ο
[0048]其中，所述節流裝置3為熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管、節流孔板中的一種或者幾種的組合。
[0049]其中，所述換熱裝置4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。
[0050]實施例四
[0051]如圖4所示，本發明實施例提供的一種一體化機房空調系統，其主要包括蒸氣壓縮製冷迴路、迴路熱管迴路和換熱裝置，所述換熱裝置分別與蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路連接，所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機1、冷凝器2和節流裝置3，所述冷凝器2的兩端分別通過管路連通壓縮機I和節流裝置3，所述壓縮機I和節流裝置3分別通過管路連通換熱裝置4，所述室內熱管蒸發器5的兩端分別連通換熱裝置4 ;所述空調系統的迴路熱管迴路通過室內熱管蒸發器5吸收機房排熱。
[0052]其中，所述換熱裝置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，所述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，所述迴路熱管工質通道與室內蒸發器連通，所述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；所述空調系統的迴路熱管迴路既可通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道進行換熱後冷凝，也可通過室外空氣通道進行換熱後冷凝，並且還可以同時通過蒸氣壓縮製冷迴路工質通道和室外空氣通道進行換熱後冷凝。
[0053]其中，所述室內熱管蒸發器5可以是風冷式換熱裝置、直接接觸式散熱器、液冷式換熱裝置的一種或幾種的組合。
[0054]其中，所述冷凝器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口 ο
[0055]其中，所述節流裝置3為熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管、節流孔板中的一種或者幾種的組合。
[0056]其中，所述迴路熱管迴路中還包括製冷劑泵6，所述製冷劑泵6用於驅動迴路熱管迴路進行工作。
[0057]其中，所述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。
[0058]綜上所述，本系統同時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或同時運行冷卻，同時具有室外空氣通道，可最大程度上利用自然冷源進行冷卻，節約冷卻能耗，結構簡單，維護便利。
[0059]以上所述僅是本發明的一種優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種一體化機房空調系統，其特徵在於:其主要包括蒸氣壓縮製冷迴路、迴路熱管迴路和換熱裝置，所述換熱裝置分別與蒸氣壓縮製冷迴路和迴路熱管迴路連接，所述蒸氣壓縮製冷迴路包括壓縮機、冷凝器和節流裝置，所述冷凝器的兩端分別通過管路連通壓縮機和節流裝置，所述壓縮機和節流裝置分別通過管路連通換熱裝置，所述室內熱管蒸發器的兩端分別連通換熱裝置。
2.根據權利要求1所述的一體化機房空調系統，其特徵在於: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，所述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熱管工質和製冷工質，所述迴路熱管工質通道與室內熱管蒸發器連通，所述蒸氣壓縮製冷迴路工質通道分別與壓縮機和節流裝置相連通。
3.根據權利要求2所述的一體化機房空調系統，其特徵在於:所述室內熱管蒸發器可以是風冷式換熱裝置、直接接觸式散熱器、液冷式換熱裝置的一種或幾種的組合。
4.根據權利要求3所述的一體化機房空調系統，其特徵在於:所述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、帶翅片的扁平管中的一種或幾種組成。
5.根據權利要求3所述的一體化機房空調系統，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所述的一體化機房空調系統，其特徵在於:所述液冷式換熱裝置為套管式、板式、殼管式換熱裝置中的一種或幾種組成。
7.根據權利要求1所述的一體化機房空調系統，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所述的一體化機房空調系統，其特徵在於:所述節流裝置為熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管、節流孔板中的一種或者幾種的組合。
9.根據權利要求1所述的一體化機房空調系統，其特徵在於:所述迴路熱管迴路中還可以包括製冷劑泵，所述製冷劑泵用於驅動迴路熱管迴路進行工作。
10.根據權利要求1所述的一體化機房空調系統，其特徵在於:所述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。
【文檔編號】F24F5/00GK104214854SQ201310409625
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9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