专利名称：一种自然冷源不间断精密空调的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精密空调。
背景技术：
根据中华人民共和国国家标准GB50174_20(^《电子信息系统机房设计规范》附录A 各级电子信息系统机房技术要求中规定开机时机房内的环境温度、湿度标准，其中环境温度为A级、B级23士 1°C，C级18 ^°C;环境湿度为A级、B级40% 55%，C级35% 75%;停机时机房内的环境温度、湿度标准，其中环境温度为A级、B级、C级均为5 35°C; 环境湿度为A级、B级40% 70%，C级20% 80% ;TIA_942标准《数据中心电信基础设施标准》指出空调系统必须保证每天M小时、每年365天提供，空调系统必须连接到备用发电机系统。目前常用的做法是市电正常时，精密空调调节机房内的温湿度环境，市电异常时，机房内的服务器、路由器等设备由UPS不间断电源供电，同时启动柴油发电机带动精密空调调节机房温湿度环境。采用柴油发电机带动精密空调存在成本高、耗能高、污染大、环境要求高等缺点，这完全不符合国务院发布“十二五”节能减排综合性工作方案的要求。随着虚拟化、云计算、刀片服务器等的广泛应用，造成机房的单个机柜功耗不断提高，单位面积热量急剧上升，传统的制冷方式和气流组织模式无法满足高制冷量的需求，目前常用的解决方法是将制冷单元放置在服务器机柜旁边，同时封闭机柜的冷风通道，避免机房内的冷、热空气混合，造成热空气再循环、局部热点等问题。采用这种方式可有效的解决机房高热密度问题，但在市电异常时，刀片式服务器等高热密度设备由UPS不间断电源确保其正常运行，而精密空调由于启动电流过大等原因不能由UPS供电，此时，由于机柜的冷风通道处于完全封闭状态，机柜内温度无法通过自然空气对流散发，从而导致机柜内温度急剧上升，在启动柴油发电机为精密空调供电之前，机柜内关键设备已经宕机，因此，急需开发一种在市电异常时，能像UPS不间断电源一样，迅速提供制冷的不间断精密空调，保障机房关键设备在市电异常时也能正常运行。根据气象局提供的数据，中国大部分地区每年至少有 3个月月平均气温在10摄氏度以下，而机房温度标准为23 士 1 °C，温差较大，因此，在该温度范围时，完全可以利用外界自然冷源调节机房环境温度。
发明内容
为了克服现有方案中在市电异常时，不能及时启动柴油发电机带动精密空调调节机房环境温度和采用柴油发电机供电存在的居多问题，以及实现充分利用外界冷源调节机房环境温度，节能环保之目的，本发明提供一种自然冷源不间断精密空调，该不间断精密空调在市电正常时，通过市电为自然冷源不间断精密空调供电来调节环境温湿度，同时，通过自然冷源不间断精密空调中的相变空调储存冷量；市电异常时，通过相变空调中储存的冷量来调节机房环境。本发明提供一种自然冷源不间断精密空调，市电正常时，该精密空调在室外温度高于22°C时，采用自然冷源不间断精密空调中的压缩机制冷系统调节机房温度环境，当室
3外温度低于13°C时，自然冷源制冷系统就足以调节机房温度环境，此时，可完全关闭压缩机制冷系统，当室外温度介于13°C _22°C之间时，采用压缩机制冷和自然冷源制冷相结合的方式，此时，自然冷源制冷量较少，可作为压缩机制冷的有效补充，从而减少压缩机的能耗。 市电异常时，通过相变空调中储存的能量来调节机房温度环境，保证机房温度长时间处于正常范围内。该不间断精密空调不仅可以解决市电异常时，采用柴油发电机发电带来种种问题，节能、环保、低碳，而且可利用外界自然冷源调节机房环境温度，显著节能，同时可利用夜间低谷负荷电力储存冷量，白天将储存的冷量释放出来，减少电网高峰时段精密空调用电负荷及精密空调系统装机容量，降低精密空调用电成本，为国家电网移峰填谷、减轻电网高峰时段调峰压力做出贡献。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种自然冷源不间断精密空调，包括相变空调和自然冷源精密空调，该相变空调包括相变材料箱和控制箱，其特征在于，所述相变材料箱内填充有相变材料，该相变材料箱内安放有翅片管和温度传感器；所述控制箱内设有制冷机、不间断电源和控制器，该控制器分别与所述温度传感器、制冷机、不间断电源相连接；所述自然冷源精密空调包括自然冷源精密空调室内机和自然冷源精密空调室外机。进一步的，所述制冷机与所述翅片管之间通过第一常开电磁阀、第二常开电磁阀相连，所述翅片管与所述自然冷源精密空调室内机之间通过第一常闭电磁阀、第二常闭电磁阀相连，自然冷源精密空调室内机与自然冷源精密空调室外机之间通过第三常开电磁阀、第四常开电磁阀相连，所述自然冷源精密空调室内机和翅片管之间还并联有一个流量调节阀。进一步的，市电正常时，所述第一常开电磁阀、第二常开电磁阀、第三常开电磁阀和第四常开电磁阀处于接通状态，所述第一常闭电磁阀和第二常闭电磁阀处于断开状态， 此时，所述自然冷源精密空调室内机和所述自然冷源精密空调室外机一起调节机房内温湿度环境，同时，所述控制器根据所述相变材料的温度，控制所述制冷机的启停，当相变材料的温度高于其熔点温度时，启动制冷机将相变材料制冷成固态，储存冷量；当相变材料的温度低于其熔点温度超过8°C时，关闭制冷机，停止对相变材料制冷。市电异常时，第一常开电磁阀、第二常开电磁阀、第三常开电磁阀和第四常开电磁阀处于断开状态，第一常闭电磁阀和第二常闭电磁阀处于接通状态，此时，相变材料储存的冷量通过翅片管传递给所述自然冷源精密空调室内机的蒸发器中，通过自然冷源精密空调室内机中的风机将冷量传递给外界环境，从而实现对机房环境的温度控制。市电正常，且室外温度高于22°C时，自然冷源不间断精密空调采用压缩机制冷模式；室外温度低于13°C时，自然冷源不间断精密空调处于自然冷源制冷模式，此时，自然冷源精密空调中的压缩机停止运行，显著节能；室外温度介于13°C _22°C之间时，自然冷源不间断精密空调处于压缩机制冷和自然冷源制冷相结合的混合制冷模式。进一步的，为了保障市电异常时，所述自然冷源不间断精密空调能持续制冷，所述控制器和所述自然冷源精密空调室内机中的水泵、风机由所述不间断电源供电，为了实时了解相变材料箱内的温度，并进行精确控制，所述相变材料箱中设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器相连，所述控制器根据所述温度传感器中温度的变化，控制所述制冷机的启停，从而控制相变材料的温度。为了补充相变材料，所述相变材料箱顶部设有用于补充相变材料的注液孔。进一步的，市电异常时，为了实现对机房环境温度的精确控制，有一个流量调节阀用于调节其中流通的制冷剂的流量，从而控制流经自然冷源精密空调蒸发器的制冷剂流量，起到旁通的作用。本发明所达到的有益效果是
1、市电正常时，相变空调将相变材料制冷成固态，市电异常时，相变材料由固态融解成液态，释放冷量，其释放的冷量传递给自然冷源精密空调室内机中的蒸发器，自然冷源精密空调室内机中的风机将蒸发器中的冷量传递给外界环境；市电正常，外界温度低于 13°C时，采用自然冷源制冷模式，压缩机停止运行，由外界自然冷源调节机房环境温度，外界温度高于22°C时，采用纯压缩机制冷模式，完全由压缩机调节环境温度，外界温度介于 13°C-22°C之间时，由压缩机和外界自然冷源共同调节机房环境温度。该自然冷源不间断精密空调，不仅可以减少压缩机运行时间，显著节约精密空调运行成本，而且可以不间断的调节机房环境温度。2、本发明实时监控市电状态，一旦市电异常，立刻将相变材料中储存的冷量与机房环境进行交换，保证机房环境温度在正常范围内。3、相变材料箱四周填充隔热保温材料，有效保存冷量，节约能源。4、停电时，也能长时间正常工作，相变材料箱中存放了足够多的相变材料，一旦市电异常，只需由不间断电源驱动水泵和风机将相变材料中储存的冷量传递到外界环境，即可保证环境温度在正常范围内。5、智能控制功能。控制器可根据相变材料箱内温度控制制冷机的启停。6、本发明采用常温相变材料储能，能量损耗少，能效比高，占地面积小。7、本发明采用相变材料储能，制冷时间长，制冷量大。
图1为自然冷源不间断精密空调图中标记为
1-相变材料箱；2-控制箱；3-自然冷源精密空调室内机；4-制冷机；5-控制器；6-不间断电源；7-翅片管；8-第一常开电磁阀；9-第二常开电磁阀；10-第一常闭电磁阀； 11-第二常闭电磁阀；12-第三常开电磁阀；13-第四常开电磁阀；14-自然冷源精密空调室外机；15-流量调节阀；16-水泵；17-风机；18-温度传感器；19-相变材料；20-注液孔； 21-蒸发器。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
1、在图1所示自然冷源不间断精密空调中，市电正常时，完全由自然冷源精密空调中的制冷系统调节机房环境温湿度，此时制冷剂仅在自然冷源精密空调室内机3和自然冷源精密空调室外机14之间流通，同时，相变空调通过相变材料19储存冷量；市电异常时，由相变空调和自然冷源精密空调共同调节机房环境，此时，相变材料19中储存的冷量传递给翅片管7中的制冷剂，该制冷剂通过水泵16泵入自然冷源精密空调室内机3中的蒸发器21 中，最后风机17将蒸发器21中制冷剂储存的冷量传递给外界环境，从而实现对机房温度的精确控制。2、流量调节阀15起到旁通制冷剂的作用，该流量调节阀15根据制冷剂温度的变化，调节流经的制冷剂流量，温度越低，开度越大，温度越高，开度越小，从而确保制冷剂温度越低时，流经蒸发器21的制冷剂流量越大，制冷剂温度越高时，流经蒸发器21的制冷剂
流量越小。3、水泵16和风机17由不间断电源6供电，即使市电异常时，上述设备也能正常运行。上述实施例的阐述应该理解为这些实施例更清晰的说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
权利要求
1.一种自然冷源不间断精密空调，包括相变空调和自然冷源精密空调，该相变空调包括相变材料箱(1)和控制箱(2)，其特征在于，所述相变材料箱(1)内填充有相变材料(19)， 该相变材料箱(1)内安放有翅片管(7)和温度传感器(18)；所述控制箱(2)内设有制冷机 (4)、不间断电源(6)和控制器(5)，该控制器(5)分别与所述温度传感器(18)、制冷机(4)、 不间断电源(6)相连接；所述自然冷源精密空调包括自然冷源精密空调室内机(3)和自然冷源精密空调室外机(14)。
2.根据权利要求1所述的自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述制冷机(4)与所述翅片管(7)之间通过第一常开电磁阀(8)、第二常开电磁阀(9)相连，所述翅片管(7)与所述自然冷源精密空调室内机(3)之间通过第一常闭电磁阀(10)、第二常闭电磁阀(11)相连，自然冷源精密空调室内机(3)与自然冷源精密空调室外机(14)之间通过第三常开电磁阀(12)、第四常开电磁阀(13)相连，所述自然冷源精密空调室内机(3)和翅片管(7)之间还并联有一个流量调节阀(15)。
3.根据权利要求1或2所述的自然冷源不间断精密空调，其特征在于，市电正常时，所述第一常开电磁阀(8)、第二常开电磁阀(9)、第三常开电磁阀(12)和第四常开电磁阀(14) 处于接通状态，所述第一常闭电磁阀(10)和第二常闭电磁阀(11)处于断开状态，此时，所述自然冷源精密空调室内机(3)和所述自然冷源精密空调室外机(14) 一起调节机房内温湿度环境，同时，所述控制器(5)根据所述相变材料(19)的温度，控制所述制冷机(4)的启停，当相变材料(19)的温度高于其熔点温度时，启动制冷机(4)将相变材料(19)制冷成固态，储存冷量；当相变材料(19)的温度低于其熔点温度超过8°C时，关闭制冷机(4)，停止对相变材料(19)制冷；市电异常时，第一常开电磁阀(8)、第二常开电磁阀(9)、第三常开电磁阀(12)和第四常开电磁阀(13)处于断开状态，第一常闭电磁阀(10)和第二常闭电磁阀 (11)处于接通状态，此时，相变材料(19)储存的冷量通过翅片管(7)传递给所述自然冷源精密空调室内机(3)的蒸发器(21)中，通过自然冷源精密空调室内机(3)中的风机(17)将冷量传递给外界环境，从而实现对机房环境的温度控制。
4.根据权利要求1或2或3之一所述的自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述控制器(5)和所述自然冷源精密空调室内机(3)中的水泵(16)、风机(17)由所述不间断电源 (6 )供电，确保市电异常时，上述设备能正常工作。
5.根据权利要求1或2所述的自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述相变材料箱 (1)顶部设有用于补充相变材料(19)的注液孔(20)。
6.根据权利要求1所述的自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述相变材料箱(1) 中设有温度传感器(18)，所述温度传感器(18)与所述控制器(4)相连，所述控制器(4) 根据所述温度传感器(18)中温度的变化，控制所述制冷机(4)的启停，从而控制相变材料 (19)的温度。
7.根据权利要求1所述的自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述流量调节阀 (15)用于调节其中流通的制冷剂的流量，从而实现对流通到所述自然冷源精密空调室内机 (3)中蒸发器(21)的制冷剂的控制，确保机房环境温度在正常范围内。
8.根据权利要求1所述的自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述制冷机(4)采用下列制冷技术中的一种压缩机制冷、热管制冷、半导体制冷、磁制冷和激光制冷。
全文摘要
本发明公开了一种自然冷源不间断精密空调，为解决在市电异常时采用柴油发电机带动精密空调调节机房环境温度所存在的成本高、耗能多、污染大、环境要求高的问题，所述自然冷源不间断精密空调包括相变空调和自然冷源精密空调，所述相变空调包括相变材料箱和控制箱，所述相变材料箱内填充有相变材料，该相变材料相内还设有翅片管和温度传感器；所述控制箱内设有制冷机、不间断电源和控制器，所述控制器连接所述温度传感器、制冷机和不间断电源；所述自然冷源精密空调包括自然冷源精密空调室内机和自然冷源精密空调室外机。本发明提供了一种可在市电异常时利用外界自然冷源长时间调节机房温度的精密空调，节能、环保、不间断，适于推广使用。
文档编号F24F11/02GK102538108SQ20121006306
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者刘中, 厉群, 孙小琴, 张泉, 曾新洲, 李怡 申请人:长沙泰和英杰系统集成工程有限责任公司