一种多模式切换二级空调系统及运行方法与流程

1.本发明涉及一种多模式切换二级空调系统及运行方法，属于机房散热和热管技术领域。


背景技术：

2.现在idc机房都在采用新技术提高制冷热备的能效比，这些新技术中包括新风式节能系统、热交换系统、热管换热器节能等。其中，热管技术已经成熟运用在航天器、电子设备、余热回收等行业，在机房空调行业主要是应用重力分离式热管（下文简称“热管”）。热管换热器结构简单、无动力部件，主要是通过换热器里制冷剂的箱变产生的潜热来交换热量，具有很高的传热效率，节能效果明显。
3.机房内机柜服务器集成密度越来越高，服务器的发热量越来越大，为了保证高热密度机房内服务器工作在最适宜的环境温度下，目前高热密度机房换热方式也在不断发展变化。
4.其中冷/热通道封闭式机房的换热系统由于大幅提高了空调机组回风温度，提高了机组能效；且较房间级空调相比，其送风传输距离近，无需选用功耗大的高静压风机，降低了能耗；且靠近热源制冷，一定程度上解决了机房内局部热点问题。基于以上优点，冷/热通道封闭式机房的换热系统正得到市场认可。冷/热通道封闭式机房的换热系统有采用直接蒸发式，也有采用冷冻水式，但都是单级制冷，导致送回风温差小，不易实现较低的送风温度，也不能充分利用冷/热通道封闭式机房的较高温度的回风。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种多模式切换二级空调系统及运行方法，其具体技术方案如下：一种多模式切换二级空调系统，包括室外机单元和室内机单元，所述室外机单元和室内机单元通过管路连接形成二级回路，所述室外机单元包括复合一体式冷凝器、热管冷凝器和过滤器，所述复合一体式冷凝器一侧设置有外风机，所述室内机单元包括复合一体式蒸发器、热管蒸发器和压缩机，所述复合一体式蒸发器一侧设置有内风机，所述复合一体式冷凝器通过管路依次与过滤器、复合一体式蒸发器和压缩机连接，形成回路，所述热管冷凝器通过管路与热管蒸发器连接，形成回路。
6.进一步的，所述过滤器和复合一体式蒸发器之间连接有膨胀阀，所述膨胀阀两侧并联连接有第一电磁阀，所述复合一体式蒸发器和压缩机之间连接第二电磁阀，所述压缩机和复合一体式冷凝器之间连接有朝向复合一体式冷凝器导通的第一单向阀，所述第二电磁阀靠近复合一体式蒸发器一侧与第一单向阀靠近复合一体式冷凝器一侧并联连接有第三电磁阀和朝向复合一体式冷凝器导通的第二单向阀。
7.进一步的，所述热管蒸发器为铜管铝翅片或微通道散热器中的一种或两种组合构
成。
8.进一步的，所述复合一体式蒸发器铜管铝翅片或微通道散热器中的一种或两种组合构成。
9.一种多模式切换二级空调系统运行方法，包括以下步骤：步骤1：一级热交换，启动室内单元的内风机，使得机房内的高温热空气流经热管蒸发器，高温热空气与热管蒸发器内的低温制冷剂进行热交换，转换成低温的冷空气；步骤2：二级热交换，温度较低的冷空气再经过复合一体式蒸发器，与复合一体式蒸发器内的低温制冷剂热交换，成为温度更低的冷空气，冷空气进入机房，从而实现对机房的降温冷却；步骤3：制冷剂转换，室外机单元的热管冷凝器提供的低温液态制冷剂在重力作用下，沿传输管路进入室内机单元，又经过热管蒸发器，热交换后成为气态制冷剂，在密度差的作用下气态制冷剂上升，经传输管路进入室外机单元；步骤4：模式切换4.1当切换在机械制冷状态下，压缩机从复合一体式蒸发器吸入气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机压缩排入复合一体式冷凝器换热冷凝形成液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀流入复合一体式蒸发器进行吸热蒸发，并再次回转压缩机的机械制冷，如此往复循环；4.2当切换在热管制冷状态下，室外机单元热管冷凝器提供的低温液态制冷剂在重力作用下，沿传输管路进入室内机单元，又经过热管蒸发器，热交换后成为气态制冷剂，在密度差的作用下气态制冷剂上升，经传输管路进入室外机单元，如此往复循环。
10.进一步的，所述室外机单元安装的水平高度高于室内机单元安装的水平高度。
11.本发明的有益效果：本发明构建二级制冷回路，实现更高的热空气经过两级换热器产生足够低的空气，满足机房冷却需要；本发明的换热器内部温差均匀，减小了温差损失，提高了换热效率，提高热管系统换热效率。
附图说明
12.图1是本发明的整体结构示意图，图2是本发明的运行方法流程图，图中：1—外风机，2—复合一体式冷凝器，3—热管冷凝器，4—过滤器，5—膨胀阀，6—第一电磁阀，7—热管蒸发器，8—内风机，9—复合一体式蒸发器，10—第三电磁阀，11—第二电磁阀，12—压缩机，13—第一单向阀，14—第二单向阀。
具体实施方式
13.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
14.如图1所示，一种多模式切换二级空调系统，包括室外机单元和室内机单元，室外机单元和室内机单元通过管路连接形成二级回路。其中，室外机单元包括复合一体式冷凝器2、热管冷凝器3和过滤器4。复合一体式冷凝器2一侧设置有外风机1。室内机单元包括复合一体式蒸发器9、热管蒸发器7和压缩机12，复合一体式蒸发器9一侧设置有内风机8。复合
一体式冷凝器2通过管路依次与过滤器4、复合一体式蒸发器9和压缩机12连接，形成回路，热管冷凝器3通过管路与热管蒸发器7连接，形成回路。过滤器4和复合一体式蒸发器9之间连接有膨胀阀5，膨胀阀5两侧并联连接有第一电磁阀6。复合一体式蒸发器9和压缩机12之间连接第二电磁阀11，压缩机12和复合一体式冷凝器2之间连接有朝向复合一体式冷凝器2导通的第一单向阀13。第二电磁阀11靠近复合一体式蒸发器9一侧与第一单向阀13靠近复合一体式冷凝器2一侧并联连接有第三电磁阀10和朝向复合一体式冷凝器2导通的第二单向阀14。本发明一种多模式切换二级空调热系统的运行状态可分四种。第一种为热管与热管的二级冷却运行；第二种为热管与机械制冷的二级冷却运行；第三种为单热管运行；第四种为单机械制冷运行。此四种运行状态可自动切换运行，从而达到节能作用。
15.如图2所示，一种多模式切换二级空调热系统的运行过程如下：在室内机单元内风机8的动力作用下，机房内的热空气首先经过热管蒸发器7，热管蒸发器7内的低温制冷剂进行热交换，成为温度较低的冷空气。温度较低的冷空气再经过复合一体式蒸发器9，与复合一体式蒸发器9内的低温制冷剂热交换，成为温度更低的冷空气。冷空气进入机房，从而实现对机房的降温冷却。其中，热管蒸发器7、复合一体式蒸发器9结构类型包括但不限于铜管铝翅片、微通道散热器等。室外机单元安装的水平高度必须高于室内机单元的水平高度，这样，液态制冷剂在重力作用下，才能沿传输管路进入机房。室外机单元的热管冷凝器3提供的低温液态制冷剂在重力作用下，沿传输管路进入室内机单元，又经过热管蒸发器7，热交换后成为气态制冷剂，在密度差的作用下气态制冷剂上升，经传输管路进入室外机单元。室外机单元里的压缩机12、第一单向阀13、第二单向阀14、第一电磁阀6、第二电磁阀11、复合一体式冷凝器2、膨胀阀5、复合一体式蒸发器9形成热管和压缩机12可切换的系统回路。当切换在机械制冷状态下，压缩机12从复合一体式蒸发器9吸入气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机12压缩排入复合一体式冷凝器2换热冷凝形成液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀5流入复合一体式蒸发器9进行吸热蒸发再回压缩机12的机械制冷循环过程。当切换在热管制冷状态下时，室外机单元热管冷凝器3提供的低温液态制冷剂在重力作用下，沿传输管路进入室内机单元，又经过热管蒸发器7，热交换后成为气态制冷剂，在密度差的作用下气态制冷剂上升，经传输管路进入室外机单元循环过程。
16.本发明一种多模式切换二级空调热系统，机房里较高的热空气经过与热管蒸发器7、复合一体式蒸发器9两级换热，能够产生温度更低的空气。本发明构建二级制冷回路，实现更高的热空气经过两级换热器产生足够低的空气，满足机房冷却需要；本发明的换热器内部温差均匀，减小了温差损失，提高了换热效率，提高热管系统换热效率。
17.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。