空调系统的制作方法

文档序号:14987656发布日期:2018-07-20 21:34阅读:118来源:国知局

本发明涉及制冷技术,更具体地说,涉及一种空调系统。



背景技术:

随着it行业的发展,计算机集成密度越来越高,其发热量也急剧增长。同时,能源形势已经十分严峻,人们逐渐意识到节约能源的重要性。针对节能,在传统的机房空调中增加挥发性工质液泵,可以在室外温度较低的时候只开泵来制冷,不用开压缩机,这大大降低了空调的能耗。

同时,机房空调的可靠性也是其关键要素,当电源意外断掉的时候,需要采取一定措施保证机房空调可以持续制冷,以避免服务器由于高温而宕机。通常可以给空调配ups(不间断电源)来保证其在断电后可以继续工作。然而如果给空调的压缩机、风机等器件都配ups的话,ups的功率大,投资高,费用是户难以接受的。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术中机房空调的上述缺陷,提供一种空调系统,不需要给功耗较大的压缩机配置ups,就能满足在意外断电情况下的持续制冷要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种空调系统,包括同时或单独运行的第一循环系统和第二循环系统、供所述第一循环系统和第二循环系统交换热量的中间换热器、以及用于控制所述第一循环系统和第二循环系统的控制器,

其中,所述第一循环系统包括:依序串联的挥发性工质液泵、蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀;与所述挥发性工质液泵并联的挥发性工质液泵旁通阀、与所述压缩机并联的压缩机旁通阀、以及与所述节流阀并联的节流阀旁通阀;

所述第二循环系统包括:水泵、以及与所述水泵连接的蓄冷罐。

根据本发明所述的空调系统,所述空调系统的第一循环系统在室外温度高于预设值时形成第一回路,所述第一回路包括:依序串联的所述压缩机、冷凝器、节流阀、中间换热器、挥发性工质液泵旁通阀、以及蒸发器。

根据本发明所述的空调系统,所述空调系统的第一循环系统在室外温度低于预设值时形成第二回路,所述第二回路包括:依序串联的所述挥发性工质液泵、蒸发器、压缩机旁通阀、冷凝器、节流阀与节流阀旁通阀、中间换热器。

根据本发明所述的空调系统,所述控制器包括用于感测所述蓄冷罐内的介质温度的温度传感器,且所述控制器与所述水泵电连接。

根据本发明所述的空调系统,所述空调系统的第一循环系统在电源异常时与所述第二循环系统共同运行,且所述第一循环系统形成第二回路,所述第二回路包括:依序串联的所述挥发性工质液泵、蒸发器、压缩机旁通阀、冷凝器、节流阀与节流阀旁通阀、中间换热器。

根据本发明所述的空调系统,所述空调系统还包括与所述中间换热器并联的中间换热器旁通阀。

根据本发明所述的空调系统,所述空调系统还包括串联在第一回路上的另一挥发性工质液泵。

根据本发明所述的空调系统,所述第一循环系统的数量为多个,且通过多个所述中间换热器与所述第二循环系统进行热交换。

根据本发明所述的空调系统,所述第二循环系统内的介质为水、乙二醇水溶液、冰、或者共晶盐。

实施本发明的空调系统,具有以下有益效果:可有效解决电源切换或断电过程中的制冷问题,不需要给功耗较大的压缩机配置ups。此外,通过各种阀的设置,可起到节能的作用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1是根据本发明第一实施例的空调系统处于压缩机模式的示意图;

图2是根据本发明第一实施例的空调系统处于挥发性工质液泵模式的示意图;

图3是根据本发明第一实施例的空调系统处于放冷模式的示意图;

图4是根据本发明的第二实施例的空调系统的示意图;

图5是根据本发明的第三实施例的空调系统的示意图;

图6是根据本发明的第四实施例的空调系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

图1是根据本发明第一实施例的空调系统10处于压缩机模式的示意图。如图1所示,本发明的空调系统10包括可同时或单独运行的第一循环系统100和第二循环系统200、以及用于控制第一循环系统100和第二循环系统200的控制器(未图示)。

其中,第一循环系统100包括:挥发性工质液泵101、与挥发性工质液泵101连接的蒸发器102、与蒸发器102连接的压缩机103、与压缩机103连接的冷凝器104、以及与冷凝器104连接的节流阀105。挥发性工质液泵101、蒸发器102、压缩机103、冷凝器104、节流阀105相互串联,形成第一循环系统100的第一回路。在第一回路上,还设置有与挥发性工质液泵101并联的挥发性工质液泵旁通阀106、与压缩机103并联的压缩机旁通阀107、以及与节流阀105并联的节流阀旁通阀108。第一循环系统100内的介质为制冷剂。

第二循环系统200包括:水泵201、以及与水泵201连接的蓄冷罐202。第二循环系统200内的介质为水。

第一循环系统100和第二循环系统200通过中间换热器203交换热量。该中间换热器203连接在节流阀105与挥发性工质液泵101之间、且连接在水泵201与蓄冷灌202之间。

当室外温度高于预设值时,空调系统10处于压缩机模式,此时挥发性工质液泵旁通阀106打开,挥发性工质液泵101停止运行,压缩机旁通阀107和节流阀旁通阀108关闭。制冷剂依次通过压缩机103、冷凝器104、节流阀105、中间换热器203、挥发性工质液泵旁通阀106、蒸发器102,再回到压缩机103处,即沿着第一回路运行。在压缩机103处,制冷剂被压缩成高温高压的过热气体;在冷凝器104处,高温高压的气态制冷剂冷凝为液体,并散发大量热量到室外环境中;在节流阀015处,制冷剂吸收室内的热量,在蒸发器102处,液态制冷剂蒸发为气态制冷剂,吸收大量热量,使得机房内的温度降低。

所述控制器包括用于感测蓄冷罐202内的介质温度的温度传感器,水泵201与控制器电连接,当蓄冷罐202内的介质的温度高于设定值时,水泵201运行,第二循环系统200内的介质通过中间换热器203散热,以保持设定值以下的温度,当水的温度低于或等于设定值时,水泵201关闭。由于压缩机103的容量一般会大于机房实际的最大制冷需求,所以在满足机房冷却的需求下,可以同时将蓄冷罐202中的介质冷却到合适的水温,不需要单独的蓄冷模式。

图2是根据本发明第一实施例的空调系统10处于挥发性工质液泵模式的示意图。如图2所示,当室外温度低于预设值时,空调系统10处于挥发性工质液泵模式,此时依靠挥发性工质液泵101就能提供足够的制冷,不需要运行压缩机103。在该模式下,挥发性工质液泵旁通阀106关闭,压缩机旁通阀107打开,压缩机103停止运行;节流阀旁通阀108打开,以减小制冷剂的阻力,避免挥发性工质液泵101的入口处的制冷剂气化。制冷剂依次通过挥发性工质液泵101、蒸发器102,压缩机旁通阀107、冷凝器104、节流阀105与节流阀旁通阀108、中间换热器203,再回到挥发性工质液泵101,即沿着第二回路运行。在蒸发器102处,液态制冷剂蒸发为气态制冷剂,吸收大量热量,使得机房内的温度降低;在冷凝器104处,高温高压的气态制冷剂冷凝为液体,并散发大量热量到室外环境中。

水泵201与控制器电连接,当蓄冷罐202内的水的温度高于设定值时,水泵201运行,当水的温度低于或等于设定值时,水泵201关闭。

图3是根据本发明第一实施例的空调系统10处于放冷模式的示意图。如图3所示,空调系统10可以还包括为挥发性工质液泵101、蒸发器102的风机、冷凝器104的风机、以及水泵201供电的不间断电源。当电源异常,出现例如断电等情况时,压缩机103停止运行。不间断电源为挥发性工质液泵101、蒸发器102的风机、冷凝器104的风机、以及水泵201供电。此时挥发性工质液泵旁通阀106关闭,压缩机旁通阀107打开;节流阀旁通阀108打开,以减小制冷剂的阻力,避免挥发性工质液泵101的入口处的制冷剂气化。制冷剂依次通过挥发性工质液泵101、蒸发器102,压缩机旁通阀107、冷凝器104、节流阀105与节流阀旁通阀108、中间换热器203,再回到挥发性工质液泵101,即沿着第二回路运行。同时第二循环系统200内的介质也运行。在蒸发器102处,液态制冷剂蒸发为气态制冷剂,吸收大量热量,使得机房内的温度降低;在冷凝器104处,高温高压的气态制冷剂冷凝为液体,并散发大量热量到室外环境中。水泵201运行,在中间换热器203处,来自蓄冷器202的水带走第一循环系统100内的热量。

图4是根据本发明的第二实施例的空调系统10的示意图。与第一实施例不同之处不再赘述。与第一实施例不同的是,在该实施例中,空调系统10还包括连接在第一回路上、且与中间换热器203并联的中间换热器旁通阀109。这样,在压缩机模式和挥发性工质液泵模式下,中间换热器旁通阀109开启,可以减小制冷剂通过中间换热器203时的阻力。而在放冷模式下,中间换热器旁通阀109关闭,制冷剂通过中间换热器203。

图5是根据本发明的第三实施例的空调系统10的示意图。与第一实施例不同之处不再赘述。与第一实施例不同的是,在该实施例中,空调系统10还包括串联在第一回路上的另一挥发性工质液泵110。该另一挥发性工质液泵110可以连接在冷凝器104与节流阀105之间。在第一回路上,还设置有与该另一挥发性工质液泵110并联的另一挥发性工质液泵旁通阀111。在压缩机模式下,挥发性工质液泵101和该另一挥发性工质液泵110均停止运行,挥发性工质液泵旁通阀106和另一挥发性工质液泵旁通阀111打开。在挥发性工质液泵模式和放冷模式下,挥发性工质液泵101和该另一挥发性工质液泵110交替运行,运行时,对应的挥发性工质液泵旁通阀关闭,未运行的挥发性工质液泵对应的挥发性工质液泵旁通阀打开。这样可以减小挥发性工质液泵气蚀的风险。

图6是根据本发明的第四实施例的空调系统10的示意图。与第一实施例不同之处不再赘述。与第一实施例不同的是,在该实施例中,空调系统10包括多个第一循环系统100、以及通过多个中间换热器203分别与该多个第一循环系统100进行热交换的第二循环系统200,也就是,多个第一循环系统100共用同一个第二循环系统200。这样可以在室外建一个大型的蓄冷罐202,不需要每个第一循环系统100均配置一个第二循环系统200,可减少水系统管路的数量和所占用的空间,更适合中大型的数据中心使用。当一部分压缩机103运行即可满足机房的可靠性要求时,冗余的一部分压缩机103可以兼做虚冷系统的独立冷源,进一步提高冷却系统的可靠性。

需要注意的是,在以上各个实施例中,第二循环系统200内的介质为水,也可以是乙二醇水溶液、冰、共晶盐等。第一循环系统100内的介质为易挥发性工质,例如氟。

与现有技术相比,本发明的空调系统10可有效解决电源切换或断电过程中的制冷问题,不需要给功耗较大的压缩机配置ups。此外,通过各种阀的设置,可起到节能的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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