一种直接膨胀式机房节能空调系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机房节能空调领域，特别涉及一种直接膨胀式机房节能空调系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着网络技术的迅猛发展，数据机房与通信基站的数量和能耗与日倶增。目前现有的机房空调普遍为直接膨胀式机房空调，直接膨胀式机房空调是指从房间吸取热量通过冷凝器传递到室外空气中的空调，是采用舒适性空调连续运行来调控室内的温度，常规的做法是在风机作用下，通过地板下空间，从服务器机柜底部吹冷风，带走服务器机柜体内的热量。这种温控方式虽然能够满足机房温控的要求，但造成一些问题:
[0003]1)机房空调采用蒸汽压缩制冷方式连续运行来调控室内的温度，其耗能较大，造成运行成本较高；
[0004]2)机房空调多全空气系统，风机的送风管道经地板连接至服务器机柜底部，送风向上冲刷服务器机柜，带走热量后形成的回风再被制冷机组的风机无组织的引入机组，形成循环；在这种方式下，制冷机组与服务器机柜无法有效分割，造成噪声很大；同时这种下送风的方式对建筑的层高提出更高的要求；
[0005]3)常规的机房空调所承担的负荷中，不仅包括服务器机柜等设备负荷，还承担着机房建筑围护结构的负荷；为减少机房建筑围护结构的负荷，对建筑围护结构的保温以及封闭性提出了更高的要求。
[0006]目前已有的机房空调节能技术主要利用在过渡季或冬季室外气温较凉时，利用室外新风的冷量来消除机房的热量。中国专利CN200820123459.0、CN200910088535.8、CN201010221372.9均采用热管技术，利用室外新风的冷量来消除机房的热量。这些措施虽然解决了空调设备的正常工作问题，但在一些全封闭机房的应用场合中受到限制。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种直接膨胀式机房节能空调系统，利用直接膨胀式热栗系统的原理，将蒸发器直接安置于对应的服务器机柜内，传感器根据服务器机柜内温度的变化以及液位感应装置感应储液罐内的液位变化，与控制器相配合，选择“压缩机制冷循环模式”、“非压缩机制冷循环模式”以及“半压缩机制冷循环模式”，能够有效地降低空调负荷，解决机房的排热问题，并且大大减少压缩机运行时间，降低能耗。
[0008]本发明要解决的技术的问题之一，是这样实现的:
[0009]—种直接膨胀式机房节能空调系统，所述机房节能空调系统包括设置于机房内的压缩机、第一节流阀、储液罐、第二节流阀、蒸发器、储气罐、传感器、控制器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、感温探头和液位感应装置以及设置于机房外的冷凝器，所述蒸发器安置于对应的服务器机柜内；
[0010]所述压缩机的进气管与所述第三阀门的一端连接，所述压缩机的排气管与所述冷凝器的进口连接；所述第一节流阀的一端与所述冷凝器的出口连接，所述第一节流阀的另一端与所述第一阀门的一端连接；所述储液罐的进口与所述第一阀门的另一端连接，所述储液罐的出口与所述第二阀门的一端连接；所述第二节流阀的一端与第二阀门的另一端连接，所述第二节流阀的另一端与所述蒸发器的进口连接；所述蒸发器的出口与所述储气罐的进口连接；所述储气罐的出口与所述第三阀门的另一端连接；所述感温探头设于所述服务器机柜内，所述液位感应装置设于所述储液罐内，且所述感温探头与所述液位感应装置均连接至所述传感器；所述控制器分别与所述压缩机、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述传感器连接。
[0011]进一步地，所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门均为电磁阀。
[0012]本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种直接膨胀式机房节能空调的控制方法，利用直接膨胀式热栗系统的原理，将蒸发器直接安置于对应的服务器机柜内，传感器根据服务器机柜内温度的变化以及液位感应装置感应储液罐内的液位变化，与控制器相配合，选择“压缩机制冷循环模式”、“非压缩机制冷循环模式”以及“半压缩机制冷循环模式”，能够有效地解决机房的排热问题，并且大大减少压缩机运行时间，降低能耗。
[0013]本发明的问题之二，是这样实现的:
[0014]—种直接膨胀式机房节能空调的控制方法，所述方法需要提供上述的一种直接膨胀式机房节能空调系统，所述方法具体包括如下步骤:
[0015]步骤10、设定所述服务器机柜内的温度Τιη边界值Τ 0;设定所述储液罐内的液位V ιη的边界值Vn和阈值V 12;设定所述机房节能空调系统的三种制冷循环模式，即压缩机制冷循环模式、非压缩机制冷循环模式与半压缩机制冷循环模式；
[0016]步骤20、所述传感器连续检测所述服务器机柜内的温度Τιη以及所述储液罐内的液位νιη，当τιη> Τ ^寸，进入所述压缩机制冷循环模式，所述传感器给所述控制器一信号指令，所述控制器开启所述压缩机、所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门，所述压缩机吸取所述储气罐内的低温低压的制冷剂蒸汽，压缩成高温高压的制冷剂蒸汽后，经机房外的所述冷凝器散热冷凝为高温高压制冷剂液体后，经所述第一节流阀节流为低温低压的制冷剂液体后，进入所述储液罐，再经所述第二节流阀节流后，低温低压的制冷剂液体进入所述蒸发器吸热汽化成低温低压的制冷剂蒸汽，进入所述储气罐，再被所述压缩机吸入，反复循环；此时，所述服务器机柜内的温度τιη不断下降，随着所述服务器机柜内的温度下降，所述储液罐内的制冷剂液体中用于所述服务器机柜蒸发的量就越少，而储存在所述储液器内的量就越多，使得所述储液罐内的液位νιη不断上升，直至所述传感器检测到所述服务器机柜内的温度τιη< Τ。且所述储液罐内的液位V…满足范围V n< V ιη< V 12时，进入步骤30 ;
[0017]步骤30、进入所述非压缩机制冷循环模式，所述传感器给所述控制器一信号指令，所述控制器关闭所述压缩机、所述第一阀门和所述第三阀门，开启所述第二阀门，所述储液罐内的低温低压的制冷剂液体经所述第二节流阀节流后，进入所述蒸发器吸热汽化成低温低压的制冷剂蒸汽，进入所述储气罐，反复循环；此时，所述服务器机柜内的温度Τιη不断上升，随着所述服务器机柜内的温度上升，所述储液罐内的制冷剂液体中用于所述服务器机柜蒸发的量就越多，而储存在所述储液器内的量就越少，使得所述储液罐内的液位Vin不断下降，当所述传感器检测到所述服务器机柜内的温度Τιη< Τ ^且所述储液罐内的液位V…满足范围0 < Vin彡V ^寸，进入步骤40 ;否则，进入步骤20 ;
[0018]步骤40、进入所述半压缩机制冷循环模式，所述传感器给所述控制器一信号指令，所述控制器开启所述压缩机、所述第一阀门、所述第三阀门，调小所述第二阀门开度，所述压缩机吸取所述储气罐内的低温低压的制冷剂蒸汽，压缩成高温高压的制冷剂蒸汽后，经机房外的所述冷凝器散热冷凝为高温高压制冷剂液体后，经所述第一节流阀节流为低温低压的制冷剂液体后，进入所述储液罐，其中一部分低温低压的制冷剂液体留在所述储液罐，另一部分低温低压的制冷剂液体再经所述第二节流阀节流后，这部分低温低压的制冷剂液体进入所述蒸发器吸热汽化成低温低压的制冷剂蒸汽，进入所述储气罐，所述储气罐内的制冷剂蒸汽再被所述压缩机吸入，反复循环；此时，所述服务器机柜内的温度Τιη不断下降，随着所述服务器机柜内的温度下降，所述储液罐内的制冷剂液体中用于所述服务器机柜蒸发的量就越少，而储存在所述储液器内的量就越多，使得所述储液罐内的液位Vin不断上升，当所述传感器检测到所述服务器机柜内的温度Τιη< Τ ^且所述储液罐内液位V ιη满足范围Vin= V 12时，进入步骤30 ;否则，进入步骤20。
[0019]进一步地，所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门的控制方式为电动或液压传动。
[0020]本发明具有如下优点:
[0021]1、本发明的一种直接膨胀式机房节能空调系统及其控制方法可靠，减少了压缩机运行时间，能够保障机房空调正常高效工作；
[0022]2、操作简单，根据储液罐内液位改变，以及运行工况的设定，通过调节阀门的开关实现切换相应的管路系统；
[0023]3、安装施工简单，安装调试后运行成本低；
[0024]4、本发明的控制方式可以手动控制，又可以自动控制，适用性强；
[0025]5、本发明是将蒸发器直接安置于对应的服务器机柜内，其负荷仅仅包括服务器机柜的负荷，降低了对于机房建筑围护结构的严格要求；
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