一种节能机房空调系统及其运行方法与流程

【技术领域】

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种节能机房空调系统及其运行方法。

背景技术：

随着现代化信息技术的发展，通信机房数目和规模也不断扩大，同时在国家节能减排政策的号召下，减少机房能耗成为众多运营商关注的重点。据调查，在机房中仅精密空调的运行耗电量就占机房总用电量的50％以上，在数量众多的基站、模块局中，空调用电量可达基站或模块局用电量的70％左右。因此，有效减少空调耗电已成为降低机房能耗的重要方向。

sdc空调系统(smartdualcyclesystem，智能双循环系统)是一种新型的机房节能空调，其基本组成结构是在原制冷系统的基础上增加了一套泵系统。当环境较低时，空调系统中的泵系统运行，而压缩机被旁路并停止运行，此时，空调系统是通过泵系统，获取室外自然冷源的冷量，满足室内的制冷需求；当环境温度较高时，泵系统已经不能满足制冷需求，则泵系统被旁路并停止运行，由压缩机系统独立运行提供冷量。

这种系统受当地环境干球温度的影响和限制，泵系统全年运行时间短，不利于系统全年能效比的提高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是全年能效比更为优化的节能机房空调系统及其运行方法。

为解决该上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种节能机房空调系统，该节能机房空调系统包括一个用于制冷的第一循环回路，该第一循环回路包括依次串联连接的泵(1)、储液罐(3)、冷凝器(4)、压缩机(5)、蒸发器(6)和膨胀阀(12)，该泵(1)的两端还并联一个第一 单向阀(21)，该压缩机两端还并联一个第二单向阀(22)，其特征在于，该节能机房空调系统还包括一个用于对该冷凝器(4)的进气温度进行预冷的第二循环回路，该第二循环回路利用自然冷源对该冷凝器(4)的进气温度进行降温。

在一些实施例中，该第二循环回路包括：依次串联连接的该冷凝器(4)的水盘管(42)、蓄水罐(7)和水泵(11)，该蓄水罐(7)用于存储用于预冷的传递介质，该水泵(11)用于将水从该蓄水罐(7)中抽出，并经由该水盘管(42)后再将该抽出的水回送到该蓄水罐(7)中。

在一些实施例中，该蓄水罐(7)是绝热蓄水罐或者是埋于土壤或浸泡于水域中的蓄水罐，以保证其内部的传递介质的温度低于环境温度。

在一些实施例中，该第二循环回路还包括：地埋管或者冷却塔，该地埋管或者该冷却塔与该水盘管(42)、该蓄水罐(7)、该水泵(11)串联连接，该水泵(11)将水从该蓄水罐(7)中抽出后，经由该水盘管(42)，该地埋管或者该冷却塔，最后再回到该蓄水罐(7)中。

在一些实施例中，该第二循环回路还包括一个电动阀(9)，该电动阀(9)并联连接于该水盘管(42)的两端，该电动阀(9)导通时，该水盘管(42)被旁路，该水泵(11)将水从该蓄水罐(7)中抽出后，经由该地埋管或者该冷却塔后，回到该蓄水罐(7)中。

一种节能机房空调系统的运行方法，其包括：检测环境温度；当该环境温度高于节能机房空调系统的用于预冷的第二循环回路中的传递介质的凝结温度时，开启该第二循环回路中的水泵。

在一些实施例中，该方法还包括：如果该环境温度低于启用水盘管的阈值温度，则开通电动阀，将该水盘管旁路；如果该环境温度高于或等于启用水盘管的阈值温度，则断开电动阀，使得该水泵将该蓄水罐中抽出的该传递介质经过该水盘管后，再流入该冷却塔，最后再回到该蓄水罐。

在一些实施例中，该方法还包括：检测该环境温度与该水盘管的进水温度之间的温差，或者该环境温度与该蓄水罐的进水温度之间的温差来调整该第二循环回路中的传递介质的流量。

在一些实施例中，当该水泵为变频泵时，该步骤检测该环境温度和该水盘管的进水温度或者该蓄水罐的进水温度之间的温差来调整该第二循环 回路中的传递介质的流量，具体包括：检测该环境温度和该水盘管的进水温度或者该蓄水罐的进水温度之间的温差；如果该温差大于该节能机房空调系统预设的设定温差，则调高传递介质流量直至最大；如果该温差小于等于该节能机房空调系统预设的设定温差，则调低水系统流量直至关闭该水泵。

在一些实施例中，当该水泵为定频泵时，该步骤检测该环境温度和该水盘管的进水温度或者该蓄水罐的进水温度之间的温差来调整该第二循环回路中的传递介质的流量，具体包括：检测该环境温度和该水盘管的进水温度或者该蓄水罐的进水温度之间的温差；当该温差小于节能机房空调系统的控制系统中预设的设定温差时，关闭该水泵。

【附图说明】

图1本发明实施例1提供的一种节能机房空调系统的结构示意图；

图2本发明实施例2提供的一种节能机房空调系统的结构示意图；

图3本发明实施例3提供的一种节能机房空调系统的结构示意图；

图4本发明实施例4提供的一种节能机房空调系统的运行方法的流程图；

图5本发明实施例4提供的一种节能机房空调系统采用变频水泵时的运行方法的流程图；

图6本发明实施例4一种节能机房空调系统采用定频水泵时的运行方法的流程图。

附图标记：

【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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本发明实施例1提供一种节能机房空调系统。该节能机房空调系统包括：泵1，第一单向阀21，储液罐3，冷凝器4，压缩机5，第二单向阀22，蒸发器6，膨胀阀12，蓄水罐7和水泵11。冷凝器4包括氟盘管41和水盘管42，氟盘管41和水盘管42是两个独立的热交盘管。

其中，泵1、储液罐3、冷凝器4及其氟盘管41、压缩机5、蒸发器6和膨胀阀12依次串联，形成一个用于制冷的第一循环回路。其中，泵1的两端还并联一个第一单向阀21，压缩机并联一个第二单向阀22。在第一循环回路中，当冷凝器4的氟盘管41的进气温度高于一定阈值时，第一单向阀21导通、第二单向阀22断开时，泵1被旁路，节能机房空调系统只由压缩机进行制冷，提供冷量；当冷凝器4的氟盘管41的进气温度低于一定阈值时，第二单向阀22导通、第一单向阀21断开时，压缩机5被旁路，节能机房空调系统只由泵1运行提供冷量。

水盘管42、蓄水罐7和水泵11形成第二循环回路。在第二循环回路中，水泵11将水从蓄水罐7中抽出经由水盘管42再回到蓄水罐7中。蓄水罐7可以提供温度低于环境气温的水，用于冷却经过水盘管42的空气。蓄水罐 7可以是绝热的蓄水罐，以保证其内部所需的水的水温是低于环境温度的；也可以是埋于土壤或侵泡于水域中，以保证其内部的水温低于环境温度。蓄水罐7中存储的液体可以是水，也可以是乙二醇，或者其他可以提供预冷作用的液体。因此，该第二循环系统是利用自然冷源对冷凝器4的进气温度进行降温。

冷凝器4进口空气的流动方向是：先经过水盘管42后再经过氟盘管41进入冷凝器4。而水盘管42中的水是从蓄水罐中抽出来的低于环境气温的水，其可以对经过水盘管42的空气进行预冷，从而降低冷凝器4的进风温度。当经过预冷的空气再经过氟盘管41进行冷却时，则可降低制冷所需的能耗。同时，由于第二循环系统对冷凝器4中进口空气的预冷处理，通过降低冷凝器4的氟盘管41的进气温度延长泵1全年的工作时间。而泵1是通过获取室外自然冷源的冷量来满足室内的制冷需求，其能耗比压缩机5的能耗低。也就是说，对于节能机房空调系统来说，泵1全年运行的时间越长，节能机房空调系统的能效比就越高。

实施例2

如图2所示，本发明实施例2提供的一种节能机房空调系统与实施例1相比，不同之处在于：在第二循环回路中增加了地埋管8。即，水盘管42、地埋管8、蓄水罐7和水泵11依次串联形成第二循环回路。

运行时，水泵1将蓄水罐7中的水抽出后，经过水盘管42对空气进行预冷，然后经由地埋管8降温回到蓄水罐中。

地埋管8可以是冷却塔10，也可以是吸收井水或江河湖泊冷量的水环埋管。

实施例3

如图3所示，本发明实施例3提供的一种节能机房空调系统与实施例1相比，不同之处在于：在第二循环回路中增加了电动阀9和冷却塔10。其中，水盘管42、冷却塔10、蓄水罐7和水泵11依次串联形成第二循环回路。电动阀9与水盘管42并联连接。

运行时，当环境温度低于一设定值时，电动阀9导通，水盘管42被旁 路，水泵11从蓄水罐7中抽出的水直接进入冷却塔10进行冷却，然后回到蓄水罐7备用。

实施例4

如图4所示，本发明实施例4提供的一种节能机房空调系统的运行方法，该方法包括：

步骤110，检测环境温度ta；

步骤120，当环境温度ta高于节能机房空调系统的用于预冷的第二循环回路的传递介质的凝结温度tfre时，开启该第二循环回路中的水泵。

优化的，步骤120还可以包括：当测环境温度ta温度低于等于传递介质的凝结温度tfre时，关闭水泵。

传递介质即为蓄水罐7中存储的液体，当环境温度低于等于其凝结温度时，液体凝固，无法从蓄水罐7中抽出液体，所以需环境温度ta高于其凝结温度tfre时才可以启动水泵1；比如水的凝结温度tfre为2℃。

优化的，该实施例4提供的一种节能机房空调系统的运行方法还可以包括：

步骤130，判断环境温度是否高于启用水盘管42的阈值温度tset，低于，则开导通电动阀9；高于则断开电动阀9。

启用水盘管42的阈值温度tset设定得太低会影响节能机房空调系统在泵1运行时的eer(energyefficiencyratio，即空调器的制冷性能系数，也称能效比)，可以设定为5℃。

电动阀9导通时，水盘管42被旁路，水泵11从蓄水罐7中抽出的传递介质直接流入冷却塔10进行冷却，此时，只对蓄水罐7中的传递介质降温蓄冷；电动阀9断开时，水泵11从蓄水罐7中抽出的传递介质经过水盘管42对冷凝器7进口空气进行预冷后，再流入冷却塔10进行冷却，最后再回到蓄水罐7；从而扩大泵的全年运行时间，从而提高能效比。

优化的，该实施例4提供的一种节能机房空调系统的运行方法还可以包括：

步骤140，检测环境温度ta和水盘管42的进水温度tin1或者蓄水罐7的进水温度tin2之间的温差△t来调整第二循环回路中的传递介质的流量。

具体来说：

当ta>tset时，传递介质经过水盘管42，通过控制盘管2进水温度tin1与环境温度ta的差值△t来调整流量，△t＝ta-tin1；

当ta<tset时，通过控制环境温度ta与蓄水罐进水温度tin2的差值△t来调整流量，此时，△t＝tin2-ta；优化的，ta采用环境湿球温度，当采用地埋管或水环埋管的进水温度测算温差△t时，ta用环境干球温度。

如图5所示，优化的，当水泵11为变频泵时，步骤140具体为：

步骤141，检测环境温度ta和水盘管42的进水温度tin1或者蓄水罐7的进水温度tin2之间的温差△t；

步骤142，判断温差△t是否大于节能机房空调系统的控制系统中预设的设定温差dt，是则执行步骤143，否则执行步骤144；

步骤143，调高传递介质流量直至最大；

步骤144，调低水系统流量直至关闭水泵11。

如图6所示，优化的，当水泵11为定频泵时，步骤140具体为：

步骤145，检测环境温度ta和水盘管42的进水温度tin1或者蓄水罐7的进水温度tin2之间的温差△t；

步骤146，当温差△t小于节能机房空调系统的控制系统中预设的设定温差dt时，关闭水泵11。

在上述实施例1～5中，压缩机5可以是定容量或变容量的压缩机，泵1可以是定频泵或者变频泵，冷凝器5可以是风冷冷凝器或者是蒸发冷凝器，膨胀阀12可以是电子膨胀阀、热力膨胀阀或其他的流量智能调节阀体，电动阀9为常闭电磁阀，冷却塔10可以换做地埋管，也可以是吸收井水或江河湖泊的水环埋管，或者三种形式的三种或两种并联。压缩机5、泵1、水泵11、蒸发器6的数量可以是一台或多台。

本发明的实施例提供的节能机房空调系统及其运行方法，利用液体介质蓄冷的方式，充分利用室外环境中的冷源，如：空气源、土壤源或水源，降低冷凝器的氟盘管的进风温度，从而降低冷凝温度，提高泵的全年运行时间，从而提高系统能效比，达到节能的目的。

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。