本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统及其工作方法。
背景技术：
随着经济建设及人民生活水平的提高，制冷空调的总能量消耗会逐年增长。能源与人类的文明和社会发展是紧密相连的，是社会发展的物质基础，目前所使用的能源消耗问题得到了各行各业的高度重视。随着互联网的不断发展，耗电量巨大的数据中心已成为一只电老虎，吞噬着大量的财力和物力，这一直都是各国企业和政府的心头之痛。数据中心作为全年8760小时不间断使用电力的特殊场所，其能耗主要集中在服务器设备和制冷设备方面，其中制冷系统的能耗占到了整个数据中心运行能耗的大约40%，意味着数据中心全年在空调制冷方面将投入巨大的能源和资金消耗。
目前采用的制冷技术包括直膨式精密空调机组、离心式水冷空调系统等。但是它们也存在各自的不足，其中采用直膨式精密空调机组是最传统的方法，由于单机制冷能力低，能效比低，因此一个数据机房要安装多台直膨式精密空调机组，另外，室外冷凝器的安装困难，在夏天室外温度较高时，制冷能力严重下降，甚至出现停机；对于传统多层数据中心机房会出现严重的热岛效应；为了维持数据中心的正常温湿度，需要消耗大量的能源。由于数据中心的特殊性，需要空调设备在全年24小时运行制冷，目前普遍采用风冷式空调系统，但是在夏季制冷运行时，由于风冷式换热器换热效率低，特别是环境温度高时，制冷效率低，能效高；在冬季运行制冷时，特别是环境温度很低时，制冷系统很难正常启动，且频繁会启停，不能正常运行，安全可靠性差。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于针对现有技术中的不足之处而提供一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统，该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统能够有效降低数据中心空调电耗，提高电源使用效率。
本发明的目的之二在于针对现有技术中的不足之处而提供一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的工作方法，该工作方法使得该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统能够有效降低数据中心空调电耗，提高电源使用效率。
为达到上述目的之一，本发明通过以下技术方案来实现。
提供一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统，包括压缩机、与所述压缩机连接的蒸发式冷凝器、与所述蒸发式冷凝器连接的干燥过滤器、与所述干燥过滤器连接的节流装置、与所述节流装置连接的蒸发器；
所述蒸发器包括蒸发器进气口、蒸发器出气口、蒸发器进水口和蒸发器出水口；所述蒸发器进气口与所述节流装置连接，所述蒸发器出气口与所述压缩机连接，所述蒸发器进水口连接有三通阀，所述三通阀连接有自然冷却器，所述自然冷却器与所述蒸发器进水口连接；
所述带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统包括压缩制冷模式和自然冷却模式，所述压缩制冷模式为：制冷剂由所述压缩机的排气口排气至所述蒸发式冷凝器的进气口，气体经过所述蒸发式冷凝器的冷凝降温后由所述蒸发式冷凝器的出液口排出至所述干燥过滤器后，进入所述节流装置的进液口，经过节流后进入蒸发器的蒸发器进气口，在所述蒸发器经蒸发换热后由所述蒸发器出气口回到所述压缩机的吸气口；冷冻水从所述三通阀的进水口进入，由出水口流出，经过所述蒸发器的蒸发器进水口进入所述蒸发器进行换热降温后，由所述蒸发器出水口流向末端设备，进而形成一个压缩制冷循环的过程；
所述自然冷却模式为：冷冻水从所述三通阀的进水口进入，由所述三通阀的第二出水口流出，然后由所述自然冷却器的进水口进入所述自然冷却器，在所述自然冷却器中利用环境冷空气对冷冻水进行换热降温后，由所述自然冷却器的出水口流出，经过所述蒸发器的蒸发器进水口进入所述蒸发器后，由所述蒸发器的蒸发器出水口流向末端设备；其中，进行所述自然冷却模式时不开启所述压缩机。
所述自然冷却器设置有冷却风扇。
进行所述自然冷却模式时，通过开启所述冷却风扇以利用环境冷空气对冷冻水进行换热降温。
所述蒸发式冷凝器的顶部设置有冷却风机。
所述蒸发式冷凝器的底部设置有蓄水箱。
所述蓄水箱连接有负压装置。
为达到上述目的之二，本发明通过以下技术方案来实现。
提供一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的工作方法，按季节划分为夏季运行模式、过渡季节模式和冬季运行模式；
所述夏季运行模式为：在夏季时，所述带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统运行所述压缩制冷模式，利用蒸发式冷凝方式进行高效节能制冷；
所述过渡季节模式为：在春秋过渡季节时，当环境温度达到比冷冻水的回水温度低2℃或低2℃以上时，开启所述自然冷却模式的预冷冷冻水，此部分为自然冷却制冷，无压缩机功耗；当所述自然冷却模式不能满足需求的部分，再由所述压缩制冷模式接力以达到需求冷量；随着室外环境温度降低，所述自然冷却模式部分占的比例越来越大，直至达到100%的完全自然冷却制冷，此时无压缩机功耗；
所述冬季运行模式为：在冬季时，当环境温度达到比冷冻水的回水温度低10℃或低10℃以上时，完全利用所述自然冷却模式，也即自然冷却达到100%，所述压缩制冷模式完全停止运行，此时所述带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统无压缩机功耗，仅有很少量的冷却风扇的运转功率。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供的一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统，包括压缩机、与压缩机连接的蒸发式冷凝器、与蒸发式冷凝器连接的干燥过滤器、与干燥过滤器连接的节流装置、与节流装置连接的蒸发器；蒸发器包括蒸发器进气口、蒸发器出气口、蒸发器进水口和蒸发器出水口；蒸发器进气口与节流装置连接，蒸发器出气口与压缩机连接，蒸发器进水口连接有三通阀，三通阀连接有自然冷却器，自然冷却器与蒸发器进水口连接；该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统包括压缩制冷模式和自然冷却模式，该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统能够有效降低数据中心空调电耗，提高电源使用效率。
（2）本发明提供的一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的工作方法，在夏季运行压缩制冷模式，采用蒸发式冷凝方式，实现高效节能的目的；在过渡季节，运行自然冷却模式或/和压缩制冷模式；在冬季运行自然冷却模式，随着环境温度的降低，自然冷却的比例越来越大，该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的功耗越来越低，直至完全自然冷却，仅有少量风扇功耗，从而大幅降低该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的用电量。
（3）本发明提供的一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统，具有结构简单，生产成本低，并能够适用于大规模生产的特点。
附图说明
图1是本发明的一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的结构示意图。
在图1中包括有：
压缩机10、排气口11、吸气口12；
蒸发式冷凝器20、进气口21、出液口22、冷却风机23、蓄水箱24；
干燥过滤器30、进口31、出口32；
节流装置40、进液口41、出液口42；
蒸发器50、蒸发器进气口51、蒸发器出气口52、蒸发器进水口53、蒸发器出水口54；
自然冷却器60、进水口61、出水口62、冷却风扇63；
三通阀70、进水口71、出水口72、第二出水口73。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，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。
实施例1。
本实施例的一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统，包括压缩机10、与压缩机10连接的蒸发式冷凝器20、与蒸发式冷凝器20连接的干燥过滤器30、与干燥过滤器30连接的节流装置40、与节流装置40连接的蒸发器50；蒸发器50包括蒸发器进气口51、蒸发器出气口52、蒸发器进水口53和蒸发器出水口54；蒸发器进气口51与节流装置40连接，蒸发器出气口52与压缩机10连接，蒸发器进水口53连接有三通阀70，三通阀70连接有自然冷却器60，自然冷却器60与蒸发器进水口53连接。
其中，该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统包括压缩制冷模式和自然冷却模式，压缩制冷模式为：制冷剂由压缩机10的排气口11排气至蒸发式冷凝器20的进气口21，气体经过蒸发式冷凝器20的冷凝降温后由蒸发式冷凝器20的出液口22排出，并由干燥过滤器30的进口31流至干燥过滤器30，并由干燥过滤器的出口32进入节流装置40的进液口41，经过节流后由节流装置的出液口42进入蒸发器50的蒸发器进气口51，在蒸发器50经蒸发换热后由蒸发器出气口52回到压缩机10的吸气口12；冷冻水从三通阀70的进水口71进入，由出水口72流出，经蒸发器50的蒸发器进水口53进入蒸发器50进行换热降温后，由蒸发器出水口54流向末端设备，进而形成一个压缩制冷循环的过程.
其中，自然冷却模式为：冷冻水从三通阀70的进水口71进入，由三通阀70的第二出水口73流出，然后由自然冷却器60的进水口61进入自然冷却器60，在自然冷却器60中利用环境冷空气对冷冻水进行换热降温后，由自然冷却器60的出水口62流出，经过蒸发器50的蒸发器进水口53进入蒸发器50后，由蒸发器50的蒸发器出水口54流向末端设备；其中，进行自然冷却模式时不开启压缩机10。
由于该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统包括压缩制冷模式和自然冷却模式，因此该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统能够有效降低数据中心空调电耗，提高电源使用效率。
本实施例中，自然冷却器60设置有冷却风扇63。其中，进行自然冷却模式时，通过开启冷却风扇63以利用环境冷空气对冷冻水进行换热降温。
本实施例中，蒸发式冷凝器20的顶部设置有冷却风机23。该冷却风机23用于使外界的空气进入蒸发式冷凝器20。
本实施例中，蒸发式冷凝器20的底部设置有蓄水箱24。其中，蓄水箱24连接有负压装置。该负压装置能够将蓄水箱24的区域形成负压区，利用机械能将蓄水箱24里面的冷却水进行抽真空，利用水的蒸发吸热原理，来达到降低蓄水箱24的冷却水的水温温的目的。
实施例2。
本实施例的一种带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的工作方法，具体为，按季节划分为夏季运行模式、过渡季节模式和冬季运行模式。
其中，夏季运行模式为：在夏季时，该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统运行实施例1的压缩制冷模式，利用蒸发式冷凝方式进行高效节能制冷。
其中，过渡季节模式为：在春秋过渡季节时，当环境温度达到比冷冻水的回水温度低2℃或低2℃以上时，开启实施例1的自然冷却模式的预冷冷冻水，此部分为自然冷却制冷，无压缩机10的功耗；当自然冷却模式不能满足需求的部分，再由实施例1的压缩制冷模式接力以达到需求冷量；随着室外环境温度降低，自然冷却模式部分占的比例越来越大，直至达到100%的完全自然冷却制冷，此时无压缩机10的功耗；
其中，冬季运行模式为：在冬季时，当环境温度达到比冷冻水的回水温度低10℃或低10℃以上时，完全利用自然冷却模式，也即自然冷却达到100%，压缩制冷模式完全停止运行，此时该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统无压缩机10的功耗，仅有很少量的冷却风扇63的运转功率。
该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的工作方法，在夏季运行压缩制冷模式，采用蒸发式冷凝方式，实现高效节能的目的；在过渡季节，运行自然冷却模式或/和压缩制冷模式；在冬季运行自然冷却模式，随着环境温度的降低，自然冷却的比例越来越大，该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的功耗越来越低，直至完全自然冷却，仅有少量风扇功耗，从而大幅降低该带自然冷却的蒸发式冷凝空调系统的用电量。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。