一种带附加自然冷却功能的空调系统的制作方法

本实用新型属于空调制冷技术领域，尤其涉及一种带附加自然冷却功能的空调系统。

背景技术：

目前由于通讯机房及数据中心内设备密度大，发热量大，机房系统对环境的温、湿度及含尘浓度等都有一定要求，因此应设空调系统。为了保证相应的温、湿度条件，蒸汽压缩式机房专用空调得到了普遍应用。对于发热量大的机房，即使在冬季寒冷地区也需要采用蒸汽压缩式专用空调制冷运行来承担散热负荷。

然而，对于我国北方地区来说，冬季及春秋过渡季节大部分时间的气温低于20℃，即使在这种情况下，现有的空调系统仍需启动高耗能的压缩机来控制环境温度，这种仍旧采用蒸气压缩式机房专用空调系统进行制冷的方案是不节能的，从而导致电能的无谓浪费，营运成本居高不下。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的问题，而提供一种带附加自然冷却功能的空调系统，该空调系统有两种运行模式，分别为一体机冷却模式和热管冷却模式，其中一体机冷却模式又分为机械制冷模式和热管冷却模式。根据室外环境温度的变化决定运行的制冷模式。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种带附加自然冷却功能的空调系统，包括热管冷却回路和一体机冷却回路；所述热管冷却回路由蒸发器一、冷凝器一和液泵一首尾依次连接而成；所述一体机冷却回路包括蒸发器二、冷凝器二、压缩机、单向阀、节流部件、液泵二；所述压缩机的输入端与单向阀的输入端相连，其输入端并联接口与蒸发器二的输出端相连；所述压缩机的输出端与单向阀的输出端相连，其输出端并联接口与冷凝器二的输入端相连；所述节流部件的输入端与液泵二的输入端相连，其输入端并联接口与冷凝器输出端相连；所述节流部件的输出端与液泵二的输出端相连，其输出端并联接口与蒸发器输入端相连。本系统有四种工作模式，分别为单独开启一体机冷却回路的热管冷却模式或单独开启热管冷却回路、单独开启一体机冷却回路的机械制冷模式、同时运行一体机冷却回路的机械制冷模式与热管冷却回路和同时运行一体机冷却回路的热管冷却模式与热管冷却回路。根据室内外温度差的变化，系统在四种工作模式之间自动切换。

当Ti-To＞M1时，系统单独开启一体机冷却回路的热管冷却模式或单独开启热管冷却回路；当M1≥Ti-To＞M2时，系统同时开启一体机冷却回路的热管冷却模式和热管冷却回路；当M2≥Ti-To＞M3时，系统同时开启一体机冷却回路的机械制冷模式和热管冷却回路；当M3≥Ti-To＞M4时，当系统单独开启一体机冷却回路的机械制冷模式。其中Ti为室内温度，To为室外温度，M1为系统单独运行一体机冷却回路的热管冷却模式或单独运行热管冷却回路的临界温差值，M2为系统同时开启一体机冷却回路的热管冷却模式和热管冷却回路的临界温差值，M3为系统同时开启一体机冷却回路的机械制冷模式和热管冷却回路的临界温差值，M4为系统单独运行一体机冷却回路的机械制冷模式的临界温差值，且M1＞M2＞ M3＞ M4＞0。

当系统单独运行一体机冷却回路的热管冷却模式时，液泵二开启，液泵一和压缩机关闭；当系统单独运行热管冷却回路时，液泵一开启，液泵二和压缩机关闭；当系统同时运行一体机冷却回路的热管冷却模式和热管冷却回路时，液泵一和液泵二开启，压缩机关闭；当系统同时运行一体机冷却回路的机械制冷模式和热管冷却回路时，压缩机和液泵一开启，液泵二关闭；当系统单独运行一体机冷却回路的机械制冷模式时，压缩机开启，液泵一和液泵二关闭。

进一步的，压缩机采用涡轮、螺杆或离心式压缩机。

进一步的，液泵一和液泵二采用可输送气液两相的二相流泵。

进一步的，节流部件采用电子膨胀阀或热力膨胀阀。

进一步的，蒸发器和冷凝器均采用风冷式翅片结构。

与现有技术相比，本实用新型将一体机冷却装置和热管冷却装置结合在一起，根据室外环境温度开启不同的制冷模式，有效利用了空气中的自然冷源，减少压缩机工作的时间，延长空调压缩机使用寿命，有效降低运行成本和维护成本。

附图说明

图1为带附加自然冷却功能的空调系统的结构示意图。

图中：（11）蒸发器一；（12）冷凝器一；（13）液泵一；（21）蒸发器二；（22）压缩机；（23）冷凝器二；（24）节流部件；（25）单向阀；（26）液泵二。

具体实施方式

图1所示为本实用新型的结构示意图，包括热管冷却回路和一体机冷却回路。所述热管冷却回路由蒸发器一11、冷凝器一12和液泵一13首尾依次连接而成；所述一体机冷却回路包括蒸发器二21、冷凝器二23、压缩机22、单向阀25、节流部件24、液泵二26；所述压缩机22的输入端与单向阀25的输入端相连，其输入端并联接口与蒸发器二21的输出端相连；所述压缩机22的输出端与单向阀25的输出端相连，其输出端并联接口与冷凝器二23的输入端相连；所述节流部件24的输入端与液泵二26的输入端相连，其输入端并联接口与冷凝器输出端相连；所述节流部件24的输出端与液泵二26的输出端相连，其输出端并联接口与蒸发器输入端相连。本系统有四种工作模式，分别为单独开启一体机冷却回路的热管冷却模式或单独开启热管冷却回路、单独开启一体机冷却回路的机械制冷模式、同时运行一体机冷却回路的机械制冷模式与热管冷却回路和同时运行一体机冷却回路的热管冷却模式与热管冷却回路。根据室内外温度差的变化，系统在四种工作模式之间自动切换。

当Ti-To＞M1时，系统单独开启一体机冷却回路的热管冷却模式或单独开启热管冷却回路，其中Ti为室内温度，To为室外温度，M1为系统单独运行一体机冷却回路的热管冷却模式或单独运行热管冷却回路的临界温差值。当单独运行一体机冷却回路的热管冷却模式时，液泵二26开启，液泵一13和压缩机22关闭；蒸发器二21中液态制冷剂从室内高温环境中吸收热量蒸发成气态后流经单向阀25进入到冷凝器二23中，气态制冷剂冷凝放热变成液态制冷剂，液泵二26抽取冷凝器二23中的液态制冷剂送入蒸发器二21，完成一次冷凝蒸发循环，如此循环往复，就完成一体机冷却回路的热管冷却模式工作时的热量传递。当单独运行热管冷却回路时，液泵一13开启，液泵二26和压缩机22关闭；蒸发器一11中液态制冷剂从室内高温环境中吸收热量蒸发成气态后进入到冷凝器一12中，气态制冷剂冷凝放热变成液态制冷剂，液泵一13抽取冷凝器一12中的液态制冷剂送入蒸发器一11，完成一次冷凝蒸发循环，如此循环往复，就完成热管冷却回路工作时的热量传递。

当M1≥Ti-To＞M2时，系统同时开启一体机冷却回路的热管冷却模式和热管冷却回路，其中M2为系统同时开启一体机冷却回路的热管冷却模式和热管冷却回路的临界温差值，此时，液泵一13和液泵二26开启，压缩机22关闭。蒸发器一11中液态制冷剂从室内高温环境中吸收热量蒸发成气态后进入到冷凝器一12中，气态制冷剂冷凝放热变成液态制冷剂，液泵一13抽取冷凝器一12中的液态制冷剂送入蒸发器一11，完成一次冷凝蒸发循环。与此同时，蒸发器二21中液态制冷剂从室内高温环境中吸收热量蒸发成气态后流经单向阀25进入到冷凝器二23中，气态制冷剂冷凝放热变成液态制冷剂，液泵二26抽取冷凝器二23中的液态制冷剂送入蒸发器二21，完成一次冷凝蒸发循环，如此循环往复，就完成一体机冷却回路的热管冷却模式和热管冷却回路同时工作时的热量传递。开启工作模式条件为单独开启一体机冷却回路的热管冷却模式无法满足系统所需冷量，因此开启热管冷却回路来补足不够的冷量，以达到高效节能目的。

当M2≥Ti-To＞M3时，系统同时开启一体机冷却回路的机械制冷模式和热管冷却回路，其中M3为系统同时开启一体机冷却回路的机械制冷模式和热管冷却回路的临界温差值，此时，液泵一13和压缩机22开启，液泵二26关闭。蒸发器二21中液态制冷剂从室内高温环境中吸收热量蒸发成气态，气态制冷剂通过压缩机22压缩变成高温高压状态，进入冷凝器二23后冷凝放热变成高压液态制冷剂，高压液态制冷剂通过节流部件24减压后变成低温低压液态制冷剂流入蒸发器二21，完成一次冷凝蒸发循环。与此同时，蒸发器一11中液态制冷剂从室内高温环境中吸收热量蒸发成气态后进入到冷凝器一12中，气态制冷剂冷凝放热变成液态制冷剂，液泵一13抽取冷凝器一12中的液态制冷剂送入蒸发器一11，完成一次冷凝蒸发循环，如此循环往复，就完成一体机冷却回路的机械制冷模式和热管冷却回路同时工作时的热量传递。本工作模式原理为开启热管冷却回路提供部分冷量以降低压缩机22功耗，以达到节能目的。

当M3≥Ti-To＞M4时，当系统单独开启一体机冷却回路的机械制冷模式，其中M4为系统单独运行一体机冷却回路的机械制冷模式的临界温差值，此时，压缩机22开启，液泵一13和液泵二26关闭。蒸发器二21中液态制冷剂从室内高温环境中吸收热量蒸发成气态，气态制冷剂通过压缩机22压缩变成高温高压状态，进入冷凝器二23后冷凝放热变成高压液态制冷剂，高压液态制冷剂通过节流部件24减压后变成低温低压液态制冷剂流入蒸发器二21，完成一次冷凝蒸发循环，如此循环往复，就完成一体机冷却回路的机械制冷模式工作时的热量传递。