一种机柜散热空调系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种机柜散热空调系统，属于空调技术领域，解决了现有技术中机柜散热空调能耗大的技术问题，本实用新型的机柜散热空调系统，包括室内空调系统、室外空调系统和蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器包括蒸发通道和冷凝通道，所述室外空调系统包括压缩制冷管路和热管管路，所述压缩制冷管路和热管管路分别与所述蒸发通道连接，所述室内空调系统包括机柜空调，所述机柜空调的输入端与所述冷凝通道之间连接有液管，所述机柜空调的输出端与所述冷凝通道之间连接有气管。
【专利说明】
一种机柜散热空调系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种机柜散热空调系统。
【【背景技术】】
[0002]随着通信行业的发展，社会信息化程度的不断提高，无论是通信运营还是政府、企业等均需要建设大量的数据中心机房。数据中心机房是保障信息传输与信息存储安全的集成技术平台，在互联网迅猛发展的今天，数据中心机房显得尤为重要。此外由于IT设备、通信设备和UPS等是全年不间断地运行，因此数据中心机房中的设备会产生大量的热量，为了防止设备过热发生损坏，现有技术中通常需要在机房内设置空调并采用压缩机制冷的方式进行温度控制。
[0003]但是，由于数据中心机房空调具有全天候运行的特点，因此在设备能耗中，空调的能耗占了总能耗的40 %多。尤其是在北方或冬天，由于室外温度远低于室内温度，因此压缩机往往需要消耗更大的功率才能达到理想的制冷效果，这便进一步增加了数据中心机房的耗电量。
【【实用新型内容】】
[0004]本实用新型所要解决的问题就是提供一种机柜散热空调系统，可有效降低能量消耗。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]—种机柜散热空调系统，包括室内空调系统、室外空调系统和蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器包括蒸发通道和冷凝通道，所述室外空调系统包括压缩制冷管路和热管管路，所述压缩制冷管路和热管管路分别与所述蒸发通道连接，所述室内空调系统包括机柜空调，所述机柜空调的输入端与所述冷凝通道之间连接有液管，所述机柜空调的输出端与所述冷凝通道之间连接有气管。
[0007]进一步的，所述压缩制冷管路包括依次连接的气管电磁阀、气液分离器、压缩机、冷凝器、储液器和膨胀阀，所述蒸发通道的输出端与所述气管电磁阀的输入端连接，所述蒸发通道的输入端与所述膨胀阀的输出端连接。
[0008]进一步的，所述热管管路包括控制阀和液管电磁阀，所述控制阀和所述液管电磁阀之间依次连接有所述冷凝器和所述储液器，所述蒸发通道的输出端与所述控制阀的输入端连接，所述蒸发通道的输入端与所述液管电磁阀的输出端连接。
[0009]进一步的，所述冷凝器的输出端高于所述蒸发通道的输入端。
[0010]进一步的，所述冷凝通道的输出端高于所述机柜空调的输入端。
[0011 ]进一步的，所述液管和气管内设有氟利昂。
[0012]本实用新型的有益效果:
[0013]1、本实用新型的机柜散热空调系统包括室内空调系统、室外空调系统和蒸发冷凝器，蒸发冷凝器包括蒸发通道和冷凝通道，室外空调系统包括压缩制冷管路和热管管路，压缩制冷管路和热管管路分别与蒸发通道连接，室内空调系统包括机柜空调，机柜空调的输入端与冷凝通道之间连接有液管，机柜空调的输出端与冷凝通道之间连接有气管。与现有技术相比，本实用新型的机柜散热系统具有以下好处:(I)、由于采用了在普通空调的压缩制冷管路外增加了热管管路，在室外环境温度较高的时候，利用压缩机制冷管路来提供冷源;在室外环境温度较低的时候，自动切换到热管管路充分利用室外的自然冷源来提供冷源，减少了压缩机开启的时间，延长了空调压缩机设备使用寿命，降低了能耗，实现机柜数据中心节能运行，显著减少了用户运行成本，通过采用压缩制冷管路与热管管路并行设置方式，并受控选择来提供冷源，从而利用了自然冷却，降低了系统能耗；(2)、当室外空调系统采用热管管路制冷时，此时室内空调系统和室外空调系统均为自然循环，无需任何动力，最大限度的降低系统运行能耗；(3)、室内空调系统与室外空调系统分开设置，室外系统与室内系统只需管道连接，无需栗、中间换热器，室内系统与机柜相结合，降低了对数据中心机房的安装空间要求。
[0014]2、热管管路包括控制阀和液管电磁阀，所述控制阀和所述液管电磁阀之间依次连接有所述冷凝器和所述储液器，所述蒸发通道的输出端与所述控制阀的输入端连接，所述蒸发通道的输入端与所述液管电磁阀的输出端连接。在室外环境温度较低的时候，自动切换到热管管路充分利用室外的自然冷源来提供冷源，减少了压缩机开启的时间，延长了空调压缩机设备使用寿命，降低了能耗;此外，热管管路与压缩制冷管路共用冷凝器、储液器和蒸发通道的连接方式，使整个室外空调系统的结构更加紧凑，同时也减少了零部件数量，降低了制造成本。
[0015]3、冷凝器的输出端高于蒸发通道的输入端。在采用热管管路制冷时，利用冷凝器输出端与蒸发通道输入端之间高度差所产生的重力作为主要驱动力，驱动液态制冷剂流动，无需栗等机械驱动部件，进一步降低了热管管路运行时的能耗。
[0016]4、冷凝通道的输出端高于机柜空调的输入端。利用冷凝通道输出端和机柜空调输入端之间产生的高度差，提供制冷剂在室内空调系统的循环动力，无需栗等机械驱动部件，进一步降低了能耗。
[0017]5、液管和气管内设有氟利昂。由于现有技术中，室内空调系统是通过冷凝水的蒸发吸热进行散热，一旦液管发生泄漏，则冷凝水会滴落在机柜内的设备上，造成设备的失效，而本实用新型中采用氟利昂可防止上述情况的发生，保证机柜内设备的正常运行。
[0018]本实用新型的这些特点和优点将会在下面的【具体实施方式】、附图中详细的揭露。
【【附图说明】】
[0019]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0020]图1为本实用新型实施例中机柜散热空调系统的结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0021]下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0022]如图1所示，本实用新型优选实施例中的机柜散热空调系统包括室内空调系统、室外空调系统和蒸发冷凝器10，蒸发冷凝器10包括蒸发通道101和冷凝通道102，室外空调系统包括压缩制冷管路和热管管路，压缩制冷管路的两端与蒸发通道101连接，热管管路的两端与蒸发通道101连接。
[0023]压缩制冷管路包括依次连接的气管电磁阀2、气液分离器3、压缩机4、冷凝器6、储液器7和膨胀阀9，其中冷凝器6上还连接有冷凝器风机5。压缩制冷管路与蒸发通道101的两端构成闭合的回路，具体的:蒸发通道101的输出端与气管电磁阀2的输入端连接，电磁阀2的输出端与气液分离器3的一端连接，气液分离器3的另一端与压缩机4的输入端连接，压缩机4的输出端与冷凝器6的输入端连接，冷凝器6的输出端与储液器7的一端连接，储液器7的另一端与膨胀阀9的输入端连接，膨胀阀9的输出端与蒸发通道101的输入端与连接。为了使冷凝后的制冷剂顺利进入蒸发通道101，本实用新型优选实施例中的冷凝器6的输出端高于蒸发通道101的输入端，利用冷凝器6的输出端和蒸发通道101的输入端之间产生的高度差，提供制冷剂的流动动力，无需栗等机械驱动部件，进一步降低了能耗。
[0024]热管管路包括控制阀1、冷凝器6、储液器7和液管电磁阀8，其中控制阀I为单向阀、电磁阀等，为了降低能耗，本实用新型中的控制阀I优选单向阀，冷凝器6上连接有冷凝器风机5。热管管路与蒸发通道101的两端连接构成闭合的回路，具体的:蒸发通道101的输出端与单向阀I的输入端连接，单向阀I的输出端与冷凝器6的输入端连接，冷凝器6的输出端与储液器7的一端连接，储液器7的另一端与液管电磁阀8的输入端连接，液管电磁阀8的输出端与蒸发通道101的输入端连接。
[0025]本实用新型的室外空调系统还包括控制单元和温度传感器，温度传感器用于检测室外温度值的大小，并将该温度信号传输给控制单元，控制单元将接收的温度信号与设定的室外温度值相比，以控制气管电磁阀2、压缩机4、液管电磁阀8和膨胀阀9的开闭。其中压缩制冷管路和热管管路均与控制单元和温度传感器连接。
[0026]本实用新型中的压缩制冷管路和热管管路通过共用冷凝器风机5、冷凝器6、储液器7、控制单元和温度传感器，可以使整个室外空调系统的结构更加紧凑高效，同时也减小了零部件的数量，大大降低了制造成本。
[0027]本实用新型中的室内空调系统包括机柜空调13，机柜空调13的输入端与冷凝通道102的输出端连接有液管14，机柜空调13的输出端与冷凝通道102的输入端连接有气管15。为了能够实现对数据中心机房的多个机柜进行散热，本优选实施例中在液管14上还并联设置多个支液管141，液管14的输出端与支液管141的输入端连接，支液管141的输出端与机柜空调13的输入端连接，在气管15上并联设置多个支气管151，气管15的输入端与支气管151的输出端连接，支气管151的输入端与机柜空调13的输出端连接。为了更好的控制机柜空调13的温度，在支液管141上还设有液管截止阀11，在支气管151上设有气管截止阀12。在工作时可通过液管截止阀11和气管截止阀12来调节制冷剂的流量，从而对机柜空调13进行较好的温度控制。为了能够使液态制冷剂顺利进入机柜空调13，本实用新型优选实施例中的冷凝通道102的输出端高于机柜空调13的输入端，一般为I米，当然本领域技术人员还可设置其他的高度，此时制冷剂利用冷凝通道102的输出端和机柜空调13的输入端之间产生的高度差提供的动力，顺利流向机柜空调13，无需栗等机械驱动部件，进一步降低了能耗。
[0028]本实用新型中的机柜空调13包括机柜本体和设于机柜本体后侧的背板，背板包括门板，门板上设有风机，背板还设置有内蒸发冷凝器，蒸发冷凝器通过铰链安装于外框架上，外框架固定于机柜上，蒸发冷凝器包括内蒸发通道和内冷凝通道，机柜空调13的输入端即为内冷凝通道的输入端，内冷凝通道的输入端低于冷凝通道102的输出端，机柜空调13的输出端即为内蒸发通道的输出端，对于机柜空调13的具体结构及其工作原理已属本领域公知，本实用新型实施例不再对其详述，参照现有常规的机柜空调结构即可。
[0029]本实用新型优选实施例中的机柜散热空调系统运行的具体方式为:当控制单元检测到室外温度值高于室外温度设定值时，控制单元会打开气管电磁阀2、压缩机4和膨胀阀9，同时关闭液管电磁阀8，以使压缩制冷管路流通。此时压缩机4会通过机械能将制冷剂进行压缩，释放热量形成高温高压蒸汽，并经过冷凝器6，此时制冷剂在冷凝器风机5的作用下向外散热并冷却成液态，冷却后的液态制冷剂，依次进入储液器7、膨胀阀9和蒸发通道101中，膨胀阀9对其进行节流降压，液态制冷剂在蒸发通道101中吸热蒸发，蒸发后的制冷剂再次进入压缩制冷管路，进行下一轮的制冷循环。此时，由于压缩制冷管路中的制冷剂在蒸发通道101吸热蒸发，因此在气管15中流动的气态制冷剂在经过冷凝通道102时，会放热形成液态制冷剂，液态制冷剂进入液管14内，由于冷凝通道102的输出端高于机柜空调13的输入端，因此液态制冷剂可利用高度差产生的动力通过支液管141顺利进入机柜空调13中，无需栗等机械驱动部件，进一步降低了能耗，液态制冷剂通过风机与机柜内设备的进行换热形成蒸汽，经机柜空调13的输出端排出，最后经支气管151进入气管15内，进入下一轮制冷循环。如此反复循坏进行便可实现对机柜内部设备的散热作用。
[0030]当控制单元检测到室外温度值低于室外温度设定值时，控制单元会关闭气管电磁阀2、压缩机4和膨胀阀9，同时打开液管电磁阀8，以使热管管路流通。此时，由于大部分的蒸汽进入单向阀的输入端，因此单向阀的阀芯在蒸汽的较大压力作用下打开阀口，蒸汽进入冷凝器6，并在冷凝器风机5的作用下与室外温度较低的空气进行热交换，冷却成液态，液态制冷剂利用冷凝器6的输出端和蒸发通道101的输入端之间产生的高度差所提供的动力，依次进入储液器7、液管电磁阀8和蒸发通道101中，在此过程中，无需栗等机械驱动部件，进一步降低了能耗。液态制冷剂在蒸发通道101中吸热蒸发，蒸发后的制冷剂再次进入热管管路进行下一轮的制冷循环。由于压缩制冷管路中的制冷剂在蒸发通道101吸热蒸发，因此在气管15中流动的气态制冷剂在经过冷凝通道102时，会放热形成液态制冷剂，液态制冷剂进入液管14内，由于冷凝通道102的输出端高于机柜空调13的输入端，因此液态制冷剂可利用高度差产生的动力通过支液管141顺利进入机柜空调13中，无需栗等机械驱动部件，进一步降低了能耗，液态制冷剂通过风机与机柜内设备的进行换热形成蒸汽，经机柜空调13的输出端排出，最后经支气管151进入气管15内，进入下一轮制冷循环。此时室外空调系统与室内空调系统之间工质循环为热管自然循环，无需任何动力，并且能够最大化利用自然冷源，相对于压缩制冷循环，由此可以最大限度的降低系统运行能耗。
[0031]本实用新型优选实施中室内空调系统和室外空调系统所采用的制冷剂均为氟利昂，现有技术中，室内空调系统是通过冷凝水的蒸发吸热进行散热的，一旦液管发生泄漏，则冷凝水会滴落在机柜内的设备上，造成设备的运行失效，而本实用新型中采用氟利昂可防止上述情况的发生，保证机柜内设备的正常运行。
[0032]本实用新型优选实施例中的机柜散热空调系统根据室外温度可进行两种制冷模式的相互切换，当在室外环境温度高于室外温度设定值的时候，利用压缩机制冷管路来提供冷源;在室外环境温度低于室外温度设定值的时候，尤其是在北方或冬天，可自动切换到热管管路充分利用室外的自然冷源来提供冷源，减少了压缩机开启的时间，延长了空调压缩机设备使用寿命，降低了能耗，实现机柜数据中心节能运行，显著减少了用户运行成本，通过采用压缩制冷管路与热管管路并行设置方式，并受控选择来提供冷源，从而利用了自然冷却，降低了系统能耗，提高了冷却效率;此外，室内空调系统与室外空调系统分开设置，降低了对数据中心机房的安装空间的要求;最后，由于制冷剂采用氟利昂，因此该机柜散热系统还适用于水资源缺乏等地域，其适用范围更广。
[0033]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面【具体实施方式】中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
【主权项】
1.一种机柜散热空调系统，包括室内空调系统、室外空调系统和蒸发冷凝器，其特征在于:所述蒸发冷凝器包括蒸发通道和冷凝通道，所述室外空调系统包括压缩制冷管路和热管管路，所述压缩制冷管路和热管管路分别与所述蒸发通道连通，所述室内空调系统包括机柜空调，所述机柜空调的输入端与所述冷凝通道之间连接有液管，所述机柜空调的输出端与所述冷凝通道之间连接有气管。2.根据权利要求1所述的机柜散热空调系统，其特征在于:所述压缩制冷管路包括依次连接的气管电磁阀、气液分离器、压缩机、冷凝器、储液器和膨胀阀，所述蒸发通道的输出端与所述气管电磁阀的输入端连接，所述蒸发通道的输入端与所述膨胀阀的输出端连接。3.根据权利要求2所述的机柜散热空调系统，其特征在于:所述热管管路包括控制阀和液管电磁阀，所述控制阀和所述液管电磁阀之间依次连接有所述冷凝器和所述储液器，所述蒸发通道的输出端与所述控制阀的输入端连接，所述蒸发通道的输入端与所述液管电磁阀的输出端连接。4.根据权利要求2所述的机柜散热空调系统，其特征在于:所述冷凝器的输出端高于所述蒸发通道的输入端。5.根据权利要求1至4之一所述的机柜散热空调系统，其特征在于:所述冷凝通道的输出端高于所述机柜空调的输入端。6.根据权利要求1至4之一所述的机柜散热空调系统，其特征在于:所述液管和气管内设有氟利昂。
【文档编号】F25B1/00GK205561325SQ201620212532
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】史俊茹, 乌云, 钟建法
【申请人】浙江盾安人工环境股份有限公司