一种适用于多季节复合式机房散热空调系统和控制方法与流程

本发明属于机房散热和热管，尤其涉及适用于复合多联空调制冷热优化系统及控制方法。

背景技术：

1、现在idc机房都在采用新技术提高制冷热备的能效比，这些新技术中包括新风式节能系统、热交换系统、热管换热器节能等。其中，热管技术已经成熟运用在航天器、电子设备、余热回收等行业，在机房空调行业主要是应用重力分离式热管（下文简称“热管”）。热管换热器结构简单、无动力部件，主要是通过换热器里制冷剂的相变产生的潜热来交换热量，具有很高的传热效率，节能效果明显。

2、机房内机柜服务器集成密度越来越高，服务器的发热量越来越大，为了保证高热密度机房内服务器工作在最适宜的环境温度下，目前高热密度机房换热方式也在不断发展变化。现在热管多联机的应用越来越广，目前主要有两种形式的热管多联机，一种是纯重力热管多联机系统，其主要搭配直膨系统，在过度季节切换使用。此系统缺点是，需要原有机房内配有直膨系统，自身不能独立全年使用。另一种是直膨式间接重力热管多联机系统，其主要是通过中间板换整合了直膨系统和重力热管系统，此系统优点在于解决了纯重力热管多联机系统不能独立全年使用的问题。缺点在于，增加中间板换换热，换热部件比较多，占用机组空间比较多，对系统可靠性影响比较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于复合多联空调制冷热优化系统及控制方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种适用于多季节复合式机房散热空调系统，包括散热组件和多联末端，所述散热组件包括第一套管换热器、第二套管换热器、压缩机和风机，所述第一套管换热器和所述第二套管换热器均由外管和设置于所述外管内的内管组成，所述第一套管换热器和所述第二套管换热器的内管和外管两端均各自设有汇集管，所述汇集管用于流通冷媒介质或冷却剂，所述第一套管换热器和第二套管换热器的外管外壁均设置有散热翅片；所述多联末端的出口和入口分别设置有出水管和回流管，通过所述出水管分别与所述第一套管换热器的外管入口以及所述第二套管换热器的内管入口相连通，所述第一套管换热器的外管出口与所述回流管相连通，所述第二套管换热器的内管出口经第一电磁阀与所述回流管相连通，所述第二套管换热器的内管出口与所述第一电磁阀之间连接有第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述出水管相连接；

3、所述压缩机的出口与所述第二套管换热器的外管入口相连通，所述第二套管换热器的外管出口经第三电磁阀和膨胀阀与所述第一套管换热器的内管入口相连通，所述第一套管换热器的内管出口与所述压缩机的入口相连通，所述风机放置于所述第一套管换热器和所述第二套管换热器的外部；

4、当系统处于纯热管制冷模式时，所述第一电磁阀打开，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀关闭，当系统处于复合制冷模式启动时，所述第二电磁阀和第三电磁阀打开，所述第一电磁阀关闭。

5、更进一步的，所述第一套管换热器和所述第二套管换热器呈v形设置。

6、更进一步的，所述多联末端由多个末端并联组成。

7、一种适用于多季节复合式机房散热空调控制方法，包括以下步骤：

8、s1.检测环境温度，当环境温度小于预设阈值时满足自然冷条件，系统进入纯热管制冷模式：否则，系统进入复合制冷模式；

9、s2.纯热管制冷模式控制：多联末端将待冷却的冷媒介质通过出水管送至第一套管换热器的外管和第二套管换热器的内管中，通过散热翅片和风机对冷媒介质进行散热冷却，经过冷却的冷媒介质通过回流管回到多联末端，与室内热空气继续热交换，热交换过后的冷媒介质重复上述步骤；

10、s3.复合制冷模式控制：

11、s31.系统根据室外温度判断切换到复合制冷模式，同时打开压缩机和膨胀阀，并据此开启机械制冷回路；

12、s32.机械制冷回路用于冷却剂循环，其中包括压缩机、第二套管换热器的外管、膨胀阀和第一套管换热器的内管，在s2的基础上，通过冷却剂对冷媒介质进行散热，增强制冷效果；

13、s33.经过步骤s32后的冷媒介质通过回流管回到多联末端，与室内热空气重新热交换，热交换过后的冷媒介质重复上述步骤，以实现散热空调系统的循环。

14、更进一步的，所述步骤s32中，所述压缩机用于对冷却剂压缩，经过压缩后的冷却剂状态为高压气态或气液混合状态。

15、更进一步的，高压气态或气液混合状态的冷却剂在第二套管换热器的外管中，在第二套管换热器的内管中冷媒介质作用下发生热交换，经过热交换后的冷却剂状态从高压气态或气液混合状态变为高压液态，第二套管换热器的内管中冷媒介质重新回到出水管。第二套管换热器的外管中冷却剂温度高于第二套管换热器的内管中冷媒介质温度，第二套管换热器的内管起到冷凝器作用，无需格外添加冷凝器，简化空调内部结构。

16、更进一步的，高压液态的冷却剂会被膨胀阀挤压至第一套管换热器的内管中，状态从高压液态急剧变为低压气态,温度也急剧降低，对第一套管换热器的外管中冷媒介质进行散热。第一套管换热器的内管充当机械制冷回路的蒸发机和复合制冷模式中冷媒介质的冷凝器，无需格外添加蒸发机和冷凝器，充分利用空调系统结构特征以及冷却剂的相变，实现对冷却介质的散热。

17、更进一步的，所述预设阈值为7摄氏度。

18、有益效果：本发明的采用的套管换热器做到一器两用的效果，解决了纯重力热管多联机系统不能独立全年使用的问题，在纯热管制冷模式中，直接通过套管外管外壁散热翅片和风机散热冷却，在复合制冷模式中，添加机械制冷回路，其中第二套管换热器的内管充当机械制冷回路的冷凝机，第一套管换热器的外管充当机械制冷回路的蒸发机，不需要格外设置机械制冷回路的冷凝机和蒸发机，减少了中间换热部件，整个空调系统得到充分简化，提高系统可靠性，并且结构方便。

技术特征：

1.一种适用于多季节复合式机房散热空调系统，其特征在于：包括散热组件（10）和多联末端（20），所述散热组件（10）包括第一套管换热器（11）、第二套管换热器（12）、压缩机（13）和风机（19），所述第一套管换热器（11）和所述第二套管换热器（12）均由外管和设置于所述外管内的内管组成，所述第一套管换热器（11）和所述第二套管换热器（12）的内管和外管两端均各自设有汇集管，所述汇集管用于流通冷媒介质或冷却剂，所述第一套管换热器（11）和第二套管换热器（12）的外管外壁均设置有散热翅片（14）；所述多联末端（20）的出口和入口分别设置有出水管（21）和回流管（22），通过所述出水管（21）分别与所述第一套管换热器（11）的外管入口以及所述第二套管换热器（12）的内管入口相连通，所述第一套管换热器（11）的外管出口与所述回流管（22）相连通，所述第二套管换热器（12）的内管出口经第一电磁阀（15）与所述回流管（22）相连通，所述第二套管换热器（12）的内管出口与所述第一电磁阀（15）之间连接有第二电磁阀（16），所述第二电磁阀（16）与所述出水管（21）相连接；

2.根据权利要求1所述适用于多季节复合式机房散热空调系统，其特征在于：所述第一套管换热器（11）和所述第二套管换热器（12）呈v形设置。

3.根据权利要求1所述适用于多季节复合式机房散热空调系统，其特征在于：所述多联末端（20）由多个末端并联组成。

4.一种适用于多季节复合式机房散热空调控制方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述适用于多季节复合式散热空调控制方法，其特征在于：所述步骤s32中，所述压缩机用于对冷却剂压缩，经过压缩后的冷却剂状态为高压气态或气液混合状态。

6.根据权利要求5所述适用于多季节复合式散热空调控制方法，其特征在于：高压气态或气液混合状态的冷却剂在第二套管换热器的外管中，在第二套管换热器的内管中冷媒介质作用下发生热交换，经过热交换后的冷却剂状态从高压气态或气液混合状态变为高压液态，第二套管换热器的内管中冷媒介质重新回到出水管。

7.根据权利要求6所述适用于多季节复合式散热空调控制方法，其特征在于：高压液态的冷却剂会被膨胀阀挤压至第一套管换热器的内管中，状态从高压液态急剧变为低压气态,温度也急剧降低，对第一套管换热器的外管中冷媒介质进行散热。

8.根据权利要求4所述适用于多季节复合式散热空调控制方法，其特征在于：所述预设阈值为7摄氏度。

技术总结
本发明公开了一种适用于多季节复合式机房散热空调系统和控制方法，包括散热组件和多联末端，散热组件包括第一套管换热器、第二套管换热器、压缩机、膨胀阀和风机，第一套管换热器和所述第二套管换热器均由外管和设置于所述外管内的内管组成，第一套管换热器和第二套管换热器的外管外壁均设置有散热翅片。当室外温度低于预设阈值时，以纯热管制冷模式运行，通过散热翅片和风机直接对冷媒介质散热冷却，当室外温度高于预设阈值时，以复合制冷模式运行，启动机械制冷回路，通过机械制冷回路增强对冷媒介质的冷却散热效果。

技术研发人员：林金龙,孟建,熊怡君
受保护的技术使用者：江苏枫博环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/26