一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、室外风机、室内风机和控制器；所述压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器依次通过管道串联在一起；所述室外风机设置在冷凝器一侧；所述室内风机设置在蒸发器一侧；所述控制器通过数据传输线分别与压缩机、冷凝器、节流装置、室外风机、室内风机、蒸发器和控制器相连接。本实用新型专利技术系统为蒸气压缩制冷功能和热管冷却功能的新型可变压比一体式节能系统，能够提供适宜的冷却温度和制冷量，实现在全年室外温度大幅度变化的情况下一体式机房空调系统的高效稳定运行。

A new type of air conditioning system with variable pressure ratio steam compression / heat pipe integrated computer room

The utility model discloses a new variable ratio of vapor compression / heat pipe air conditioning system in one room, including a compressor, a condenser, a throttling device, an evaporator, an outdoor fan, indoor fan and a controller; the compressor, condenser, throttling device and the evaporator sequentially through the pipeline in series; the outdoor fan set in the condenser side; the fan is arranged in the interior side of the evaporator; the controller through the data transmission line are respectively connected with the compressor, a condenser, a throttling device, an outdoor fan, indoor fan, evaporator is connected with the controller. The utility model system for vapor compression refrigeration and heat pipe cooling function of the new variable than one type energy saving system, can provide cooling temperature and cooling capacity for the realization of efficient and stable type room air conditioning system integrated in the outdoor temperature changes greatly under the condition of the operation.

【技术实现步骤摘要】
一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统
本技术涉及制冷与空调
更具体地，涉及一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统。
技术介绍
随着信息技术的发展和应用，数据中心的数量迅速增加。在全球范围内，数据中心已经成为能源消耗的大户，数据中心总能耗已经占到全球总用电量的1.3％。热管空调系统具有可以利用室外自然冷源且不引入室外污染物的优势而受到关注，但是由于热管自然冷却在室外温度较高的季节无法运行，因此研究开发同时具有蒸气压缩制冷和热管冷却功能的一体式机房空调系统成为必然趋势。现有的蒸气压缩/热管一体式空调系统按其基本原理可以分为蒸气压缩/热管共用式、主动冷源/自然冷源并联式、主动冷源/自然冷源串联式和基于三介质换热器的蒸气压缩/回路热管一体式空调系统。蒸气压缩/热管共用式空调系统一方面由于热管模式和蒸气压缩制冷模式下，制冷剂在蒸发器和冷凝器中的流动和换热机理、制冷剂的分布规律不同，换热器的优化和制冷剂的充注量只能以一种模式为主进行设计，使得另外一种模式下的性能有所降低；另一方面，系统需要电磁阀来进行模式切换，电磁阀的频繁切换带来了较大的可靠性隐患，严重制约了系统的实际应用。主动冷源/自然冷源并联式和串联式空调系统在不同的运行工况下，制冷剂在两个串联或并联的冷凝器中存在着不同的制冷剂分布，并且并联式系统中电磁阀切换也会带来可靠性的隐患。因此，需要提供一种基于自由活塞压缩机可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，以解决上述隐患。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统。为达到上述目的，本技术采用下述技术方案：一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、室外风机、室内风机和控制器；压缩机：既可根据控制器接收到的冷凝温度信号，改变压缩机行程(上止点到下止点的距离)来调节压缩比，适应冷凝温度，避免过压缩，使得冷凝压力能随着室外温度下降逐渐下降；也可根据控制器接收到的蒸发温度信号，改变压缩机的运转频率，控制蒸发温度和制冷剂流量，使得其能够提供适宜的冷却温度和制冷量，特别是在室外温度低于室内一定值后，该压缩机可以以非常小的压缩比运行(类似于气泵模式运行)只提供制冷剂循环流动所需要克服的阻力(尤其是制冷剂气液高差所提供的重力可以作为制冷剂流动推动力时，压缩机可停止运行)，系统以回路热管模式运行，高效利用室外自然冷源，实现在全年室外温度大幅度变化的情况下一体式机房空调系统的高效稳定运行；冷凝器和蒸发器为蒸气压缩系统和热管冷却系统共用；在蒸气压缩制冷系统运行时，冷凝器和蒸发器为蒸气压缩制冷系统的冷凝器和蒸发器，在热管冷却系统运行时，冷凝器和蒸发器又为该热管冷却系统的蒸发端和冷凝端；节流装置为可变节流面积的节流装置，通过改变节流装置的节流面积调节以控制压缩机的吸气过热度，保持压缩机的稳定，并满足蒸气压缩模式和热管模式转化的需求；室外风机：可对风冷换热器的风量进行调节，进而对机组的制冷量进行调节，以精确控制室内温度；室内风机：增强与蒸发器的热量传输；控制器可以接收来自蒸发器和冷凝器的温度信号反馈，并通过控制支路控制压缩机压缩比和运转速率、风机转速或个数(水泵转速)、节流装置开度。所述压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器依次通过管道串联在一起；所述室外风机设置在冷凝器一侧；所述室内风机设置在蒸发器一侧；所述控制器通过数据传输线分别与压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、室外风机和室内风机相连接。上述系统为风冷可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，所述系统也可以为水冷可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，即将室外风机替换为冷却水回路水泵，通过冷却水回路水泵的转速来调节水冷换热器的水量，进而对机组的制冷量进行调节，更为精确的控制室内的温度。进一步，所述压缩机为自由活塞式压缩机；进一步，所述节流装置为可变节流面积的节流装置，优选的为热力膨胀阀或电子膨胀阀；进一步，所述冷凝器和蒸发器为微通道换热器、翅片管式换热器、套管式换热器或板式换热器。进一步，所述室外风机为变速风机或几台风机，通过调节风机转速或者开启的台数来调节风冷换热器的风量。一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统的控制方法，包括以下三种模式：1)蒸气压缩制冷模式：当室外温度较高，即室外温度高于热管回路冷凝温度时，首先启动压缩机，蒸气压缩制冷回路内的制冷剂经压缩机压缩后，在冷凝器中冷凝，冷凝放热后进入节流装置，经过节流降压后再进入蒸发器，蒸发吸热后又回到压缩机；其中，控制器既可以对冷凝器反馈的冷凝温度反馈信号进行处理，然后改变压缩机行程来调节压缩比，进而调节冷凝温度，避免过压缩，使得冷凝温度能随着室外温度下降逐渐下降；也可对蒸发器反馈的蒸发温度反馈信号进行处理，然后改变压缩机的运转频率，适应蒸发温度和调节制冷剂流量，使得能够提供适宜的制冷温度和制冷量；2)联合制冷模式：当室外温度较低时，即室外温度低于热管回路冷凝温度，但室外温度与热管冷凝温度的差值不足以保持整个数据中心的预定温度时，控制器适时发出信号，自动开启压缩机，给热管冷却系统提供一定的动力，并将节流装置的开度开到最大；此时制冷剂在压缩机提供动力下进入冷凝器，冷凝放热后流经最小阻力的状态下的节流装置，直接到蒸发器蒸发吸热，最后再回到压缩机；其中，控制器对蒸发器传来的蒸发温度反馈信号进行处理，然后再改变压缩机的运转频率，适应蒸发温度和调节制冷剂流量，使得其能够提供适宜的冷却温度和制冷量；3)热管模式：在室外温度足够低时，即室外温度低于热管冷凝温度，且室外温度与热管回路的冷凝温度的差值所达到的冷却效果能满足整个机房的预定温度的保持，控制器适时发出信号，关闭压缩机，但同时开放压缩机进气口和出气口，将节流装置的开度开到最大；此时制冷剂在冷凝器中冷凝，冷凝放热后在重力的作用下进入蒸发器，蒸发吸热后再回到冷凝器；整个系统是在制冷剂在管路回路中所受重力和压缩机提供的动力的作用下运行。进一步，所述系统可以为风冷可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，在三种模式下，通过调节室外风机来调节冷凝器的风铃，对机组的制冷量进行调节，精确的控制室内的温度。进一步，所述系统可以为水冷可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，在三种模式下，通过冷却水回路水泵的转速来调节冷凝器的水量，对机组的制冷量进行调节，精确的控制室内的温度。本技术的有益效果如下：本技术是一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式数据中心空调系统，是具有蒸气压缩制冷功能和热管冷却功能的新型可变压比一体式节能系统，能够提供适宜的冷却温度和制冷量，实现在全年室外温度大幅度变化的情况下一体式机房空调系统的高效稳定运行。相比于传统的蒸气压缩/热管一体式空调，既能实现其不需要电磁阀的频繁开启来切换模式，也能降低制冷剂分布变化引起的换热器性能下降的危害。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出风冷可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统；其中，1、压缩机；2、冷凝器；3、节流装置；4、蒸发器；5、室外风机；6、室内风机；7、控制器；8、冷凝器测温反馈支路；9、蒸发器测温反馈支路；10、室外风机控制支路；11、节流装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，其特征在于，包括：压缩机（1）、冷凝器（2）、节流装置（3）、蒸发器（4）、室外风机（5）、室内风机（6）和控制器（7）；所述压缩机（1）、冷凝器（2）、节流装置（3）、蒸发器（4）依次通过管道串联在一起；所述室外风机设置在冷凝器（2）一侧；所述室内风机设置在蒸发器（4）一侧；所述控制器（7）通过数据传输线分别与压缩机（1）、冷凝器（2）、节流装置（3）、蒸发器（4）、室外风机（5）、室内风机（6）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种新型可变压比蒸气压缩/热管一体式机房空调系统，其特征在于，包括：压缩机（1）、冷凝器（2）、节流装置（3）、蒸发器（4）、室外风机（5）、室内风机（6）和控制器（7）；所述压缩机（1）、冷凝器（2）、节流装置（3）、蒸发器（4）依次通过管道串联在一起；所述室外风机设置在冷凝器（2）一侧；所述室内风机设置在蒸发器（4）一侧；所述控制器（7）通过数据传输线分别与压缩机（1）、冷凝器（2）、节流装置（3）、蒸发器（4）、室外风机（5）、室内风机（6）相连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述室外风机（5）...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵双全，战斌飞，田长青，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11