被动式热管自然冷多联型制冷系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种被动式热管自然冷多联型制冷系统及其控制方法，该制冷系统包括多联热管蒸发器模块和集中热管冷源模块；多联热管蒸发器模块包括至少一个热管蒸发器；集中热管冷源模块包括：与热管蒸发器连接、压缩热管换热介质的压缩单元；与压缩单元并联连接的第一旁通支管；分别与压缩单元和第一旁通支管连接、冷却热管换热介质的热管冷凝器；分别连接热管蒸发器和热管冷凝器、将经热管冷凝器冷却后的热管换热介质运送至热管蒸发器的换热介质增压单元；以及与换热介质增压单元并联连接的第二旁通支管。本发明专利技术充分利用室外自然冷源制冷，节能优势明显；同时采用热管相变换热，换热效率高；热管蒸发末端灵活设计，按照需求分散设计，不受空间结构限制。

Passive heat pipe natural cooling multiple refrigeration system and its control method

The invention relates to a passive heat pipe natural cooling multiple refrigeration system and a control method thereof. The refrigeration system comprises a multiple heat pipe evaporator module and a centralized heat pipe cold source module; a multiple heat pipe evaporator module comprises at least one heat pipe evaporator; and a centralized heat pipe cold source module comprises a connection with a heat pipe evaporator and a compression heat pipe evaporator. A compression unit for tube heat exchanger; a first by-pass branch connected in parallel with the compression unit; a heat pipe condenser connected with the compression unit and the first by-pass branch respectively to cool the heat pipe heat exchanger; a heat pipe evaporator and a heat pipe condenser are connected respectively; and the heat pipe heat transfer medium cooled by the heat pipe condenser is transported to the heat pipe evaporator. The heat exchanger medium supercharging unit of the generator and the second bypass branch pipe connected in parallel with the heat exchanger medium supercharging unit. The invention makes full use of outdoor natural cold source for refrigeration, and has obvious advantages of energy saving; adopts heat pipe phase change heat transfer with high heat transfer efficiency; flexible design of heat pipe evaporation terminal, decentralized design according to demand, and is not limited by space structure.

【技术实现步骤摘要】
被动式热管自然冷多联型制冷系统及其控制方法
本专利技术涉及制冷
，更具体地说，涉及一种被动式热管自然冷多联型制冷系统及其控制方法。
技术介绍
目前诸多数据中心中采用传统单制冷解决方案，如风冷直膨型式、冷冻水型式、风冷双冷源型式等。传统冷却方案主要存在以下方面不足：1、传统方案单元空调机组比较分散、占地空间大，末端型式单一；2、不能充分利用室外低温条件下的自然冷源，难以满足绿色节能机房建设要求；3、传统冷冻水型式制冷解决方案，配套建造成本比较高，且主机难以做冗余配置，需控制的安全节点多；4、室外低温情况下，冷冻水盘管容易冻结无法进行正常供水循环的风险。随着数据中心行业近年发展以及国家节能政策要求越来越高，节能发展且高可靠性的应用会是绿色数据中心建设方案的首选。在此大背景下也催生着各种绿色节能方案；如采用空-空间接蒸发冷却方案、新风冷却方案、以水为介质间接蒸发冷却方案等；但就目前的绿色节能冷却方案应用主要存在以下不足：1、采用空-空换热冷却方案，换热效率比较低，同种冷量规格尺寸比较大；2、新风冷却方案，新风洁净处理以及后期维护成本比较高；3、以水为介质的间接蒸发冷或者直接蒸发冷方案，水处理和空气处理成本比较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种改进的被动式热管自然冷多联型制冷系统及其控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，包括多联热管蒸发器模块和集中热管冷源模块；所述多联热管蒸发器模块包括至少一个热管蒸发器；所述集中热管冷源模块包括：与所述热管蒸发器连接、用于压缩热管换热介质的压缩单元；与所述压缩单元并联连接的第一旁通支管；分别与所述压缩单元和第一旁通支管连接、用于冷却热管换热介质的热管冷凝器；分别连接所述热管蒸发器和热管冷凝器、将经热管冷凝器冷却后的热管换热介质运送至所述热管蒸发器的换热介质增压单元；以及与所述换热介质增压单元并联连接的第二旁通支管。优选地，所述压缩单元包括压缩机，所述压缩机的换热介质入口连接所述热管蒸发器的换热介质出口，所述压缩机的换热介质出口连接所述热管冷凝器的换热介质入口。优选地，所述压缩单元还包括设置在所述压缩机的换热介质入口的第一电磁阀和设置在所述压缩机的换热介质出口的第一单向阀；所述第一旁通支管上设置有第二单向阀。优选地，所述压缩单元还包括设置在所述压缩机的换热介质出口的油分离器，所述油分离器设置在所述压缩机与所述第一单向阀之间。优选地，所述集中热管冷源模块还包括用于存储热管换热介质的储液罐；所述储液罐的入口连接所述热管冷凝器的换热介质出口，所述储液罐的出口分别连接所述换热介质增压单元的入口和所述第二旁通支管的入口，所述换热介质增压单元的出口连接所述热管蒸发器的换热介质入口。优选地，所述换热介质增压单元为热管动力泵，所述第二旁通支管上设置有第二电磁阀。优选地，所述热管蒸发器为风冷热管蒸发器，所述热管冷凝器为风冷热管冷凝器；所述多联热管蒸发器模块还包括为所述热管蒸发器送风的热管蒸发风机，所述集中热管冷源模块还包括为所述热管冷凝器送风的热管冷凝风机。优选地，所述多联热管蒸发器模块包括多个并联连接的所述热管蒸发器，每个所述热管蒸发器的换热介质入口处均设置有节流控制阀。优选地，所述集中热管冷源模块还包括对室外空气进行喷淋降温的喷淋装置。本专利技术还构造了一种被动式热管自然冷多联型制冷系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：S10、采集每个热管蒸发器的回风温度Tnx(其中x＝1、2、3……N)和第一室外温度Ta；S20、判断所述第一室外温度Ta是否满足第一切换条件；所述第一切换条件为其中，AVG(Tnx)为计算平均温度，为预设第一切换温差；S30、若所述第一室外温度Ta满足所述第一切换条件，则采用热管多联模式制冷；S40、若所述第一室外温度Ta不满足所述第一切换条件，则执行步骤S50；S50、判断所述第一室外温度Ta是否满足第三切换条件；所述第三切换条件为其中，为预设第二切换温差，为预设第三切换温差；S60、若所述第一室外温度Ta满足所述第二切换条件，则采用压缩机-热管混合多联模式制冷；S70、若所述第一室外温度Ta不满足所述第二切换条件，则采用压缩机多联模式制冷。优选地，在所述第一室外温度Ta不满足所述第一切换条件之后，执行所述步骤S50之前，还包括以下步骤：S80、判断所述第一室外温度Ta是否满足第三切换条件；所述第三切换条件为S90、若所述第一室外温度Ta满足所述第三切换条件，则判断是否满足喷淋预设条件；S91、若满足所述喷淋预设条件，则启用喷淋装置，采用所述热管多联模式制冷；S92、若不满足所述喷淋预设条件，则采用所述压缩机-热管混合多联模式制冷；S100、若所述第一室外温度Ta不满足所述第三切换条件，则执行所述步骤S50。优选地，所述步骤S10还包括采集经过喷淋后的第二室外温度Ta1；所述步骤S91中，在启用所述喷淋装置之后，采用所述热管多联模式制冷之前，还包括以下步骤：S911、判断所述第二室外温度Ta1是否满足第四切换条件；所述第四切换条件为S912、若所述第二室外温度Ta1满足所述第四切换条件，则采用所述热管多联模式制冷；S913、若所述第二室外温度Ta1不满足所述第四切换条件，则采用所述压缩机-热管混合多联模式制冷。优选地，在采用压缩机-热管混合多联模式或压缩机多联模式制冷之后，还包括以下步骤：S110、判断是否满足喷淋预设条件；S120、若满足所述喷淋预设条件，则启用喷淋装置。优选地，所述步骤S10还包括采集经过喷淋后的室外相对湿度RH；所述判断是否满足喷淋预设条件为：判断所述室外相对湿度RH是否满足第五切换条件；所述第五切换条件为RH≤A，其中，A为预设相对湿度。实施本专利技术的被动式热管自然冷多联型制冷系统及其控制方法，具有以下有益效果：1、充分利用室外中低温以下自然冷源，节能优势明显；2、采用热管相变换热优点，换热效率高、设备尺寸小；3、不引水进入数据中心机房，可靠性高；4、不直接引入新风，空气质量有保证；5、热管蒸发末端灵活设计，按照需求分散设计，满足服务器机柜要求，不受空间结构限制；6、采用模块化封装设计，工程安装简单；7、冷源模块配套建造成本低，扩容简单容易。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术被动式热管自然冷多联型制冷系统的结构示意图；图2是本专利技术被动式热管自然冷多联型制冷系一应用实施例的结构示意图；图3是本专利技术被动式热管自然冷多联型制冷系统的控制方法的逻辑框图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的被动式热管自然冷多联型制冷系统及其控制方法提供了数据中心制冷解决方案，可应用于各种数据中心，尤其是大型数据中心，实现对数据中心的环境控制。如图1、图2所示，本专利技术的被动式热管自然冷多联型制冷系统包括多联热管蒸发器模块100和集中热管冷源模块200；多联热管蒸发器模块100包括至少一个热管蒸发器(3，3-1，3-2，…，3-N)和节流控制单元(2-1,2-2,…,2-N)；集中热管冷源模块200包括：与热管蒸发器(3，3-1，3-2，…，3-N)连接、用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，包括多联热管蒸发器模块(100)和集中热管冷源模块(200)；所述多联热管蒸发器模块(100)包括至少一个热管蒸发器(3,3‑1,3‑2,…,3‑N)；所述集中热管冷源模块(200)包括：与所述热管蒸发器(3,3‑1,3‑2,…,3‑N)连接、用于压缩热管换热介质的压缩单元；与所述压缩单元并联连接的第一旁通支管(5)；分别与所述压缩单元和第一旁通支管(5)连接、用于冷却热管换热介质的热管冷凝器(4)；分别连接所述热管蒸发器(3,3‑1,3‑2,…,3‑N)和热管冷凝器(4)、将经热管冷凝器(4)冷却后的热管换热介质运送至所述热管蒸发器(3,3‑1,3‑2,…,3‑N)的换热介质增压单元(1)；以及与所述换热介质增压单元(1)并联连接的第二旁通支管(6)。

【技术特征摘要】
1.一种被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，包括多联热管蒸发器模块(100)和集中热管冷源模块(200)；所述多联热管蒸发器模块(100)包括至少一个热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)；所述集中热管冷源模块(200)包括：与所述热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)连接、用于压缩热管换热介质的压缩单元；与所述压缩单元并联连接的第一旁通支管(5)；分别与所述压缩单元和第一旁通支管(5)连接、用于冷却热管换热介质的热管冷凝器(4)；分别连接所述热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)和热管冷凝器(4)、将经热管冷凝器(4)冷却后的热管换热介质运送至所述热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)的换热介质增压单元(1)；以及与所述换热介质增压单元(1)并联连接的第二旁通支管(6)。2.根据权利要求1所述的被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，所述压缩单元包括压缩机(8)，所述压缩机(8)的换热介质入口连接所述热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)的换热介质出口，所述压缩机(8)的换热介质出口连接所述热管冷凝器(4)的换热介质入口。3.根据权利要求2所述的被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，所述压缩单元还包括设置在所述压缩机(8)的换热介质入口的第一电磁阀(11-1)和设置在所述压缩机(8)的换热介质出口的第一单向阀(12-1)；所述第一旁通支管(5)上设置有第二单向阀(12-2)。4.根据权利要求3所述的被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，所述压缩单元还包括设置在所述压缩机(8)的换热介质出口的油分离器(10)，所述油分离器(10)设置在所述压缩机(8)与所述第一单向阀(12-1)之间。5.根据权利要求1所述的被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，所述集中热管冷源模块(200)还包括用于存储热管换热介质的储液罐(7)；所述储液罐(7)的入口连接所述热管冷凝器(4)的换热介质出口，所述储液罐(7)的出口分别连接所述换热介质增压单元(1)的入口和所述第二旁通支管(6)的入口，所述换热介质增压单元(1)的出口连接所述热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)的换热介质入口。6.根据权利要求5所述的被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，所述换热介质增压单元(1)为热管动力泵，所述第二旁通支管(6)上设置有第二电磁阀(11-2)。7.根据权利要求1所述的被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，所述热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)为风冷热管蒸发器，所述热管冷凝器(4)为风冷热管冷凝器(4)；所述多联热管蒸发器模块(100)还包括为所述热管蒸发器(3,3-1,3-2,…,3-N)送风的热管蒸发风机，所述集中热管冷源模块(200)还包括为所述热管冷凝器(4)送风的热管冷凝风机。8.根据权利要求1所述的被动式热管自然冷多联型制冷系统，其特征在于，所述多联热管蒸发器模块(100)包括多个并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹会龙，赵大勇，欧阳超波，苗华，王颖，彭少华，
申请(专利权)人：深圳市艾特网能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44