一种耦合型机房空调系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合型机房空调系统，包括压缩机、单向阀、制冷冷凝器、节流装置、气分储液器、液泵、蒸发器、自然冷凝器、第一旁路阀和第二旁路阀，所述压缩机的排气口通过所述单向阀连通所述制冷冷凝器的入口；所述制冷冷凝器的出口通过所述节流装置连通所述气分储液器的A连接口；所述气分储液器的B连接口连通所述液泵的入口，C连接口连通所述压缩机的回气口，D连接口连通制冷阀的出口和自然循环阀的出口；所述液泵的出口连接所述蒸发器的入口。根据室外度以及室内负荷分别切换制冷模式、耦合模式以及自然循环模式。能够在低温季节使用自然循环以及耦合循环替代压缩制冷模式，利用室外自然冷源，结构简单，具有显著的节能减排效果。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合型机房空调系统及其控制方法
本专利技术涉及空调
，具体涉及一种能够最大化利用自然冷源，根据室内、外温差无限构造热管循环的耦合型机房空调系统及其控制方法。
技术介绍
信息产业和数字化建设的快速发展，推动了机房、基站的数量，建设规模快速增长，据统计机房、基站空调的能耗占其总能耗的40％～50％。机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续运行，在室内侧设定温度低于室外侧温度的季节，常规的空调系统仍需继续运行压缩式制冷系统，制冷系统工作效率低而且易发生故障，若能利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，将大大减小空调系统的能耗和运行成本。在夏季等高温季节通过利用地冷可实现制冷系统高效运行。大幅度提升系统能效。利用室外低温空气为室内侧提供冷量的方法已得到业内学者和工程技术人员的关注，并以不同的形式展开工程技术研究，如目前采用的新风系统，此外还有不同形式的气-气、气-水热交换系统，以及应用热管技术的复合型空调。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种能够有效利用室外冷源，高效节能的，可靠性高的耦合型机房空调系统。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于上述耦合型机房空调系统的控制方法，用于耦合型机房空调系统切换运行模式、冷量精确调控及系统回油。实现上述目的的技术方案是：一种耦合型机房空调系统，包括压缩机、单向阀、制冷冷凝器、节流装置、气分储液器、液泵、蒸发器、自然冷凝器、第一旁路阀和第二旁路阀，所述压缩机的排气口通过所述单向阀连通所述制冷冷凝器的入口；所述制冷冷凝器的出口通过所述节流装置连通所述气分储液器的A连接口；所述气分储液器的B连接口连通所述液泵的入口，C连接口连通所述压缩机的回气口，D连接口连通制冷阀的出口和自然循环阀的出口；所述液泵的出口连接所述蒸发器的入口；所述蒸发器的出口连通所述自然冷凝器的入口；所述自然冷凝器的出口连通自然循环阀的入口；所述制冷阀的入口连通所述蒸发器的出口；所述第一旁路阀的进口连通制冷冷凝器的入口，所述第一旁路阀的出口连通所述自然冷凝器的出口；所述第二旁路阀的进口连通制冷冷凝器的出口，所述第二旁路阀的出口连通所述自然冷凝器的入口。优选的，所述制冷冷凝器和自然冷凝器为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器。一种所述耦合型机房空调系统的控制方法，将室外空气温度T0划分为制冷区、耦合区以及自然冷却区三个区段，其中：当室外空气温度T0大于预设温度T2时，系统切换为制冷循环模式，此时自然循环阀关闭、第一旁通阀关闭、第二旁通阀关闭、制冷阀打开，由压缩机、单向阀、制冷冷凝器、节流装置、气分储液器、液泵、蒸发器、制冷阀以及气分储液器构成制冷循环回路；当室外空气温度T0介于预设温度T1与预设温度T2之间时，系统切换为耦合循环模式，此时自然循环阀打开、第一旁通阀关闭、第二旁通阀关闭、制冷阀关闭，由液泵、蒸发器、自然冷凝器、自然循环阀构成自然冷却回路，压缩机、单向阀、冷凝器、节流装置、气分储液器构成制冷回路，制冷回路与自然冷却回路在气分储液器处进行耦合；当室外空气温度T0小于预设温度T1时，系统切换为自然循环模式，此时自然循环阀打开、第一旁通阀打开、第二旁通阀打开、制冷阀关闭，由液泵、蒸发器、第二旁通阀、冷凝器、自然冷凝器、第一旁通阀、自然循环阀构成自然冷却回路。优选的，系统模式切换时采用温度差值法以及延时控制方法进行切换，即设定温度偏差ΔT0以及维持时间Δt。本专利技术的有益效果是：本专利技术根据室外温度以及室内负荷大小，调节系统运行状态，使空调系统分别切换为制冷循环模式、耦合模式或自然循环模式，降低了现有复合型空调系统的机组成本，简化了系统结构，降低了维护难度；同时能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。附图说明图1是本专利技术的耦合型机房空调系统的结构图；图2是本专利技术中制冷模式的循环结构图；图3是本专利技术中耦合模式的循环结构图；图4是本专利技术中自然循环模式的循环结构图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。请参阅图1，本专利技术的耦合型机房空调系统，包括压缩机1、单向阀2、制冷冷凝器3、节流装置4、气分储液器5、液泵6、蒸发器7、自然冷凝器8、第一旁路阀11和第二旁路阀12。所述压缩机1的排气口通过所述单向阀2连通所述制冷冷凝器3的入口；制冷冷凝器3的出口通过所述节流装置4连通所述气分储液器5的A连接口；所述气分储液器5的B连接口连通所述液泵6的入口，C连接口连通所述压缩机1的回气口，D连接口连通制冷阀9的出口和自然循环阀10的出口；所述液泵6的出口连接所述蒸发器7的入口；所述蒸发器7的出口连通所述自然冷凝器8的入口；所述自然冷凝器8的出口连通自然循环阀10的入口；所述制冷阀9的入口连通所述蒸发器7的出口；所述第一旁路阀11的进口连通制冷冷凝器3的入口，所述第一旁路阀11的出口连通所述自然冷凝器8的出口；所述第二旁路阀12的进口连通制冷冷凝器3的出口，所述第二旁路阀12的出口连通所述自然冷凝器8的入口。制冷冷凝器3和自然冷凝器8为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器。空调系统在实际运行中可辅配油分离器、过滤器、储液器、视液镜、气液分离器等制冷器件。本专利技术的耦合型机房空调系统的控制方法，将室外空气温度T0划分为制冷区、耦合区以及自然冷却区三个区段，主控单元针对不同的室外温度区段，相应切换空调系统运行制冷循环模式、耦合循环模式或自然循环模式。当室外空气温度T0大于预设温度T2时，系统切换为制冷循环模式，如图2所示，此时自然循环阀10关闭、第一旁通阀11关闭、第二旁通阀12关闭、制冷阀9打开，由压缩机1、单向阀2、制冷冷凝器3、节流装置4、气分储液器5、液泵6、蒸发器7、制冷阀9以及气分储液器5构成制冷循环回路。利用制冷工质在蒸发器7直接蒸发实现制冷；工质在蒸发器7蒸发吸热，完成制冷离开蒸发器7后，通过制冷阀通道进入气分储液器5实现气液分离，其中气态制冷剂进进入压缩机进行压缩过程，气态制冷剂在冷凝器3中冷却为液态的工质，进入节流装置4节流降压，节流降压后的气液混合制冷剂进入气分储液器5，其中液态制冷剂与蒸发器7出来的液态制冷剂一起再次进入蒸发器7进行蒸发吸热，实现制冷目的，而气态制冷剂与蒸发器7出来的气态制冷剂一起再次被压缩机吸入，如此构成循环。在室外温度较高时，压缩机1机械制冷，起到高效制冷效果。当室外温度满足T1＜T0≤T2时，此时室外具有一定自然冷源可以利用，系统切换为耦合循环模式，如图3所示，此时自然循环阀10打开、第一旁通阀11关闭、第二旁通阀12关闭、制冷阀9关闭，由液泵6、蒸发器7、自然冷凝器8、自然循环阀10构成自然冷却回路，压缩机1、单向阀2、冷凝器3、节流装置4、气分储液器5构成制冷回路，补偿自然冷却回路的制冷量不足之处，制冷回路与自然冷却回路在气分储液器6处进行耦合；工质在蒸发器7蒸发吸热，完成制冷离开蒸发器7后进入自然冷凝器8进行冷凝冷却，通过自然循环阀10通道进入气分储液器5，由于室外自然冷源不足，被冷凝成气液混合状态的制冷剂进入气分储液器5实现气液分离，其中气态制冷剂进入压缩机1进行压缩过程，压缩后气态制冷剂在冷凝器3中冷却为液态的工质，进入节流装置4节流降压，节流降压后的气液混合制冷剂进入气分储液器5，其中液态制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合型机房空调系统，其特征在于，包括压缩机(1)、单向阀(2)、制冷冷凝器(3)、节流装置(4)、气分储液器(5)、液泵(6)、蒸发器(7)、自然冷凝器(8)、第一旁路阀(11)和第二旁路阀(12)，所述压缩机(1)的排气口通过所述单向阀(2)连通所述制冷冷凝器(3)的入口；所述制冷冷凝器(3)的出口通过所述节流装置(4)连通所述气分储液器(5)的A连接口；所述气分储液器(5)的B连接口连通所述液泵(6)的入口，C连接口连通所述压缩机(1)的回气口，D连接口连通制冷阀(9)的出口和自然循环阀(10)的出口；所述液泵(6)的出口连接所述蒸发器(7)的入口；所述蒸发器(7)的出口连通所述自然冷凝器(8)的入口；所述自然冷凝器(8)的出口连通自然循环阀(10)的入口；所述制冷阀(9)的入口连通所述蒸发器(7)的出口；所述第一旁路阀(11)的进口连通制冷冷凝器(3)的入口，所述第一旁路阀(11)的出口连通所述自然冷凝器(8)的出口；所述第二旁路阀(12)的进口连通制冷冷凝器(3)的出口，所述第二旁路阀(12)的出口连通所述自然冷凝器(8)的入口。

【技术特征摘要】
1.一种耦合型机房空调系统，其特征在于，包括压缩机(1)、单向阀(2)、制冷冷凝器(3)、节流装置(4)、气分储液器(5)、液泵(6)、蒸发器(7)、自然冷凝器(8)、第一旁路阀(11)和第二旁路阀(12)，所述压缩机(1)的排气口通过所述单向阀(2)连通所述制冷冷凝器(3)的入口；所述制冷冷凝器(3)的出口通过所述节流装置(4)连通所述气分储液器(5)的A连接口；所述气分储液器(5)的B连接口连通所述液泵(6)的入口，C连接口连通所述压缩机(1)的回气口，D连接口连通制冷阀(9)的出口和自然循环阀(10)的出口；所述液泵(6)的出口连接所述蒸发器(7)的入口；所述蒸发器(7)的出口连通所述自然冷凝器(8)的入口；所述自然冷凝器(8)的出口连通自然循环阀(10)的入口；所述制冷阀(9)的入口连通所述蒸发器(7)的出口；所述第一旁路阀(11)的进口连通制冷冷凝器(3)的入口，所述第一旁路阀(11)的出口连通所述自然冷凝器(8)的出口；所述第二旁路阀(12)的进口连通制冷冷凝器(3)的出口，所述第二旁路阀(12)的出口连通所述自然冷凝器(8)的入口。2.根据权利要求1所述的耦合型机房空调系统，其特征在于，所述制冷冷凝器(3)和自然冷凝器(8)为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器。3.一种如权利要求1所述耦合型机房空调系统的控制方法，其特征在于，将室外空气温度T0划分为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，
申请(专利权)人：克莱门特捷联制冷设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31