一种高能效比机房空调系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高能效比机房空调系统，包括室内单元、室外单元和控制单元，所述室内单元通过冷媒管路与室外单元流体连通，所述室内单元包括热管蒸发器、冷媒流量调节装置，室内风机和机械制冷装置；所述机械制冷装置包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置；所述室外单元包括热管冷凝器和室外风机；本发明专利技术将热管技术完美嵌入传统压缩机制冷系统，使压缩机能效比显著提升，自然冷源与机械冷源无缝对接，提升系统可靠性同时令自然冷源利用更充分，使得该系统有高能效比，降低数据机房的PUE。降低数据机房的PUE。降低数据机房的PUE。

【技术实现步骤摘要】
一种高能效比机房空调系统


[0001]本专利技术涉及一种机房空调系统，更具体地，本专利技术涉及一种高能效比机房空调系统。

技术介绍

[0002]2016年12月，中国国务院印发的《十三五国家信息化规划》提出支持采用可再生能源和节能减排技术建设绿色云计算数据中心，将绿色数据中心作为基础设施建设的优先行动，要求“到2018年，新建大型云计算数据中心电能使用效率（PUE）值不高于1.5；到2020年，新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.4。中国工信部数据显示，2017年中国超大数据中心平均PUE为1.5，大型数据中心PUE为1.69。要达到国家规划的要求，数据中心系统面临挑战。制冷系统是数据中心目前比较容易实现较大性能提升的领域。为了减少机械制冷的运行时间，最大化利用自然冷源（FreeCooling），业内从风冷、水冷、液冷、工程、运行维护、控制等多方面做了尝试。经验证，自然新风+辅助制冷技术对运行地点的空气质量有要求，虽然能效比较高但管理复杂；冷水机组+板换技术管路复杂，占地较大，管理和运行维护复杂，建设成本高；直接蒸发技术对运行地点的空气质量有要求，对IT设备的适应环境要求高，管理和运行维护复杂；液冷技术短期内成本高、工程复杂，较难大规模商用。
[0003]基于对节能减排的要求，迫切需要一些新型高能效比机房空调技术取代传统的机房空调，同时相对于其他新技术而言，易于实现，可尽快商业化应用，有效降低数据机房的PUE，达到节能减排目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术紧紧抓住“能效比”这个主题，针对现有机房空调技术中存在的能效比低的问题，以及其他技术建设成本高，管理运行维护复杂等缺点，创新和突破，提出一种全新的高能效比机房空调系统，最大限度地利用自然冷源，降低数据机房的PUE，并且易于商业化应用，建设绿色数据中心。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的空调系统将分离式重力热管技术嵌入传统压缩机制冷系统，自然冷源与机械冷源无缝对接，使整机能效比显著提升。本专利技术具体采用如下技术方案：一种高能效比机房空调系统，包括室内单元、室外单元和控制单元，其特征在于，所述室内单元包括热管蒸发器、室内风机和机械制冷装置；所述热管蒸发器具有气态冷媒出口和液态冷媒入口，所述机械制冷装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置；所述室外单元包括热管冷凝器和室外风机；所述室内单元通过冷媒管路与室外单元流体连通，所述室外单元位置高于所述室内单元，所述控制单元使得当自然冷源热管换热系统完全满足机房换热量需求时，所述系统中的机械制冷装置停止工作，处于自然冷源工作模式；当自然冷源热管换热系统只能为机房提供部分冷量需求时，机械制冷装置开启，所述空调系统处于自然冷源和机械冷源联合工作模式；当自然冷源不能直接为室内提供冷量时，所述空调系统处于机械冷源工作模式，为机房提供冷量，所述热管系统室外冷凝器为机械制冷装置提供
冷源。
[0006]在一个实施方案中，所述高能效比机房空调系统还包括热管蒸发器风机（即室内风机）和机械制冷装置蒸发器风机（即室内风机）。
[0007]优选地，所述热管蒸发器风机和所述机械制冷装置蒸发器风机为同一风机。
[0008]在一个实施方案中，所述机械制冷装置还包括换热器，所述机械制冷装置的冷凝器为所述换热器的一部分。
[0009]所述换热器的第一冷媒入口与所述机械制冷装置的压缩机排气出口流体连通，所述换热器的第一冷媒出口与机械制冷装置的节流装置入口流体连通；所述换热器的第二冷媒入口经冷媒流量调节装置与所述热管冷凝器的出口流体连通，所述换热器的第二冷媒出口与所述热管冷凝器的气态冷媒入口流体连通。
[0010]在一个实施方案中，所述热管冷凝器液态冷媒出口经流量调节装置分别与所述热管蒸发器的液态冷媒入口和所述换热器的第二冷媒入口流体连通，所述热管蒸发器的气态冷媒出口及所述换热器的第二冷媒出口与所述热管冷凝器的气态冷媒入口流体连通。
[0011]在一个实施方案中，所述机械制冷装置还包括位于所述机械制冷装置冷凝器的出口与所述节流装置的液态冷媒入口之间的冷媒管路中的干燥过滤器。
[0012]在一个实施方案中，还包括所述机械制冷装置冷媒管路中的气液分离器和储液器。
[0013]在一个实施方案中，所述压缩机可以是多台定频压缩机并联，或者是单台变频压缩机与单台定频压缩机或多台定频压缩机并联，或者是至少一台定频压缩机或至少一台变频压缩机。
[0014]在一个实施方案中，所述热管冷凝器采用蒸发冷方式。但也可采用其它冷却方式。
[0015]在一个实施方案中，所述换热器为板式换热器或者壳管式换热器。
[0016]本专利技术的有益技术效果包括：
[0017](1)自然冷源模式独立运行时，室内单元与室外单元之间的冷媒循环为无源，零能耗，仅有室内风机和室外风机耗电，能效比极高。
[0018](2)自然冷源与机械冷源联合运行时，可利用自然冷源为机械冷源提供预冷，能效比显著提高，更节能。
[0019](3)全年利用自然冷源时间更长，更节能。
[0020](4)机械制冷装置的冷凝器、蒸发器与压缩机同在室内单元安装，系统管路短，有效减少系统管路阻力，降低压缩机出口与吸口的压力差，提高能效比，降低耗能。
[0021](5)自然冷源与机械冷源无缝对接，大幅减少压缩机的运行时间，提升系统可靠性同时延长压缩机的使用寿命。
[0022](6)在建设大型数据中心项目中，传统制冷方案需一次性整体建设，建设周期长，一次性投入大，而本专利技术的机房热管空调可分部实施，分批投入，减少了建设方的资金压力。
[0023](7)新建数据中心初期往往负载达不到设计容量，处于部分负荷运行状态，传统的机房空调都是按照设计负荷加冗余配置，在小负荷运行时能耗高，PUE值往往都在2.0以上，而本专利技术的高能效比机房热管空调全年用自然冷源时间更长，在部分负荷运行模式下能效比更高。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的一种高能效比机房空调系统的专利技术原理示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。应该清楚，附图中所描述的本专利技术的具体实施方式仅为说明本专利技术用，并不构成对本专利技术的限制。本专利技术的保护范围由所附的权利要求书进行限定。
[0026]应当指出，为方便描述，本专利技术可能出现的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“背面”、“背部”、“高”、“低”及其它方向性术语仅为便于描述本专利技术的各个组成部分的相对方位，不应对本专利技术有任何限制。
[0027]参见图1。本专利技术的一种高能效比机房空调系统100包括室内单元20、室外单元10、系统管路30和控制单元（未示出）。所述室内单元20包括热管蒸发器203和室内风机201以及流量调节装置207、208以及机械制冷装置；蒸发器203具有气态冷媒出口（未示出）和液态冷媒入口（未示出）；所述机械制冷装置包括压缩机204、冷凝器206、节流装置205、蒸发器202。室外单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高能效比机房空调系统，包括室内单元、室外单元和控制单元，其特征在于，所述室内单元包括热管蒸发器、室内风机和机械制冷装置；所述热管蒸发器具有气态冷媒出口和液态冷媒入口，所述机械制冷装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置；所述室外单元包括热管冷凝器和室外风机；所述室内单元通过冷媒管路与室外单元流体连通，所述室外单元位置高于所述室内单元，所述控制单元使得当自然冷源热管换热系统完全满足机房换热量需求时，所述系统中的机械制冷装置停止工作，处于自然冷源工作模式；当自然冷源热管换热系统只能为机房提供部分冷量需求时，机械制冷装置开启，处于自然冷源和机械冷源联合工作模式；当自然冷源热管换热系统不能直接为室内提供冷量时，所述空调系统处于机械冷源工作模式，为机房提供冷量，所述热管冷凝器为机械制冷装置提供冷源。2.根据权利要求1所述的高能效比机房空调系统，其特征在于，还包括热管蒸发器风机和机械制冷装置蒸发器风机。3.根据权利要求1所述的高能效比机房空调系统，其特征在于，所述机械制冷装置还包括换热器，所述机械制冷装置的冷凝器为所述换热器的一部分。4.根据权利要求3所述的高能效比机房空调系统，其特征在于，所述换热器的第一冷媒入...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明国，瞿红，王伟，
申请(专利权)人：南京春荣节能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：