專利名稱：一種自然冷源不間斷精密空調的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種精密空調。
背景技術：
根據中華人民共和國國家標準GB50174_20(^《電子信息系統機房設計規范》附錄A 各級電子信息系統機房技術要求中規定開機時機房內的環境溫度、濕度標準，其中環境溫度為A級、B級23士 1°C，C級18 ^°C;環境濕度為A級、B級40% 55%，C級35% 75%;停機時機房內的環境溫度、濕度標準，其中環境溫度為A級、B級、C級均為5 35°C; 環境濕度為A級、B級40% 70%，C級20% 80% ;TIA_942標準《數據中心電信基礎設施標準》指出空調系統必須保證每天M小時、每年365天提供，空調系統必須連接到備用發電機系統。目前常用的做法是市電正常時，精密空調調節機房內的溫濕度環境，市電異常時，機房內的服務器、路由器等設備由UPS不間斷電源供電，同時啟動柴油發電機帶動精密空調調節機房溫濕度環境。采用柴油發電機帶動精密空調存在成本高、耗能高、污染大、環境要求高等缺點，這完全不符合國務院發布“十二五”節能減排綜合性工作方案的要求。隨著虛擬化、云計算、刀片服務器等的廣泛應用，造成機房的單個機柜功耗不斷提高，單位面積熱量急劇上升，傳統的制冷方式和氣流組織模式無法滿足高制冷量的需求，目前常用的解決方法是將制冷單元放置在服務器機柜旁邊，同時封閉機柜的冷風通道，避免機房內的冷、熱空氣混合，造成熱空氣再循環、局部熱點等問題。采用這種方式可有效的解決機房高熱密度問題，但在市電異常時，刀片式服務器等高熱密度設備由UPS不間斷電源確保其正常運行，而精密空調由于啟動電流過大等原因不能由UPS供電，此時，由于機柜的冷風通道處于完全封閉狀態，機柜內溫度無法通過自然空氣對流散發，從而導致機柜內溫度急劇上升，在啟動柴油發電機為精密空調供電之前，機柜內關鍵設備已經宕機，因此，急需開發一種在市電異常時，能像UPS不間斷電源一樣，迅速提供制冷的不間斷精密空調，保障機房關鍵設備在市電異常時也能正常運行。根據氣象局提供的數據，中國大部分地區每年至少有 3個月月平均氣溫在10攝氏度以下，而機房溫度標準為23 士 1 °C，溫差較大，因此，在該溫度范圍時，完全可以利用外界自然冷源調節機房環境溫度。
發明內容
為了克服現有方案中在市電異常時，不能及時啟動柴油發電機帶動精密空調調節機房環境溫度和采用柴油發電機供電存在的居多問題，以及實現充分利用外界冷源調節機房環境溫度，節能環保之目的，本發明提供一種自然冷源不間斷精密空調，該不間斷精密空調在市電正常時，通過市電為自然冷源不間斷精密空調供電來調節環境溫濕度，同時，通過自然冷源不間斷精密空調中的相變空調儲存冷量；市電異常時，通過相變空調中儲存的冷量來調節機房環境。本發明提供一種自然冷源不間斷精密空調，市電正常時，該精密空調在室外溫度高于22°C時，采用自然冷源不間斷精密空調中的壓縮機制冷系統調節機房溫度環境，當室
3外溫度低于13°C時，自然冷源制冷系統就足以調節機房溫度環境，此時，可完全關閉壓縮機制冷系統，當室外溫度介于13°C _22°C之間時，采用壓縮機制冷和自然冷源制冷相結合的方式，此時，自然冷源制冷量較少，可作為壓縮機制冷的有效補充，從而減少壓縮機的能耗。 市電異常時，通過相變空調中儲存的能量來調節機房溫度環境，保證機房溫度長時間處于正常范圍內。該不間斷精密空調不僅可以解決市電異常時，采用柴油發電機發電帶來種種問題，節能、環保、低碳，而且可利用外界自然冷源調節機房環境溫度，顯著節能，同時可利用夜間低谷負荷電力儲存冷量，白天將儲存的冷量釋放出來，減少電網高峰時段精密空調用電負荷及精密空調系統裝機容量，降低精密空調用電成本，為國家電網移峰填谷、減輕電網高峰時段調峰壓力做出貢獻。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種自然冷源不間斷精密空調，包括相變空調和自然冷源精密空調，該相變空調包括相變材料箱和控制箱，其特征在于，所述相變材料箱內填充有相變材料，該相變材料箱內安放有翅片管和溫度傳感器；所述控制箱內設有制冷機、不間斷電源和控制器，該控制器分別與所述溫度傳感器、制冷機、不間斷電源相連接；所述自然冷源精密空調包括自然冷源精密空調室內機和自然冷源精密空調室外機。進一步的，所述制冷機與所述翅片管之間通過第一常開電磁閥、第二常開電磁閥相連，所述翅片管與所述自然冷源精密空調室內機之間通過第一常閉電磁閥、第二常閉電磁閥相連，自然冷源精密空調室內機與自然冷源精密空調室外機之間通過第三常開電磁閥、第四常開電磁閥相連，所述自然冷源精密空調室內機和翅片管之間還并聯有一個流量調節閥。進一步的，市電正常時，所述第一常開電磁閥、第二常開電磁閥、第三常開電磁閥和第四常開電磁閥處于接通狀態，所述第一常閉電磁閥和第二常閉電磁閥處于斷開狀態， 此時，所述自然冷源精密空調室內機和所述自然冷源精密空調室外機一起調節機房內溫濕度環境，同時，所述控制器根據所述相變材料的溫度，控制所述制冷機的啟停，當相變材料的溫度高于其熔點溫度時，啟動制冷機將相變材料制冷成固態，儲存冷量；當相變材料的溫度低于其熔點溫度超過8°C時，關閉制冷機，停止對相變材料制冷。市電異常時，第一常開電磁閥、第二常開電磁閥、第三常開電磁閥和第四常開電磁閥處于斷開狀態，第一常閉電磁閥和第二常閉電磁閥處于接通狀態，此時，相變材料儲存的冷量通過翅片管傳遞給所述自然冷源精密空調室內機的蒸發器中，通過自然冷源精密空調室內機中的風機將冷量傳遞給外界環境，從而實現對機房環境的溫度控制。市電正常，且室外溫度高于22°C時，自然冷源不間斷精密空調采用壓縮機制冷模式；室外溫度低于13°C時，自然冷源不間斷精密空調處于自然冷源制冷模式，此時，自然冷源精密空調中的壓縮機停止運行，顯著節能；室外溫度介于13°C _22°C之間時，自然冷源不間斷精密空調處于壓縮機制冷和自然冷源制冷相結合的混合制冷模式。進一步的，為了保障市電異常時，所述自然冷源不間斷精密空調能持續制冷，所述控制器和所述自然冷源精密空調室內機中的水泵、風機由所述不間斷電源供電，為了實時了解相變材料箱內的溫度，并進行精確控制，所述相變材料箱中設有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述控制器相連，所述控制器根據所述溫度傳感器中溫度的變化，控制所述制冷機的啟停，從而控制相變材料的溫度。為了補充相變材料，所述相變材料箱頂部設有用于補充相變材料的注液孔。進一步的，市電異常時，為了實現對機房環境溫度的精確控制，有一個流量調節閥用于調節其中流通的制冷劑的流量，從而控制流經自然冷源精密空調蒸發器的制冷劑流量，起到旁通的作用。本發明所達到的有益效果是
1、市電正常時，相變空調將相變材料制冷成固態，市電異常時，相變材料由固態融解成液態，釋放冷量，其釋放的冷量傳遞給自然冷源精密空調室內機中的蒸發器，自然冷源精密空調室內機中的風機將蒸發器中的冷量傳遞給外界環境；市電正常，外界溫度低于 13°C時，采用自然冷源制冷模式，壓縮機停止運行，由外界自然冷源調節機房環境溫度，外界溫度高于22°C時，采用純壓縮機制冷模式，完全由壓縮機調節環境溫度，外界溫度介于 13°C-22°C之間時，由壓縮機和外界自然冷源共同調節機房環境溫度。該自然冷源不間斷精密空調，不僅可以減少壓縮機運行時間，顯著節約精密空調運行成本，而且可以不間斷的調節機房環境溫度。2、本發明實時監控市電狀態，一旦市電異常，立刻將相變材料中儲存的冷量與機房環境進行交換，保證機房環境溫度在正常范圍內。3、相變材料箱四周填充隔熱保溫材料，有效保存冷量，節約能源。4、停電時，也能長時間正常工作，相變材料箱中存放了足夠多的相變材料，一旦市電異常，只需由不間斷電源驅動水泵和風機將相變材料中儲存的冷量傳遞到外界環境，即可保證環境溫度在正常范圍內。5、智能控制功能。控制器可根據相變材料箱內溫度控制制冷機的啟停。6、本發明采用常溫相變材料儲能，能量損耗少，能效比高，占地面積小。7、本發明采用相變材料儲能，制冷時間長，制冷量大。
圖1為自然冷源不間斷精密空調圖中標記為
1-相變材料箱；2-控制箱；3-自然冷源精密空調室內機；4-制冷機；5-控制器；6-不間斷電源；7-翅片管；8-第一常開電磁閥；9-第二常開電磁閥；10-第一常閉電磁閥； 11-第二常閉電磁閥；12-第三常開電磁閥；13-第四常開電磁閥；14-自然冷源精密空調室外機；15-流量調節閥；16-水泵；17-風機；18-溫度傳感器；19-相變材料；20-注液孔； 21-蒸發器。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明
1、在圖1所示自然冷源不間斷精密空調中，市電正常時，完全由自然冷源精密空調中的制冷系統調節機房環境溫濕度，此時制冷劑僅在自然冷源精密空調室內機3和自然冷源精密空調室外機14之間流通，同時，相變空調通過相變材料19儲存冷量；市電異常時，由相變空調和自然冷源精密空調共同調節機房環境，此時，相變材料19中儲存的冷量傳遞給翅片管7中的制冷劑，該制冷劑通過水泵16泵入自然冷源精密空調室內機3中的蒸發器21 中，最后風機17將蒸發器21中制冷劑儲存的冷量傳遞給外界環境，從而實現對機房溫度的精確控制。2、流量調節閥15起到旁通制冷劑的作用，該流量調節閥15根據制冷劑溫度的變化，調節流經的制冷劑流量，溫度越低，開度越大，溫度越高，開度越小，從而確保制冷劑溫度越低時，流經蒸發器21的制冷劑流量越大，制冷劑溫度越高時，流經蒸發器21的制冷劑
流量越小。3、水泵16和風機17由不間斷電源6供電，即使市電異常時，上述設備也能正常運行。上述實施例的闡述應該理解為這些實施例更清晰的說明本發明，而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的范圍。
權利要求
1.一種自然冷源不間斷精密空調，包括相變空調和自然冷源精密空調，該相變空調包括相變材料箱(1)和控制箱(2)，其特征在于，所述相變材料箱(1)內填充有相變材料(19)， 該相變材料箱(1)內安放有翅片管(7)和溫度傳感器(18)；所述控制箱(2)內設有制冷機 (4)、不間斷電源(6)和控制器(5)，該控制器(5)分別與所述溫度傳感器(18)、制冷機(4)、 不間斷電源(6)相連接；所述自然冷源精密空調包括自然冷源精密空調室內機(3)和自然冷源精密空調室外機(14)。
2.根據權利要求1所述的自然冷源不間斷精密空調，其特征在于，所述制冷機(4)與所述翅片管(7)之間通過第一常開電磁閥(8)、第二常開電磁閥(9)相連，所述翅片管(7)與所述自然冷源精密空調室內機(3)之間通過第一常閉電磁閥(10)、第二常閉電磁閥(11)相連，自然冷源精密空調室內機(3)與自然冷源精密空調室外機(14)之間通過第三常開電磁閥(12)、第四常開電磁閥(13)相連，所述自然冷源精密空調室內機(3)和翅片管(7)之間還并聯有一個流量調節閥(15)。
3.根據權利要求1或2所述的自然冷源不間斷精密空調，其特征在于，市電正常時，所述第一常開電磁閥(8)、第二常開電磁閥(9)、第三常開電磁閥(12)和第四常開電磁閥(14) 處于接通狀態，所述第一常閉電磁閥(10)和第二常閉電磁閥(11)處于斷開狀態，此時，所述自然冷源精密空調室內機(3)和所述自然冷源精密空調室外機(14) 一起調節機房內溫濕度環境，同時，所述控制器(5)根據所述相變材料(19)的溫度，控制所述制冷機(4)的啟停，當相變材料(19)的溫度高于其熔點溫度時，啟動制冷機(4)將相變材料(19)制冷成固態，儲存冷量；當相變材料(19)的溫度低于其熔點溫度超過8°C時，關閉制冷機(4)，停止對相變材料(19)制冷；市電異常時，第一常開電磁閥(8)、第二常開電磁閥(9)、第三常開電磁閥(12)和第四常開電磁閥(13)處于斷開狀態，第一常閉電磁閥(10)和第二常閉電磁閥 (11)處于接通狀態，此時，相變材料(19)儲存的冷量通過翅片管(7)傳遞給所述自然冷源精密空調室內機(3)的蒸發器(21)中，通過自然冷源精密空調室內機(3)中的風機(17)將冷量傳遞給外界環境，從而實現對機房環境的溫度控制。
4.根據權利要求1或2或3之一所述的自然冷源不間斷精密空調，其特征在于，所述控制器(5)和所述自然冷源精密空調室內機(3)中的水泵(16)、風機(17)由所述不間斷電源 (6 )供電，確保市電異常時，上述設備能正常工作。
5.根據權利要求1或2所述的自然冷源不間斷精密空調，其特征在于，所述相變材料箱 (1)頂部設有用于補充相變材料(19)的注液孔(20)。
6.根據權利要求1所述的自然冷源不間斷精密空調，其特征在于，所述相變材料箱(1) 中設有溫度傳感器(18)，所述溫度傳感器(18)與所述控制器(4)相連，所述控制器(4) 根據所述溫度傳感器(18)中溫度的變化，控制所述制冷機(4)的啟停，從而控制相變材料 (19)的溫度。
7.根據權利要求1所述的自然冷源不間斷精密空調，其特征在于，所述流量調節閥 (15)用于調節其中流通的制冷劑的流量，從而實現對流通到所述自然冷源精密空調室內機 (3)中蒸發器(21)的制冷劑的控制，確保機房環境溫度在正常范圍內。
8.根據權利要求1所述的自然冷源不間斷精密空調，其特征在于，所述制冷機(4)采用下列制冷技術中的一種壓縮機制冷、熱管制冷、半導體制冷、磁制冷和激光制冷。
全文摘要
本發明公開了一種自然冷源不間斷精密空調，為解決在市電異常時采用柴油發電機帶動精密空調調節機房環境溫度所存在的成本高、耗能多、污染大、環境要求高的問題，所述自然冷源不間斷精密空調包括相變空調和自然冷源精密空調，所述相變空調包括相變材料箱和控制箱，所述相變材料箱內填充有相變材料，該相變材料相內還設有翅片管和溫度傳感器；所述控制箱內設有制冷機、不間斷電源和控制器，所述控制器連接所述溫度傳感器、制冷機和不間斷電源；所述自然冷源精密空調包括自然冷源精密空調室內機和自然冷源精密空調室外機。本發明提供了一種可在市電異常時利用外界自然冷源長時間調節機房溫度的精密空調，節能、環保、不間斷，適于推廣使用。
文檔編號F24F11/02GK102538108SQ20121006306
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者劉中, 厲群, 孫小琴, 張泉, 曾新洲, 李怡 申請人:長沙泰和英杰系統集成工程有限責任公司