一種直接膨脹式機房節能空調系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機房節能空調領域，特別涉及一種直接膨脹式機房節能空調系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著網絡技術的迅猛發展，數據機房與通信基站的數量和能耗與日倶增。目前現有的機房空調普遍為直接膨脹式機房空調，直接膨脹式機房空調是指從房間吸取熱量通過冷凝器傳遞到室外空氣中的空調，是采用舒適性空調連續運行來調控室內的溫度，常規的做法是在風機作用下，通過地板下空間，從服務器機柜底部吹冷風，帶走服務器機柜體內的熱量。這種溫控方式雖然能夠滿足機房溫控的要求，但造成一些問題:
[0003]1)機房空調采用蒸汽壓縮制冷方式連續運行來調控室內的溫度，其耗能較大，造成運行成本較高；
[0004]2)機房空調多全空氣系統，風機的送風管道經地板連接至服務器機柜底部，送風向上沖刷服務器機柜，帶走熱量后形成的回風再被制冷機組的風機無組織的引入機組，形成循環；在這種方式下，制冷機組與服務器機柜無法有效分割，造成噪聲很大；同時這種下送風的方式對建筑的層高提出更高的要求；
[0005]3)常規的機房空調所承擔的負荷中，不僅包括服務器機柜等設備負荷，還承擔著機房建筑圍護結構的負荷；為減少機房建筑圍護結構的負荷，對建筑圍護結構的保溫以及封閉性提出了更高的要求。
[0006]目前已有的機房空調節能技術主要利用在過渡季或冬季室外氣溫較涼時，利用室外新風的冷量來消除機房的熱量。中國專利CN200820123459.0、CN200910088535.8、CN201010221372.9均采用熱管技術，利用室外新風的冷量來消除機房的熱量。這些措施雖然解決了空調設備的正常工作問題，但在一些全封閉機房的應用場合中受到限制。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題之一，在于提供一種直接膨脹式機房節能空調系統，利用直接膨脹式熱栗系統的原理，將蒸發器直接安置于對應的服務器機柜內，傳感器根據服務器機柜內溫度的變化以及液位感應裝置感應儲液罐內的液位變化，與控制器相配合，選擇“壓縮機制冷循環模式”、“非壓縮機制冷循環模式”以及“半壓縮機制冷循環模式”，能夠有效地降低空調負荷，解決機房的排熱問題，并且大大減少壓縮機運行時間，降低能耗。
[0008]本發明要解決的技術的問題之一，是這樣實現的:
[0009]—種直接膨脹式機房節能空調系統，所述機房節能空調系統包括設置于機房內的壓縮機、第一節流閥、儲液罐、第二節流閥、蒸發器、儲氣罐、傳感器、控制器、第一閥門、第二閥門、第三閥門、感溫探頭和液位感應裝置以及設置于機房外的冷凝器，所述蒸發器安置于對應的服務器機柜內；
[0010]所述壓縮機的進氣管與所述第三閥門的一端連接，所述壓縮機的排氣管與所述冷凝器的進口連接；所述第一節流閥的一端與所述冷凝器的出口連接，所述第一節流閥的另一端與所述第一閥門的一端連接；所述儲液罐的進口與所述第一閥門的另一端連接，所述儲液罐的出口與所述第二閥門的一端連接；所述第二節流閥的一端與第二閥門的另一端連接，所述第二節流閥的另一端與所述蒸發器的進口連接；所述蒸發器的出口與所述儲氣罐的進口連接；所述儲氣罐的出口與所述第三閥門的另一端連接；所述感溫探頭設于所述服務器機柜內，所述液位感應裝置設于所述儲液罐內，且所述感溫探頭與所述液位感應裝置均連接至所述傳感器；所述控制器分別與所述壓縮機、所述第一閥門、所述第二閥門、所述第三閥門和所述傳感器連接。
[0011]進一步地，所述第一閥門、所述第二閥門和所述第三閥門均為電磁閥。
[0012]本發明要解決的技術問題之二，在于提供一種直接膨脹式機房節能空調的控制方法，利用直接膨脹式熱栗系統的原理，將蒸發器直接安置于對應的服務器機柜內，傳感器根據服務器機柜內溫度的變化以及液位感應裝置感應儲液罐內的液位變化，與控制器相配合，選擇“壓縮機制冷循環模式”、“非壓縮機制冷循環模式”以及“半壓縮機制冷循環模式”，能夠有效地解決機房的排熱問題，并且大大減少壓縮機運行時間，降低能耗。
[0013]本發明的問題之二，是這樣實現的:
[0014]—種直接膨脹式機房節能空調的控制方法，所述方法需要提供上述的一種直接膨脹式機房節能空調系統，所述方法具體包括如下步驟:
[0015]步驟10、設定所述服務器機柜內的溫度Τιη邊界值Τ 0;設定所述儲液罐內的液位V ιη的邊界值Vn和閾值V 12;設定所述機房節能空調系統的三種制冷循環模式，即壓縮機制冷循環模式、非壓縮機制冷循環模式與半壓縮機制冷循環模式；
[0016]步驟20、所述傳感器連續檢測所述服務器機柜內的溫度Τιη以及所述儲液罐內的液位νιη，當τιη> Τ ^寸，進入所述壓縮機制冷循環模式，所述傳感器給所述控制器一信號指令，所述控制器開啟所述壓縮機、所述第一閥門、所述第二閥門和所述第三閥門，所述壓縮機吸取所述儲氣罐內的低溫低壓的制冷劑蒸汽，壓縮成高溫高壓的制冷劑蒸汽后，經機房外的所述冷凝器散熱冷凝為高溫高壓制冷劑液體后，經所述第一節流閥節流為低溫低壓的制冷劑液體后，進入所述儲液罐，再經所述第二節流閥節流后，低溫低壓的制冷劑液體進入所述蒸發器吸熱汽化成低溫低壓的制冷劑蒸汽，進入所述儲氣罐，再被所述壓縮機吸入，反復循環；此時，所述服務器機柜內的溫度τιη不斷下降，隨著所述服務器機柜內的溫度下降，所述儲液罐內的制冷劑液體中用于所述服務器機柜蒸發的量就越少，而儲存在所述儲液器內的量就越多，使得所述儲液罐內的液位νιη不斷上升，直至所述傳感器檢測到所述服務器機柜內的溫度τιη< Τ。且所述儲液罐內的液位V…滿足范圍V n< V ιη< V 12時，進入步驟30 ;
[0017]步驟30、進入所述非壓縮機制冷循環模式，所述傳感器給所述控制器一信號指令，所述控制器關閉所述壓縮機、所述第一閥門和所述第三閥門，開啟所述第二閥門，所述儲液罐內的低溫低壓的制冷劑液體經所述第二節流閥節流后，進入所述蒸發器吸熱汽化成低溫低壓的制冷劑蒸汽，進入所述儲氣罐，反復循環；此時，所述服務器機柜內的溫度Τιη不斷上升，隨著所述服務器機柜內的溫度上升，所述儲液罐內的制冷劑液體中用于所述服務器機柜蒸發的量就越多，而儲存在所述儲液器內的量就越少，使得所述儲液罐內的液位Vin不斷下降，當所述傳感器檢測到所述服務器機柜內的溫度Τιη< Τ ^且所述儲液罐內的液位V…滿足范圍0 < Vin彡V ^寸，進入步驟40 ;否則，進入步驟20 ;
[0018]步驟40、進入所述半壓縮機制冷循環模式，所述傳感器給所述控制器一信號指令，所述控制器開啟所述壓縮機、所述第一閥門、所述第三閥門，調小所述第二閥門開度，所述壓縮機吸取所述儲氣罐內的低溫低壓的制冷劑蒸汽，壓縮成高溫高壓的制冷劑蒸汽后，經機房外的所述冷凝器散熱冷凝為高溫高壓制冷劑液體后，經所述第一節流閥節流為低溫低壓的制冷劑液體后，進入所述儲液罐，其中一部分低溫低壓的制冷劑液體留在所述儲液罐，另一部分低溫低壓的制冷劑液體再經所述第二節流閥節流后，這部分低溫低壓的制冷劑液體進入所述蒸發器吸熱汽化成低溫低壓的制冷劑蒸汽，進入所述儲氣罐，所述儲氣罐內的制冷劑蒸汽再被所述壓縮機吸入，反復循環；此時，所述服務器機柜內的溫度Τιη不斷下降，隨著所述服務器機柜內的溫度下降，所述儲液罐內的制冷劑液體中用于所述服務器機柜蒸發的量就越少，而儲存在所述儲液器內的量就越多，使得所述儲液罐內的液位Vin不斷上升，當所述傳感器檢測到所述服務器機柜內的溫度Τιη< Τ ^且所述儲液罐內液位V ιη滿足范圍Vin= V 12時，進入步驟30 ;否則，進入步驟20。
[0019]進一步地，所述第一閥門、所述第二閥門和所述第三閥門的控制方式為電動或液壓傳動。
[0020]本發明具有如下優點:
[0021]1、本發明的一種直接膨脹式機房節能空調系統及其控制方法可靠，減少了壓縮機運行時間，能夠保障機房空調正常高效工作；
[0022]2、操作簡單，根據儲液罐內液位改變，以及運行工況的設定，通過調節閥門的開關實現切換相應的管路系統；
[0023]3、安裝施工簡單，安裝調試后運行成本低；
[0024]4、本發明的控制方式可以手動控制，又可以自動控制，適用性強；
[0025]5、本發明是將蒸發器直接安置于對應的服務器機柜內，其負荷僅僅包括服務器機柜的負荷，降低了對于機房建筑圍護結構的嚴格要求；
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