一種機柜散熱空調系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機柜散熱空調系統，屬于空調技術領域，解決了現有技術中機柜散熱空調能耗大的技術問題，本實用新型的機柜散熱空調系統，包括室內空調系統、室外空調系統和蒸發冷凝器，所述蒸發冷凝器包括蒸發通道和冷凝通道，所述室外空調系統包括壓縮制冷管路和熱管管路，所述壓縮制冷管路和熱管管路分別與所述蒸發通道連接，所述室內空調系統包括機柜空調，所述機柜空調的輸入端與所述冷凝通道之間連接有液管，所述機柜空調的輸出端與所述冷凝通道之間連接有氣管。
【專利說明】
一種機柜散熱空調系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及空調技術領域，尤其涉及一種機柜散熱空調系統。
【【背景技術】】
[0002]隨著通信行業的發展，社會信息化程度的不斷提高，無論是通信運營還是政府、企業等均需要建設大量的數據中心機房。數據中心機房是保障信息傳輸與信息存儲安全的集成技術平臺，在互聯網迅猛發展的今天，數據中心機房顯得尤為重要。此外由于IT設備、通信設備和UPS等是全年不間斷地運行，因此數據中心機房中的設備會產生大量的熱量，為了防止設備過熱發生損壞，現有技術中通常需要在機房內設置空調并采用壓縮機制冷的方式進行溫度控制。
[0003]但是，由于數據中心機房空調具有全天候運行的特點，因此在設備能耗中，空調的能耗占了總能耗的40 %多。尤其是在北方或冬天，由于室外溫度遠低于室內溫度，因此壓縮機往往需要消耗更大的功率才能達到理想的制冷效果，這便進一步增加了數據中心機房的耗電量。
【【實用新型內容】】
[0004]本實用新型所要解決的問題就是提供一種機柜散熱空調系統，可有效降低能量消耗。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]—種機柜散熱空調系統，包括室內空調系統、室外空調系統和蒸發冷凝器，所述蒸發冷凝器包括蒸發通道和冷凝通道，所述室外空調系統包括壓縮制冷管路和熱管管路，所述壓縮制冷管路和熱管管路分別與所述蒸發通道連接，所述室內空調系統包括機柜空調，所述機柜空調的輸入端與所述冷凝通道之間連接有液管，所述機柜空調的輸出端與所述冷凝通道之間連接有氣管。
[0007]進一步的，所述壓縮制冷管路包括依次連接的氣管電磁閥、氣液分離器、壓縮機、冷凝器、儲液器和膨脹閥，所述蒸發通道的輸出端與所述氣管電磁閥的輸入端連接，所述蒸發通道的輸入端與所述膨脹閥的輸出端連接。
[0008]進一步的，所述熱管管路包括控制閥和液管電磁閥，所述控制閥和所述液管電磁閥之間依次連接有所述冷凝器和所述儲液器，所述蒸發通道的輸出端與所述控制閥的輸入端連接，所述蒸發通道的輸入端與所述液管電磁閥的輸出端連接。
[0009]進一步的，所述冷凝器的輸出端高于所述蒸發通道的輸入端。
[0010]進一步的，所述冷凝通道的輸出端高于所述機柜空調的輸入端。
[0011 ]進一步的，所述液管和氣管內設有氟利昂。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]1、本實用新型的機柜散熱空調系統包括室內空調系統、室外空調系統和蒸發冷凝器，蒸發冷凝器包括蒸發通道和冷凝通道，室外空調系統包括壓縮制冷管路和熱管管路，壓縮制冷管路和熱管管路分別與蒸發通道連接，室內空調系統包括機柜空調，機柜空調的輸入端與冷凝通道之間連接有液管，機柜空調的輸出端與冷凝通道之間連接有氣管。與現有技術相比，本實用新型的機柜散熱系統具有以下好處:(I)、由于采用了在普通空調的壓縮制冷管路外增加了熱管管路，在室外環境溫度較高的時候，利用壓縮機制冷管路來提供冷源;在室外環境溫度較低的時候，自動切換到熱管管路充分利用室外的自然冷源來提供冷源，減少了壓縮機開啟的時間，延長了空調壓縮機設備使用壽命，降低了能耗，實現機柜數據中心節能運行，顯著減少了用戶運行成本，通過采用壓縮制冷管路與熱管管路并行設置方式，并受控選擇來提供冷源，從而利用了自然冷卻，降低了系統能耗；(2)、當室外空調系統采用熱管管路制冷時，此時室內空調系統和室外空調系統均為自然循環，無需任何動力，最大限度的降低系統運行能耗；(3)、室內空調系統與室外空調系統分開設置，室外系統與室內系統只需管道連接，無需栗、中間換熱器，室內系統與機柜相結合，降低了對數據中心機房的安裝空間要求。
[0014]2、熱管管路包括控制閥和液管電磁閥，所述控制閥和所述液管電磁閥之間依次連接有所述冷凝器和所述儲液器，所述蒸發通道的輸出端與所述控制閥的輸入端連接，所述蒸發通道的輸入端與所述液管電磁閥的輸出端連接。在室外環境溫度較低的時候，自動切換到熱管管路充分利用室外的自然冷源來提供冷源，減少了壓縮機開啟的時間，延長了空調壓縮機設備使用壽命，降低了能耗;此外，熱管管路與壓縮制冷管路共用冷凝器、儲液器和蒸發通道的連接方式，使整個室外空調系統的結構更加緊湊，同時也減少了零部件數量，降低了制造成本。
[0015]3、冷凝器的輸出端高于蒸發通道的輸入端。在采用熱管管路制冷時，利用冷凝器輸出端與蒸發通道輸入端之間高度差所產生的重力作為主要驅動力，驅動液態制冷劑流動，無需栗等機械驅動部件，進一步降低了熱管管路運行時的能耗。
[0016]4、冷凝通道的輸出端高于機柜空調的輸入端。利用冷凝通道輸出端和機柜空調輸入端之間產生的高度差，提供制冷劑在室內空調系統的循環動力，無需栗等機械驅動部件，進一步降低了能耗。
[0017]5、液管和氣管內設有氟利昂。由于現有技術中，室內空調系統是通過冷凝水的蒸發吸熱進行散熱，一旦液管發生泄漏，則冷凝水會滴落在機柜內的設備上，造成設備的失效，而本實用新型中采用氟利昂可防止上述情況的發生，保證機柜內設備的正常運行。
[0018]本實用新型的這些特點和優點將會在下面的【具體實施方式】、附圖中詳細的揭露。
【【附圖說明】】
[0019]下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明:
[0020]圖1為本實用新型實施例中機柜散熱空調系統的結構示意圖。
【【具體實施方式】】
[0021]下面結合本實用新型實施例的附圖對本實用新型實施例的技術方案進行解釋和說明，但下述實施例僅為本實用新型的優選實施例，并非全部。基于實施方式中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0022]如圖1所示，本實用新型優選實施例中的機柜散熱空調系統包括室內空調系統、室外空調系統和蒸發冷凝器10，蒸發冷凝器10包括蒸發通道101和冷凝通道102，室外空調系統包括壓縮制冷管路和熱管管路，壓縮制冷管路的兩端與蒸發通道101連接，熱管管路的兩端與蒸發通道101連接。
[0023]壓縮制冷管路包括依次連接的氣管電磁閥2、氣液分離器3、壓縮機4、冷凝器6、儲液器7和膨脹閥9，其中冷凝器6上還連接有冷凝器風機5。壓縮制冷管路與蒸發通道101的兩端構成閉合的回路，具體的:蒸發通道101的輸出端與氣管電磁閥2的輸入端連接，電磁閥2的輸出端與氣液分離器3的一端連接，氣液分離器3的另一端與壓縮機4的輸入端連接，壓縮機4的輸出端與冷凝器6的輸入端連接，冷凝器6的輸出端與儲液器7的一端連接，儲液器7的另一端與膨脹閥9的輸入端連接，膨脹閥9的輸出端與蒸發通道101的輸入端與連接。為了使冷凝后的制冷劑順利進入蒸發通道101，本實用新型優選實施例中的冷凝器6的輸出端高于蒸發通道101的輸入端，利用冷凝器6的輸出端和蒸發通道101的輸入端之間產生的高度差，提供制冷劑的流動動力，無需栗等機械驅動部件，進一步降低了能耗。
[0024]熱管管路包括控制閥1、冷凝器6、儲液器7和液管電磁閥8，其中控制閥I為單向閥、電磁閥等，為了降低能耗，本實用新型中的控制閥I優選單向閥，冷凝器6上連接有冷凝器風機5。熱管管路與蒸發通道101的兩端連接構成閉合的回路，具體的:蒸發通道101的輸出端與單向閥I的輸入端連接，單向閥I的輸出端與冷凝器6的輸入端連接，冷凝器6的輸出端與儲液器7的一端連接，儲液器7的另一端與液管電磁閥8的輸入端連接，液管電磁閥8的輸出端與蒸發通道101的輸入端連接。
[0025]本實用新型的室外空調系統還包括控制單元和溫度傳感器，溫度傳感器用于檢測室外溫度值的大小，并將該溫度信號傳輸給控制單元，控制單元將接收的溫度信號與設定的室外溫度值相比，以控制氣管電磁閥2、壓縮機4、液管電磁閥8和膨脹閥9的開閉。其中壓縮制冷管路和熱管管路均與控制單元和溫度傳感器連接。
[0026]本實用新型中的壓縮制冷管路和熱管管路通過共用冷凝器風機5、冷凝器6、儲液器7、控制單元和溫度傳感器，可以使整個室外空調系統的結構更加緊湊高效，同時也減小了零部件的數量，大大降低了制造成本。
[0027]本實用新型中的室內空調系統包括機柜空調13，機柜空調13的輸入端與冷凝通道102的輸出端連接有液管14，機柜空調13的輸出端與冷凝通道102的輸入端連接有氣管15。為了能夠實現對數據中心機房的多個機柜進行散熱，本優選實施例中在液管14上還并聯設置多個支液管141，液管14的輸出端與支液管141的輸入端連接，支液管141的輸出端與機柜空調13的輸入端連接，在氣管15上并聯設置多個支氣管151，氣管15的輸入端與支氣管151的輸出端連接，支氣管151的輸入端與機柜空調13的輸出端連接。為了更好的控制機柜空調13的溫度，在支液管141上還設有液管截止閥11，在支氣管151上設有氣管截止閥12。在工作時可通過液管截止閥11和氣管截止閥12來調節制冷劑的流量，從而對機柜空調13進行較好的溫度控制。為了能夠使液態制冷劑順利進入機柜空調13，本實用新型優選實施例中的冷凝通道102的輸出端高于機柜空調13的輸入端，一般為I米，當然本領域技術人員還可設置其他的高度，此時制冷劑利用冷凝通道102的輸出端和機柜空調13的輸入端之間產生的高度差提供的動力，順利流向機柜空調13，無需栗等機械驅動部件，進一步降低了能耗。
[0028]本實用新型中的機柜空調13包括機柜本體和設于機柜本體后側的背板，背板包括門板，門板上設有風機，背板還設置有內蒸發冷凝器，蒸發冷凝器通過鉸鏈安裝于外框架上，外框架固定于機柜上，蒸發冷凝器包括內蒸發通道和內冷凝通道，機柜空調13的輸入端即為內冷凝通道的輸入端，內冷凝通道的輸入端低于冷凝通道102的輸出端，機柜空調13的輸出端即為內蒸發通道的輸出端，對于機柜空調13的具體結構及其工作原理已屬本領域公知，本實用新型實施例不再對其詳述，參照現有常規的機柜空調結構即可。
[0029]本實用新型優選實施例中的機柜散熱空調系統運行的具體方式為:當控制單元檢測到室外溫度值高于室外溫度設定值時，控制單元會打開氣管電磁閥2、壓縮機4和膨脹閥9，同時關閉液管電磁閥8，以使壓縮制冷管路流通。此時壓縮機4會通過機械能將制冷劑進行壓縮，釋放熱量形成高溫高壓蒸汽，并經過冷凝器6，此時制冷劑在冷凝器風機5的作用下向外散熱并冷卻成液態，冷卻后的液態制冷劑，依次進入儲液器7、膨脹閥9和蒸發通道101中，膨脹閥9對其進行節流降壓，液態制冷劑在蒸發通道101中吸熱蒸發，蒸發后的制冷劑再次進入壓縮制冷管路，進行下一輪的制冷循環。此時，由于壓縮制冷管路中的制冷劑在蒸發通道101吸熱蒸發，因此在氣管15中流動的氣態制冷劑在經過冷凝通道102時，會放熱形成液態制冷劑，液態制冷劑進入液管14內，由于冷凝通道102的輸出端高于機柜空調13的輸入端，因此液態制冷劑可利用高度差產生的動力通過支液管141順利進入機柜空調13中，無需栗等機械驅動部件，進一步降低了能耗，液態制冷劑通過風機與機柜內設備的進行換熱形成蒸汽，經機柜空調13的輸出端排出，最后經支氣管151進入氣管15內，進入下一輪制冷循環。如此反復循壞進行便可實現對機柜內部設備的散熱作用。
[0030]當控制單元檢測到室外溫度值低于室外溫度設定值時，控制單元會關閉氣管電磁閥2、壓縮機4和膨脹閥9，同時打開液管電磁閥8，以使熱管管路流通。此時，由于大部分的蒸汽進入單向閥的輸入端，因此單向閥的閥芯在蒸汽的較大壓力作用下打開閥口，蒸汽進入冷凝器6，并在冷凝器風機5的作用下與室外溫度較低的空氣進行熱交換，冷卻成液態，液態制冷劑利用冷凝器6的輸出端和蒸發通道101的輸入端之間產生的高度差所提供的動力，依次進入儲液器7、液管電磁閥8和蒸發通道101中，在此過程中，無需栗等機械驅動部件，進一步降低了能耗。液態制冷劑在蒸發通道101中吸熱蒸發，蒸發后的制冷劑再次進入熱管管路進行下一輪的制冷循環。由于壓縮制冷管路中的制冷劑在蒸發通道101吸熱蒸發，因此在氣管15中流動的氣態制冷劑在經過冷凝通道102時，會放熱形成液態制冷劑，液態制冷劑進入液管14內，由于冷凝通道102的輸出端高于機柜空調13的輸入端，因此液態制冷劑可利用高度差產生的動力通過支液管141順利進入機柜空調13中，無需栗等機械驅動部件，進一步降低了能耗，液態制冷劑通過風機與機柜內設備的進行換熱形成蒸汽，經機柜空調13的輸出端排出，最后經支氣管151進入氣管15內，進入下一輪制冷循環。此時室外空調系統與室內空調系統之間工質循環為熱管自然循環，無需任何動力，并且能夠最大化利用自然冷源，相對于壓縮制冷循環，由此可以最大限度的降低系統運行能耗。
[0031]本實用新型優選實施中室內空調系統和室外空調系統所采用的制冷劑均為氟利昂，現有技術中，室內空調系統是通過冷凝水的蒸發吸熱進行散熱的，一旦液管發生泄漏，則冷凝水會滴落在機柜內的設備上，造成設備的運行失效，而本實用新型中采用氟利昂可防止上述情況的發生，保證機柜內設備的正常運行。
[0032]本實用新型優選實施例中的機柜散熱空調系統根據室外溫度可進行兩種制冷模式的相互切換，當在室外環境溫度高于室外溫度設定值的時候，利用壓縮機制冷管路來提供冷源;在室外環境溫度低于室外溫度設定值的時候，尤其是在北方或冬天，可自動切換到熱管管路充分利用室外的自然冷源來提供冷源，減少了壓縮機開啟的時間，延長了空調壓縮機設備使用壽命，降低了能耗，實現機柜數據中心節能運行，顯著減少了用戶運行成本，通過采用壓縮制冷管路與熱管管路并行設置方式，并受控選擇來提供冷源，從而利用了自然冷卻，降低了系統能耗，提高了冷卻效率;此外，室內空調系統與室外空調系統分開設置，降低了對數據中心機房的安裝空間的要求;最后，由于制冷劑采用氟利昂，因此該機柜散熱系統還適用于水資源缺乏等地域，其適用范圍更廣。
[0033]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，熟悉該本領域的技術人員應該明白本實用新型包括但不限于附圖和上面【具體實施方式】中描述的內容。任何不偏離本實用新型的功能和結構原理的修改都將包括在權利要求書的范圍中。
【主權項】
1.一種機柜散熱空調系統，包括室內空調系統、室外空調系統和蒸發冷凝器，其特征在于:所述蒸發冷凝器包括蒸發通道和冷凝通道，所述室外空調系統包括壓縮制冷管路和熱管管路，所述壓縮制冷管路和熱管管路分別與所述蒸發通道連通，所述室內空調系統包括機柜空調，所述機柜空調的輸入端與所述冷凝通道之間連接有液管，所述機柜空調的輸出端與所述冷凝通道之間連接有氣管。2.根據權利要求1所述的機柜散熱空調系統，其特征在于:所述壓縮制冷管路包括依次連接的氣管電磁閥、氣液分離器、壓縮機、冷凝器、儲液器和膨脹閥，所述蒸發通道的輸出端與所述氣管電磁閥的輸入端連接，所述蒸發通道的輸入端與所述膨脹閥的輸出端連接。3.根據權利要求2所述的機柜散熱空調系統，其特征在于:所述熱管管路包括控制閥和液管電磁閥，所述控制閥和所述液管電磁閥之間依次連接有所述冷凝器和所述儲液器，所述蒸發通道的輸出端與所述控制閥的輸入端連接，所述蒸發通道的輸入端與所述液管電磁閥的輸出端連接。4.根據權利要求2所述的機柜散熱空調系統，其特征在于:所述冷凝器的輸出端高于所述蒸發通道的輸入端。5.根據權利要求1至4之一所述的機柜散熱空調系統，其特征在于:所述冷凝通道的輸出端高于所述機柜空調的輸入端。6.根據權利要求1至4之一所述的機柜散熱空調系統，其特征在于:所述液管和氣管內設有氟利昂。
【文檔編號】F25B1/00GK205561325SQ201620212532
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】史俊茹, 烏云, 鐘建法
【申請人】浙江盾安人工環境股份有限公司