專利名稱：一種用于服務器機柜制冷的空調裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于空調、傳熱學、工程熱力學及計算機科學技術，尤其是關于計算機服務器機柜制冷技術，具體的講是關于一種用于服務器機柜制冷的空調裝置。
背景技術：
隨著信息技術的不斷發展，計算機服務器的數量日益增多，眾所周知，服務器由于信息處理量大并且長期運行，產熱巨大。現有技術中一般用壓縮機循環模式冷凝器及壓縮機對機房房間的環境空氣進行強化換熱，但是壓縮機循環模式冷凝器及壓縮機本身耗能巨大，而且對機房房間的環境空氣的冷卻方式并不直接面向產熱對象進行冷卻，空調送風距離有限，不能有效解決服務器機柜出風口的熱點集中問題，冷卻效果有限，資源浪費巨大。并且當室外溫度較低時，服務器機柜的熱風溫度與室外溫差相對較大，不需要采用壓縮機機械制冷的方式來進行冷卻， 可以利用熱管原理實現熱量的高密度傳遞，而且直接面向服務器出熱風對象的冷卻方式， 可以有效解決熱點集中的問題，提高直冷效果，節省電能耗費。此時如果用壓縮機循環模式冷凝器及壓縮機對機房房間的環境空氣進行強化換熱制冷，反而會事倍功半，浪費資源，無法解決熱點集中問題，不能實現節能減排。
發明內容
本發明提供一種用于服務器機柜制冷的空調裝置，以實現節能減排。為了實現一種用于服務器機柜制冷的空調裝置，該裝置包括室內機部分、室外機部分及連接管路；其中，所述的室內機部分包括換熱器及感溫器；所述的換熱器安裝于服務器機柜的出風面上，用于蒸發吸熱；所述的感溫器用于測量服務器吹出的熱風的溫度及熱風經過換熱器冷卻后的出風溫度；所述的室外機部分包括風機、熱管循環模式冷凝器、 壓縮機循環模式冷凝器、壓縮機、節流裝置、第一單向閥、第二單向閥及控制器；所述的風機用于為所述的熱管循環模式冷凝器及壓縮機循環模式冷凝器提供氣流；所述的控制器用于控制所述第一單向閥、第二單向閥、壓縮機及節流裝置開閉；其中，所述熱管循環冷凝器及第一單向閥與所述換熱器通過所述連接管路組成熱管模式循環回路；所述壓縮機循環冷凝器、壓縮機、節流裝置及第二單向閥通過所述連接管路與所述換熱器組成壓縮機制冷模式循環回路。進一步地，所述的出風面為服務器機柜的背面、左右側面或者上下底面。進一步地，所述的換熱器為蒸發器。進一步地，所述的蒸發器通過服務器自帶的風機提供對流換熱的氣流。進一步地，所述的室內機部分還包括室內風機，用于為所述的換熱器提供對流換熱的氣流。進一步地，所述的控制包括溫度檢測設備，用于檢測室外溫度；信號控制設備， 用于根據服務器吹出的熱風溫度與室外溫度的溫差控制所述第一單向閥、第二單向閥、壓縮機及節流裝置開閉。進一步地，當所述溫差高于預設值時，所述信號控制設備控制所述第一單向閥開啟，控制所述第二單向閥、壓縮機及節流裝置關閉，以開啟熱管模式循環回路，同時關閉壓縮機制冷模式循環回路。進一步地，當所述溫差低于預設值或室內熱負荷過高時，所述信號控制設備控制所述第一單向閥關閉，控制所述第二單向閥、壓縮機及節流裝置開啟，以關閉熱管模式循環回路，同時開啟壓縮機制冷模式循環回路。進一步地，安裝所述空調裝置時，使所述室外機部分作為整體的最低部位的高度高于所述室內機部分作為整體的最高部位高度。進一步地，所述的連接管路中充注制冷劑工質，所述的制冷劑工質包含R22、R134A 或R410A中的一種或多種。進一步地，所述風機、熱管循環模式冷凝器、壓縮機循環模式冷凝器、壓縮機及節流裝置的數量為多個。進一步地，根據實際設計的需要，室外機對室內機可以采用一拖多的方式。本發明實施例的有益效果在于，根據服務器吹出的熱風溫度與室外環境氣溫的溫度差及室內發熱負荷等情況切換工作模式，溫度差條件滿足時熱管循環模式優先運行，壓縮機制冷模式作為熱管模式的備份與補充功能，實現節能減排。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中圖1為本實施例用于服務器機柜制冷的空調裝置的結構框圖；圖2為本實施例用于服務器機柜制冷的空調裝置的設備連接示意圖；圖3為本實施例控制器的結構框圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合附圖對本發明實施例做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。本實施例提供一種用于服務器機柜制冷的空調裝置，圖1為本實施例用于服務器機柜制冷的空調裝置的結構框圖，圖2為本實施例用于服務器機柜制冷的空調裝置的設備連接示意圖，下面結合圖1及圖2說明本實施例。該裝置包括室內機部分101、室外機部分102及連接管路。室內機部分101包括換熱器103及感溫器104。換熱器103安裝于服務器機柜 105的出風面上，用于蒸發吸熱。感溫器104用于測量服務器吹出的熱風的溫度及熱風經過換熱器冷卻后的出風溫度。室外機部分102包括風機106、熱管循環模式冷凝器107、壓縮機循環模式冷凝器108、壓縮機109、節流裝置110、第一單向閥111、第二單向閥112及控制器113。熱管循環模式冷凝器107及壓縮機循環模式冷凝器108共用風機106，風機106可以為熱管循環模式冷凝器107及壓縮機循環模式冷凝器108同時提供氣流。連接管路包括氣管連接管114及液管管路115兩部分。由圖2可以看出，熱管循環冷凝器107及第一單向閥111與換熱器103通過氣管連接管114及液管管路115組成熱管模式循環回路，壓縮機循環冷凝器108、壓縮機109、節流裝置110及第二單向閥112通過氣管連接管114及液管管路115與換熱器103組成壓縮機制冷模式循環回路。如圖3所示，控制器113包括溫度檢測設備301及信號控制設備302。溫度檢測設備301用于實時檢測室外溫度。信號控制設備302與感溫器104及溫度檢測設備301連接，獲取感溫器104檢測的服務器吹出的熱風溫度(一般在35°C以上) 及溫度檢測設備301檢測的室外溫度，根據服務器吹出的熱風溫度與室外溫度的溫差控制第一單向閥111、第二單向閥112的開閉，控制壓縮機109及節流裝置110啟動或停止運行。當所述溫差高于預設值時，信號控制設備302控制所述第一單向閥111開啟，控制第二單向閥112關閉，停止壓縮機109及節流裝置110的運行，以開啟熱管模式循環回路， 同時關閉壓縮機制冷模式循環回路。預設值可以根據實際情況設定，比如設定為20度，本發明不以此為限。當所述溫差低于預設值或室內熱負荷過高時，信號控制設備302控制第一單向閥 111關閉，控制第二單向閥112開啟，啟動壓縮機109及節流裝置110，以關閉熱管模式循環回路，并開啟壓縮機制冷模式循環回路。較佳地，當所述溫差低于預設值或者室內熱負荷過高時，所述信號控制設備控制第二單向閥112、壓縮機109及節流裝置110開啟，以使熱管模式循環回路及壓縮機制冷模式循環回路同時處于開啟狀態。連接管路中充注制冷劑工質，制冷劑工質在室內機換熱器內完成的是由液態到氣態的蒸發吸熱過程。制冷劑工質可以包含R22、R134A或R410A中的一種或多種，還可以是其它制冷劑工質，本發明不以此為限。應當注意的是，在安裝所述空調裝置時，需要使室外機部分作為整體的最低部位的高度高于所述室內機部分作為整體的最高部位高度，以保證空調裝置工作在熱管循環模式工作時的制冷劑回流重力差。服務器機柜的出風面為服務器機柜的背面、左右側面或者上下底面，圖2中示出了服務器機柜的出風面為服務器機柜的背面的情況，換熱器103安裝于服務器機柜的背板 116 上。換熱器103可以通過服務器自帶的風機提供對流換熱的氣流。可選地，室內機部分還可以單獨安裝室內風機為換熱器103提供對流換熱的氣流。換熱器103可以為蒸發器， 制冷劑在室內機換熱器內完成的是由液態到氣態的蒸發吸熱過程。可選地，風機106、熱管循環模式冷凝器107、壓縮機循環模式冷凝器108、壓縮機 109及節流裝置110的數量可以分別為多個。并且，根據實際設計的需要，一臺室外機可以匹配多臺室內機，即室外機對室內機可以采用一拖多的方式。制冷時，可以同時啟動多個熱管循環模式冷凝器107和/或多個壓縮機循環模式冷凝器108，具體的制冷方式與風機106、熱管循環模式冷凝器107、壓縮機循環模式冷凝器108、壓縮機109及節流裝置110分別僅為一個時相同，不再贅述。下面結合圖1、圖2及圖3詳細說明本實施例的空調裝置如何實現服務器機柜熱風的精確制冷。本發明實施例的空調裝置在室外溫度滿足的條件下優先運行熱管循環模式，制冷劑工質在室內的換熱器103與室外機的熱管循環模式冷凝器107之間形成封閉的蒸發-冷凝的氣液相變循環，將熱量從室內帶到室外，完成對服務器吹出的熱風的降溫冷卻作用。在全年大部分時間無需使用壓縮機運轉來制冷，當服務器吹出的熱風溫度與室外溫度的溫差低于預設值時才啟用壓縮機循環制冷模式。控制器113中的信號控制設備302實時檢測感溫器104及溫度檢測設備302的溫度變化，并計算二者的溫差，當二者的溫差低于預設值或者室內熱負荷過高時，信號控制設備302將會向第一單向閥111發出關閉信號關閉第一單向閥111，并同時向第二單向閥 112，啟動壓縮機109及節流裝置110發出驅動信號開啟第二單向閥112，啟動壓縮機109及節流裝置110。此時熱管模式循環回路將被關閉，壓縮機制冷模式循環回路將開啟，空調裝置通過壓縮機制冷模式循環回路對服務器吹出的熱風進行降溫。連接管路中的制冷劑工質在壓縮機的強制壓縮循環下，在室外機壓縮機循環模式冷凝器108與室內換熱器103，壓縮機109，節流裝置110之間完成蒸發-壓縮-冷凝-節流的氣液相變循環，將熱量從室內帶到室外，完成對服務器吹出的熱風的降溫冷卻作用。在某種情況下，比如服務器吹出的熱風溫度與室外溫度的溫差低于預設值很多或者室內熱負荷極高，單單依靠壓縮機制冷模式循環回路難以很好的對服務器吹出的熱風進行降溫，空調裝置也可以不關閉熱管模式循環回路，而使熱管模式循環回路及壓縮機制冷模式循環回路同時處于開啟狀態。此時，需要信號控制設備302控制第二單向閥112、壓縮機109及節流裝置110開啟，并保持第一單向閥111的開啟狀態，以使熱管模式循環回路及壓縮機制冷模式循環回路同時處于開啟狀態。連接管路中的制冷劑工質在室內的換熱器 103與室外機的熱管循環模式冷凝器107之間形成封閉的蒸發-冷凝的氣液相變循環，將熱量從室內帶到室外，完成對服務器吹出的熱風的降溫冷卻作用。同時，連接管路中的制冷劑工質在壓縮機的強制壓縮循環下，在室外機壓縮機循環模式冷凝器108與室內換熱器103， 壓縮機109，節流裝置110之間完成蒸發-壓縮-冷凝-節流的氣液相變循環，將熱量從室內帶到室外，完成對服務器吹出的熱風的降溫冷卻作用。當所述溫差高于預設值時，只依靠熱管模式循環回路就能很好的對服務器吹出的熱風進行降溫，此時不需要利用壓縮機制冷模式循環回路對服務器吹出的熱風進行降溫。如果當所述溫差高于預設值時，只有壓縮機制冷模式循環回路出于開啟狀態，信號控制設備302需要控制第一單向閥111開啟，控制第二單向閥112關閉，停止壓縮機109 及節流裝置110的運行，以開啟熱管模式循環回路，同時關閉壓縮機制冷模式循環回路。連接管路中的制冷劑工質在室內的換熱器103與室外機的熱管循環模式冷凝器107之間形成封閉的蒸發-冷凝的氣液相變循環，將熱量從室內帶到室外，完成對服務器吹出的熱風的降溫冷卻作用。但是如果當所述溫差高于預設值時，熱管模式循環回路及壓縮機制冷模式循環回路同時處于開啟狀態，只需要關閉壓縮機制冷模式循環回路即可。此時，信號控制設備302只需要控制第二單向閥112關閉，停止壓縮機109及節流裝置110的運行，以關閉壓縮機制冷模式循環回路。連接管路中的制冷劑工質在室內的換熱器103與室外機的熱管循環模式冷凝器107之間形成封閉的蒸發-冷凝的氣液相變循環，將熱量從室內帶到室外，完成對服務器吹出的熱風的降溫冷卻作用。綜上所述，本發明實施例的有益效果在于本發明空調裝置制冷特點在于直接面向熱對象的精確制冷，即將換熱器安裝于服務器的熱風出風口處，服務器的熱風經過換熱器即被冷卻降溫。本發明創新性的將室內機與機柜的柜門背板做成一體化設計，可以做到對熱風對象的精確制冷，在利用自然冷源模式與壓縮機強制循環模式之間自動切換，即做到了面向熱對象的精確制冷，又有效地節約了能源消耗。根據服務器吹出的熱風溫度與室外環境氣溫的溫度差及室內發熱負荷等情況切換工作模式，溫度差條件滿足時熱管循環模式優先運行，壓縮機制冷模式作為熱管模式的備份與補充功能，實現節能減排。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，所述的裝置包括室內機部分、 室外機部分及連接管路；其中所述的室內機部分包括換熱器及感溫器；所述的換熱器安裝于服務器機柜的出風面上，用于蒸發吸熱；所述的感溫器用于測量服務器吹出的熱風的溫度及熱風經過換熱器冷卻后的出風溫度；所述的室外機部分包括風機、熱管循環模式冷凝器、壓縮機循環模式冷凝器、壓縮機、 節流裝置、第一單向閥、第二單向閥及控制器；所述的風機用于為所述的熱管循環模式冷凝器及壓縮機循環模式冷凝器提供氣流；所述的控制器用于控制所述第一單向閥、第二單向閥、壓縮機及節流裝置開閉；其中，所述熱管循環冷凝器及第一單向閥與所述換熱器通過所述連接管路組成熱管模式循環回路；所述壓縮機循環冷凝器、壓縮機、節流裝置及第二單向閥通過所述連接管路與所述換熱器組成壓縮機制冷模式循環回路。
2.根據權利要求1所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，所述的出風面為服務器機柜的背面、左右側面或者上下底面。
3.根據權利要求1所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，所述的服務器通過服務器自帶的風機提供對流換熱的氣流。
4.根據權利要求1所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，所述的室內機部分還包括室內風機，用于為所述的換熱器提供對流換熱的氣流。
5.根據權利要求1所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，所述的控制器包括溫度檢測設備，用于檢測室外溫度；信號控制設備，與所述的感溫器及溫度檢測設備連接，用于根據服務器吹出的熱風溫度與室外溫度的溫差控制所述第一單向閥、第二單向閥、壓縮機及節流裝置開閉。
6.根據權利要求5所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，當所述溫差不低于預設值時，所述信號控制設備控制所述第一單向閥開啟，控制所述第二單向閥、壓縮機及節流裝置關閉，以開啟熱管模式循環回路，同時關閉壓縮機制冷模式循環回路。
7.根據權利要求5所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，當所述溫差低于預設值或者室內熱負荷過高時，所述信號控制設備控制所述第一單向閥關閉，控制所述第二單向閥、壓縮機及節流裝置開啟，以關閉熱管模式循環回路，同時開啟壓縮機制冷模式循環回路。
8.根據權利要求5所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，當所述溫差低于預設值或者室內熱負荷過高時，所述信號控制設備控制所述第二單向閥、壓縮機及節流裝置開啟，以使熱管模式循環回路及壓縮機制冷模式循環回路同時處于開啟狀態。
9.根據權利要求1-8中任一權利要求所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，安裝所述空調裝置時，使所述室外機部分作為整體的最低部位的高度高于所述室內機部分作為整體的最高部位高度。
10.根據權利要求1-8中任一權利要求所述的用于服務器機柜制冷的空調裝置，其特征在于，所述的連接管路中充注制冷劑工質，所述的制冷劑工質包含R22、R134A或R410A中的一種或多種。
全文摘要
一種用于服務器機柜制冷的空調裝置，該裝置包括室內機部分、室外機部分及連接管路；室內機部分包括換熱器及感溫器；換熱器安裝于服務器機柜的出風面上，用于蒸發吸熱；感溫器用于測量服務器吹出的熱風的溫度及熱風經過換熱器冷卻后的出風溫度；室外機部分包括風機、熱管循環模式冷凝器、壓縮機循環模式冷凝器、壓縮機、節流裝置、第一單向閥、第二單向閥及控制器；風機用于為熱管循環模式冷凝器及壓縮機循環模式冷凝器提供氣流；控制器用于控制第一單向閥、第二單向閥、壓縮機及節流裝置開閉；其中，熱管循環冷凝器及第一單向閥與換熱器通過連接管路組成熱管模式循環回路；壓縮機循環冷凝器、壓縮機、節流裝置及第二單向閥通過連接管路與換熱器組成壓縮機制冷模式循環回路。
文檔編號H05K7/20GK102573423SQ20121001234
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者于霞波, 張軍, 彭淵博, 洪晟, 王潯, 黃嬌 申請人:中能深思(北京)節能技術有限公司