[發明專利]機房用熱管復合型空調機組及其控制方法

有效

• 申請號: 201210037082.8
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102538100A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王鐵軍;王蒙;劉向農;王冠英
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及空調技術領域，具體涉及一種能夠最大化利用室內外側溫差低成本輸送熱量的熱管復合型空調機組。

背景技術

信息產業和數字化建設的快速發展，推動了機房、基站的數量，建設規模快速增長，據統計機房、基站空調的能耗占其總能耗的40％～50％。機房、基站的顯熱負荷比大，一年四季需連續運行，在室內側設定溫度低于室外側溫度的季節，常規的空調系統仍需繼續運行壓縮式制冷系統，制冷系統工作效率低而且易發生故障，若能利用室內外溫差低成本輸送熱量或為室內側提供冷量，將大大減小空調系統的能耗和運行成本。

利用室外低溫空氣為室內側提供冷量的方法已得到業內學者和工程技術人員的關注，并以不同的形式展開工程技術研究，如目前采用的新風系統，此外還有不同形式的氣-氣、氣-水熱交換系統，以及應用熱管技術的復合型空調。

中國實用新型專利ZL200720019537.8中公開了一種機房輔助節能制冷裝置，當室外空氣溫度較低時，空調停止工作，直接將室外低溫空氣送至室內用于電子柜等設備降溫，利用自然冷源，減少空調能耗。這種裝置由于不能確保室內空氣品質，無法杜絕室外的灰塵、水分等進入室內，易對服務器等電子設備造成損害。

中國實用新型專利ZL201020114596.X中公開了一種用于通信基站的自然冷能熱交換裝置，包括空氣換熱器、室內風機、室外風機及其箱體。當室外溫度較低時，將室外低溫空氣引入，與室內空氣進行熱交換，間接利用自然冷源降低基站內空氣溫度，減少基站能耗。此裝置雖然能夠保證室內空氣的品質，但對于熱負荷大和溫度均勻度要求高的機房對象，需要龐大的換熱面積以克服氣-氣熱交換器傳熱效率低的弊端。

中國發明專利申請CN201010528027.X中公開了一種風冷式熱管型機房空調系統，該系統具有壓縮式制冷和熱管循環制冷兩種工作模式。當室外溫度≥20℃時制冷模式工作，參與制冷循環的第一制冷工質在蒸發冷凝器中蒸發吸熱，冷卻和冷凝第二制冷工質；當室外溫度＜20℃時，系統轉換為熱管循環制冷模式，利用室外低溫空氣對第二制冷工質進行冷卻和冷凝，壓縮式制冷循環停止工作，從而有效減少全年空調能耗。此系統在利用室外低溫空氣冷量和確保室內空氣品質方面彌補了前兩種系統的不足，但壓縮式制冷和熱管循環制冷兩種工作模式在某一溫度點切換，系統的制冷量能否平穩銜接并可靠工作等，值得考量；同時熱管循環工作的上限溫度偏低不利于最大化利用室外低溫空氣的冷量。

實用新型專利ZL01278831.7公開了一種帶循環泵的節能型制冷循環裝置，在熱管循環系統中使用循環泵有利于提高熱管循環的工作效率，也簡化了熱管系統安裝時對冷凝器、儲液器和蒸發器相對位置的要求，但ZL01278831.7在最大化利用室外低溫空氣的冷量方面的不足與CN201010528027.X類似，即熱管循環工作的上限溫度必須較低才能與制冷循環平穩銜接。

發明內容

為避免機房空調系統在低溫季節仍需要機械制冷所產生的高能耗及可靠性問題等不足，在全年大部分季節最大化地利用室外低溫空氣的冷源，本發明提供一種機房用熱管復合型空調機組及其控制方法。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明機房用熱管復合型空調機組的結構特點是所述空調機組中的冷源系統由熱管模塊和制冷模塊復合構成；

所述制冷模塊是以依次連接的壓縮機組、冷凝器、節流機構以及蒸發冷凝器的蒸發通道構成第一工質循環回路，所述壓縮機組的高壓排氣口與冷凝器的入口相連接，所述壓縮機組的低壓吸氣口與蒸發通道的出口相連接；所述壓縮機組由多臺制冷壓縮機構成，通過控制制冷壓縮機的運行臺數以及控制制冷壓縮機的運行頻率，調節所述制冷模塊的產冷量；

所述熱管模塊是以依次連接的室內換熱器、主電磁閥、風冷換熱器、蒸發冷凝器的冷凝通道、儲液器和液泵構成第二工質主回路，所述室內換熱器的出口與主電磁閥的入口連接，室內換熱器的入口與液泵的出口連接；在所述室內換熱器的出口與蒸發冷凝器的冷凝通道的入口之間設置旁通支路，在所述旁通支路中設置旁通電磁閥；

本發明機房用熱管復合型空調機組的結構特點也在于：所述蒸發冷凝器為板式換熱器或殼管式換熱器。

本發明機房用熱管復合型空調機組的控制方法的特點是：

將寬環溫帶分解為制冷區、復合區和熱管區三個功能區，所述空調機組中冷源系統的控制方式是針對不同的功能區，相應切換冷源系統運行制冷循環、復合循環和熱管循環工作模式，其中：

對應于制冷區的制冷循環工作模式是：制冷模塊投入工作；熱管模塊中液泵運行、旁通電磁閥開啟、主電磁閥關閉；