一種帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種空調(diào)系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，尤其涉及的是一種帶自然冷卻功能的空調(diào)系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)的機房數(shù)據(jù)中心設(shè)備中，通常需要設(shè)置空調(diào)進行溫度控制，防止設(shè)備過熱；而在設(shè)備能耗中，空調(diào)的能耗占了總能耗的40%多，占有相當(dāng)大的比重，空調(diào)的節(jié)能運行，是各個運營商節(jié)能減排行動的重要突破點。由于機房空調(diào)需要全天候運行的特點，在室外環(huán)境溫度較低的時候，尤其是在北方或冬天，充分利用自然冷源散熱來代替壓縮機運行，是降低機房空調(diào)能耗的重要方向。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的機柜式數(shù)據(jù)中心設(shè)備一般為前后通風(fēng)型，采用外部空調(diào)對機柜電氣設(shè)備進行冷卻，采用的散熱措施主要有:內(nèi)置分體空調(diào)室內(nèi)機或一體式空調(diào)、側(cè)置空調(diào)、背置空調(diào)等方式，即通常的空調(diào)壓縮機的方式。
[0004]上述散熱方式存在以下缺點:壓縮機全天候運行，能耗大、制冷能力偏小，而且其效率低，尤其是在室外環(huán)境溫度較低的時候，機柜數(shù)據(jù)中心設(shè)備還需要開壓縮機制冷，壓縮機功耗較大，節(jié)能性不好。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種帶自然冷卻的機架式空調(diào)和實現(xiàn)方法，能夠利用自然冷卻。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)，包括一壓縮機系統(tǒng)，包括用于向外散熱的壓縮機系統(tǒng)冷凝器，從機柜內(nèi)吸熱的壓縮機系統(tǒng)蒸發(fā)器，所述壓縮機系統(tǒng)冷凝器與所述壓縮機系統(tǒng)蒸發(fā)器之間通過管道連接，在所述管道中設(shè)置有合適的制冷劑；以及在該管道上并設(shè)置在所述壓縮機系統(tǒng)冷凝器之前的壓縮機；其中，在所述壓縮機系統(tǒng)上還復(fù)合設(shè)置有一熱管系統(tǒng)，所述熱管系統(tǒng)包括一熱管系統(tǒng)冷凝器，一熱管系統(tǒng)蒸發(fā)器，分別與所述壓縮機系統(tǒng)的相應(yīng)功能部件一起設(shè)置，所述熱管系統(tǒng)冷凝器與所述熱管系統(tǒng)蒸發(fā)器通過管道連接，在該熱管系統(tǒng)的管道上設(shè)置有一用于控制管道開關(guān)的電磁閥；
該帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)還包括一控制單元，用于讀取室外溫度傳感器的數(shù)據(jù)并當(dāng)室外溫度低于預(yù)定溫度條件時，選擇開啟電磁閥并關(guān)閉所述壓縮機。
[0008]所述的該帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)，其中，該空調(diào)系統(tǒng)包括室內(nèi)機，在所述室內(nèi)機中設(shè)置所述熱管系統(tǒng)蒸發(fā)器和所述壓縮機系統(tǒng)蒸發(fā)器，并且該兩蒸發(fā)器相互并排固定設(shè)置，且共用一室內(nèi)風(fēng)機。
[0009]所述的該帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)，其中，設(shè)置包括室外機，在所述室外機中設(shè)置所述熱管系統(tǒng)冷凝器和所述壓縮機系統(tǒng)冷凝器，并且該兩冷凝器相互并排固定設(shè)置，且共用一室外風(fēng)機。
[0010]所述的機架式空調(diào)系統(tǒng)，其中，室外機的外側(cè)設(shè)置有用于熱管系統(tǒng)系統(tǒng)連接的液側(cè)管快速接頭和氣側(cè)管快速接頭，以及，用于壓縮機系統(tǒng)連接的液側(cè)管快速接頭和氣側(cè)管快速接頭。
[0011]所述的機架式空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)機的外側(cè)設(shè)置有用于熱管系統(tǒng)連接的液側(cè)管快速接頭和氣側(cè)管快速接頭，以及，用于壓縮機系統(tǒng)連接的液側(cè)管快速接頭和氣側(cè)管快速接頭。
[0012]所述的機架式空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述室內(nèi)機的位置低于所述室外機的位置進行安裝設(shè)置。
[0013]所述的機架式空調(diào)系統(tǒng)，其中，在所述壓縮機系統(tǒng)蒸發(fā)器與其對應(yīng)的液側(cè)管快速接頭之間還設(shè)置有一節(jié)流元件。
[0014]一種所述機架式空調(diào)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括以下步驟:
A、所述控制單元讀取室外溫度傳感器的數(shù)據(jù)并判斷是否低于預(yù)定溫度條件，如是，則開啟所述電磁閥并關(guān)閉所述壓縮機；
B、所述控制單元讀取室外溫度傳感器的數(shù)據(jù)并判斷是否低于預(yù)定溫度條件，如否，則關(guān)閉所述電磁閥并開啟所述壓縮機。
[0015]上述一種所述機架式空調(diào)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其中，所述預(yù)定溫度條件為5攝氏度或10攝氏度。
[0016]上述一種所述機架式空調(diào)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其中還包括所述控制單元對外部電源的檢測，并在所述空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置有蓄電池，在外部電源斷電時，控制切換由所述蓄電池維持所述電池磁閥的開啟。
[0017]本發(fā)明所提供的一種帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，由于采用了在普通空調(diào)的壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)外增加了熱管制冷循環(huán)系統(tǒng)，在室外環(huán)境溫度較高的時候，利用壓縮機制冷來提供冷源；在室外環(huán)境溫度較低的時候，自動切換到熱管系統(tǒng)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(diào)壓縮機設(shè)備使用壽命，降低了能耗，實現(xiàn)機柜數(shù)據(jù)中心節(jié)能運行，顯著減少了用戶運行成本，通過采用壓縮機系統(tǒng)與熱管系統(tǒng)并行設(shè)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(tǒng)能耗。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明所述的帶自然冷卻的機架式空調(diào)循環(huán)流路示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明所述的帶自然冷卻的機架式空調(diào)室內(nèi)機示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明所述的帶自然冷卻的機架式空調(diào)室外機示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明所述的帶自然冷卻的機架式空調(diào)氣流組織示意圖。
[0022]圖5是本發(fā)明所述的帶自然冷卻的機架式空調(diào)總裝示意圖。
[0023]圖6為本發(fā)明所述帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)方法的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明提供一種帶自然冷卻的機柜式數(shù)據(jù)中心的機架式空調(diào)系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍。
[0025]本發(fā)明所述的一種帶自然冷卻的機柜式數(shù)據(jù)中心的機架式空調(diào)系統(tǒng)，如圖1所示的原理結(jié)構(gòu)，其包括室內(nèi)機100和室外機200，空調(diào)系統(tǒng)的外形與現(xiàn)有技術(shù)區(qū)別不大，即圖1中的外側(cè)環(huán)繞管路:室外機200中的壓縮機201通過機械能將制冷劑進行壓縮，釋放熱量形成高溫高壓液體，并經(jīng)過壓縮機系統(tǒng)冷凝器211及其對應(yīng)的冷凝器風(fēng)扇即室外風(fēng)機212向外散熱。液體的制冷劑經(jīng)過壓縮機系統(tǒng)室外機的液側(cè)管快速接頭221、壓縮機系統(tǒng)液側(cè)連接管222，以及壓縮機系統(tǒng)室內(nèi)機的液側(cè)管快速接頭121流入室內(nèi)機100中。
[0026]在該室內(nèi)機100中，連接所述液側(cè)管快速接頭121的連接管上設(shè)置有適當(dāng)?shù)墓?jié)流元件122，經(jīng)過該節(jié)流元件122后接通一壓縮機系統(tǒng)的蒸發(fā)器123，在該蒸發(fā)器123中，制冷劑有液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)或氣液混合態(tài)，并吸收熱量，經(jīng)由室內(nèi)風(fēng)機124吹出低溫空氣，形成制冷。
[0027]從所述蒸發(fā)器123回流的主要是氣態(tài)低溫制冷劑，經(jīng)壓縮機系統(tǒng)室內(nèi)機的氣側(cè)管快速接頭125，連接室內(nèi)機100和室外機200的氣側(cè)連接管322，壓縮機系統(tǒng)室外機的氣側(cè)管快速連接接頭223，最終回流到壓縮機201，從而形成制冷工作的循環(huán)。
[0028]上述工作過程為現(xiàn)有技術(shù)的空調(diào)常見原理，機架式空調(diào)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機柜設(shè)備常用的空調(diào)結(jié)構(gòu)，外形與現(xiàn)有技術(shù)常見結(jié)構(gòu)類似，如圖2至圖5所示，其室內(nèi)機通常采用與機柜方便連接的機架連接方式。當(dāng)然，在擴展的技術(shù)方案實施例中，機架式空調(diào)系統(tǒng)并不限于室內(nèi)機和室外機分離的結(jié)構(gòu)，也可以采用一體式結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。
[0029]本發(fā)明的改進之處在于，在上述現(xiàn)有常見的空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，并線設(shè)置有利用自然環(huán)境溫度進行冷卻的熱管系統(tǒng)，并相應(yīng)在熱管系統(tǒng)和原有的壓縮機系統(tǒng)中設(shè)置有控制單元，對熱管系統(tǒng)的啟動條件進行控制。
[0030]本發(fā)明所述的帶自然冷卻的機架式空調(diào)系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，其主要針對的是室外環(huán)境溫度達(dá)到條件要求的情況下，比如冬天或北方較低溫度的環(huán)境，為節(jié)省長時間啟動壓縮機系統(tǒng)所造成的能耗損耗，降低成本，并且更加環(huán)保。
[0031]在本發(fā)明的較佳實施例中，如圖1所示，其在現(xiàn)有技術(shù)常見的空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)置了復(fù)線的制冷系統(tǒng)即熱管系統(tǒng)，所設(shè)置的熱管系統(tǒng)包括:一熱管系統(tǒng)冷凝器411，通常與所述壓縮機系統(tǒng)的冷凝器211并行設(shè)置，例如可以通過盤管和夾具固定在壓縮機系統(tǒng)的冷凝器211裝置之上，并列設(shè)置或間隔設(shè)置；從該熱管系統(tǒng)冷凝器411流出的制冷劑須采用相應(yīng)的制冷劑，例如R22，無須壓縮機的情況下，在室外較低溫度下也會為液態(tài)；熱管系統(tǒng)中的較低溫度的液態(tài)制冷劑通過相應(yīng)的液側(cè)管快遞接頭421，液側(cè)連接管422，連接到室內(nèi)機側(cè)熱管系統(tǒng)的液側(cè)管快速接頭521，從而進入室內(nèi)機100內(nèi)的熱管系統(tǒng)蒸發(fā)器523。
[0032]該熱管系統(tǒng)蒸發(fā)器523也采用附加固定在所述壓縮機系統(tǒng)的蒸發(fā)器123上的方式，可以采用現(xiàn)有的盤管或散熱片結(jié)構(gòu)方式，并列或間隔與所述壓縮機系統(tǒng)的蒸發(fā)器123一同設(shè)置。從所述熱管系統(tǒng)蒸發(fā)器523中經(jīng)過熱交換的制冷劑即變成稍高溫度的氣態(tài)，并經(jīng)過相應(yīng)的熱管系統(tǒng)中室內(nèi)機的氣側(cè)管快速接頭525，氣側(cè)連接管522，室外機的熱管系統(tǒng)氣側(cè)管快速接頭423，連通接入所述室外機的所述熱管系統(tǒng)冷凝器411中。
[0033]在上述熱管系統(tǒng)的制冷管路中，還設(shè)置有一電磁閥526用于控制該熱管系統(tǒng)的工作與否，較佳地是設(shè)置在所述熱管系統(tǒng)氣側(cè)管快速接頭524與所述熱管系統(tǒng)冷凝器411之間。當(dāng)然，為增加熱管系統(tǒng)的驅(qū)動，也可以設(shè)置驅(qū)動栗。
[0034]在本發(fā)明所述空調(diào)系統(tǒng)與所述熱管系統(tǒng)上還設(shè)置有控制單元，用來控制所述熱管系統(tǒng)的電磁閥工作時機，以及，空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機的工作時機，并可以設(shè)置在室外機上設(shè)置有溫度傳感器，用來感知室外溫度是否達(dá)到條件要求，例如室外溫度低于5攝氏度或10攝氏度時關(guān)閉所述壓縮機同時啟動所述電磁閥。
[0035]本發(fā)明所述熱管系統(tǒng)中的設(shè)置，為簡化結(jié)構(gòu)和降低成本，可以將所述室內(nèi)機設(shè)置在較低的位置，由于機架式空調(diào)通常設(shè)置在機柜的底部，因此，其水平位置通常接近樓層的地面，而其對應(yīng)的室外機應(yīng)設(shè)置在較高的位置，例如相對該樓層的天花板水平之室外。由此，可以保證熱管系統(tǒng)中的制冷劑液態(tài)可以通過重力作用向所述室內(nèi)機內(nèi)流動，而在氣側(cè)受重力影響較低，從而實現(xiàn)在所述熱管系統(tǒng)中無須外在驅(qū)動即可實現(xiàn)循環(huán)制冷。
[0036]本發(fā)明所述控制單元用來實現(xiàn)本發(fā)明的實現(xiàn)方法，其判斷室外溫度條件是