[发明专利]机房用热管复合型空调机组及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种能够最大化利用室内外侧温差低成本输送热量的热管复合型空调机组。

背景技术

信息产业和数字化建设的快速发展，推动了机房、基站的数量，建设规模快速增长，据统计机房、基站空调的能耗占其总能耗的40％～50％。机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续运行，在室内侧设定温度低于室外侧温度的季节，常规的空调系统仍需继续运行压缩式制冷系统，制冷系统工作效率低而且易发生故障，若能利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，将大大减小空调系统的能耗和运行成本。

利用室外低温空气为室内侧提供冷量的方法已得到业内学者和工程技术人员的关注，并以不同的形式展开工程技术研究，如目前采用的新风系统，此外还有不同形式的气-气、气-水热交换系统，以及应用热管技术的复合型空调。

中国实用新型专利ZL200720019537.8中公开了一种机房辅助节能制冷装置，当室外空气温度较低时，空调停止工作，直接将室外低温空气送至室内用于电子柜等设备降温，利用自然冷源，减少空调能耗。这种装置由于不能确保室内空气品质，无法杜绝室外的灰尘、水分等进入室内，易对服务器等电子设备造成损害。

中国实用新型专利ZL201020114596.X中公开了一种用于通信基站的自然冷能热交换装置，包括空气换热器、室内风机、室外风机及其箱体。当室外温度较低时，将室外低温空气引入，与室内空气进行热交换，间接利用自然冷源降低基站内空气温度，减少基站能耗。此装置虽然能够保证室内空气的品质，但对于热负荷大和温度均匀度要求高的机房对象，需要庞大的换热面积以克服气-气热交换器传热效率低的弊端。

中国发明专利申请CN201010528027.X中公开了一种风冷式热管型机房空调系统，该系统具有压缩式制冷和热管循环制冷两种工作模式。当室外温度≥20℃时制冷模式工作，参与制冷循环的第一制冷工质在蒸发冷凝器中蒸发吸热，冷却和冷凝第二制冷工质；当室外温度＜20℃时，系统转换为热管循环制冷模式，利用室外低温空气对第二制冷工质进行冷却和冷凝，压缩式制冷循环停止工作，从而有效减少全年空调能耗。此系统在利用室外低温空气冷量和确保室内空气品质方面弥补了前两种系统的不足，但压缩式制冷和热管循环制冷两种工作模式在某一温度点切换，系统的制冷量能否平稳衔接并可靠工作等，值得考量；同时热管循环工作的上限温度偏低不利于最大化利用室外低温空气的冷量。

实用新型专利ZL01278831.7公开了一种带循环泵的节能型制冷循环装置，在热管循环系统中使用循环泵有利于提高热管循环的工作效率，也简化了热管系统安装时对冷凝器、储液器和蒸发器相对位置的要求，但ZL01278831.7在最大化利用室外低温空气的冷量方面的不足与CN201010528027.X类似，即热管循环工作的上限温度必须较低才能与制冷循环平稳衔接。

发明内容

为避免机房空调系统在低温季节仍需要机械制冷所产生的高能耗及可靠性问题等不足，在全年大部分季节最大化地利用室外低温空气的冷源，本发明提供一种机房用热管复合型空调机组及其控制方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明机房用热管复合型空调机组的结构特点是所述空调机组中的冷源系统由热管模块和制冷模块复合构成；

所述制冷模块是以依次连接的压缩机组、冷凝器、节流机构以及蒸发冷凝器的蒸发通道构成第一工质循环回路，所述压缩机组的高压排气口与冷凝器的入口相连接，所述压缩机组的低压吸气口与蒸发通道的出口相连接；所述压缩机组由多台制冷压缩机构成，通过控制制冷压缩机的运行台数以及控制制冷压缩机的运行频率，调节所述制冷模块的产冷量；

所述热管模块是以依次连接的室内换热器、主电磁阀、风冷换热器、蒸发冷凝器的冷凝通道、储液器和液泵构成第二工质主回路，所述室内换热器的出口与主电磁阀的入口连接，室内换热器的入口与液泵的出口连接；在所述室内换热器的出口与蒸发冷凝器的冷凝通道的入口之间设置旁通支路，在所述旁通支路中设置旁通电磁阀；

本发明机房用热管复合型空调机组的结构特点也在于：所述蒸发冷凝器为板式换热器或壳管式换热器。

本发明机房用热管复合型空调机组的控制方法的特点是：

将宽环温带分解为制冷区、复合区和热管区三个功能区，所述空调机组中冷源系统的控制方式是针对不同的功能区，相应切换冷源系统运行制冷循环、复合循环和热管循环工作模式，其中：

对应于制冷区的制冷循环工作模式是：制冷模块投入工作；热管模块中液泵运行、旁通电磁阀开启、主电磁阀关闭；