[发明专利]一种带自然冷却型空调系统及其控制系统

说明书

本发明公开了一种带自然冷却型空调系统，包括室内、室外模块。室外模块包括压缩机、冷凝器、储液器、制冷剂泵、旁通阀和旁路阀。室内模块包括节流装置和末端蒸发器。压缩机由一个或多个并联的压缩机构成；冷凝器的入口与压缩机的排气口相连；储液器的入口与冷凝器的出口相连；制冷剂泵的入口与储液器的出口相连；节流装置的入口与制冷剂泵的出口相连；末端蒸发器的入、出口各自与节流装置的出口及压缩机的回气口相连；旁通阀的进、出口各自与制冷剂泵的出、入口相连，旁通阀的出口还与压缩机的冷却电机口连接；旁路阀的进、出口各自与压缩机的排、回气口相连。本发明的空调系统能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源。

技术领域

本发明涉及一种用于数据中心的带自然冷却型空调系统及其控制系统。

背景技术

人类已经进入大数据时代，数据中心的规模与数量得到迅猛发展，并成为 信息社会的用电大户。为保证数据中心高效可靠运行，需要将数据中心的服务 器在运行过程中产生的热量迅速排出。据统计，现代化社会数据中心用电量占 全社会总电量的5％。IDC产业调研报告显示，截至2016年，数据中心的规模 达到714.5亿元。中国数据中心2016年用电量超过1200亿千瓦时，相当于三 峡水电站一年的发电量。对于企业而言，数据中心的用电费用是很大一笔开支， 大幅侵蚀企业利润。据统计，机房、基站空调的能耗占其总能耗的40％～50％。 数据中心围护结构封闭、显热负荷大、湿负荷小，当在春、秋过渡季节甚至冬 季时刻，数据中心室内温度高于室外温度时，传统的空调系统仍运行于压缩制 冷模式为机房内部提供冷量，不仅能耗大，并且还存在压缩机低温启动、润滑 效果差、能量调节等问题。为了降低数据中心的能耗，合理配置社会资源，需 要对数据中心制冷系统进行优化，其中利用自然冷源是目前解决数据中心机房 高能耗问题的首选方式，并且自然冷源为可再生能源。利用室外自然冷源已得 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，如新 风系统、气-气热交换系统和气-水热交换系统。另外由各类热管构成的复合空 调也不断被提出和运用，如重力型分离式热管、液泵动力型分离式热管以及气 泵动力型分离式热管。但上述方案大部分局限于小型数据中心机房空调上运 用，而对于大型数据中心则还未得到较好运用。

发明专利申请ZL201510350859.X提出一种三模式复合冷水机组，该机组 具备制冷模式、气泵模式以及重力热管模式，但该方案在制冷模式下性能强化， 并存在适用于输送距离较远的场合，故而存在一定不足。

发明专利申请ZL201710180390.9提出一种制冷与氟泵驱动自然冷却风冷 冷水机组，该机组只有两种工作模式，在自然冷源利用以及制冷性能提升方面 具备一定缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种带自然冷却型空调系 统及其控制系统，它能有效利用昼夜、过渡季节和冬季的室外自然冷源，大幅 度降低运行能耗，具有优异的节能减排效果。

实现本发明的目的的第一种技术方案是：一种带自然冷却型空调系统，包 括室外模块和室内模块；所述室外模块包括压缩机、冷凝器、储液器和制冷剂 泵；所述室内模块包括节流装置和末端蒸发器；所述压缩机由一个压缩机或多 个并联的压缩机构成，每个压缩机均具有排气口、回气口以及冷却电机口；所 述冷凝器的入口与压缩机的排气口相连；所述储液器的入口与所述冷凝器的出 口相连；所述制冷剂泵的入口与所述储液器的出口相连；所述节流装置的入口 与所述制冷剂泵的出口相连；所述末端蒸发器的入口与节流装置的出口相连， 所述末端蒸发器的出口与所述压缩机的回气口相连；所述室外模块还包括一个 旁通阀和一个旁路阀；所述旁通阀的进口和出口各自与所述制冷剂泵的出口和 入口相连，该旁通阀的出口处旁通一小部分冷媒直接输送至压缩机的电机冷却 口；所述旁路阀的进口和出口各自与所述压缩机的排气口与回气口相连。

上述的带自然冷却型空调系统，其中，所述节流装置为单个电子膨胀阀， 或为两个电子膨胀阀并联，或为电子膨胀阀与电磁阀并联，或为电动流量调节 阀与电子膨胀阀并联。