[发明专利]数据中心热管复合空调系统及其运行方法

说明书

数据中心热管复合空调系统及其运行方法，包括热管模块、机械冷却模块、备用制冷模块及余热回收模块。余热回收模块包括供热端和蓄热装置，备用制冷模块包括备用蒸发器，三流体换热器包括内管、外管和外管上翅片，内管形成第一工质通道，内管和外管形成第二工质通道。热管模块、机械冷却模块分别与三流体换热器第二工质通道、第一工质通道连接，备用制冷模块、余热回收模块均与机械冷却模块连接。系统运行根据室内外环境温度、热管蒸发温度，采用热管自然冷却模式、热管耦合机械制冷模式、热管、机械及备用制冷模式及余热回收模式。本发明能够实现不同模式之间的切换，能够达到数据中心的冷却要求，且通过余热回收提高系统的能源利用率，降低能耗。

技术领域

本发明涉及制冷与空调技术领域，特别是一种数据中心热管复合空调系统及其运行方法。

背景技术

随着互联网数据中心（IDC）的快速增长，其处理的数据呈几何倍数级增长，数据中心装载的大量大功率电子设备在不间断的运行过程中将产生大量热量，对数据中心进行降温的制冷系统消耗了巨大的电力能源。据统计IDC空调制冷系统的能耗约占数据中心总能耗的30％～50％，这已经影响到数据中心的运行成本等，降低冷却设备的能耗成为迫切需要。

现有的数据中心的制冷系统和方法包括采用室外的自然散热模块或与备用室外散热模块共同实现散热，例如中国专利CN114599199A中公开的一种数据中心的制冷系统；以及采用机房外部空气单向流动和内循环散热制冷结合方式实现灵活制冷，例如中国专利CN114126322A中公开的一种制冷系统与数据中心；以及采用自然冷却装置、风机盘管、机械制冷设备等的组合控制进行高性能的制冷，例如中国专利CN115023094A中公开的一种数据中心增程式制冷系统及数据中心。上述现有技术虽然都提高了制冷效率，然而其对自然冷源的利用率仍不高，且对于数据中心低品位余热的回收率不高导致能耗仍较高；数据中心采用的机柜多是地板送风方式，机柜内气温随所处位置高度升高而增加，从而导致机柜内冷气流分布不均匀，使得散热高电子设备容易发生故障。因此，如何设计高效且热量回收率高的空调系统是目前仍需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种数据中心热管复合空调系统及其运行方法。

本发明的技术方案是：数据中心热管复合空调系统，包括热管模块、机械冷却模块、备用制冷模块及余热回收模块。

所述热管模块包括机柜内的第一热管蒸发器、第二热管蒸发器、第三热管蒸发器、第一节流装置、第二节流装置、第三节流装置和机柜外的氟泵、第一储液器；第一热管蒸发器、第二热管蒸发器和第三热管蒸发器输入端分别与第一节流装置、第二节流装置、第三节流装置输出端连接，第一节流装置、第二节流装置、第三节流装置输入端均与氟泵输出端连接，氟泵输入端与第一储液器输出端连接。

所述机械冷却模块包括单向阀、气液分离器、压缩机、冷凝器、第二储液器、第四节流装置、第一电磁阀、第一循环泵、风冷冷水机组、第二循环泵、第一带流量控制的止回阀和第二带流量控制的止回阀；单向阀输出端与气液分离器输入端连接，气液分离器输出端与压缩机输入端连接，压缩机输出端与冷凝器第一输入端连接，冷凝器第一输出端与第二储液器输入端连接，第二储液器输出端与第四节流装置输入端连接，第四节流装置输出端与第一电磁阀输入端连接；冷凝器第二输出端依次与第一带流量控制止回阀、第二带流量控制的止回阀和第一循环泵的输入端连接，第一循环泵输出端与风冷式冷水机组输入端连接，风冷式冷水机组输出端与第二循环泵输入端连接，第二循环泵输出端与与冷凝器第二输入端连接。

所述余热回收模块包括第一控制阀、第二控制阀、供热端、第三控制阀、第四控制阀、板式换热器和蓄热装置；第一控制阀输出端与供热端输入端连接，供热端输出端与第二控制阀输入端连接；第三控制阀输出端经过板式换热器与第四控制阀输入端连接。

所述备用制冷模块包括备用蒸发器、第五节流装置、第二电磁阀和第三电磁阀；备用蒸发器输入端与第五节流装置输出端连接，第五节流装置输入端与第二电磁阀输出端连接，备用蒸发器输出端与第三电磁阀输入端连接。