一种数据中心带蓄冷功能的空调系统以及制冷方法与流程

1.本发明属于数据中心技术领域，特别涉及一种数据中心带蓄冷功能的空调系统以及制冷方法。


背景技术：

2.随着电子信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段。空调系统的可靠性直接影响数据中心的安全。。目前数据中心制冷空调大多采用的是压缩式制冷循环，因为考虑到制冷系统冷媒汽化及回油不良的因素，传统的精密空调的配管长度较短，这样就限制了空调的使用场景；目前数据中心为保证数据中心的可靠性和安全运行，大多都设置了蓄冷装置，但现有技术中，蓄冷多采用蓄冷罐方式，且仅限于在冷冻水空调系统中使用，在氟利昂制冷系统中，传统的水蓄冷方式便无法使用，使得氟利昂制冷系统的使用受到限制。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种数据中心带蓄冷功能的空调系统以及制冷方法，该系统中蓄冷模块是在氟冷系统内，不仅能够对氟利昂制冷系统相互配合，实现蓄冷的目的，而且还能够保证服务器的正常散热，在压缩机出现故障时，能够保证相变蓄冷模块储存的冷量继续对服务器进行散热，最大限度提供应急制冷，延长应急时间，保证服务器的正常工作，增压冷剂泵的设置，能够对制冷剂增压，保证制冷剂能够顺利的到达长配管的末端，更好地实现制冷的效果，提高了长配管精密空调的使用场景。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种数据中心带蓄冷功能的空调系统，包括内机、外机，所述内机和外机通过冷媒管相连接，所述内机和外机之间安装有第一单向阀和增压冷剂泵，所述第一单向阀和增压冷剂泵并联设置。
6.优选的，所述内机包括压缩机、冷凝器、相变蓄冷模块，所述压缩机、冷凝器、相变蓄冷模块依次连接形成一个闭环。
7.优选的，所述外机包括蒸发器，且蒸发器的输入端与冷凝器的输出端相连接，蒸发器的输出端与压缩机的输入端相连接。
8.优选的，在蒸发器与泠凝器之间一侧串联有第一膨胀阀、第一电磁阀、储液器、增压冷剂泵以及第一单向阀，第一单向阀用于防止制冷剂回流，保证了制冷效果，第一膨胀阀用于对制冷剂节流降压降温，储液器用于暂时存储制冷剂，第一电磁阀用于控制制冷剂的流动，当压缩机出现问题时，能够及时关闭相变蓄冷模块与压缩机之间的联系，保证相变蓄冷模块内的冷量全部用于对服务器散热，保证了散热效率。
9.优选的，还包括油分离器、气液分离器以及毛细管，所述油分离器的输入端与压缩机的输出端相连接，油分离器的输出端与泠凝器的输入端相连接，所述气液分离器的输出端与压缩机的输入端相连接，气液分离器的输入端与相变蓄冷模块以及蒸发器相连接，油
分离器用于将冷媒中的冷冻油分离出来，并通过毛细管排放到气液分离器中，保证冷冻油能够循环利用，降低了使用成本，保证了冷却效率，气液分离器能够将汽化的制冷剂与液体制冷剂分离开来，降低压缩机的负荷，提高了压缩机的使用寿命。
10.优选的，所述蒸发器设有两个，两个蒸发器并联在一起，蒸发器用于吸收热量，实现对服务器散热的目的。
11.优选的，所述相变蓄冷模块与蒸发器之间依次串联有第二膨胀阀、第二单向阀以及放冷冷剂泵，所述第二单向阀与放冷冷剂泵并联，第二膨胀阀用于节流降压降温，防止制冷剂压力过大对管道造成损坏，保证了管道的安全，第二单向阀防止制冷剂回流，保证了制冷剂的制冷效果，放冷冷机泵用于在压缩机故障的情况下，将制冷剂输送到蒸发器中，保证对服务器的正常散热，保证了服务器的正常工作。
12.优选的，在气液分离器与相变蓄冷模块之间安装有第二电磁阀，用于在压缩机故障时，关闭气液分离器与相变蓄冷模块之间的联系，保证相变制冷模块上的冷量全部用于对服务器散热，大大保证了散热效率，保证了服务器的正产工作。
13.优选的，在蒸发器与气液分离器之间设有过滤器，用于对制冷剂进行过滤，保证了制冷剂的纯净，提高了制冷效果。
14.一种数据中心带蓄冷功能的空调系统的制冷方法，包括如下步骤：
15.蓄冷过程：
16.压缩机排出的高压高温的冷媒进入油分离器，将冷媒中的冷冻油分离，分离出的冷冻油经毛细管回到气液分离器；经过油分离器后的冷媒经冷凝器进行冷凝，变为高压的液态，通过单向阀进入储液器，
17.在空调内外机高差在20m以内，配管长度在60m内情况下，打开第一单向阀，关闭增压冷剂泵，制冷剂通过第一单向阀进入储液器；在空调内外机高差大于20m，配管长度大于60m内情况下，关闭第一单向阀，打开增压冷剂泵，制冷剂通过增压冷剂泵进入储液器，从储液器排出的制冷剂一路经第一单向阀、第二膨胀阀节流降温降压后进入相变蓄冷模块内，蒸发汽化吸收相变蓄冷模块内相变材料的热量，使相变材料逐渐固化，待相变材料完全固化后关闭第二膨胀阀至5％，维持动态冷却，从相变蓄冷模块蒸发汽化后的制冷剂通过第二电磁阀回到气液分离器；
18.从储液器排出的制冷剂另一路经第一电磁阀、第一膨胀阀节流后变成低温低压的冷媒，在内机内吸热汽化后经过滤器至气液分离器完成气液分离，来自内机和来自蓄冷模块的气态的冷媒经气液分离器分离后气态的制冷剂再次回到压缩机，完成制冷循环；
19.放冷过程：
20.当压缩机故障时，无法进行正常的制冷循环；此时关闭压缩机、增压冷剂泵、第一电磁阀以及第二电磁阀，开启第二膨胀阀、放冷冷剂泵，来自内机的气态冷媒在相变蓄冷模块内冷凝，相变模块内的介质不断液化释放冷量，气态的冷媒冷凝变为液态冷媒，在放冷冷剂泵的驱动下输送至内机，经过第一膨胀阀节流后变成低温低压的冷媒，在蒸发器内吸热汽化后经过滤器后再循环至相变蓄冷模块内冷凝，如此循环，直至相变蓄冷模块介质无法提供冷凝散热需要的冷量结束，最大限度提供应急制冷，延长应急时间。
21.本发明的有益效果是：
22.1)该系统中蓄冷模块是在氟冷系统内，不仅能够对氟利昂制冷系统相互配合，实
现蓄冷的目的，而且还能够保证服务器的正常散热，在压缩机出现故障时，能够保证相变蓄冷模块储存的冷量继续对服务器进行散热，最大限度提供应急制冷，延长应急时间，保证服务器的正常工作，增压冷剂泵的设置，能够对制冷剂增压，保证制冷剂能够顺利的到达长配管的末端，更好地实现制冷的效果，提高了长配管精密空调的使用场景。
23.2)本装置蒸发器设有两个，两个蒸发器并联在一起，蒸发器用于吸收热量，实现对服务器散热的目的。
24.3)本装置在蒸发器与泠凝器之间一侧串联有第一膨胀阀、第一电磁阀、储液器、增压冷剂泵以及第一单向阀，所述第一单向阀与增压冷剂泵并联，第一单向阀用于防止制冷剂回流，保证了制冷效果，第一膨胀阀用于对制冷剂节流降压降温，储液器用于暂时存储制冷剂，第一电磁阀用于控制制冷剂的流动，当压缩机出现问题时，能够及时关闭相变蓄冷模块与压缩机之间的联系，保证相变蓄冷模块内的冷量全部用于对服务器散热，保证了散热效率。
25.4)本装置相变蓄冷模块与蒸发器之间依次串联有第二膨胀阀、第二单向阀以及放冷冷剂泵，所述第二单向阀与放冷冷剂泵并联，第二膨胀阀用于节流降压降温，防止制冷剂压力过大对管道造成损坏，保证了管道的安全，第二单向阀防止制冷剂回流，保证了制冷剂的制冷效果，放冷冷机泵用于在压缩机故障的情况下，将制冷剂输送到蒸发器中，保证对服务器的正常散热，保证了服务器的正常工作。
26.5)本装置油分离器用于将冷媒中的冷冻油分离出来，并通过毛细管排放到气液分离器中，保证冷冻油能够循环利用，降低了使用成本，保证了冷却效率，气液分离器能够将汽化的制冷剂与液体制冷剂分离开来，降低压缩机的负荷，提高了压缩机的使用寿命。
27.6)本装置在气液分离器与相变蓄冷模块之间安装有第二电磁阀，用于在压缩机故障时，关闭气液分离器与相变蓄冷模块之间的联系，保证相变制冷模块上的冷量全部用于对服务器散热，大大保证了散热效率，保证了服务器的正产工作。
28.7)本装置在蒸发器与气液分离器之间设有过滤器，用于对制冷剂进行过滤，保证了制冷剂的纯净，提高了制冷效果。
附图说明
29.附图1是本发明蓄冷的结构示意图。
30.附图2是本发明放冷的结构示意图。
31.图中：1、压缩机；2、油分离器；3、冷凝器；4、增压冷剂泵；5、第一单向阀；6、储液器；7、第一电磁阀；8、第二单向阀；9、放冷冷剂泵；10、第二膨胀阀；11、第一膨胀阀；12、蒸发器；13、过滤器；14、第二电磁阀；15、气液分离器；16、相变蓄冷模块；17、毛细管。
具体实施方式
32.下面结合附图1
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2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、
“
左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.一种数据中心带蓄冷功能的空调系统，包括内机、外机，所述内机和外机通过冷媒管相连接，所述内机包括压缩机1、冷凝器3、相变蓄冷模块16，所述压缩机1、冷凝器3、相变蓄冷模块16依次连接形成一个闭环，所述外机包括蒸发器12，且蒸发器12的输入端与冷凝器3的输出端相连接，蒸发器12的输出端与压缩机1的输入端相连接。
35.所述蒸发器12设有两个，两个蒸发器12并联在一起，蒸发器12用于吸收热量，实现对服务器散热的目的。
36.在蒸发器12与泠凝器之间一侧串联有第一膨胀阀11、第一电磁阀7、储液器6、增压冷剂泵4以及第一单向阀5，所述第一单向阀5与增压冷剂泵4并联，第一单向阀5用于防止制冷剂回流，保证了制冷效果，第一膨胀阀11用于对制冷剂节流降压降温，储液器6用于暂时存储制冷剂，第一电磁阀7用于控制制冷剂的流动，当压缩机1出现问题时，能够及时关闭相变蓄冷模块16与压缩机1之间的联系，保证相变蓄冷模块16内的冷量全部用于对服务器散热，保证了散热效率。
37.所述相变蓄冷模块16与蒸发器12之间依次串联有第二膨胀阀10、第二单向阀8以及放冷冷剂泵9，所述第二单向阀8与放冷冷剂泵9并联，第二膨胀阀10用于节流降压降温，防止制冷剂压力过大对管道造成损坏，保证了管道的安全，第二单向阀8防止制冷剂回流，保证了制冷剂的制冷效果，放冷冷机泵用于在压缩机1故障的情况下，将制冷剂输送到蒸发器12中，保证对服务器的正常散热，保证了服务器的正常工作。
38.其中，压缩机1和增压冷剂泵4、放冷冷剂泵9均具备变频功能，根据负荷变化变频控制，使得制冷剂能够得到最大程度的利用，保证了对服务器的制冷效果。
39.还包括油分离器2、气液分离器15以及毛细管17，所述油分离器2的输入端与压缩机1的输出端相连接，油分离器2的输出端与泠凝器的输入端相连接，所述气液分离器15的输出端与压缩机1的输入端相连接，气液分离器15的输入端与相变蓄冷模块16以及蒸发器12相连接，油分离器2用于将冷媒中的冷冻油分离出来，并通过毛细管17排放到气液分离器15中，保证冷冻油能够循环利用，降低了使用成本，保证了冷却效率，气液分离器15能够将汽化的制冷剂与液体制冷剂分离开来，降低压缩机1的负荷，提高了压缩机1的使用寿命。
40.在气液分离器15与相变蓄冷模块16之间安装有第二电磁阀14，用于在压缩机1故障时，关闭气液分离器15与相变蓄冷模块16之间的联系，保证相变制冷模块上的冷量全部用于对服务器散热，大大保证了散热效率，保证了服务器的正产工作。
41.在蒸发器12与气液分离器15之间设有过滤器13，用于对制冷剂进行过滤，保证了制冷剂的纯净，提高了制冷效果。
42.该系统不仅能够对氟利昂制冷系统相互配合，实现蓄冷的目的，而且还能够保证服务器的正常散热，在压缩机1出现故障时，能够保证相变蓄冷模块16储存的冷量继续对服务器进行散热，最大限度提供应急制冷，延长应急时间，保证服务器的正常工作。
43.一种数据中心带蓄冷功能的空调系统的制冷方法，包括如下步骤：
44.蓄冷过程：
45.压缩机1排出的高压高温的冷媒进入油分离器2，将冷媒中的冷冻油分离，分离出
的冷冻油经毛细管17回到气液分离器15；经过油分离器2后的冷媒经冷凝器3进行冷凝，变为高压的液态，通过单向阀进入储液器6，
46.在空调内外机高差在20m以内，配管长度在60m内情况下，打开第一单向阀5，关闭增压冷剂泵4，制冷剂通过第一单向阀5进入储液器6；在空调内外机高差大于20m，配管长度大于60m内情况下，关闭第一单向阀5，打开增压冷剂泵4，制冷剂通过增压冷剂泵4进入储液器6，从储液器6排出的制冷剂一路经第一单向阀5、第二膨胀阀10节流降温降压后进入相变蓄冷模块16内，蒸发汽化吸收相变蓄冷模块16内相变材料的热量，使相变材料逐渐固化，待相变材料完全固化后关闭第二膨胀阀10至5％，维持动态冷却，从相变蓄冷模块16蒸发汽化后的制冷剂通过第二电磁阀14回到气液分离器15；
47.从储液器6排出的制冷剂另一路经第一电磁阀7、第一膨胀阀11节流后变成低温低压的冷媒，在内机内吸热汽化后经过滤器13至气液分离器15完成气液分离，来自内机和来自蓄冷模块的气态的冷媒经气液分离器15分离后气态的制冷剂再次回到压缩机1，完成制冷循环；
48.放冷过程：
49.当压缩机1故障时，无法进行正常的制冷循环；此时关闭压缩机1、增压冷剂泵4、第一电磁阀7以及第二电磁阀14，开启第二膨胀阀10、放冷冷剂泵9，来自内机的气态冷媒在相变蓄冷模块16内冷凝，相变模块内的介质不断液化释放冷量，气态的冷媒冷凝变为液态冷媒，在放冷冷剂泵9的驱动下输送至内机，经过第一膨胀阀11节流后变成低温低压的冷媒，在蒸发器12内吸热汽化后经过滤器13后再循环至相变蓄冷模块16内冷凝，如此循环，直至相变蓄冷模块16介质无法提供冷凝散热需要的冷量结束，最大限度提供应急制冷，延长应急时间。
50.其中，附图1
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2上的箭头表示制冷剂的流动路径。
51.以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。