本實用新涉及一種雙冷源空調(diào)機(jī)，特別是涉及一種機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)。

背景技術(shù)：

近年來隨著云計算技術(shù)的快速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)中心開始向著巨型化的方向發(fā)展，單機(jī)柜功率密度不斷提高，5KW、7KW、10KW功率機(jī)柜已逐步成為常規(guī)配置。新一代數(shù)據(jù)中心表現(xiàn)為：規(guī)模更大、密度更高、制冷要求更高。數(shù)據(jù)機(jī)房的高功率密度化對空調(diào)系統(tǒng)的制冷及機(jī)房散熱提出了更高的要求，傳統(tǒng)風(fēng)冷式空調(diào)由于制冷量的限制以及制冷方式的局限已無法滿足機(jī)房制冷需求。從國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展來看，由于機(jī)柜功率密度的提高，在2010年以后，新一代數(shù)據(jù)中心尤其是大型數(shù)據(jù)中心基本采用制冷效率更高的水冷空調(diào)系統(tǒng)來滿足持續(xù)上升的制冷需求。

水冷空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水和冷凍水是從自來水管路上連接的，水不同于電，不可能有兩路市政供水，當(dāng)市政供水管網(wǎng)故障時(如水管爆裂或檢修)，一般修復(fù)的時間很長，數(shù)據(jù)中心會因斷水而停機(jī)，因此供水成為水冷式空調(diào)的薄弱環(huán)節(jié)。在杭州某數(shù)據(jù)中心就發(fā)生過用灑水車?yán)燃钡陌咐?。為保證冷凍水供水和冷卻水供水系統(tǒng)均能可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，在空調(diào)設(shè)計中需要將冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵分水器、集水器、主管路等都設(shè)計成1+1冗余備份方式。即使如此，在過去5年內(nèi)，大型數(shù)據(jù)機(jī)房水冷空調(diào)出現(xiàn)故障，80％原因是因為供水故障導(dǎo)致。

另外，傳統(tǒng)的水冷式空調(diào)機(jī)組利用冷水作為換熱介質(zhì)，需要把冷水引入到機(jī)房室內(nèi)，利用冷水盤管與室內(nèi)的熱空氣進(jìn)行換熱帶走室內(nèi)的熱量，其換熱效率很低，冷凍水管路復(fù)雜，閥門多、水進(jìn)機(jī)房后因管路原因跑冒滴漏對機(jī)房帶來一定的安全隱患。

為了解決水冷空調(diào)系統(tǒng)存在的冷水進(jìn)機(jī)房、停水后故障風(fēng)險大的問題，空調(diào)設(shè)備廠商進(jìn)行技術(shù)探索，提出解決方案，其中以專利號為 CN201420688958.X的《一種新型雙冷源空調(diào)系統(tǒng)》為代表技術(shù)，解決了冷水進(jìn)機(jī)房、停水后風(fēng)險大的問題。該專利技術(shù)對現(xiàn)有的風(fēng)冷式空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)變革，在冷凝管路上增加了水冷冷凝器，使風(fēng)冷機(jī)組可以與冷水機(jī)組的冷水對接，冷水不需要進(jìn)入機(jī)房室內(nèi)，利用水冷機(jī)組的冷水作為冷凝介質(zhì)，風(fēng)冷冷凝器備用；當(dāng)停水發(fā)生時冷水管路無法正常提供冷凝工作，此時啟動風(fēng)冷冷凝，不影響系統(tǒng)對機(jī)房的制冷。詳見圖1。

該專利有效解決了水進(jìn)機(jī)房以及水路故障導(dǎo)致機(jī)房發(fā)熱宕機(jī)的問題，具有一定的使用價值。其空調(diào)室內(nèi)部分(室內(nèi)主機(jī))并未做任何技術(shù)改變，室內(nèi)的制冷是依靠室內(nèi)的壓縮機(jī)系統(tǒng)工作來完成，室外的水冷空調(diào)機(jī)組只是作為冷凝側(cè)，對機(jī)房傳統(tǒng)風(fēng)冷式空調(diào)進(jìn)行了一個補(bǔ)充。這種技術(shù)方案更適合用于傳統(tǒng)風(fēng)冷式空調(diào)機(jī)組與水冷機(jī)組的對接改造，其技術(shù)重點在于防范供水故障給機(jī)房帶來的風(fēng)險，并沒有從空調(diào)節(jié)能角度去進(jìn)行設(shè)計。

上述專利的技術(shù)方案中，整個系統(tǒng)在水冷冷凝器工作時，有效降低了冷凝溫度，可以一定程度上降低室內(nèi)壓縮機(jī)耗電(冷凝溫度每降低1℃，壓縮機(jī)功率可減小3％左右)，但是由于在室外側(cè)增加了水泵、水冷空調(diào)機(jī)組這些大功率耗電部件，整體上會更加耗能。這對于大型數(shù)據(jù)機(jī)房而言會增加很大的運(yùn)行成本，且不符合國家提出的節(jié)能減排政策。

為了降低數(shù)據(jù)中心空調(diào)耗電量大的問題，并且有效解決水進(jìn)機(jī)房跑冒滴漏的風(fēng)險以及水路故障導(dǎo)致機(jī)房發(fā)熱宕機(jī)的問題，經(jīng)過技術(shù)研究，立足于本申請人對已申請專利技術(shù)201610604657.8《一種帶能耗監(jiān)測的雙回路機(jī)房制冷變頻熱管空調(diào)機(jī)》進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)新，提出一種機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)的技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)。

本實用新提供的一種機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)，包括空調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)體、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、熱管蒸發(fā)器、壓縮機(jī)蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、風(fēng)冷冷凝器、冷凝風(fēng)扇、水冷冷凝器和冷水空調(diào)機(jī)組，所述空調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)體上面依次設(shè)置有室內(nèi)風(fēng)機(jī)、熱管蒸發(fā)器、壓縮機(jī)蒸發(fā)器和壓縮機(jī)，所述機(jī)體內(nèi)還設(shè)置有膨脹閥；所述熱管蒸發(fā)器的上部通過熱管氣管管路與水冷冷凝器的上部相接，水冷冷凝器的下部通過熱管液管管路與熱管蒸發(fā)器的下部相接，形成一個封閉回路；所述壓縮機(jī)蒸發(fā)器通過管路與壓縮機(jī)相接，壓縮機(jī)的高壓口通過高壓銅管與風(fēng)冷冷凝器的下部相接，風(fēng)冷冷凝器的上部通過低壓銅管與所述膨脹閥相接，膨脹閥的另一端與壓縮機(jī)蒸發(fā)器的上部相接，形成另一個封閉回路；所述封閉回路中充注有冷媒介質(zhì)。

在上述技術(shù)方案中，所述風(fēng)冷冷凝器、冷凝風(fēng)扇和水冷冷凝器均設(shè)置在室外。

在上述技術(shù)方案中，所述冷凝風(fēng)扇通過連接件與風(fēng)冷冷凝器相接。

在上述技術(shù)方案中，所述水冷冷凝器的另一端面通過冷水管路與冷水空調(diào)機(jī)組相接。

在上述技術(shù)方案中，所述冷媒介質(zhì)為R22制冷劑或環(huán)保型R134 制冷劑。

本實用新所描述的機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)的技術(shù)方案，包含兩個制冷回路，一個制冷回路通過熱管換熱方式實現(xiàn)，另一個回路通過壓縮機(jī)制冷實現(xiàn)，兩個回路各自有獨立使用的室內(nèi)蒸發(fā)器和室外冷凝器。本技術(shù)方案主要用于大中型數(shù)據(jù)機(jī)房，與室外的冷水空調(diào)機(jī)組配合使用(冷水空調(diào)機(jī)組是本方案的配套設(shè)施)，當(dāng)室外冷水空調(diào)機(jī)組可以正常提供冷凍水的情況下，本系統(tǒng)采用熱管換熱方式對機(jī)房進(jìn)行制冷，當(dāng)水冷空調(diào)機(jī)組故障或水路故障，導(dǎo)致熱管制冷不能工作或制冷量不夠時壓縮機(jī)制冷才自動介入工作，平時壓縮機(jī)制冷回路不啟動，因此整個系統(tǒng)耗電部件少，能效比高，可有效節(jié)約機(jī)房空調(diào)的耗電。

熱管換熱方式制冷的原理：

室內(nèi)熱管蒸發(fā)器與室外水冷冷凝器通過一根氣管和一根液管相連，形成一個封閉的環(huán)流回路結(jié)構(gòu)。室內(nèi)熱管蒸發(fā)器采用的是換熱效率高的微通道換熱器，換熱器里面充注有一定量的制冷劑，制冷劑可選R22制冷劑(二氟一氯甲烷)或環(huán)保型R134a制冷劑(四氟乙烷)等。冷媒介質(zhì)在熱管蒸發(fā)器內(nèi)吸熱后氣化自然上升，通過蒸發(fā)器上部的氣管進(jìn)入室外水冷冷凝器，被冷凝器中的冷水冷卻后冷凝成為液態(tài)，液態(tài)制冷劑再通過液管自然回流進(jìn)蒸發(fā)器下部，然后再吸收熱量蒸發(fā)，周而復(fù)始循環(huán)把室內(nèi)熱量帶到室外。只要冷凝器中一直保持提供的冷水溫度低于制冷介質(zhì)的冷凝溫度(一般為15℃)，確保制冷介質(zhì)可以從氣態(tài)冷凝成液態(tài)，就可以實現(xiàn)熱管換熱，整個換熱過程利用制冷介質(zhì)的相變在室內(nèi)吸收熱量，在室外釋放熱量后成為液態(tài)靠重力作用回流到室內(nèi)，不需要任何機(jī)械能實現(xiàn)了換熱過程，能效比非常高。

壓縮機(jī)制冷回路的介入機(jī)制：

當(dāng)熱管換熱正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，壓縮機(jī)制冷回路是不工作的(壓縮機(jī)和其室外風(fēng)冷冷凝器處于停止?fàn)顟B(tài))。只有發(fā)生停水故障、室外冷水機(jī)組故障等情況，水冷冷凝器無法對制冷介質(zhì)進(jìn)行冷凝，此時壓縮機(jī)制冷回路自動開啟。

壓縮機(jī)制冷回路制冷原理：

壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、室外風(fēng)冷冷凝器和膨脹閥通過銅管串接形成一個封閉循環(huán)回路，里面充注一定量的制冷介質(zhì)。在壓縮機(jī)的壓力下，冷媒介質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，氣態(tài)冷媒介質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)，通過壓縮機(jī)高壓口和銅管進(jìn)入到室外風(fēng)冷冷凝器中，與室外空氣換熱釋放熱量，冷媒介質(zhì)從氣態(tài)冷凝變成液態(tài)，液態(tài)制冷介質(zhì)通過銅管進(jìn)入到膨脹閥，然后進(jìn)入室內(nèi)蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)后再進(jìn)入壓縮機(jī)，如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)室內(nèi)熱量向室外的轉(zhuǎn)移。

本實用新在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)部分，其中室內(nèi)機(jī)包含兩個蒸發(fā)器，一個為熱管蒸發(fā)器，一個為壓縮機(jī)蒸發(fā)器；室外機(jī)包含兩個冷凝器，一個是水冷冷凝器，與熱管蒸發(fā)器通過管路連接，另一個是風(fēng)冷冷凝器，與壓縮機(jī)蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)、膨脹閥相連接。

本實用新所描述的機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)，用于大中型數(shù)據(jù)中心機(jī)房時，與室外冷水空調(diào)機(jī)組配合使用，室內(nèi)機(jī)部分安裝在機(jī)房室內(nèi)，水冷冷凝器和風(fēng)冷冷凝器都安裝在室外，其有益效果如下：

1.由于冷水空調(diào)機(jī)組提供的冷凍水只需要進(jìn)入到本空調(diào)一體機(jī)的室外水冷冷凝器，不需要把冷水引入機(jī)房，因此避免了水進(jìn)入機(jī)房的風(fēng)險；

2.因為本系統(tǒng)配有備用的壓縮機(jī)和風(fēng)冷冷凝器制冷回路，當(dāng)水冷空調(diào)機(jī)組停機(jī)時可以自動啟動制冷無需人工參與，所以解決了停水導(dǎo)致冷水空調(diào)機(jī)組宕機(jī)給機(jī)房造成的風(fēng)險；

3.在冷水空調(diào)機(jī)組配合本空調(diào)一體機(jī)使用時，壓縮機(jī)、室外風(fēng)冷冷凝風(fēng)機(jī)都不工作，室內(nèi)只有風(fēng)機(jī)處于工作狀態(tài)，耗能部件少，利用熱管原理，冷媒介質(zhì)在室內(nèi)相變蒸發(fā)吸收熱量，其換熱效果要高于冷水傳導(dǎo)換熱，因此本空調(diào)一體機(jī)所需要的冷水溫度要高于冷水盤管換熱方式，這樣就降低了冷水空調(diào)機(jī)組的工作負(fù)荷。冷水不需要進(jìn)入機(jī)房內(nèi)部，不通過冷水盤管，因此可以減少冷水管路上水泵50％的功率。

*水泵功率系數(shù)并不是水泵的實際工作功率，僅代表所需功率大小，系數(shù)大表示所需功率高，本實用新可以廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、機(jī)場、車站、賓館等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

1.空調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)體；2.室內(nèi)風(fēng)機(jī)；3.熱管蒸發(fā)器；4.壓縮機(jī)蒸發(fā)器；5.壓縮機(jī)；6.壓縮機(jī)高壓銅管；7.壓縮機(jī)低壓銅管8.風(fēng)冷冷凝器；9. 冷凝風(fēng)扇；10.膨脹閥；11.冷水管路；12.水冷冷凝器；13.熱管液管管路；14.熱管氣管管路；15.冷水空調(diào)機(jī)組

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實施例不應(yīng)理解為對本實用新的限制。

本實用新機(jī)房制冷用雙回路水冷熱管風(fēng)冷空調(diào)一體機(jī)，包括空調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)體1、室內(nèi)風(fēng)機(jī)2、熱管蒸發(fā)器3、壓縮機(jī)蒸發(fā)器4、壓縮機(jī) 5、風(fēng)冷冷凝器8、冷凝風(fēng)扇9、水冷冷凝器12和冷水空調(diào)機(jī)組15，所述空調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)體1上面依次設(shè)置有室內(nèi)風(fēng)機(jī)2、熱管蒸發(fā)器3、壓縮機(jī)蒸發(fā)器4和壓縮機(jī)5，所述機(jī)體1內(nèi)還設(shè)置有膨脹閥10；所述熱管蒸發(fā)器3的上部通過熱管氣管管路14與水冷冷凝器12的上部相接，水冷冷凝器12的下部通過熱管液管管路13與熱管蒸發(fā)器3的下部相接，形成一個封閉回路；所述壓縮機(jī)蒸發(fā)器4通過管路與壓縮機(jī) 5相接，壓縮機(jī)5的高壓口通過高壓銅管6與風(fēng)冷冷凝器8的下部相接，風(fēng)冷冷凝器8的上部通過低壓銅管7與所述膨脹閥10相接，膨脹閥10的另一端與壓縮機(jī)蒸發(fā)器4的上部相接，形成另一個封閉回路；所述封閉回路中充注有冷媒介質(zhì)。

所述風(fēng)冷冷凝器8、冷凝風(fēng)扇9和水冷冷凝器12均設(shè)置在室外。

所述冷凝風(fēng)扇9通過連接件與風(fēng)冷冷凝器8相接。

所述水冷冷凝器12的另一端面通過冷水管路11與冷水空調(diào)機(jī)組 15相接。

所述冷媒介質(zhì)為R22制冷劑或環(huán)保型R134制冷劑。

如圖2所示：

室內(nèi)機(jī)部分包含空調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)體1、室內(nèi)風(fēng)機(jī)2、熱管蒸發(fā)器3、壓縮機(jī)蒸發(fā)器4、壓縮機(jī)5，其中室內(nèi)風(fēng)機(jī)2、熱管蒸發(fā)器3、壓縮機(jī)蒸發(fā)器4、壓縮機(jī)5都固定在空調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)體1上面。

室內(nèi)風(fēng)機(jī)2旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，帶動室內(nèi)空氣流動，使得熱空氣不斷掠過熱管蒸發(fā)器3和壓縮機(jī)蒸發(fā)器4的表面，與蒸發(fā)器里面的冷媒介質(zhì)換熱，經(jīng)過換熱后的冷空氣穿過室內(nèi)風(fēng)機(jī)2進(jìn)入到機(jī)房空間，從而對機(jī)房進(jìn)行制冷。

熱管蒸發(fā)器3通過熱管液管管路13連接到室外水冷冷凝器12的下部，通過熱管氣管管路14連接到室外水冷冷凝器12的上部。水冷冷凝器12的另一側(cè)是冷水管路11，它與另外的冷水機(jī)組的冷凍水對接，冷水在其中流動帶走氣態(tài)制冷介質(zhì)的熱量。

壓縮機(jī)蒸發(fā)器4下部通過銅管與壓縮機(jī)5相連，再通過壓縮機(jī)高壓銅管6與室外的風(fēng)冷冷凝器8相連，風(fēng)冷冷凝器8再通過壓縮機(jī)低壓銅管7與膨脹閥10相連，膨脹閥10的另一端通過銅管連接到壓縮機(jī)蒸發(fā)器4上部。冷凝風(fēng)扇9固定在風(fēng)冷冷凝器8的外殼上。

冷凝風(fēng)扇9旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，帶動室外空氣流動，使得空氣不斷掠過風(fēng)冷冷凝器8的表面，與蒸發(fā)器里面的冷媒介質(zhì)換熱，使冷媒介質(zhì)冷卻。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新的精神和范圍。這樣，倘若本實用新的這些修改和變型屬于本實用新權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。

本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。