一种节能空调装置

摘要

本发明公开了一种节能空调装置，包括室内机和室外机，通过管道连接，其中：所述的室内机包括至少一个设置在服务器机架出风侧的冷却背板，所述的室外机由并联的风冷换热器和冷冻水换热器组成，所述的风冷换热器和冷冻水换热器进气端分别设有电磁阀。本发明使用制冷剂和热虹吸原理，为服务器机架就近提供冷却，不仅解决服务器机架的散热问题，还可根据气候的变化选择使用自然冷源或冷水机组，大幅度节约了能耗，减少运行成本。

权利要求

1.一种节能空调装置，包括室内机和室外机，通过管道连接，采用制冷剂作为冷却工质；其特征在于：所述的室内机（1）包括至少一个安装在服务器机架出风侧的冷却背板（3），所述的室外机由并联的风冷换热器（6）和冷冻水换热器（9）组成，所述的风冷换热器进气端设有第一电磁阀（7），所述的冷冻水换热器进气端设有第二电磁阀（8）；

所述的风冷换热器采用冷凝盘管并设有可调速的风机；

所述的冷却背板采用蒸发盘管；

所述的冷冻水换热器设有调节水量的三通阀（10）；

当室外温度低于室内温度并有一定温差时，关闭第二电磁阀（8），打开第一电磁阀（7），冷却背板（3）内部的制冷剂工质汽化，通过管道上升到风冷换热器（6）的冷凝器盘管上部，制冷剂工质在风冷换热器（6）的冷凝器盘管内与大气环境换热进行散热，制冷剂冷凝成液体，然后经管道流回冷却背板（3）的蒸发器盘管底部；

当室内外温差较小或室外温度高于室内温度时，关闭第一电磁阀（7），打开第二电磁阀（8），冷却背板（3）吸收服务器机架（2）排出的热量，使冷却背板内部的制冷剂工质汽化，通过管道（4）上升到冷冻水换热器（9）内的冷凝器盘管上部，制冷剂工质在冷冻水换热器（9）内通过与冷水机组提供的冷冻水进行换热，制冷剂冷凝成液体，然后经管道（5）流回冷却背板（3）的蒸发器盘管底部。

说明书

一种节能空调装置

技术领域

[0001] 本发明涉及空调装置，尤其是涉及一种用于服务器机架散热的节能空调装置。

背景技术

[0002] 随着数据中心机器的增加，其热密度逐年上升，数据中心内大量采用的新型机架式服务器和刀片服务器的热密度已达20-30kW/机柜，常用的空调系统已难以满足这类高热密度的机房的冷却要求。现有部分机房采用冷冻水背板冷却技术，即在服务机架出风侧附近安装背板，该背板采用盘管式换热器，冷却介质为低温冷冻水。这种冷冻水背板技术存在以下不足：

[0003] 1.存在意外漏水风险。水冷背板将水带入服务器机架附近，一旦出现地震或其他意外事故导致漏水，后果非常严重；

[0004] 2.容易出现凝露现象。空调设施提供的冷冻水温度如果低于水冷背板进风的露点温度，背板上会产生凝结水；

[0005] 3.存在水锤风险。由于水冷背板遍及整个数据通信中心，所以会使用许多机架专用的水阀。这些阀门中的任何一个不正常工作，将可能在整个系统中引起水锤现象，导致冷却系统遭到破坏；

[0006] 4.水质易恶化。影响水质的因素有很多，其中包括呈现固体悬浮物、细菌污染和不合适的PH值，水质恶化会导致散热效果下降、设备故障。

发明内容

[0007] 本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，提出一种节能空调装置。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是设计一种节能空调装置，包括室内机和室外机，通过管道连接，其中：所述的室内机包括至少一个安装在服务器机架出风侧的冷却背板，所述的室外机由并联的风冷换热器和冷冻水换热器组成，所述的风冷换热器进气端设有第一电磁阀，所述的冷冻水换热器进气端设有第二电磁阀。

[0009] 在本发明的一个实施例中，节能空调装置包括室内机和室外机，通过管道连接，采用制冷剂作为冷却工质；所述的室内机包括至少一个安装在服务器机架出风侧的冷却背板，所述的室外机由并联的风冷换热器和冷冻水换热器组成，所述的风冷换热器和冷冻水换热器进气端分别设有电磁阀；

[0010] 所述的风冷换热器采用冷凝盘管并设有可调速的风机；

[0011] 所述的冷却背板采用蒸发盘管；

[0012] 所述的冷冻水换热器设有调节水量的三通阀；

[0013] 当室外温度低于室内温度并有一定温差时，关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀，冷却背板内部的制冷剂工质汽化，通过管道上升到风冷换热器的冷凝器盘管上部，制冷剂工质在风冷换热器的冷凝器盘管内与大气环境换热进行散热，制冷剂冷凝成液体，然后经管道流回冷却背板的蒸发器盘管底部；

[0014] 当室内外温差较小或室外温度高于室内温度时，关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，冷却背板吸收服务器机架排出的热量，使冷却背板内部的制冷剂工质汽化，通过管道上升到冷冻水换热器内的冷凝器盘管上部，制冷剂工质在冷冻水换热器内通过与冷水机组提供的冷冻水进行换热，制冷剂冷凝成液体，然后经管道流回冷却背板的蒸发器盘管底部。

[0015] 本发明使用制冷剂和热虹吸原理，为服务器机架就近提供冷却，解决服务器机架的散热问题；避免了服务器机架可能出现的漏水事故；还可根据气候的变化选择使用自然冷源或冷水机组，大幅度节约了能耗，减少运行成本。

附图说明

[0016] 下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

[0017] 图1是本本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0018] 如图1所示，本发明提出的节能空调装置包括：室内机1和由风冷换热器6和冷冻水换热器9并联组成的室外机，室内机和室外机通过管道连接。室内机1包括至少一个安装在服务器机架出风侧的冷却背板3，冷却背板3采用蒸发器盘管。由于通过冷却背板3的空气压力降很小，可以直接利用服务器机架的风机来获得必要的空气循环流量。风冷换热器6采用冷凝器盘管并设有可调速的风机。冷冻水换热器9由冷水机组制冷循环提供冷量。冷却背板3的蒸发器盘管上部通过蒸汽管4与风冷换热器6中的冷凝器盘管，或冷冻水换热器9中的冷凝器盘管上部连接，风冷换热器6和冷冻水换热器9的进气端分别设有第一电磁阀7和第二电磁阀8，用于风冷换热器6和冷冻水换热器9之间的切换。风冷换热器6的冷凝器盘管底部及冷冻水换热器9的冷凝器盘管底部通过输液管5与冷却背板3的蒸发器盘管底部连接。冷却背板3的蒸发器盘管与风冷换热器6的冷凝器盘管及冷冻水换热器9的冷凝器盘管通过蒸汽管4与输液管5形成封闭的空间，并充注一定量的制冷剂工质。 工作时，当室外温度低于室内温度并有一定温差时，关闭第二电磁阀8，打开第一电磁阀7，冷却背板3吸收服务器机架2排出的热量，冷却背板3内部的制冷剂工质汽化，通过蒸汽管4上升到风冷换热器6的冷凝器盘管上部。制冷剂工质在风冷换热器6的冷凝器盘管内与大气环境换热进行散热，制冷剂冷凝成液体，然后经输液管5流回冷却背板3的蒸发器盘管底部。风冷换热器6的冷凝器风机可以根据室外温度进行调速运行，以控制输液管液体温度不低于服务器机架出风露点温度，实现无冷凝水的全显热运行。当存在一定温差时，本发明可以利用自然冷源，源源不断的将服务器机架的热量散发到室外，达到良好的散热的效果。

[0019] 当室内外温差较小或室外温度高于室内温度时，关闭第一电磁阀7，打开第二电磁阀8，冷却背板3吸收服务器机架2排出的热量，使冷却背板内部的制冷剂工质汽化，通过蒸汽管4上升到冷冻水换热器9内的冷凝器盘管上部。制冷剂工质在冷冻水换热器9内通过与冷水机组提供的冷冻水进行换热，制冷剂冷凝成液体，然后经输液管5流回冷却背板3的蒸发器盘管底部。冷冻水换热器9可通过三通阀10调节冷冻水流量，以控制输液管液体温度不低于服务器机架出风露点温度，实现无冷凝水的全显热运行。当室内外温差较小时，本发明可以利用冷水机组提供的冷源，将服务器机架的热量传递给冷冻水，达到散热目的。

[0020] 普通的机房精密空调压缩机制冷系统能效比一般只能做到2.5～3.5。本发明提出的节能空调装置在室外温度较低的时候能够实现利用自然冷源，不需要利用压缩机提供动力，能效比可达到10以上；在室外温度较高的时候，可利用高效率冷水机组提供的冷冻水作为冷源，能效比可达到3.5～4.5，仍高于一般机房精密空调，节能效果明显，可显著减少用户运行成本。