一种防凝露冷媒循环热管系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种防凝露冷媒循环热管系统，包括安装在机房内的背板蒸发器和安装在机房外的水冷冷凝器，其中背板蒸发器上还循环连通有冷媒管道，冷媒管道局部包囊设置在水冷冷凝器内，其特征是水冷冷凝器的进水或出水管路上安装有一电动水阀，冷媒管道的出口管路上靠近水冷冷凝器安装有一温度传感器，机房内安装有一露点传感器/温湿度传感器，电动水阀、温度传感器和露点传感器/温湿度传感器分别与控制器电连接。本发明同时公开了一种防凝露冷媒循环热管系统的控制方法。本发明控制方法简单有效，可完全避免背板系统凝露，并解决了现有技术增加一级中间换热器所带来的占用空间大、管路复杂、防凝露效果不佳以及冷源的利用率低等问题。

权利要求

1.一种防凝露冷媒循环热管系统的控制方法，防凝露冷媒循环热管系统包括安装在机房(1)内的背板蒸发器(2)和安装在机房外的水冷冷凝器(3)，其中背板蒸发器上还循环连通有冷媒管道(4)，冷媒管道局部包囊设置在水冷冷凝器内，水冷冷凝器的进水或出水管路上安装有一电动水阀(5)，冷媒管道的出口管路上靠近水冷冷凝器安装有一温度传感器(6)，机房内安装有一温湿度传感器(7)，电动水阀、温度传感器和温湿度传感器分别与控制器(8)电连接；所述电动水阀(5)为电动二通阀，电动二通阀的两端分别装配连接在水冷冷凝器(3)的出水管路上；或者，所述电动水阀为电动三通阀，电动三通阀两端分别装配连接在水冷冷凝器的出水管路上，第三端与水冷冷凝器的进水管路连通；其特征是包括以下步骤：

1)通过温度传感器(6)和温湿度传感器(7)实时检测出冷媒管道(4)出口管路的冷媒出口温度和机房(1)内的温湿度；

2)由控制器(8)根据机房内的干球温度和相对湿度计算出机房内露点温度；

3)对比冷媒出口温度和机房内露点温度，通过控制器控制电动水阀(5)的开度大小；

所述步骤3)中可确保冷媒出口温度＞机房内露点温度，当冷媒出口温度＜机房内露点温度+1℃时，控制器(8)控制电动水阀(5)的开度关小；当冷媒出口温度＞机房内露点温度+1.5℃时，控制器控制电动水阀的开度开大；最终确保机房内露点温度+1℃≤冷媒出口温度≤机房内露点温度+1.5℃。

说明书

一种防凝露冷媒循环热管系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种防凝露冷媒循环热管系统及其控制方法，属于热管制冷背板技术领域。

背景技术

[0002] 热管制冷背板技术主要应用于通信机房，特别是IDC机房、数据机房和BOS计算机房，由于这些地方均采用大功率机柜，发热量大,机柜局部的发热量很大，通过在机柜上安装热管制冷背板，解决了机房局部过热的难题，提高了空调系统的利用效率，降低了空调机房的用电量，实现了节能增效。

[0003] 由于热管制冷背板是直接安装于机柜背门上，为了使机房内不存在漏水安全隐患，目前较为可靠的技术是采用冷媒循环的热管制冷背板系统，其工作原理是：冷媒在内置于背板的蒸发器吸收机柜热量蒸发后，通过重力热管循环，流到室外的背板水冷冷凝器，并由外部冷水系统提供的低温冷水把冷媒热量带走冷凝，在重力热管循环作用下重新流回背板蒸发器产生冷量,对大功率机柜进行冷却。一般来说冷水系统为整个建筑空调水系统，除了供给热管背板冷水源外，还对建筑内的其它的一些空调设备如精密空调、风机盘管等提供7℃出水温度的恒定冷源。

[0004] 由于与热管制冷背板进行换热的水冷冷凝器的水源为7℃水温的水，如果7℃水温的水直接进入水冷冷凝器与热管背板制冷剂进行换热的话，则水冷冷凝器制冷剂出口的温度会相当低。这么低温的制冷剂通过冷媒管道进入机房后，使得管道和热管背板表面低于机房内的露点而造成凝露，对机房内的IT设备将产生严重的安全隐患。

[0005] 如图1所示，为了解决热管背板系统的凝露问题，现有技术为将自然冷源的冷水机7℃出水，通过在外部冷水系统和背板水冷冷凝器3之间增加一级中间换热器9，变成12℃的水，通过12℃的水进入与热管背板换热的水冷冷凝器3，与热管背板进行换热，以便提高背板系统水冷冷凝器3冷媒的出口温度，预防机房1内的背板冷媒管道4和背板蒸发器2出现结露对机房IT设备造成安全隐患。目前的这项技术需额外增加一级中间换热器
9，换热器的安装空间需增大，同时由于增加了一级中间换热器，冷源的利用率大大降低。而且水系统中还要增加循环水泵，安装管路也变得更加复杂，成本更高；另外，由于采用固定的水温控制，如果机房空气湿度有变化，使得空气露点温度上升到设计水温以上时，热管冷媒系统仍然有可能出现冷媒出口温度低于空气露点从而导致凝露的问题。因此，有必要作进一步改进。

发明内容

[0006] 本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、成本低、占用空间小的防凝露冷媒循环热管系统及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。

[0007] 按此目的设计的一种防凝露冷媒循环热管系统，包括安装在机房内的背板蒸发器和安装在机房外的水冷冷凝器，其中背板蒸发器上还循环连通有冷媒管道，冷媒管道局部包囊设置在水冷冷凝器内，其结构特征是水冷冷凝器的进水或出水管路上安装有一电动水阀，冷媒管道的出口管路上靠近水冷冷凝器安装有一温度传感器，机房内安装有一露点传感器/温湿度传感器，电动水阀、温度传感器和露点传感器/温湿度传感器分别与控制器电连接。

[0008] 所述电动水阀安装在水冷冷凝器的出水管路上。

[0009] 所述电动水阀为电动二通阀，电动二通阀的两端分别装配连接在水冷冷凝器的出水管路上；或者，所述电动水阀为电动三通阀，电动三通阀两端分别装配连接在水冷冷凝器的出水管路上，第三端与水冷冷凝器的进水管路连通。所述背板蒸发器为一组以上。

[0010] 一种防冷凝露循环热管系统的控制方法，包括以下步骤：

[0011] 1）通过温度传感器及露点传感器/温湿度传感器实时检测出冷媒管道出口管路的冷媒出口温度和机房内的温湿度；

[0012] 2）由控制器根据机房内的干球温度和相对湿度计算出机房内露点温度；

[0013] 3）对比冷媒出口温度和机房内露点温度，通过控制器控制电动水阀的开度大小。

[0014] 所述步骤3中可确保冷媒出口温度＞机房内露点温度，当冷媒出口温度＜机房内露点温度+1℃时，控制器控制电动水阀的开度关小；当冷媒出口温度＞机房内露点温度+1.5℃时，控制器控制电动水阀的开度开大；最终确保机房内露点温度+1℃≤冷媒出口温度≤机房内露点温度+1.5℃。

[0015] 本发明控制方法简单有效，可完全避免背板系统凝露，并解决了现有技术增加一级中间换热器所带来的占用空间大、管路复杂、防凝露效果不佳以及冷源的利用率低等问题。

附图说明

[0016] 图1为现有技术的原理图。

[0017] 图2为本发明采用二通水阀实施例的原理图；

[0018] 图3为本发明采用三通水阀实施例的原理图。

[0019] 图中：1为机房，2为背板蒸发器，3为水冷冷凝器，4为冷媒管道，5为电动水阀，6为温度传感器，7为控制器，8为露点温度传感器/温湿度传感器，9为中间换热器。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

[0021] 第一实施例

[0022] 参见图2，一种防凝露冷媒循环热管系统，包括安装在机房1内的三组背板蒸发器2和安装在机房1外的水冷冷凝器3，其中背板蒸发器2上还循环连通有冷媒管道4，冷媒管道4局部包囊设置在水冷冷凝器3内，水冷冷凝器3的进水管路上安装有一电动水阀5，冷媒管道4的出口管路上靠近水冷冷凝器3安装有一温度传感器6，机房1内安装有一露点传感器/温湿度传感器8，电动水阀5、温度传感器6和露点传感器/温湿度传感器7分别与控制器8电连接。电动水阀5为电动二通阀，电动二通阀的两端分别装配连接在水冷冷凝器3的出水管路上。

[0023] 第二实施例

[0024] 参见图3，本实施例与第一实施例的不同之处在于：电动水阀5为电动三通阀，电动三通阀两端分别装配连接在水冷冷凝器3的出水管路上，第三端与水冷冷凝器3的进水管路连通。其余未述部分，同第一实施例。

[0025] 一种防凝露冷媒循环热管系统的控制方法，包括以下步骤：1）通过温度传感器6及露点传感器/温湿度传感器7实时检测出冷媒管道4出口管路的冷媒出口温度和机房1内的温湿度；2）由控制器8根据机房1内的干球温度和相对湿度计算出机房1内露点温度；3）对比冷媒出口温度和机房内露点温度，通过控制器8控制电动水阀5的开度大小。步骤3中可确保冷媒出口温度＞机房内露点温度，当冷媒出口温度＜机房内露点温度+1℃时，控制器8控制电动水阀5的开度关小，通过调小水量来提高冷媒出口温度；当冷媒出口温度＞机房内露点温度+1.5℃时，控制器8控制电动水阀5的开度开大，通过加大水量来适当降低冷媒出口温度；最终确保机房内露点温度+1℃≤冷媒出口温度≤机房内露点温度+1.5℃。
由于冷媒管道4的出口温度至少比机房内露点温度高出1℃，所以此方法可以确保机房1内不产生凝露。