一種熱管空調(diào)組合裝置及制冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制冷與空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱管空調(diào)組合裝置及制冷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)據(jù)中心或通信機(jī)房中，連續(xù)運(yùn)行的IT和通訊設(shè)備發(fā)熱量大，需要專門的冷卻降溫設(shè)備進(jìn)行常年溫度控制，以保證設(shè)備的正常工作運(yùn)行。傳統(tǒng)上完全依靠空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行降溫溫控，需要空調(diào)壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)房能耗大、業(yè)務(wù)運(yùn)行成本高；為實(shí)現(xiàn)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排，一種方法是通過(guò)引入熱管散熱方式以盡可能利用室外自然冷源，減少空調(diào)壓縮機(jī)工作時(shí)間。
[0003]無(wú)動(dòng)力一體式熱管空調(diào)組合機(jī)組及制冷方法(CN201110368029.1)、一種帶自然冷卻功能的液泵供液多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組(CN200910235429.8)分別提出了一種整體式和分體式的熱管空調(diào)組合裝置方案，其基本思路是空調(diào)系統(tǒng)與熱管系統(tǒng)以切換方式共用一套蒸發(fā)器和冷凝器，即組成唯一一個(gè)工作回路；當(dāng)外部環(huán)境溫度較低時(shí)熱管系統(tǒng)獨(dú)立工作；當(dāng)外部環(huán)境溫度較高使得熱管系統(tǒng)不能滿足降溫要求時(shí)停止熱管模式運(yùn)行時(shí)，將空調(diào)系統(tǒng)切換進(jìn)入工作環(huán)路以空調(diào)模式運(yùn)行，以達(dá)到既充分利用自然冷源又可全年支持降溫工作的目的。上述方案空調(diào)機(jī)組和熱管兩套系統(tǒng)不能同時(shí)運(yùn)行、只允許切換工作，降低了自然冷源利用率，并且兩套系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能設(shè)計(jì)上互相牽制從而導(dǎo)致裝置整體運(yùn)行性能和可靠性受到局限，對(duì)數(shù)據(jù)中心或通信機(jī)房中設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行形成潛在風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]一種復(fù)疊機(jī)械制冷的液泵驅(qū)動(dòng)熱管裝置及運(yùn)行方法(CN201210084797.9)針對(duì)上述問(wèn)題提出了改進(jìn)方案，即主工作回路只共用一套室內(nèi)蒸發(fā)器的方案，機(jī)械制冷回路和熱管冷卻回路為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，可以單獨(dú)或者同時(shí)工作，主工作回路冷凝器由室外換熱器(參與熱管冷卻回路)與換熱器串聯(lián)相接而成。該方案中由于室外換熱器與換熱器串接，導(dǎo)致回路管道內(nèi)制冷工質(zhì)流動(dòng)互相牽制，為減少牽制而單獨(dú)設(shè)置直通管路以及增加控制閥門，但在機(jī)械制冷回路和熱管冷卻回路同時(shí)工作情況下無(wú)法避免互相牽制，而且在一定溫差情況下室外換熱器變成換熱器的熱阻，降低了裝置的制冷效能；另外該方案所采用的運(yùn)行方法，在邊界溫差情況下將導(dǎo)致回路的頻繁切換進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組整體性能和可靠性的降低，因此該解決方案存在一定的缺陷。
[0005]因此，如何設(shè)計(jì)一種既能提高室外自然冷源利用率，又能提高機(jī)組整體性能和可靠性，進(jìn)而研宄提出更佳的解決方案，確保數(shù)據(jù)中心或通信機(jī)房設(shè)備全年正常穩(wěn)定運(yùn)行的制冷降溫裝置，是本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種熱管空調(diào)組合裝置及制冷方法，通過(guò)機(jī)械制冷回路和熱管冷卻回路更加完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和更加合理的制冷方法設(shè)計(jì)，并通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)和手動(dòng)調(diào)節(jié)雙重手段，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的裝置能夠采用單獨(dú)或聯(lián)合運(yùn)行等多種工作模式，在適應(yīng)不同的室外環(huán)境溫度情況，滿足機(jī)房?jī)?nèi)全年室內(nèi)溫控的可靠和高效的同時(shí)，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種熱管空調(diào)組合裝置，包括熱管冷卻回路和機(jī)械制冷回路，所述機(jī)械制冷回路由換熱器空調(diào)側(cè)輸入輸出、氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流部件首尾依次連接而成；熱管冷卻回路由室內(nèi)蒸發(fā)器、閥門組件、室外一體化換熱器、儲(chǔ)液器、液泵首尾依次相連而成；
[0009]所述室外一體化換熱器由所述室外熱管冷凝器和所述換熱器組成，所述室外熱管冷凝器的輸出與所述換熱器熱管側(cè)輸出并聯(lián)，所述換熱器熱管側(cè)輸入與第一閥門組串接，所述室外熱管冷凝器輸入與第二閥門組串接；
[0010]所述室外熱管冷凝器設(shè)置在所述室外一體化熱換器的高部，所述換熱器設(shè)置在所述室外一體化熱換器的低部；
[0011]所述換熱器高于液泵；
[0012]所述室內(nèi)蒸發(fā)器位于機(jī)房?jī)?nèi)。
[0013]優(yōu)選地，所述第二閥門組和所述第一閥門組均由手動(dòng)閥門和感應(yīng)閥門混合組成。
[0014]優(yōu)選地，所述第二閥門組和所述第一閥門組均各由一個(gè)手動(dòng)閥門構(gòu)成。
[0015]優(yōu)選地，所述換熱器為間壁換熱器或混合式換熱器。
[0016]優(yōu)選地，所述室內(nèi)蒸發(fā)器和室外熱管冷凝器均為風(fēng)冷式翅片結(jié)構(gòu)。
[0017]優(yōu)選地，所述室外熱管冷凝器使用室外自然冷源參與熱管制冷，所述換熱器采用機(jī)械制冷源參與熱管制冷。
[0018]優(yōu)選地，所述熱管冷卻回路和機(jī)械制冷回路的管道內(nèi)部均密封制冷工質(zhì)。
[0019]優(yōu)選地，所述液泵為噴射泵、虹吸泵或機(jī)械泵。
[0020]本發(fā)明另一目的在于提供一種熱管空調(diào)組合裝置的制冷方法，具體如下:
[0021]啟動(dòng)裝置，蒸發(fā)器正常運(yùn)行，當(dāng)溫差T1-To > N2時(shí)，開(kāi)啟第二閥門組，將所述室外熱管冷凝器啟動(dòng)并運(yùn)行、開(kāi)啟第一閥門組將所述機(jī)械制冷回路啟動(dòng)并運(yùn)行，使所述熱管回路可同時(shí)使用室外自然冷源和機(jī)械制冷源為室內(nèi)降溫；其中Ti為室內(nèi)溫度，To為室外溫度，N2為熱管使用室外自然冷源開(kāi)啟運(yùn)行的臨界溫差上限，一般N2 ^ 5 ;
[0022]若室內(nèi)外溫差繼續(xù)增加，當(dāng)T1-To > M2時(shí)，關(guān)閉所述機(jī)械制冷回路運(yùn)行、開(kāi)啟所述室外熱管冷凝器運(yùn)行，使所述熱管回路單獨(dú)使用室外自然冷源為室內(nèi)降溫，M2為熱管單獨(dú)采用室外自然冷源實(shí)現(xiàn)足夠溫控的穩(wěn)定溫差上限，一般M2 ^ 10以及M2 > N2 ;此時(shí)與所述換熱器熱管側(cè)輸入串接的第一閥門組關(guān)閉，與所述室外熱管冷凝器串接的第二閥門組開(kāi)啟；
[0023]若室內(nèi)外溫差發(fā)生減少，且溫差T1-To < Ml時(shí)，開(kāi)啟所述機(jī)械制冷回路運(yùn)行、開(kāi)啟所述室外熱管冷凝器運(yùn)行，使所述熱管回路可同時(shí)使用室外自然冷源和機(jī)械制冷源為室內(nèi)降溫，Ml為所述熱管回路單獨(dú)采用室外自然冷源實(shí)現(xiàn)足夠溫控的穩(wěn)定溫差下限，M2 ^ Ml ；此時(shí)所述換熱器熱管側(cè)輸入串接的第一閥門組開(kāi)啟，與所述室外熱管冷凝器串接的第二閥門組開(kāi)啟；
[0024]若室內(nèi)外溫差持續(xù)發(fā)生減少，且溫差T1-To < NI時(shí)，關(guān)閉所述室外熱管冷凝器運(yùn)行、開(kāi)啟所述機(jī)械制冷回路運(yùn)行，使所述熱管回路單獨(dú)使用機(jī)械制冷源實(shí)現(xiàn)室內(nèi)降溫，NI為所述熱管回路開(kāi)啟使用室外自然冷源運(yùn)行的臨界溫差下限，N2 ^ NI ;此時(shí)與所述換熱器熱管側(cè)輸入串接的第一閥門組開(kāi)啟，與所述室外熱管冷凝器串接的第二閥門組關(guān)閉。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例中，由于室外熱管冷凝器和換熱器并聯(lián)相接設(shè)置，且分別設(shè)置在組合換熱器、即室外一體化換熱器的高部和低部，被汽化的工質(zhì)液體優(yōu)先通過(guò)換熱器，在雙回路聯(lián)合工作情況下室外熱管冷凝器和換熱器的互相牽制影響較小，避免了室外熱管冷凝器成為換熱器的熱阻；也無(wú)需為回路單獨(dú)工作情況下設(shè)置獨(dú)立直通管路使得裝置更加簡(jiǎn)化；
[0026]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)N2與NI分別對(duì)應(yīng)熱管冷卻回路開(kāi)啟與關(guān)閉的控制點(diǎn)，避免熱管冷卻回路在室內(nèi)外臨界溫差情況下的頻繁開(kāi)啟與關(guān)閉，提升了對(duì)自然冷源的利用；
[0027]前述裝置或方法中，通過(guò)Ml與M2分別對(duì)應(yīng)機(jī)械制冷回路開(kāi)啟與關(guān)閉的控制點(diǎn)，避免機(jī)械制冷回路在室內(nèi)外穩(wěn)定工作溫差情況下的頻繁開(kāi)啟與關(guān)閉，有效地保護(hù)了機(jī)組設(shè)備;
[0028]本發(fā)明提供的裝置或方法中，在機(jī)械制冷回路和熱管冷卻回路中設(shè)置手動(dòng)閥門，一方面，能夠解決在邊界溫差情況下，當(dāng)回路頻繁切換導(dǎo)致機(jī)組整體性能失靈、切換功能喪失情形發(fā)生時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)并控制手動(dòng)閥門組件的開(kāi)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置中機(jī)械制冷回路或熱管冷卻回路的機(jī)械控制，繼續(xù)保持熱管空調(diào)組合裝置正常熱冷交換功能；另一方面，在一些日照條件較好、室外溫度較高的地區(qū)，當(dāng)室內(nèi)室外溫差不大，隨著機(jī)械制冷回路和熱管冷卻回路模式的切換，室內(nèi)室外溫差趨于邊界溫差時(shí)，即要么是室外溫度較高一點(diǎn)，要么是室外溫度較高一些，而兩者溫差大小基本在一個(gè)范圍內(nèi)恒定的狀態(tài)下，此時(shí)回路的切換變得異常頻繁，此時(shí)通