热回收复合制冷系统

技术领域

本发明涉及暖通空调技术领域，尤其涉及一种热回收复合制冷系统。

背景技术

电子设备及物联网技术行业发展迅猛，数据中心作为该领域中必不可少的辅助设施，总体规模呈快速增长趋势，数据中心机房耗电量大幅度提升，减少数据中心能耗符合当今节能减排的迫切需求。

目前，数据中心冷却方式通过房间级精密空调来实现蒸气压缩式制冷，通过直接引入室外自然冷源(新风/冷水)或采用冷却塔等设备间接获取冷却水作为冷源进行冷却。前者的限制在于压缩机全年运行，功耗消耗量大；后者对室外新风/冷水的品质要求高，预处理过程复杂，且冷却塔、水泵等设备占地面积较大，在小型数据中心的使用中往往受限。废热回收利用方面，常采用冷水热泵机组，利用数据中心冷凝热来获取生活热水，以达到低品位废热的回收利用，降低数据中心能耗的目的，这种方式通常设置有冷却塔、水泵等设备，安装和后期维护成本高，系统初投资成本大。

发明内容

本发明提供一种热回收复合制冷系统，实现自然冷却和热回收的集成一体，用以解决现有技术中制冷系统能耗较高，且数据中心机房的废热浪费的问题。

本发明提供一种热回收复合制冷系统，包括：制冷复合回路和热回收回路；

所述制冷复合回路包括蒸发器、压缩机、第一冷凝器、氟泵、第一风机以及第二风机，所述蒸发器的出口通过第一电磁阀与所述压缩机的吸气口连通，所述压缩机的排气口通过第二电磁阀与所述第一冷凝器的进口连通，所述第一冷凝器的出口通过第三电磁阀与所述氟泵的进口连通，所述氟泵的出口与所述蒸发器的进口连通，所述第一电磁阀的进口与所述第二电磁阀的进口之间并联有第一单向阀，所述氟泵的进口与所述氟泵的出口之间并联有第三单向阀，所述第一风机对应于所述蒸发器，所述第二风机对应于所述第一冷凝器；

所述第二电磁阀的进口和第三电磁阀的出口之间并联有所述热回收回路，所述热回收回路包括依次连通的第四电磁阀、第二冷凝器以及第五电磁阀，所述第二冷凝器对应有第三风机。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述热回收复合制冷系统具有压缩机模式，在所述热回收复合制冷系统处于压缩机模式的情况下，关闭所述第四电磁阀、所述第三风机、所述第五电磁阀以及所述氟泵，开启所述第一电磁阀、所述压缩机、所述第二电磁阀、所述第二风机、所述第三电磁阀以及所述第一风机。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述热回收复合制冷系统具有氟泵模式，在所述热回收复合制冷系统处于氟泵模式的情况下，关闭所述第一电磁阀、所述压缩机、所述第四电磁阀、所述第三风机以及所述第五电磁阀，开启所述第二电磁阀、所述第二风机、所述第三电磁阀、所述氟泵以及所述第一风机。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述热回收复合制冷系统具有混合模式，在所述热回收复合制冷系统处于混合模式的情况下，关闭所述第四电磁阀、所述第三风机以及所述第五电磁阀，开启所述第一电磁阀、所述压缩机、所述第二电磁阀、所述第二风机、所述第三电磁阀、所述氟泵以及所述第一风机。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述热回收复合制冷系统具有热回收模式，在所述热回收复合制冷系统处于热回收模式的情况下，关闭所述第一电磁阀、所述压缩机、所述第二电磁阀、所述第二风机以及所述第三电磁阀，开启所述第四电磁阀、所述第三风机、所述第五电磁阀、所述氟泵以及所述第一风机。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述第三电磁阀的出口通过储液罐与所述氟泵的进口连通。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述储液罐与所述氟泵通过第一管路连通，所述第一管路上设有视液镜。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述氟泵与所述蒸发器通过第二管路连通，所述第二管路上设有过滤器和节流器。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述压缩机的排气口通过第二单向阀与所述第二电磁阀的进口连通，所述第一电磁阀的进口与所述第二单向阀的出口之间并联有所述第一单向阀。

根据本发明提供的一种热回收复合制冷系统，所述蒸发器和所述第一风机用于放置在数据中心机房内，且靠近电子设备；所述第二冷凝器和所述第三风机用于放置在所述数据中心机房周围的人员办公室内。

本发明提供的热回收复合制冷系统，实现了对室外自然冷源的充分利用，氟泵的功耗远低于压缩机的功耗，降低了总能耗，且节省了压缩机的运行时间，延长压缩机的使用寿命；此外，在寒冷冬季，通过并联冷凝器的方式直接回收数据中心机房废热用于数据中心机房周围办公室供暖，提高能源利用效率，避免了多个冷凝器串联运行时制冷剂分配不均的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的热回收复合制冷系统的结构示意图；

附图标记：

1a：蒸发器； 1b：第一风机； 2：第一电磁阀；

3：压缩机； 4：第一单向阀； 5：第二单向阀；

6：第二电磁阀； 7a：第一冷凝器； 7b：第二风机；

8：第三电磁阀； 9：第四电磁阀； 10a：第二冷凝器；

10b：第三风机； 11：第五电磁阀； 12：储液罐；

13：视液镜； 14：氟泵； 15：第三单向阀；

16：过滤器； 17：节流器； 18：数据中心机房；

19：办公室。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

下面结合图1描述本发明的热回收复合制冷系统。

如图1所示，本发明实施例的热回收复合制冷系统，包括：制冷复合回路和热回收回路。

其中，制冷复合回路包括蒸发器1a、压缩机3、第一冷凝器7a、氟泵14、第一风机1b以及第二风机7b，蒸发器1a的出口通过第一电磁阀2与压缩机3的吸气口连通，压缩机3的排气口通过第二电磁阀6与第一冷凝器7a的进口连通，第一冷凝器7a的出口通过第三电磁阀8与氟泵14的进口连通，氟泵14的出口与蒸发器1a的进口连通，第一电磁阀2的进口与第二电磁阀6的进口之间并联有第一单向阀4，氟泵14的进口与氟泵14的出口之间并联有第三单向阀15，第一风机1b对应于蒸发器1a，第二风机7b对应于第一冷凝器7a；

第二电磁阀6的进口和第三电磁阀8的出口之间并联有热回收回路，热回收回路包括依次连通的第四电磁阀9、第二冷凝器10a以及第五电磁阀11，第二冷凝器10a对应有第三风机10b。

在可选的实施例中，第三电磁阀8的出口通过储液罐12与氟泵14的进口连通。其中，储液罐12与氟泵14通过第一管路连通，第一管路上设有视液镜13，视液镜13可以水平或者竖直安装在第一管路上。

在可选的实施例中，蒸发器1a、第一冷凝器7a及第二冷凝器10a为侧吹风或者顶吹风式翅片管换热器。

在可选的实施例中，第一单向阀4、第二单向阀5和第三单向阀15可以为直通式单向阀，并且可以通过螺纹连接或焊接安装在管路上。

在可选的实施例中，氟泵14与蒸发器1a通过第二管路连通，第二管路上设有过滤器16和节流器17。其中，过滤器16为干燥过滤器，节流器17为热力膨胀阀、电子膨胀阀中的一种或者两种的组合。

在可选的实施例中，压缩机3的排气口通过第二单向阀5与第二电磁阀6的进口连通，第一电磁阀2的进口与第二单向阀5的出口之间并联有第一单向阀4。其中，第一单向阀4和第二单向阀5的安装方向与流体流动方向相同。

在可选的实施例中，蒸发器1a和第一风机1b用于放置在数据中心机房18内，且靠近电子设备，电子设备能够产生大量的热量；第二冷凝器10a和第三风机10b用于放置在数据中心机房18周围的人员办公室19内。

本发明实施例的热回收复合制冷系统，实现了对室外自然冷源的充分利用，氟泵14的功耗远低于压缩机3的功耗，降低了总能耗，且节省了压缩机3的运行时间，延长压缩机3的使用寿命；此外，在寒冷冬季，通过并联冷凝器的方式直接回收数据中心机房18废热用于数据中心机房18周围办公室19供暖，提高能源利用效率，避免了多个冷凝器串联运行时制冷剂分配不均的问题。

在可选的实施例中，热回收复合制冷系统具有压缩机模式，室外温度高于Ta温度时，热回收复合制冷系统开启压缩机模式。

在热回收复合制冷系统处于压缩机模式的情况下，关闭第四电磁阀9、第三风机10b、第五电磁阀11以及氟泵14，开启第一电磁阀2、压缩机3、第二电磁阀6、第二风机7b、第三电磁阀8以及第一风机1b。

蒸发器1a流出的低温低压的制冷剂蒸气经压缩机3升温升压后进入第一冷凝器7a中凝结放热，第一冷凝器7a流出的过冷液体依次经储液罐12、视液镜13、第三单向阀15以及过滤器16后进入节流器17中节流，继而回到蒸发器1a中蒸发，为数据中心机房18制冷。其中，第一单向阀4的作用在于防止压缩机3流出的高温高压的制冷剂回流至压缩机3，避免压缩机3流出的制冷剂温度过高而损坏压缩机3。

在可选的实施例中，热回收复合制冷系统具有氟泵模式，室外温度低于Tb温度且办公室19温度高于Tc时，启动氟泵模式。

在热回收复合制冷系统处于氟泵模式的情况下，关闭第一电磁阀2、压缩机3、第四电磁阀9、第三风机10b以及第五电磁阀11，开启第二电磁阀6、第二风机7b、第三电磁阀8、氟泵14以及第一风机1b。

蒸发器1a流出的过热气体通过第一单向阀4进入第一冷凝器7a，在室外自然冷源的作用下充分冷凝，第一冷凝器7a流出的过冷液体经过氟泵14的升压，接着进入节流器17节流，继而回到蒸发器1a中蒸发，为数据中心机房18制冷，如此循环。关闭第五电磁阀11的作用在于防止从第一冷凝器7a流出的制冷剂液体流入第二冷凝器10a从而导致在第二冷凝器10a中堆积。该模式中氟泵14提升第一冷凝器7a出口的液体制冷剂压力，补充了循环的推动力，保证循环的正常运行。

在可选的实施例中，热回收复合制冷系统具有混合模式，室外温度处于Tb和Ta温度之间时，开启混合模式。

在热回收复合制冷系统处于混合模式的情况下，关闭第四电磁阀9、第三风机10b以及第五电磁阀11，开启第一电磁阀2、压缩机3、第二电磁阀6、第二风机7b、第三电磁阀8、氟泵14以及第一风机1b。

蒸发器1a流出的过热气体进入压缩机3升温升压后进入第一冷凝器7a中凝结放热，随后进入氟泵14中进一步升压并过冷，在进入节流器17节流后回到蒸发器1a，如此循环。

在可选的实施例中，热回收复合制冷系统具有热回收模式，室外温度低于Tb温度且办公室19温度低于Tc时，开启热回收模式。

在热回收复合制冷系统处于热回收模式的情况下，关闭第一电磁阀2、压缩机3、第二电磁阀6、第二风机7b以及第三电磁阀8，开启第四电磁阀9、第三风机10b、第五电磁阀11、氟泵14以及第一风机1b。

蒸发器1a流出的过热气体通过第一单向阀4进入第二冷凝器10a冷凝，放出热量为办公室19供热，第二冷凝器10a流出的过冷液体经过氟泵14的升压，接着进入节流器17节流，继而回到蒸发器1a中蒸发，为数据中心机房18制冷，如此循环。一旦监测人员办公室19温度超过Tc，系统立即停止为办公室19供热，循环工作模式切换为氟泵模式。

常规空调制冷系统中，数据中心机房18需要不间断的持续制冷，压缩机3全年耗功。而本发明实施例的热回收复合制冷系统中，当室外温度低于Ta温度的时候，氟泵14部分或者全部代替压缩机3在系统中运行，节省压缩机3的全年运行时间，延长压缩机3的使用寿命，同时因氟泵14功耗约为压缩机3功耗的1/10，系统能耗大大降低，且该系统运行混合模式时，第一冷凝器7a流出的制冷剂液体在氟泵14中进一步过冷，降低闪发气体产生的可能性，该系统充分利用自然冷源，COP值相较常规制冷系统大幅度提升；此外，该系统具有热回收功能，通过采取并联一个第二冷凝器10a的方式，实现冬季数据中心机房18产生的热量向办公室19的转移，提高能源利用效率。

该系统四种模式切换运行的过程中，制冷剂始终只流经第一冷凝器7a或第二冷凝器10a，避免了多个冷凝器串联运行过程中存在的分布不均的问题，制冷剂分布不均匀容易导致局部换热不充分，换热效果下降，从而影响整个系统的性能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。