CN211926179U - 一种基于蒸发压力调节阀的空调控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，包括用连接管路依次循环连接起来的压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀、蒸发器及蒸发压力调节阀，本实用新型中通过蒸发压力调节阀的预设的蒸发压力，使得蒸发器负荷发生快速大幅变化的时候，能够实时调节制冷剂流量，使其将蒸发压力控制在预设的范围内，制冷系统可无间断连续运行且保证空调送风温度在一个稳定的范围，不会产生低负荷工况下因蒸发温度过低而导致的凝露或结霜现象，本实用新型中蒸发压力调节阀中设有电动调节机构，能通过电动调节机构实现蒸发压力调节阀内预设压力值的智能调节，从而实现对空调送风温度更加精准的控制。

Description

一种基于蒸发压力调节阀的空调控制系统

技术领域

本实用新型涉及数据中心服务器机柜以及其他ICT电子设备空调领域，具体涉及一种基于蒸发压力调节阀的空调控制系统。

背景技术

目前，数据中心服务器机柜以及其他ICT电子设备，对运行的环境温度要求严格，其内部大多设有空调系统，以此进行内部环境的制冷，并防止部件因温度过高而损坏。服务器等电子设备，由于内部发热量和通风量的设计不同，其最终排风温度一般在35℃至40℃之间。而对于服务器设备的进风温度，各厂商以及行业都有严格规范，最理想的情况(按国标A级数据中心)其进风温度在22℃至24℃之间，这一温度范围能保证机器内部环境的正常且能使各部件正常工作。同时，服务器最高的进风温度一般认为不能超过28度℃，否则将造成机器热保护或停机。

现如今，数据中心服务器机柜空调均采用传统的空调控制系统对服务器以及其他ICT电子设备进行制冷。空调的制冷量一般按服务器设备的最大发热负荷来配置，而实际运行过程中，服务器设备大部分时间处于低功耗状态，此时普遍造成以下两个问题：

1、制冷间断造成服务器温度短时急速上升的问题。由于服务器机柜本身是一个密闭空间，在装满设备的情况下，空气容积比较少，一般情况下服务器设备的进排风和机柜空调的送回风口直接相连，因此形成一个设备发热-空调制冷-设备发热这样一个循环密闭的通风回路。传统空调控制系统都以设定温度来控制压缩机启停，保证制冷量与设备热负荷的匹配。当压缩机启动开始制冷时，设定温度(送风温度或回风温度)下降，当温度达到设定值后，停止压缩机从而关闭制冷，此时温度开始回升，而当温度回升到启动设定值的时候，再重新启动压缩机继续制冷。在这样一个空调控制系统中，由于在服务器机柜内部形成的循环密闭通风回路，一但压缩机停止制冷，服务器设备的排风将直接通过空调通风回路进入服务器进风口，这样会导致服务器的进风温度急速上升并上升到10℃以上，而且每一次通风循环温度都会再次上升。另外，因为压缩机大多设有再启动延时保护，即停止后需要隔一段时间才能再次启动(时间约为3分钟)，因此在压缩机再次启动的时候，服务器设备环境就已经严重超温，并可能造成空调系统整体停机，这样会影响空调系统的制冷工作。而如果不设定压缩机再启动延时，频繁启动容易对压缩机寿命造成损伤。

2、凝露问题。如果将空调系统间断的工作模式设置为连续不间断工作，则会由于低负荷情况下送风温度不断过低而造成服务器进风口凝露的现象。传统空调系统采用膨胀阀调节蒸发器蒸发流量，当热负荷减少时，过热度会降低，膨胀阀的开启度也会减少，流量也降低，此时蒸发压力和蒸发温度也随之降低，同时蒸发器的出风口温度，也持续降低。因此这样在连续工作情况下，服务机柜内部送风温度将不断降低，而由于服务器机柜本身密封不严或进风部位无保温，会导致机柜门凝露。在某些服务器进风口位置有过滤网的情况下，甚至会导致服务器设备内部凝露结水的现象。

因此，现如今的服务机机柜空调系统存在低负荷工况下制冷间断导致的短时严重超温和凝露水患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种采用蒸发压力调节阀的空调系统，以达到通过控制蒸发压力和蒸发温度来调节制冷量从而解决低负荷工况下制冷间断和凝露这两个问题的目的。

本实用新型采用的技术方案为：一种基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，包括用连接管路依次循环连接起来的压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀、蒸发器及蒸发压力调节阀，所述蒸发压力调节阀用于控制蒸发器内的蒸发压力。

进一步地，所述蒸发压力调节阀上设有电动调节机构，所述电动调节机构用于调节蒸发压力调节阀内部的预设压力值。

进一步地，所述电动调节机构包括驱动组件及限位组件，所述驱动组件用于驱动蒸发压力调节阀四方调节杆的移动，所述限位组件用于限定蒸发压力调节阀四方调节杆的移动距离。

进一步地，所述驱动组件包括电机、减速器、第一齿轮及第二齿轮，所述电机与减速器连接，所述第一齿轮安装在减速器的输出轴上，所述第一齿轮与第二齿轮啮合连接，所述第二齿轮的内圈与蒸发压力调节阀的四方调节杆连接。

进一步地，所述限位组件包括第一行程开关与第二行程开关，所述四方调节杆的圆形尾部位于第一行程开关与第二行程开关之间。

进一步地，所述的基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，还设有传感器及控制器，所述传感器用于感应空调的送风温度，所述控制器用于驱动电动调节机构调节预设压力值。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中，蒸发压力调节阀通过阀门口的开启度，控制从蒸发器进入压缩机吸气口的制冷剂流量，当蒸发器负荷增加导致蒸发压力升高时，阀杆克服弹簧压力使阀门口开大，以此让蒸发器流出的制冷剂流量增多，从而使蒸发压力降低，并使其保持在设定值的范围内。相反，若蒸发器负荷减少导致蒸发压力降低，则阀门口关小，蒸发器流出的制冷剂减少，从而使蒸发压力回升至设定值的范围内。且整个过程连续运行，即使在蒸发器负荷快速大幅度变化，制冷系统也不会中断，保证了服务器机柜内设备的稳定安全的运行环境。

2、本实用新型中，蒸发压力调节阀中设有电动调节机构，能通过电动调节机构实现蒸发压力调节阀内预设压力值的智能调节，从而实现对制冷系统蒸发温度的实时调节，以达到对空调送风温度更加精准的控制，保证空调的出风温度在22℃至24℃之间，以此保障服务器运行在一个最佳环境；

3、本实用新型中，通过电动调节机构的限位组件，使蒸发压力调节阀的压力控制在一个系统安全的范围，并以此将蒸发温度控制在10℃至15℃之间，从而让蒸发器在低负荷工作状态时，也不会发生凝露现象。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型蒸发压力调节阀与电动调节机构的结构示意图；

图3是本实用新型蒸发压力调节阀与电动调节机构的剖视图。

其中，1、蒸发器，2、蒸发压力调节阀，3、电动调节机构，4、压缩机，5、冷凝器，6、储液罐，7、膨胀阀，8、连接管路，31、驱动组件，32、限位组件，200、压力测试口，201、主体缸，202、阀杆，203、波纹管簧，204、连接弹簧，205、调节缸，206、四方调节杆，310、电机，311、减速器，312、第一齿轮，313、第二齿轮，321、第一行程开关，322、第二行程开关。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型采用的技术方案为：一种基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，包括用连接管路8依次循环连接起来的压缩机4、冷凝器5、储液罐6、膨胀阀7、蒸发器1及蒸发压力调节阀2，所述压缩机4用于将空气压缩成高温高压气体，并通过连接管路8将气体输送至冷凝器5中，冷凝器5将气体冷凝成常温高压液体，然后经过膨胀阀7将常温高压液体节流降压成低温低压液体，接着经过蒸发器1蒸发为低温低压气体，并吸收外界空气的热量(由机柜内服务器设备发热产生的热量)，以此达到制冷的效果，而所述蒸发压力调节阀2用于控制蒸发器1的蒸发压力，在蒸发器的负荷发生快速大幅变化(不超过额定负荷)时，可快速调节制冷剂流量以适应制冷量变化的需求。

如图2、图3所示，所述蒸发压力调节阀2上设有电动调节机构3，所述电动调节机构3包括驱动组件31及限位组件32，驱动组件31与蒸发压力调节阀2的四方调节杆206连接，并驱动四方调节杆206往复移动，从而改变连接弹簧204的长度及施加在阀杆202上的作用力，以此让阀杆202产生微小位移，以此调节蒸发压力调节阀2的预设压力值。

所述主体缸201与调节缸205之间通过螺纹连接，以此在安装时进行蒸发压力调节阀2内部压力的粗调。

其中，所述蒸发压力调节阀2侧边设有压力测试口200，压力测试口200用于安装检测压力的压力表。

其中，所述蒸发压力调节阀2的进气通道与蒸发器相连通，当蒸发器负荷增加，蒸发压力高于预设压力值时，四方调节杆206会推动阀杆202，使其往调节缸205方向移动，以此让流经阀门口的制冷剂阻尼减少，流出蒸发器的制冷剂增多，从而使蒸发压力降低，并回到设定值的范围内；当蒸发器负荷不断减少，蒸发压力降低，低于预设压力值时，此时阀杆202开始回位，阀门口阻尼增大，流出蒸发器制冷剂减少，从而使蒸发压力升高，并回到设定值的范围。

其中，所述电动调节机构3用来调节蒸发压力调节阀2的预设压力值，能实现阀门压力的自动化调节，并满足在空调运行过程中通过实时调节蒸发温度来对空调送风温度进行更加精确的控制。

其中，所述驱动组件31包括电机310、减速器311、第一齿轮312及第二齿轮313，所述电机310与减速器311连接，所述第一齿轮312安装在减速器311的输出轴上，所述第一齿轮312与第二齿轮313啮合连接，所述第二齿轮313的内圈与蒸发压力调节阀2的四方调节杆206连接，通过电机310提供动力驱动四方调节杆206的转动，通过四方调节杆与调节缸206的螺纹啮合产生轴向运动，并通过连接弹簧204将四方调节杆206的拉力作用到阀杆202上，以此改变阀杆202与主体缸201内壁的接触压力，从而调节阀门的预设压力值，同时阀门内部还设有波纹管簧203，波纹管簧203与阀杆202连接，其与连接弹簧204相互制约，使阀杆202保持在稳定状态，从而保持阀杆202在某一压力值上，其中，四方调节杆206与蒸发压力调节阀2的调节缸205啮合连接，以此适应第二齿轮313的转动。

其中，所述限位组件32包括第一行程开关321与第二行程开关322，所述四方调节杆206的圆形尾部位于第一行程开关321与第二行程开关322之间，所述第一行程开关321与第二行程开关322用于限定四方调节杆206的移动范围，从而控制蒸发压力调节阀2内部的流体压力，当四方调节杆206的尾部移动至行程开关处并触发开关时，控制器(图中未示出)便会停止驱动组件，以此将蒸发压力调节阀2内的预设压力值调节限制在制冷系统安全运行范围内，

本实用新型中通过蒸发压力调节阀2来调节蒸发器1的温度，当蒸发器1内部温度过低导致空调送风温度低于给定范围时，通过电动调节机构3来提高蒸发压力调节阀2的预设压力值，以此增大蒸发器1的蒸发压力，从而提高蒸发器1的蒸发温度，使空调送风温度重新升高回到给定范围；反之，而当蒸发器1的蒸发温度过高导致空调送风温度高于给定范围时，通过电动调节机构3来降低蒸发压力调节阀2的预设压力值，以此降低蒸发器1的蒸发温度，使空调送风温度降低重新回到给定范围。通过蒸发压力调节阀2对蒸发器1蒸发温度的调控，当蒸发器负荷发生变化时，空调送风温度能快速稳定在一个给定的范围内，在整个调控过程中，制冷系统的保持连续运行，可实现空调系统的无间断制冷。同时，蒸发压力调节阀2的预设压力值被限定在一定范围内，以此将蒸发温度控制在10℃至15℃之间，即使蒸发器在低负荷工作状态时，也不会发生凝露现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (4)

1.一种基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，其特征在于：包括用连接管路依次循环连接起来的压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀、蒸发器及蒸发压力调节阀，所述蒸发压力调节阀用于控制蒸发器内的蒸发压力；所述蒸发压力调节阀上设有电动调节机构，所述电动调节机构用于调节蒸发压力调节阀内部的预设压力值；所述电动调节机构包括驱动组件及限位组件，所述驱动组件用于驱动蒸发压力调节阀四方调节杆的移动，所述限位组件用于限定蒸发压力调节阀四方调节杆的移动距离。

2.根据权利要求1所述的基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，其特征在于：所述驱动组件包括电机、减速器、第一齿轮及第二齿轮，所述电机与减速器连接，所述第一齿轮安装在减速器的输出轴上，所述第一齿轮与第二齿轮啮合连接，所述第二齿轮的内圈与蒸发压力调节阀的四方调节杆连接。

3.根据权利要求1所述的基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，其特征在于：所述限位组件包括第一行程开关与第二行程开关，所述四方调节杆的圆形尾部位于第一行程开关与第二行程开关之间。

4.根据权利要求1所述的基于蒸发压力调节阀的空调控制系统，其特征在于：还设有传感器及控制器，所述传感器用于感应空调的送风温度，所述控制器用于驱动电动调节机构调节预设压力值。

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