具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明的目的之一是提供一种结构简单合理，运行可靠性高，制冷效率大幅提升的全时自然冷的一体化柜级空调，其通过采用分布式空气处理单元置于服务器下方的方式，可有效解决漏水对服务器安全性造成影响的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-4所示，本实施例提供一种全时自然冷的一体化柜级空调，其具体为一种柜机底置空调的结构，主要包括分布式空气处理单元103和安装于分布式空气处理单元103上方的定向冷却机柜101。定向冷却机柜101包括封闭式同程热通道105和服务器安装空间203，服务器安装空间203的一侧设置排风口、另一侧设置进风口。分布式空气处理单元103包括机柜柜体313，机柜柜体313上设置有回风口107和送风口109，机柜柜体313内设置有换热组件，且该换热组件位于气流由回风口107流动至送风口109的路径上；服务器安装空间203的排风口通过封闭式同程热通道105与回风口107连通，送风口109通过开放式冷通道111与服务器安装空间203的进风口连通，开放式冷通道111为一体化柜级空调的制冷空间，也可以理解为位于一体化柜级空调外部的空间；分布式空气处理单元103还包括为气流组织提供动力的风机309，风机309能够使服务器安装空间203的排风口排出的热风(主要由服务器排出)依次经封闭式同程热通道105、回风口107后与换热组件进行换热，并将换热后形成的冷风送至送风口109。根据服务器25℃进风，37℃排风需求，换热组件包括换热水路和制冷路径，当换热水路的冷却水进口温度不大于22℃时，换热水路能够独立满足服务器安装空间的进风口的温度需求；当换热水路的冷却水进口温度大于22℃且不超过35℃时，换热水路对热风进行一级排热后，再由制冷路径对一级排热后的热风进行二级制冷，实现全时自然冷的换热模式。

所述“封闭式同程热通道”中的“同程”是指通过结构的设计，让安装在底部的服务器和顶部的服务器风程尽量一致，也就是先进风后回风和后进风先回风。

本实施例中，如图1和3所示，还包括控制器315，控制器315与换热组件、风机309通讯连接。控制器315可安装于机柜柜体313的外侧。

本实施例中，如图3所示，换热水路包括冷凝器301和复合盘管303，复合盘管303的进水口与冷凝器301的出水管连接，复合盘管303的出水口与冷凝器301的进水管连接，以形成循环冷却水路；制冷路径包括氟冷蒸发器305、压缩机307和节流装置317，压缩机307的排气口与冷凝器301的进气管连接，冷凝器301的出气管与节流装置317连接，节流装置317的出液管与氟冷蒸发器305的进液管连接，氟冷蒸发器305的出气管与压缩机307的吸气口连接，从而形成循环冷却氟路。

本实施例中，如图4所示，冷凝器301的进水管设置有回水温度传感器401；回风口107设置有回风温度传感器403；送风口109设置有送风温度传感器405；压缩机307的排气口设置有排气压力传感器407和出口温度传感器411；压缩机307的吸气口设置有吸气压力传感器409和进口温度传感器413；回水温度传感器401、回风温度传感器403、送风温度传感器405、排气压力传感器407、吸气压力传感器409、出口温度传感器411和进口温度传感器413均与控制器315通讯连接。

本实施例中，控制器315通过控制压缩机307启停及转速、风机309启停及调频等，可实现空调系统的智慧(智能)运行。

本实施例中，风机309优选为离心风机；离心风机通过风机安装组件311安装于送风口109。风机安装组件311可为钣金结构、安装块、支架等安装件，其可通过螺钉与机柜柜体313固定连接。

本实施例中，回风口107与送风口109之间通过密封件间隔形成有冷却腔，换热组件设置于该冷却腔内；回风口107和送风口109均与该冷却腔连通。上述的密封件可为隔板，隔板的边缘通过密封条与机柜柜体313的内壁密封对接；回风口107和送风口109可分别通过管道与冷却腔内的换热空间连通。

本实施例中，如图2所示，定向冷却机柜101上还设置有高温防护窗201，高温防护窗201上配置有电动开窗器，电动开窗器与控制器315通讯连接；当回风口107的回风温度高于设定值或风机309故障时，电动开窗器能够将高温防护窗201自动弹开。其中的电动开窗器可为现有的齿式开窗器、剪刀开窗器等，具体不再赘述。同时，电动开窗器也可以用电子开门器、电磁式开关结构替换，比如磁控开关或磁感应开关等，具体安装方式和工作原理均为现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，至少两台一体化柜级空调并联于开放式冷通道111，形成共享冷池，并实现冷量共享。开放式冷通道111中的“开放式”是相对封闭式而言的，没有网孔门等，风阻最小化，实际上开放式冷通道111(外部空间)和服务器低温进风口属于一种说法，实则都是一个空间环境。即同一房间(空间环境)内，可同时安装多组一体化柜级空调，此时该房间内部空间即为开放式冷通道111(共享冷池)。其中，任意一一体化柜级空调的分布式空气处理单元103均具有20％冷量备份，以为故障空调单元做冷量补偿，确保开放式冷通道111(共享冷池)内的冷量保持动态平衡，基本处于一个数值。

下面对本实施例的工作原理作具体说明。

本实施例中，定向冷却机柜101为一种优化定制的服务器机柜，分布式空气处理单元103通过螺丝连接安装于定向冷却机柜101正下方，与定向冷却机柜101形成一体化柜级空调。该一体化柜级空调将服务器排出的热风通过优化设计的封闭式同程热通道105后经由分布式空气处理单元103回风口107与复合盘管303和氟冷蒸发器305进行换热并送出冷风，冷风与服务器低温进风口通过开放式冷通道111直接连通，开放式冷通道111形成共享冷池，相邻机柜冷量共享。该一体化柜级空调使用先排热后制冷结构，根据服务器25℃进风，37℃排风需求，在冷却水进口温度≤22℃时仅使用复合盘管303换热即可满足服务器进风温度需求，而在冷却水进口温度＞22℃且≤35℃时复合盘管303对热风先进行排热，经过一级排热后的风再经由氟冷蒸发器305进行二级制冷，实现全时自然冷的空调结构。根据中国近年来气象数据，以天气较热的广东为例，湿球温度最高的时候也不超过32℃，所以冷却水进口温度不会超过35℃，从而该一体化柜级空调可实现100％自然冷却使用率，空调制冷效率大幅提升，较现有技术空调能耗大幅下降。

本实施例的一体化柜级空调结构，单柜热密度最大可至12kW；贴近热源制冷，减少冷量输送环节、氟水换热环节，满足25℃服务器进口温度下，通过复合盘管303、氟冷蒸发器305的优化设计，缩小对数换热温差，可将蒸发温度提升至22℃，同时结合压缩机307工作范围选择内容积比匹配的压缩机，对压缩机进行自动启停及转速调节，机械效率大幅提升。通过对空调风程及风道的优化设计，将机柜的回风通道与服务器机柜结合并封闭，即封闭式同程热通道105，通过对风机309变频调节，风机309功耗有效降低，且在负载大范围变化时，仍能将回风温度稳定控制在目标范围，排热效率大幅提升；而且封闭式同程热通道105的设计，不仅可以有效的克服热岛效应，同时是确保送风温度的一致性的措施之一。使用一体化空调结构，减少了集中制冷过程中的多个环节，制冷系统得到简化，综合造价实现降低。

本实施例中，每台分布式空气处理单元103可具有20％冷量备份，另一一对应的分布控制与控制器形成群意识，进而在相邻的单元出现故障时可加大输出保障冷池冷量，进一步增加了末端空调的可用性。

由此可见，本申请文件提出的全时自然冷的一体化柜级空调具有如下有益效果：

1.制冷效率高：贴近热源制冷、服务器排风温度可至37℃，超短风程、可根据柜内IT负载自动调节离心风机转速等措施降低风机功耗；基于柜级制冷，服务器进风温度可至25℃，优化蒸发器结构设计，缩小对数换热温差，增发温度可提升至22℃，结合压缩机实际运行工况，选择内容积比匹配的压缩机，机械效率大幅提升；使用先排热后制冷结构，冷却水进口温度小于等于35℃时，自然冷源利用率达到100％；封闭式同程热通道的设计，可有效克服热岛效应，通过对离心风机及压缩机的变频调节，不仅可以稳定控制送风温度和回风温度的一致性，而且可以大幅提升排热效率。

2.系统安全保障性高：柜级制冷，单台制冷量备份20％余量；封闭式同程热通道，共享冷池，单台故障相邻单元做补偿；结构简单，故障点少；定向冷却机柜设有高温防护窗，当回风温度高于设定值时，或风机故障时，高温防护窗自动弹开，故障单柜冷热连通，可保障服务器正常运行所需温度；底置空调，下方漏水对服务器安全系数影响小。其中，“冷量备份”指冷量冗余，也就是服务器散热10kw，那么空调额定制冷量能达到12kW；共享冷池就是如果多个一体化空调安装在一起，那么他们的冷量都是排在开放式冷通道的也就是冷池中的，当其中一台空调故障时，其他空调可以加大制冷量补偿给故障空调中的服务器；补偿的话一般是针对多台空调的情况，因为一般只用到一个服务器机柜的项目也没有。

3.综合造价低：压缩机内置于一体化柜级空调中，实现就近热源制冷，服务器热风与氟冷蒸发器直接换热，减少集中制冷空调中的冷量输送环节、水氟换热环节，整个制冷系统实现简单化，从而降低制冷系统综合造价。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。