本研究では、蒸気圧縮冷凍および分離式ヒートパイプが統合された自然冷却／蒸気圧縮複合冷凍空調システムを開発した。本システムは第一作動流体および液体ポンプ駆動の第二作動流体をそれぞれ循環させる。このシステムは蒸気圧縮冷凍、複合冷凍および自然冷却の3つの運転モードを備え、高温期には圧縮冷凍で全冷量を供給し、移行期には圧縮冷凍が自然冷却不足の冷量を補完し、低温期には自然冷却で全冷量を供給する。また、複合冷凍システム試作機HKF-200FHを開発し、その圧縮冷凍回路は3つの独立した冷凍ユニットが並列に配置され、シェルチューブ式蒸発凝縮器を通じてヒートパイプ回路と接続されている。蒸発凝縮器のチューブ側は圧縮冷凍回路の蒸発器として機能し、圧縮冷凍モード及び複合冷凍モードでシェル側を通じて第二作動流体に冷量を供給する。試作機の性能実験結果より、屋外温度の低下に伴い複合システムの冷量変動は小さく、エネルギー効率比EERは徐々に上昇した。圧縮冷凍モード（環境温度35 ℃）及び自然冷却モード（環境温度10 ℃）での冷量はそれぞれ197.38 kW及び196.89 kW、EERはそれぞれ3.5及び15.3であった。2台のシステム試作機は2014年5月から北京の「EB級クラウドストレージ実験室」の空調実証プロジェクトにて安全かつ信頼性の高い運転を続けており、監視結果より従来の圧縮冷凍システムと比較して年間約45％の省エネルギー率を示し、有意な省エネ効果を実証した。

データセンター空調;自然冷却;複合冷凍;省エネ;ヒートパイプ