專利名稱：數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體為公開了一種雙冷凝器節(jié)能裝置和閉式自然冷卻節(jié)能裝置的聯(lián)合體。
背景技術(shù)：
目前數(shù)據(jù)機房使用的空調(diào)系統(tǒng)都是單一恒溫恒濕空調(diào)機組，恒溫恒濕空調(diào)機組要么是風冷型，或是水冷型機組。其中，風冷型的數(shù)據(jù)機房用恒溫恒濕機房空調(diào)，由于機組配置密度大，風冷冷凝器安裝集中，存在風冷冷凝器氣流短路現(xiàn)象，夏季空調(diào)設(shè)備運行不穩(wěn) 定，經(jīng)常高壓報警，且運行能耗高。另外，室外冷凝風機運轉(zhuǎn)噪音大，擾亂附近居民的正常生活。冬季室外溫度很低時，風冷型恒溫恒濕機組仍然運行制冷工況，壓縮機和冷凝風機仍然運轉(zhuǎn)消耗電能?，F(xiàn)有技術(shù)，如圖I所示的目前數(shù)據(jù)機房通常使用的風冷型恒溫恒濕空調(diào)機組結(jié)構(gòu)示意圖，該機組主要包括恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組(簡稱室內(nèi)機組I)和室外冷凝機組2。室內(nèi)機組I與室外機組2之間由管路(進氣管211和出液管212)連接。室內(nèi)機組I內(nèi)主要部件有渦旋壓縮機13、蒸發(fā)器14、膨脹閥15、送風機16、加濕器17、電加熱器18等。渦旋壓縮機13、蒸發(fā)器14、膨脹閥15順次串聯(lián)連接。所述蒸發(fā)器14安置于房間回風口，處于整個房間的底部混風段，所述電加熱器18安置于房間的加熱段，位于混風段之上。所述加濕器安置于房間的加濕段，位于加熱段之上。所述送風機安裝于房間的送風口，位于房間的頂部送風段。室外凝機機組2內(nèi)有風冷冷凝器21和冷凝風機22。風冷冷凝器向大氣環(huán)境釋放熱量。蒸發(fā)器14通過送風機16向數(shù)據(jù)機房空調(diào)區(qū)域吸收熱量，向空調(diào)區(qū)域提供低溫的空氣環(huán)境為數(shù)據(jù)設(shè)備降溫。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置，在室外溫度較高的夏季利用水冷冷凝器運行制冷比利用風冷冷凝器運行制冷能效高、運行能耗相對低來實現(xiàn)節(jié)能。在室外溫度較低的冬季利用低溫冷空氣作為天然冷源通過閉式冷卻塔設(shè)備換熱，將冷凍水回水降溫到7V 10°C，供應(yīng)給室內(nèi)自然冷卻設(shè)備為數(shù)據(jù)機房降溫，減少恒溫恒濕空調(diào)機組的壓縮機運行時間或壓縮機停止運行，來降低系統(tǒng)能耗實現(xiàn)節(jié)能。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置包括恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組、室外風冷冷凝機組、水冷冷凝器、閉式冷卻塔、冷卻水循環(huán)水泵、冷卻水管路系統(tǒng)、電動三通閥、自然冷卻設(shè)備。恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組、室外風冷冷凝機組分別安裝于數(shù)據(jù)機房的室內(nèi)和室外。閉式冷卻塔安裝于數(shù)據(jù)機房室外通風良好的區(qū)域。所述閉式冷卻塔與水冷冷凝器之間以及閉式冷卻塔與自然冷卻設(shè)備之間都由冷卻水管路系統(tǒng)實現(xiàn)連接；所述冷卻水循環(huán)水泵和電動三通閥都安裝于冷卻水管路系統(tǒng)上的冷卻水供水管路上，其中冷卻 水循環(huán)水泵用于負責冷卻水在水冷冷凝器和閉式冷卻塔之間或者自然冷卻設(shè)備和閉式冷卻塔之間循環(huán)流動。電動三通閥用于切換冷卻水塔供水進入水冷冷凝器或者自然冷卻設(shè)備。水冷冷凝器的氟管路通過其進氣管串聯(lián)接到風冷冷凝器的出液管，水冷冷凝器通過其出液管連接到恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組中的膨脹閥，水冷冷凝器通過其進水管、出水管分別連接到閉式冷卻塔的出水管和進水管上。風冷冷凝器的進氣管串聯(lián)接到恒溫恒濕空調(diào)機組中的壓縮機上。自然冷卻設(shè)備安裝于數(shù)據(jù)機房室內(nèi)，該自然冷卻設(shè)備包括換熱器、電動兩通閥和送風機，所述電動兩通閥安裝于換熱器的出水管上，所述送風機位于換熱器上方。水冷冷凝器的進水管與自然冷卻設(shè)備換熱器的進水管之間通過電動三通閥切換。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型從原來空調(diào)系統(tǒng)僅有單一的風冷式冷凝器變成為風冷式冷凝器和水冷冷凝器并存的雙冷凝器恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，由此解決了機房空調(diào)節(jié)能中存在的以下難題數(shù)據(jù)機房采用風冷型恒溫恒濕機房空調(diào)，由于機組配置密度大，風冷冷凝器安裝集中，存在風冷冷凝器氣流短路現(xiàn)象，夏季室外溫度較高時空調(diào)設(shè)備運行不穩(wěn)定，經(jīng)常高壓報警，且運行能耗居高不下。另外，部分場合室外冷凝風機運轉(zhuǎn)噪音大，擾亂附近居民的正常生活。從原來風冷型恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)僅有單一的壓縮機運行制冷變成為自然冷卻設(shè)備和原來空調(diào)設(shè)備并存的節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)，在室外溫度較低的冬季利用低溫冷空氣作為天然冷源通過閉式冷卻塔設(shè)備換熱，將冷凍水回水降溫到7V 10°C，供應(yīng)給室內(nèi)自然冷卻設(shè)備為數(shù)據(jù)機房降溫，減少恒溫恒濕空調(diào)機組的壓縮機運行時間或壓縮機停止運行，來降低系統(tǒng)能耗實現(xiàn)節(jié)能。當風冷冷凝室外機組集中安裝時，夏季室外溫度較高時，由于氣流短路，風冷冷凝室外機組周圍環(huán)境溫度達到39°C以上，而水冷冷凝器的進水溫度只有30°C，這種情況下水冷冷凝器運行制冷比風冷冷凝器運行制冷，機組運行能效比提高20%左右，相同制冷量情況下機組壓縮機的運行能耗降低20%左右，故夏季水冷冷凝器運行制冷節(jié)能。當過渡季節(jié)風冷冷凝器運行制冷時機組能效比反而高，故過渡季節(jié)機組風冷冷凝器運行制冷。根據(jù)季節(jié)轉(zhuǎn)換和氣溫變化采用不同的冷凝器制冷運行，機組始終在最高的能效比運行，充分體現(xiàn)在雙冷凝器恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)勢。冷卻塔水溫控制系統(tǒng)根據(jù)室外環(huán)境溫度和相對濕度的變化以及空調(diào)機組負荷變化調(diào)整冷卻塔出水溫度保持在一個穩(wěn)定范圍內(nèi)。恒定冷卻水溫度范圍，保證機組運行在最高效率，也可以提升系統(tǒng)能效，實現(xiàn)節(jié)能降耗。夏季室外溫度較高時，運行水冷冷凝器系統(tǒng)，消除機房空調(diào)的高壓報警，降低機組故障率。機組運行時水冷冷凝器的冷凝壓力受環(huán)境溫度波動影響小，冷凝壓力穩(wěn)定，壓縮機運行平穩(wěn)，提高了設(shè)備運行的可靠性。本實用新型專利適用于內(nèi)部設(shè)備發(fā)熱量大，全年需要運行制冷，有恒溫恒濕要求的數(shù)據(jù)機房風冷型恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，且風冷冷凝室外機組安裝集中的應(yīng)用場所，冬季室外環(huán)境溫度低的北方地區(qū)，例如華北、西北和東北地區(qū)，室外環(huán)境溫度越低，且冬季時間越長，閉式自然冷卻系統(tǒng)的節(jié)能量就越大。本實用新型的應(yīng)用將產(chǎn)生很大的社會效益和經(jīng)濟效益。

圖I為目前數(shù)據(jù)機房通常使用的風冷型恒溫恒濕空調(diào)機組結(jié)構(gòu)示意圖。(屬現(xiàn)有技術(shù))圖2為本實用新型數(shù)據(jù)機房雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置的原理流程示意圖。標記說明恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組(簡稱室內(nèi)機組)1、渦旋壓縮機13、蒸發(fā)器14、膨脹閥15、送風機16、加濕器17、電加熱器18、室外風冷冷凝機組2、風冷冷凝器21、風冷冷 凝器進氣管211、風冷冷凝器出液管212、冷凝風機22、水冷冷凝器3、氟管路進氣管31、氟管路出液管32、水冷冷凝器的進水管33、出水管34、閉式冷卻塔4、閉式冷卻塔的出水管41、閉式冷卻塔的進水管42、冷卻水循環(huán)水泵5、冷卻水管路系統(tǒng)6、冷卻水供水管路61、冷卻水回水管路62、電動三通閥7、自然冷卻設(shè)備9、換熱器91、進水管912、出水管911、電動兩通閥92、送風機93。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步介紹。如圖2所示，恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組I結(jié)構(gòu)與圖I現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)相同，也包括有蒸發(fā)器14、壓縮機13、膨脹閥15、電加熱器18、加濕器17和送風機16，它們的位置關(guān)系、連接關(guān)系、工作方式皆為現(xiàn)有技術(shù)。如圖2所示，數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置包括恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組I、室外風冷冷凝機組2、水冷冷凝器3、閉式冷卻塔4、冷卻水循環(huán)水泵5、冷卻水管路系統(tǒng)6、電動三通閥7、自然冷卻設(shè)備9。恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組I、室外風冷冷凝機組2分別安裝于數(shù)據(jù)機房的室內(nèi)和室外。閉式冷卻塔安裝于數(shù)據(jù)機房室外通風良好的區(qū)域。所述閉式冷卻塔4與水冷冷凝器3之間以及閉式冷卻塔4與自然冷卻設(shè)備9之間都由冷卻水管路系統(tǒng)6實現(xiàn)連接；所述冷卻水循環(huán)水泵5和電動三通閥7都安裝于冷卻水管路系統(tǒng)6上的冷卻水供水管路61上，其中冷卻水循環(huán)水泵5用于負責冷卻水在水冷冷凝器3和閉式冷卻塔4之間或者自然冷卻設(shè)備9和閉式冷卻塔4之間循環(huán)流動，根據(jù)實際情況冷卻水循環(huán)水泵5可以安裝于室內(nèi)，也可以安裝于室外。電動三通閥7用于切換冷卻水塔供水進入水冷冷凝器3或者自然冷卻設(shè)備9。所述水冷冷凝器3根據(jù)機房實際情況可以安裝于數(shù)據(jù)機房內(nèi)，也可以安裝于數(shù)據(jù)機房外。水冷冷凝器3的氟管路(包括有進氣管31和出液管32)通過其進氣管31串聯(lián)接到風冷冷凝器21后面的出液管212，水冷冷凝器3通過其出液管32連接到恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組I中的膨脹閥15，水冷冷凝器通過其進水管33、出水管34分別連接到閉式冷卻塔4的出水管41和進水管42上。風冷冷凝器21后面的進氣管211串聯(lián)接到恒溫恒濕空調(diào)機組I中的壓縮機13。自然冷卻設(shè)備9安裝于數(shù)據(jù)機房室內(nèi)，該自然冷卻設(shè)備包括換熱器91、電動兩通閥92和送風機93，所述電動兩通閥92安裝于換熱器91的出水管911上，所述送風機93位于換熱器91上方。水冷冷凝器3的進水管33與自然冷卻設(shè)備換熱器91的進水管912之間通過電動三通閥7切換。上述構(gòu)成的雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，夏季運行工況介紹當恒溫恒濕空調(diào)機組I運行時，冷凝風機22不啟動，閉式冷卻塔4運行、循環(huán)水泵5運行、電動三通閥7垂直回路通，高壓的制冷劑氣體通過水冷冷凝器3進行冷凝成高壓液體。由于水冷冷凝器3內(nèi)冷卻水溫度較低且恒定，其冷凝壓力比風冷冷凝器21的冷凝壓力低，提高了恒溫恒濕空調(diào)機組的運行能效比，節(jié)省了恒溫恒濕空調(diào)機組的運行能耗和運行費用。[0021]春秋過渡季節(jié)運行工況介紹閉式冷卻塔4運行、循環(huán)水泵5運行、電動三通閥7垂直回路通，高壓的制冷劑氣體通過水冷冷凝器3進行冷凝成高壓液體；此時由于環(huán)境溫度過低，造成恒溫恒濕空調(diào)機組的冷凝壓力過低，反而影響機組的效率；因此，此時關(guān)閉閉式冷卻塔4和循環(huán)水泵5的運行。同期當恒溫恒濕空調(diào)機組I運行時，冷凝風機22運行，高壓的制冷劑氣體通過風冷冷凝器21進行冷凝成高壓液體；同時通過冷凝壓力控制冷凝風機的轉(zhuǎn)速，維持冷凝壓力的穩(wěn)定，從而達到恒溫恒濕空調(diào)機組的高效運行。春秋過渡季節(jié)室外環(huán)境溫度較低，恒溫恒濕空調(diào)機組在相同的效能下運行時，風冷冷凝器的運行能耗低于閉式冷卻塔與冷卻水泵的運行能耗，這種情況下，運行風冷冷凝器21比運行殼管式水冷冷凝器3節(jié)能。冬季閉式自然冷卻運行工況介紹自然冷卻設(shè)備9運行、閉式冷卻塔4運行、循環(huán)水泵5運行、電動三通閥7水平回路通、當恒溫恒濕空調(diào)機組I的送風機16和加濕器17運行，而壓縮機13和冷凝風機22均不運行。自然冷卻運行工況最大節(jié)能優(yōu)勢在于停止了壓縮機的運行，節(jié)省運行能耗和運行費用顯著。將水冷冷凝器3的氟管路串聯(lián)接到風冷冷凝器后面，當任何一個冷凝器有問題時均可切換至另一形式的冷凝器運行，不會影響機組的正常工作，運行安全性大幅提高。所述閉式冷卻塔4，其結(jié)構(gòu)本身為現(xiàn)有技術(shù)，它包括冷卻塔風機、噴淋水泵、換熱銅管、填料、塔體、水池(圖中均未標示)等部件。冷卻水在閉式冷卻塔的換熱銅管內(nèi)循環(huán)流動，不與室外空氣接觸，冷卻水水質(zhì)不會受到室外空氣污染。所述冷卻水管路系統(tǒng)6包括冷卻水供水管路61、冷卻水回水管路62、過濾器(圖中未標示)、閥門(圖中未標示)等。本實用新型的運行策略為夏季水冷冷凝器運行，春秋過渡季節(jié)風冷冷凝器運行，冬季閉式自然冷卻裝置運行。夏季空調(diào)機組運行水冷冷凝器時，機組能效比最高；春秋過渡季節(jié)運行風冷冷凝器時，機組綜合能效比最高；冬季室外環(huán)境溫度低時自然冷卻設(shè)備和閉式冷卻塔運行，壓縮機和室外冷凝風機停止運行，充分利用冬季室外環(huán)境冷空氣作為天然冷源降低冷凍水溫度，通過自然冷卻設(shè)備為數(shù)據(jù)機房降溫，是對自然能的充分利用，節(jié)能效果顯著。冬季自然冷卻設(shè)備運行時，壓縮機和室外冷凝風機停止運行，延長了壓縮機和室外冷凝機組的使用年限。
權(quán)利要求1.一種數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置，其特征在于，包括恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組、室外風冷冷凝機組、水冷冷凝器、閉式冷卻塔、冷卻水循環(huán)水泵、冷卻水管路系統(tǒng)、電動三通閥、自然冷卻設(shè)備，恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組、室外風冷冷凝機組分別安裝于數(shù)據(jù)機房的室內(nèi)和室外，閉式冷卻塔安裝于數(shù)據(jù)機房室外通風良好的區(qū)域， 所述閉式冷卻塔與水冷冷凝器之間以及閉式冷卻塔與自然冷卻設(shè)備之間都由冷卻水管路系統(tǒng)實現(xiàn)連接，所述冷卻水循環(huán)水泵和電動三通閥都安裝于冷卻水管路系統(tǒng)上的冷卻水供水管路上； 水冷冷凝器的氟管路通過其進氣管串聯(lián)接到風冷冷凝器的出液管，水冷冷凝器通過其出液管連接到恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組中的膨脹閥，水冷冷凝器通過其進水管、出水管分別連接到閉式冷卻塔的出水管和進水管上，風冷冷凝器的進氣管串聯(lián)接到恒溫恒濕空調(diào)機組中的壓縮機上； 自然冷卻設(shè)備安裝于數(shù)據(jù)機房室內(nèi)，該自然冷卻設(shè)備包括換熱器、電動兩通閥和送風機，所述電動兩通閥安裝于換熱器的出水管上，所述送風機位于換熱器上方，水冷冷凝器的進水管與自然冷卻設(shè)備換熱器的進水管之間通過電動三通閥切換。
專利摘要一種數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)雙冷凝器聯(lián)合閉式自然冷卻節(jié)能裝置，包括恒溫恒濕室內(nèi)空調(diào)機組、室外風冷冷凝機組、室內(nèi)自然冷卻設(shè)備、水冷冷凝器、閉式冷卻塔、冷卻水循環(huán)水泵、冷卻水管路系統(tǒng)、電動三通閥等。在室外溫度較高的季節(jié)利用水冷冷凝器運行制冷比利用風冷冷凝器運行制冷能效高，運行能耗相對低來實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能裝置；利用冬季室外環(huán)境溫度低的空氣作為天然冷源通過閉式冷卻塔設(shè)備換熱，將冷凍水回水降溫到7℃~10℃，供應(yīng)給室內(nèi)自然冷卻設(shè)備，達到為數(shù)據(jù)機房降溫目的，從而減少恒溫恒濕空調(diào)機組的壓縮機運行時間或壓縮機停止運行，來降低系統(tǒng)能耗實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能裝置。
文檔編號F25B6/00GK202371920SQ20112053519
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者徐越, 董陳衛(wèi), 韓超 申請人:上海阿爾西空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)有限公司