CN101907324A - 空调室外机用节能装置与节能方法 - Google Patents

空调室外机用节能装置与节能方法 Download PDF

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Abstract

一种空调室外机用节能装置与节能方法，所述节能装置包括：水雾发生器，与空调室外机的进风口相对设置，对水进行雾化生成水雾，使得生成的水雾随外界气流进入所述空调室外机；水循环***，连接所述水雾发生器和外界水源，为所述水雾发生器提供雾化所需的用水；控制器，连接所述水循环***，根据所述空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制所述水循环***的工作状态，实现水雾的产生与停止。本发明实施例的装置采用水雾发生器对室外机进行降温，提高了喷淋效果；不需要额外的风机，节约了成本；对喷淋的时机进行控制，进一步节约了能源。

Description

空调室外机用节能装置与节能方法
技术领域
本发明涉及空调节能技术领域，特别涉及一种空调室外机用节能装置及节能方法。
背景技术
现有的CO(Central office，中心机房)/DC(Data Centre，数据中心)机房由于设备功耗密度不断飙升，制冷需求也日益增加，需要安装更多的空调来散热。然而，由于布置空间局限，空调室外机安装密集，其布置间距不断减小，经常发生室外机“热风串扰”的问题，导致空调室外机进风口气流温度过高，严重影响了空调制冷性能的发挥，不利于制冷***节能运行。
并且，由于部分机房设计不合理，室外机安装区经常朝南或朝西设置，导致炎热夏季时室外机在太阳下暴晒，空调室外机进风口气流温度过高，严重降低了室外机的散热效率，对室内ICT(Information and Communication Technology，信息和通信技术)设备运行可靠性产生不利影响。
图1为现有的空调***安装位置示意图，如图1所示，室内主机与室外冷凝器连接，室外冷凝器的冷凝剂通过吸收室内空气中的热量而不断蒸发，使室内空气温度降低，并通过室内主机的出风口提供制冷后的空气。
图2为现有技术中采用的一种空调散热***，该现有技术采用如下方案以解决空调室外机进风口气流温度过高、制冷效率低下、不利于节省制冷***能耗的问题：在空调室外机冷凝器进风口增加一种潜热过渡节能装置，该装置包含一个蒸发湿帘、加压风机和管路***。通过管路***将水输送给湿帘，利用水蒸发吸热的原理降低通过该装置的空气温度，使用过的水利用排污管道排走。
如图2所示，该***具体包括以下部分：风冷式空调主机1、冷凝风扇2、风冷式空调主机冷凝器4、加压风机5、布水管6、蒸发湿帘7、循环水管8、外界热空气9、水槽10、水泵11、补水浮子12、连接支架13以及进风区14。使用该装置能够降低空调室外机冷凝器进风口温度6～8℃，从而达到提升空调制冷效率，节省其运行能耗的目的。
发明人在实现本发明的过程中发现现有技术的方案存在以下缺点：
1)由于该方案采用了湿帘，显著增加了***的气流阻力，需要增加风机来克服该阻力，在增加***物料成本(风机)的同时，还增加了运行成本(风机运行电费)；
2)由于该方案喷淋口位于蒸发湿帘上方，这种粗放式喷淋方式会使很多水无法实际喷淋到湿帘上面，不利于节约水资源。
发明内容
为了解决现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种空调室外机用节能装置及节能方法，该装置采用水雾发生器产生的水雾来对空调室外机进行降温，提升室外机喷淋效果，并通过监测进风口温度和制冷剂蒸发压力来控制水雾的产生，进一步节约了能源。
一方面，本发明实施例提供一种空调室外机用节能装置，所述装置包括：水雾发生器，与空调室外机的进风口相对设置，对水进行雾化生成水雾，使得生成的水雾随外界气流进入所述空调室外机；水循环***，连接所述水雾发生器和外界水源，为所述水雾发生器提供雾化所需的用水；控制器，连接所述水循环***，根据所述空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制所述水循环***的工作状态，实现水雾的产生与停止。
另一方面，本发明实施例还提供一种空调室外机的节能方法，所述方法包括：检测空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力；根据空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制所述水循环***的工作状态，实现水雾的产生与停止；所述水循环***用于连接水雾发生器和外界水源，为所述水雾发生器提供雾化所需的用水；所述水雾发生器与所述空调室外机的进风口相对设置，对水进行雾化生成水雾，使得生成的水雾随外界气流进入所述空调室外机。
本发明实施例的装置采用水雾发生器对室外机进行降温，提高了喷淋效果；不需要额外的风机，节约了成本；对喷淋的时机进行控制，进一步节约了能源。
附图说明
图1为现有的空调***安装位置示意图；
图2为现有的包含该潜热过渡节能装置的空调散热***结构图；
图3为本发明实施例空调室外机用节能装置的功能原理框图；
图4当空调室外机采用卧式安装时，本发明实施例的装置结构图；
图5当空调室外机采用立式安装时，本发明实施例的装置结构图；
图6为本发明实施例的双侧对喷式水雾发生器的结构图；
图6a为双侧对喷式水雾发生器的喷射示意图；
图7为本发明实施例的点状喷射式水雾发生器的结构图；
图7a为点状喷射式水雾发生器的喷射示意图；
图8为本发明实施例的空调室外机用节能方法的整体流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种空调室外机用节能装置与节能方法，该装置采用水雾发生器来对室外机进行喷淋，通过对空调室外机冷凝器进风口温度以及制冷剂蒸发压力的监测，控制水雾发生，通过水雾降低冷凝器进风口温度，从而改善高温环境下空调室外机散热性能，达到提升空调制冷效率，节省其运行能耗的目的。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明实施例提供一种空调室外机用节能装置，图3为本发明实施例空调室外机用节能装置的功能原理框图。如图3所示，该装置包括：
水雾发生器301，与空调室外机的进风口相对设置，对水进行雾化生成水雾，使得生成的水雾随外界气流进入空调室外机；
水循环***302，连接水雾发生器301和外界水源，为水雾发生器301提供雾化所需的用水；
控制器303，连接水循环***302，根据空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制水循环***302的工作状态，实现水雾的产生与停止。
具体地，该装置还包括：温度检测单元304，设置于空调室外机冷凝器进风口，用于检测进风口的温度；压力检测单元305，设置于空调室外机的冷凝器中，用于检测制冷剂蒸发压力。
具体地，控制器303，还连接温度检测单元304和压力检测单元305，当温度监测点的温度值T-TH≥0或者压力监测点的压力值P-PH≥0时，启动水泵；当T-TH≤T0并且P-PH≤P0时，停止水泵工作；其中TH为设定温度，PH为设定压力，T0为止回温度，P0为止回压力。
本实施例空调室外机用节能装置的典型应有场景主要有以下两种：空调室外机采用卧式安装以及空调室外机采用立式安装。下面分别对这两种安装方式下该装置的具体结构进行详细描述。
1)空调室外机采用卧式安装
当空调室外机采用卧式安装时，本发明实施例的装置结构如图4所示。在该应用场景下，水雾发生器和水槽位于空调室外机进风口的下方，水雾发生器位于进风口和水槽之间，外界热空气通过水雾发生器后进入空调室外机。
如图4所示，本实施例的水循环***包括：水槽，设置于水雾发生器的下方，连接外界水源，并收集室外机冷凝器上渗漏下来的水滴，实现水循环利用；水泵，连接水槽、水雾发生器以及控制器，接受控制器的控制，将水槽中的水提供给水雾发生器。可选地，水槽中还包括补水浮筒，用于实现外界水源的自动补给，补水浮筒的工作原理和家用的马桶水箱类似，当水位下降时，浮筒开启进水阀门；当水位达到了一定的高度后，进水阀门关闭。由于该技术本身为成熟技术，此处不再展开描述。
本实施例的装置的工作原理是：水雾发生器与水循环***相连，通过水泵将水槽内的水输送至水雾发生器，然后水雾发生器将水雾化。由于空调室外机自带风机***的抽风作用，水雾发生器附近为负压区，水雾在气流的携带作用下进入室外机，经过室外机冷凝器时，通过水雾的蒸发吸热作用，对室外机的冷凝器***进行散热。采用这种水雾蒸发方式可以显著降低外界热空气的温度(约8～12℃)，从而改善空调室外机的散热状况，提升其制冷效率。
本实施例的水槽与外界自来水***相连，通过补水浮筒实现水资源的自动补给，并收集从室外机冷凝器上渗漏下来的水滴，循环利用。为了保证喷雾水回流过程中不会污染水槽内水***，可以在水箱上部铺设一层过滤网，并需要对水箱内水***进行定期清洁处理(如：每运行700h，投一次非氧化性清洁剂805A处理)；
为了在保证室外机充分高效散热的同时减少运行成本，需要对水泵的运行时间进行精细化调控。由于室外机的散热效率受其进风口气流温度和制冷剂蒸发压力的双重制约，因此本实施例的控制器通过监测空调室外机的进风温度和制冷剂蒸发压力，实现对水雾发生的实时控制，节省水泵运行耗电。
2)空调室外机采用立式安装
当空调室外机采用立式安装时，本发明装置安装结构如图5所示。在该应用场景下，水雾发生器和水槽布置在空调室外机进风口前方，外界热空气通过水雾发生器后进入空调室外机。其他结构和卧式安装相同，此处不再赘述。
水雾发生器是本发明实施例的一项关键模块，本实施例提供两种具体的实现方式，这两种实现方式对于前述的立式安装结构以及卧室安装结构都能够适用：
(a)双侧对喷式
如图6所示，通过在水雾发生器的双侧设置水雾喷射孔，每个喷射孔经由输水管道与水循环***连接，实现水雾的对喷发射，在水雾发生器平面形成水雾帘幕。可选地，为了使水雾颗粒更小，可以采用细小的喷射孔进行喷射。双侧对喷式水雾发生器的优点在于水柱相互碰撞形成细小水颗粒，更有利于蒸发散热，因此该结构可以在减小气流穿越水雾帘幕阻力的同时，增强水雾的气化吸热能力，显著降低空调室外机进风口的气流温度。同时，雾化的水气可以更方便地由空气携带，并输送至空调室外机的冷凝器附近，改善冷凝器散热效果。以立式安装为例，图6a为双侧对喷式水雾发生器的喷射示意图，其中箭头方向为水雾喷射方向。
(b)点状喷射式
如图7所示，通过在水雾发生器的表面设置水雾喷射口，每一喷射口经输水管道与循环水管路***连接，实现水雾的垂直半球面状喷射，在水雾发生器表面与空调室外机进风口之间形成水雾帘幕。可选地，为了使水雾颗粒更小，可以采用细小的喷射孔进行喷射。和双侧对喷式水雾发生器相比，点状喷射式的优点是可以减小对风机的阻力，因此，该结构在减小气流穿越水雾帘幕阻力的同时，增强水雾的气化吸热能力，显著降低空调室外机进风口的气流温度。同时，雾化的水气可以更方便地由空气携带，并输送至空调室外机的冷凝器附近，改善冷凝器散热效果。以立式安装为例，图7a为点状喷射式水雾发生器的喷射示意图，其中箭头方向为水雾喷射方向。
本实施例还提供一种空调室外机的节能方法，图8为该方法的整体流程图，如图8所示，该方法包括：
S801、检测空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力；
S802、根据空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制水循环***的工作状态，实现水雾的产生与停止；其中，水循环***用于连接水雾发生器和外界水源，为水雾发生器提供雾化所需的用水；水雾发生器与空调室外机的进风口相对设置，对水进行雾化生成水雾，使得生成的水雾随外界气流进入所述空调室外机。
具体地，S802包括：获取空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果；当温度监测点的温度值T-TH≥0或者压力监测点的压力值P-PH≥0时，启动水循环***的水泵工作；当T-TH≤T0并且P-PH≤P0时，停止水泵工作；其中TH为设定温度，PH为设定压力，T0为止回温度，P0为止回压力。
本发明实施例的装置与方法能够实现以下有益技术效果：
1)该装置采用模块化设计，适应范围广，可应用于传统风冷型空调室外机的节能改造；
2)该装置与方法对喷淋的时机进行控制，并且不需要额外的风机，降低了节能***的生产成本和运行成本，即降低TCO(Total Cost of Ownership，总体拥有成本)；
3)该装置中的水槽还可以收集从冷凝器上渗漏下来的水滴，实现水的循环利用，节约水源；
4)该装置与方法采用精细化的运行管理技术，提升室外机喷淋效果，在改善CRAC(Computer Room Air Conditioner，计算机机房空调)的COP(Coefficient of Performance，能效比)的同时，节省水资源的消耗；
5)该装置的结构能够减小空调室外机节能***的安装约束，扩大其应用范围。
综上所述，与传统的空调室外机节能装置相比，本发明实施例的装置具有投资成本(CapEx，Capital Expenditure)低、运行成本(OpEx，Operating Expense)低、占用空间小、布置灵活、操作方便、节能减排效果显著等优点。
本发明实施例的水雾发生器还可以布置在CRAC室外机的排风口附近，通过喷雾吸收室外机排出的热气流能量，在降低室外机排风温度，改善室外机排风对环境影响的同时，还可以将加热后的水汽进行回收再利用，如：民用领域(洗手、洗澡、洗衣、热水供暖等)，以进一步提升能量的利用效率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，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实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调室外机用节能装置，其特征在于，所述装置包括：
水雾发生器，与空调室外机的进风口相对设置，对水进行雾化生成水雾，使得生成的水雾随外界气流进入所述空调室外机；
水循环***，连接所述水雾发生器和外界水源，为所述水雾发生器提供雾化所需的用水；
控制器，连接所述水循环***，根据所述空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制所述水循环***的工作状态，实现水雾的产生与停止。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水雾发生器包括：
设置于所述水雾发生器双侧的喷射孔，双侧喷射孔的出口相对设置，每个喷射孔经由输水管道与所述水循环***连接，实现水雾的对喷发射，在水雾发生器平面形成水雾帘幕。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水雾发生器包括：多个水雾喷射口，每个喷射口经由输水管道与所述水循环***连接，实现水雾朝所述进风口以垂直半球面状喷射，在水雾发生器表面和空调室外机进风口之间形成水雾帘幕。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水循环***包括：
水槽，设置于所述水雾发生器的下方，连接外界水源，并收集室外机冷凝器上渗漏下来的水滴，实现水循环利用；
水泵，连接所述水槽、水雾发生器以及所述控制器，接受所述控制器的控制，将所述水槽中的水提供给所述水雾发生器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
温度检测单元，设置于空调室外机冷凝器进风口，用于检测所述进风口的温度；
压力检测单元，设置于空调室外机的冷凝器中，用于检测所述制冷剂蒸发压力；
所述控制器，还连接所述温度检测单元和所述压力检测单元，当所述检测的温度值T-TH≥0或者检测的压力值P-PH≥0时，启动水泵；当T-TH≤T0并且P-PH≤P0时，停止水泵工作；其中：TH为设定温度，PH为设定压力，T0为止回温度，P0为止回压力。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，当空调室外机采用卧式安装时，所述水雾发生器位于所述空调室外机进风口的下方。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，当空调室外机采用立式安装时，所述水雾发生器位于所述空调室外机进风口的前方。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述水槽中还包括补水浮筒，用于实现外界水源的自动补给。
9.一种空调室外机的节能方法，其特征在于，所述方法包括：
检测空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力；
根据空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制水循环***的工作状态，实现水雾的产生与停止；所述水循环***用于连接水雾发生器和外界水源，为所述水雾发生器提供雾化所需的用水；所述水雾发生器与所述空调室外机的进风口相对设置，对水进行雾化生成水雾，使得生成的水雾随外界气流进入所述空调室外机。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果，控制所述水循环***的工作状态，实现水雾的产生与停止包括：
获取空调室外机冷凝器进风口温度和制冷剂蒸发压力的监测结果；
当监测的温度值T-TH≥0或者监测的压力值P-PH≥0时，启动水循环***的水泵工作；当T-TH≤T0并且P-PH≤P0时，停止所述水泵工作；其中：TH为设定温度，PH为设定压力，T0为止回温度，P0为止回压力。
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