CN105258259A - 一种机房专用干式空调及其实现方法 - Google Patents

一种机房专用干式空调及其实现方法 Download PDF

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Abstract

发明公开了一种机房专用干式空调及其实现方法，该空调包括第一换热器(2)、压缩机(1)、第二换热器(7)、节流装置(4)首尾依次相连形成工质循环通路，第一换热器和第二换热器分别为蒸发器和冷凝器；其特征在于，在第一换热器底部设有用于采集冷凝水的水盘(5)；压缩机与冷凝器之间的管道的一部分位于水盘内，流过该管道中的工质与水盘内的冷凝水进行热交换该机房专用干式空调能充分利用冷凝水，节能环保。

Description

一种机房专用干式空调及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种机房专用干式空调。
背景技术
随着中国通信事业的飞速发展和通信网络规模的不断扩大，通信机房专用空调的能耗急剧增大。此外，为保证通信信号的安全稳定传输，要求通信机房内空调***全年无休不间断运行；特殊场合还要求空调实现干工况运行。
目前，为保证机房内空调的干工况运行，常用的做法为提高制冷***的蒸发温度，保证蒸发器的工作温度高于室内空气的露点温度，以避免冷凝水的存在；然而，该方法仅能保证机房内的温度环境，对机房内的湿度环境无法控制，可能导致机房内湿度过大引起通信失效。为解决该问题，机房空调保持湿工况运行，设计严格的冷凝水排放管路，保证冷凝水不会滴漏到机房内，然而该设计依然存在冷凝水泄露的风险。
因此，有必要设计一种节能效果显著的机房专用空调。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种机房专用干式空调，该机房专用干式空调能充分利用冷凝水，节能环保。
发明的技术解决方案如下：
一种机房专用干式空调，第一换热器(2)、压缩机(1)、第二换热器(7)、节流装置(4)首尾依次相连形成工质循环通路，第一换热器和第二换热器分
别为蒸发器和冷凝器；在第一换热器底部设有用于采集冷凝水的水盘(5)；压缩机与冷凝器之间的管道的一部分位于水盘内，流过该管道中的工质与水盘内的冷凝水进行热交换。【位于水盘内还包括在水盘内绕行，在水盘内绕行是指该管道的一部分位于水盘内并被水浸没，并通过盘绕回转增加热交换效率】
所述的第一换热器处设有第一风机(3)；所述的第二换热器处设有第二风机(8)。
所述的机房专用干式空调还包括控制器和室内温度传感器；所述的室内温度传感器与控制器相连；所述的第一换热器、压缩机、第二换热器、第一风机和第二风机均受控于控制器。
所述的机房专用干式空调还包括室外温度传感器、储水装置(6)、水泵(9)和用于为第二换热器降温的喷淋***(11)；水盘、储水装置、水泵和喷淋***依次相连；储水装置、水泵和喷淋***受控于控制器；室外温度传感器与控制器相连。
在喷淋***和水泵出口之间设有阀门(10)。
所述的阀门为受控于微处理器的三通阀或二通阀；
当阀门为三通阀时，三通阀的1个端口接冷凝水排水口，另外2个端口分别接水泵出口和喷淋***的供水口。
第一风机采用轴流风机、离心风机或EC风机，第二风机采用轴流风机或贯流风机。
阀门为三通阀；微处理器分别通过室外温度传感器和水位传感器监控室外温度和储水装置的水位；
(1)当室外温度大于18℃且(冷凝)水位大于设定值时，开启水泵、喷淋***以及喷淋***和水泵出口之间设置的阀门，将储水装置中存储的冷凝水喷淋到第二换热器上；
(2)当室外温度低于18℃且储水装置的水位大于设定值时，开启水泵和喷淋***和水泵出口之间设置的阀门，将储水装置中存储的冷凝水排至室外。
一种机房专用干式空调的实现方法，采用前述的机房专用干式空调；压缩机与冷凝器之间的管道为压缩机排气管；压缩机排气管在水盘内绕行，从而1)利用制冷***运行过程中产生的冷凝水降低压缩机排气管路的温度，通过水的蒸发带走排气管路中的热量，降低冷凝器的工作温度；2)通过排气管路中的热量促进冷凝水的蒸发，减少冷凝水泄露的风险；
另外：
(1)压缩机与冷凝器之间的管道为压缩机排气管；压缩机排气管在水盘内绕行，从而1)利用制冷***运行过程中产生的冷凝水降低压缩机排气管路的温度，通过冷凝水的蒸发带走排气管路中的热量，降低冷凝器的工作温度；2)通过排气管路中的热量促进冷凝水的蒸发，减少冷凝水泄露的风险；
同时(2)，通过喷淋***以降低第二换热器的工作温度，减少制冷***的运行能耗。
第一换热器即蒸发器，第二换热器即冷凝器。
该机房专用空调可采用分体式结构或一体化结构。
冷凝器出液管中为高温高压的液态制冷剂。
蒸发器进液管中为低温低压的液态制冷剂。
压缩机进气管中为低温低压的气态制冷剂。
第一换热器采用微通道换热器，换热面积大，阻力小。所述的第二换热器采用微通道换热器，换热面积大，阻力小。
所述的第一风机(3)采用轴流风机、离心风机或EC风机。
所述的第二风机(8)采用轴流风机或贯流风机。
储水装置为自动储水装置包括水箱和自动控制阀，用于控制冷凝水的的应用。
所述的水泵(9)由自动储水装置的水位和室外温度传感器控制，为冷凝水流动提供动力。
所述的阀门为电动三通，根据自动储水装置的水位和室外温度传感器控制阀门的开启状态，控制冷凝水的流向。
所述的喷淋***安装在室外机第二换热器的正上方，用于冷凝器的降温。
第二换热器和第二风机处于室外，第一换热器和第一风机处于室内。
此外，空调采用一体式结构或分体式结构，所述的一体式结构是指无室外机，所述的分体式结构是指冷凝器位于室外，蒸发器位于室内。
采用一体化结构时，无室外机，能消除空调室外机被盗的风险。采用分体式结构时，由于冷凝器位于室外，有利于冷凝器散热和进一步提高热效率。
有益效果：
本发明的一种机房专用干式空调，将压缩机的排气管路接入在冷凝水盘内，从而将制冷运行过程中产生的冷凝水用于降低压缩机的排气温度，即消除了机房内冷凝水存在的隐患，又降低了冷凝器的工作温度，提高制冷***的运行效率，大大减少机房空调的制冷能耗。
本发明专利与现有的技术相比，保证了机房内通信设备的安全运行，且具有显著的节能效果。直接将压缩机的排气管路接入在冷凝水盘内，通过排气管路中的热量促进冷凝水的蒸发，消除冷凝水泄露的风险；此外，冷凝水的蒸发带走压缩机排气管路中的热量，降低制冷循环中冷凝器的工作温度，初步估计冷凝温度每降低1℃，制冷***的运行能耗能降低5-10％。该发明专利即保证了机房空调***的干式运行，避免冷凝水泄露的风险，又降低了空调***的运行能耗。
更进一步，本发明还设计了冷凝水喷淋***，将室内机***制冷运行过程中产生的冷凝水加压喷淋到室外机冷凝器上，降低了冷凝器的工作温度，提高制冷***的运行效率，大大减少机房空调的制冷能耗。直接利用空调制冷运行过程中产生的冷凝水为机冷凝器降温，将冷凝水喷淋到冷凝器上，通过水的蒸发带走冷凝器的热量，降低制冷循环中冷凝器的工作温度，从而降低制冷***的运行能耗。
两种方式结合(一种方法为将压缩机的排气管路接入在冷凝水盘内，另一种方式为增加冷凝水喷淋***)，能达到最大的节能降耗和提高空调效率的效果。
附图说明
图1为实施例1的总体结构示意图；
图2为控制***框图；
图3为控制流程图；
图4为实施例2的总体结构示意图；
图5为机房专用干式空调工作温熵图。
标号说明：1-压缩机，2-第一换热器，3-第一风机，4-节流装置，5-水盘，6-储水装置，7-第二换热器，8-第二风机，9-水泵，10-阀门，11-喷淋***。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
如图1和图5，一种机房专用干式空调，第一换热器(2)、压缩机(1)、第二换热器(7)、节流装置(4)首尾依次相连形成工质循环通路，第一换热器和第二换热器分别为蒸发器和冷凝器；在第一换热器底部设有用于采集冷凝水的水盘(5)；
压缩机与冷凝器之间的管道的一部分位于水盘内，流过该管道中的工质与水盘内的冷凝水进行热交换。
所述的第一换热器处设有第一风机(3)；所述的第二换热器处设有第二风机(8)。
机房专用干式空调还包括控制器和室内温度传感器；所述的室内温度传感器与控制器相连；所述的第一换热器、压缩机、第二换热器、第一风机和第二风机均受控于控制器。在实施例1的基础上，直接将压缩机的排气管路接入在冷凝水盘内，通过排气管路中的热量促进冷凝水的蒸发，消除冷凝水泄露的风险，冷凝水的蒸发带走压缩机排气管路中的热量，降低制冷循环中冷凝器的工作温度，以降低制冷***的运行能耗。
室内温度传感器用于检测机房内温度，空调可以根据机房内温度的当前值对空调中各设备的运行状态进行控制，具体控制部分为现有技术。
压缩机排气管中为高温高压的气态制冷剂，该管路在连接冷凝器前先在冷凝水盘内绕行，降低管道内制冷剂温度。
这种空调能降低***的运行能耗，无需添加其他附加设备，既降低了机房制冷***的能耗，也不过多增加制冷***的投资，其利用制冷***运行过程中产生的冷凝水降低压缩机排气管路的温度，通过水的蒸发带走排气管路中的热量，大大降低冷凝器的工作温度，从而提高制冷***的运行效率，降低制冷***的运行能耗；此外，利用压缩机排气管路中的热量促进冷凝水盘中冷凝水的蒸发，降低机房内冷凝水的泄露风险，证机房空调运行的安全性，降低制冷***的能耗。
制冷工况由压缩机、水盘、第一换热器、第一风机、第二管路、节流装置、第二换热器和第二风机等实现，制冷工质在制冷管道中循环，形成一个完全封闭的***。制冷剂在这个封闭的制冷***中以流体形式循环，通过相变，连续不断地从第一换热器中吸取热量，并在第二换热器中放出热量，从而实现制冷的目的。此外，压缩机排气管进入冷凝器之前先在水盘中绕行，将压缩机排气管路中的热量传递给冷凝水，降低排气管路的温度从而降低冷凝器的工作温度，冷凝水吸收排气管路中的热量后气化，降低冷凝水的泄露风险。
这种空调能自动降低机房专用空调的运行能耗，利用制冷***运行过程中产生的冷凝水降低冷凝器的工作温度，通过水的蒸发带走压缩机排气管路的热量，大大降低冷凝器的工作温度，从而提高制冷***的运行效率，降低制冷***的运行能耗；此外，通过压缩机排气管路中的热量促进冷凝水的蒸发，减少冷凝水盘的储水量，降低机房内冷凝水的泄露风险，根据水位的高度和室内外温湿度参数调节冷凝水的流向，证机房空调运行的安全性，降低制冷***的能耗；该发明专利将机房内冷凝水的存在的安全隐患变成***运行的节能措施，将制冷***的缺点变为优点，保证制冷***安全稳定运行的同时降低制冷***的能耗。
实施例2：
如图2-4，一种机房专用干式空调，包括压缩机(1)、第一换热器(2)、第一风机(3)、节流装置(4)和水盘(5)、自动储水装置(6)、第二换热器(7)、第二风机(8)、水泵(9)、阀门(10)和喷淋***(11)；压缩机与冷凝器之间的管道的一部分位于水盘内，流过该管道中的工质与水盘内的冷凝水进行热交换；所述的机房专用干式空调优选采用一体化结构，无室外机，消除室外机被盗的风险；所述的第一换热器采用微通道换热器，换热面积大，阻力小。所述的第一风机采用轴流风机、离心风机或EC风机。所述的自动储水装置包括水箱和自动控制阀组成，用于控制冷凝水的的应用。所述的第二换热器采用微通道换热器，换热面积大，阻力小。所述的第二风机采用轴流风机或贯流风机。所述的水泵由自动储水装置的水位和室外温度传感器控制，为冷凝水流动提供动力，实现冷凝水的应用。所述的阀门为电动三通，根据自动储水装置的水位和室外温度传感器控制阀门的开启状态，控制冷凝水的流向。所述的喷淋***安装在第二换热器的正上方，实现冷凝器的降温。
本发明专利能够消除机房冷凝水存在的隐患，无需添加其他附加设备。其将制冷***运行过程中产生的冷凝水存储到自动储水装置内，通过自动储水装置自动采集和控制冷凝水的流通，降低机房内冷凝水的泄露风险，根据水位的高度和室内外温湿度参数调节冷凝水的流向，保证机房空调运行的安全性；当储水装置内冷凝水位满足一定要求时，将冷凝水喷淋在冷凝器上，通过冷凝器的热量促进冷凝水的蒸发，减少冷凝水盘中的积水，消除机房中冷凝水存在的隐患；
本发明专利的工作工况分为三种工况，分别为制冷工况、冷凝水喷淋制冷工况、冷凝水排空工况。
制冷工况：当室内温度大于设定温度28℃(16-30℃可调)时，开启制冷工况。制冷工况是压缩机、第一换热器、第一风机、节流装置、第二换热器和第二风机等实现，制冷工质在制冷管道中循环，形成一个完全封闭的***。制冷剂在这个封闭的制冷***中以流体形式循环，通过相变，连续不断地从第一换热器中吸取热量，并在第二换热器中放出热量，从而实现制冷的目的。此工况还兼容实施例1中的制冷工况，即压缩机排气管进入冷凝器之前先在水盘中绕行，将压缩机排气管路中的热量传递给冷凝水，降低排气管路的温度从而降低冷凝器的工作温度，冷凝水吸收排气管路中的热量后气化，降低冷凝水的泄露风险。
冷凝水喷淋制冷工况：制冷***运行产生足够的冷凝水时，室外温度传感器和水位传感器检测信号传递给中央控制器，当室外温度大于18℃且冷凝水位大于设定值时，开启水泵、电动三通(即三通阀)和喷淋***，将冷凝水喷淋到冷凝器上，降低冷凝器的工作温度，减少制冷***的运行能耗。
冷凝水排空工况：制冷***运行产生足够的冷凝水时，根据室外温度传感器和水位传感器检测信号传递给中央控制器，当室外温度低于18℃且冷凝水位大于设定值时，开启水泵和电动三通，将冷凝水排至室外，降低室内冷凝水的泄露风险。
本发明专利通过自动储水装置自动采集和控制冷凝水的流通，降低机房内冷凝水的泄露风险，根据水位的高度和室内外温湿度参数调节冷凝水的流向，保证机房空调运行的安全性，降低制冷***的能耗；将机房内冷凝水的存在的安全隐患变成***运行的节能措施，将制冷***的缺点变为优点，保证制冷***安全稳定运行的同时降低制冷***的能耗。

Claims (10)

1.一种机房专用干式空调，第一换热器(2)、压缩机(1)、第二换热器(7)、节流装置(4)首尾依次相连形成工质循环通路，第一换热器和第二换热器分别为蒸发器和冷凝器；其特征在于，在第一换热器底部设有用于采集冷凝水的水盘(5)；压缩机与冷凝器之间的管道的一部分位于水盘内，流过该管道中的工质与水盘内的冷凝水进行热交换。
2.根据权利要求1所述的机房专用干式空调，其特征在于，所述的第一换热器处设有第一风机(3)；所述的第二换热器处设有第二风机(8)。
3.根据权利要求2所述的机房专用干式空调，其特征在于，还包括控制器和室内温度传感器；所述的室内温度传感器与控制器相连；所述的第一换热器、压缩机、第二换热器、第一风机和第二风机均受控于控制器。
4.根据权利要求3所述的房专用干式空调，其特征在于，所述的机房专用干式空调还包括室外温度传感器、储水装置(6)、水泵(9)和用于为第二换热器降温的喷淋***(11)；水盘、储水装置、水泵和喷淋***依次相连；储水装置、水泵和喷淋***受控于控制器；室外温度传感器与控制器相连。
5.根据权利要求4所述的房专用干式空调，其特征在于，在喷淋***和水泵出口之间设有阀门(10)。
6.根据权利要求5所述的房专用干式空调，其特征在于，所述的阀门为受控于微处理器的三通阀或二通阀；
当阀门为三通阀时，三通阀的1个端口接冷凝水排水口，另外2个端口分别接水泵出口和喷淋***的供水口。
7.根据权利要求2-6任一项所述的房专用干式空调，其特征在于，第一风机采用轴流风机、离心风机或EC风机，第二风机采用轴流风机或贯流风机。
8.根据权利要求6所述的房专用干式空调，其特征在于，阀门为三通阀；微处理器分别通过室外温度传感器和水位传感器监控室外温度和储水装置的水位；
(1)当室外温度大于18℃且(冷凝)水位大于设定值时，开启水泵、喷淋***以及喷淋***和水泵出口之间设置的阀门，将储水装置中存储的冷凝水喷淋到第二换热器上；
(2)当室外温度低于18℃且储水装置的水位大于设定值时，开启水泵和喷淋***和水泵出口之间设置的阀门，将储水装置中存储的冷凝水排至室外。
9.一种机房专用干式空调的实现方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的机房专用干式空调；压缩机与冷凝器之间的管道为压缩机排气管；压缩机排气管在水盘内绕行，从而1)利用制冷***运行过程中产生的冷凝水降低压缩机排气管路的温度，通过水的蒸发带走排气管路中的热量，降低冷凝器的工作温度；2)通过排气管路中的热量促进冷凝水的蒸发，减少冷凝水泄露的风险。
10.一种机房专用干式空调的实现方法，其特征在于，采用权利要求8所述的机房专用干式空调；
(1)压缩机与冷凝器之间的管道为压缩机排气管；压缩机排气管在水盘内绕行，从而1)利用制冷***运行过程中产生的冷凝水降低压缩机排气管路的温度，通过冷凝水的蒸发带走排气管路中的热量，降低冷凝器的工作温度；2)通过排气管路中的热量促进冷凝水的蒸发，减少冷凝水泄露的风险；
同时(2)，通过喷淋***以降低第二换热器的工作温度，减少制冷***的运行能耗。
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