CN201463150U - 一种自然冷却风冷冷媒机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自然冷却风冷冷媒机组，包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，以及三通调节阀、依次相连的散热器、连接管、并联的冷却器和旁通管；蒸发器包括压缩制冷换热流程和自然冷却换热流程；所述压缩制冷换热流程出口与压缩机相连，进口与膨胀阀相连；所述自然冷却换热流程的出口与散热器的进口相连，进口与并联的冷却器和旁通管相连，构成自然冷却冷媒部分的回路；自然冷却冷媒部分的回路中充有传热工质；所述三通调节阀的三个接口分别与冷却器、旁通管和连接管相连，或是分别与所述自然冷却换热流程的进口、冷却器和旁通管相连。本实用新型在气温低时可以充分利用室外低温制冷，从而节省能源。

Description

一种自然冷却风冷冷媒机组

技术领域

本实用新型涉及一种空调设备，具体涉及一种自然冷却风冷冷媒机组。

背景技术

随着信息化技术的飞速发展，现代电子设备机房日益普遍，这些电子设备机房包括通讯中心、IDC数据中心、计算机中心、电力保护室和变频器室等，机房内布置大量密集电子设备，发热量非常大。而电子元器件稳定工作对机房环境有着非常严格的要求，需要全天候保持恒温恒湿，即电子元器件工作环境的温度及相对湿度要求控制于正负1摄氏度及正负5％之内，以大大提高电子设备的寿命及可靠性。

大型电子设备机房，主要采用空气源冷却制冷设备作为大型冷冻站，全年提供冷水(或冷媒)；电子设备内机房采用空调末端，利用冷水(或冷媒)对室内空气调节，保持室内恒温恒湿。

但是常规空气源冷却制冷空调设备采用压缩制冷方式，当室外环境温度低于室内温度时，仍然需要压缩机工作，消耗能源。

为了利用室外的低温，有的空调***也在常规机房空调上增加一个采用乙二醇溶液为传热工质的换热装置，利用冬季低温环境对计算机机房散热。但乙二醇溶液依然存在低温条件下的防冻问题，且乙二醇溶液对金属有腐蚀性，同时传热效率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种自然冷却风冷冷媒机组，在气温低时可以充分利用室外低温制冷，从而节省能源。

本实用新型提供了一种自然冷却风冷冷媒机组，包括蒸发器、依次相连的压缩机、冷凝器和膨胀阀；其特征在于，还包括：

冷却器、连接管、旁通管、三通调节阀及散热器；

所述蒸发器至少包括压缩制冷换热流程和自然冷却换热流程；所述两个换热流程之间相互隔离，在所述蒸发器中实现热交换；

所述压缩制冷换热流程出口与压缩机相连，进口与膨胀阀相连；

所述冷却器与所述旁通管并联；所述散热器、连接管、并联的冷却器和旁通管依次相连，所述自然冷却换热流程的出口与散热器的进口相连，进口与并联的冷却器和旁通管相连，构成自然冷却冷媒部分的回路；自然冷却冷媒部分的回路中充有传热工质；

所述三通调节阀的三个接口分别与冷却器、旁通管和连接管相连，或是分别与所述自然冷却换热流程的进口、冷却器和旁通管相连，在冷却器和旁通管之间分配所述传热工质的流量。

进一步地，所述的自然冷却风冷冷媒机组还包括：

流体泵，设置在所述自然冷却换热流程的出口与所述散热器的进口之间的管路中。

进一步地，所述的自然冷却风冷冷媒机组还包括：用于依据对室内温度的需求调节自然冷却冷媒部分的回路中的传热工质的流量的流体泵。

进一步地，所述散热器包括第一换热流程和第二换热流程；所述第一换热流程中运行所述传热工质，进口与所述自然冷却换热流程的出口相连，出口与所述连接管相连；所述第二换热流程中运行载冷剂；所述第一、第二换热流程之间相互隔离，在所述散热器中实现热交换。

进一步地，所述的自然冷却风冷冷媒机组还包括：用于当冷却器所处的环境温度高于或等于冷却器入口传热工质温度时，调节所述三通调节阀只导通旁通管的控制器。

进一步地，所述的自然冷却风冷冷媒机组还包括：用于当冷却器所处的环境温度低于冷却器入口传热工质温度，而高于或等于一预设的温度阈值时，调节所述三通调节阀只导通冷却器的控制器。

进一步地，所述的自然冷却风冷冷媒机组还包括：用于当冷却器所处的环境温度低于或等于一预设的温度阈值时，根据冷却器所处的环境温度调节所述三通调节阀在冷却器和旁通管之间分配所述传热工质的流量的控制器。

进一步地，所述的自然冷却风冷冷媒机组还包括：

温度传感器，以及一用于根据温度传感器检测出的温度调节所述三通调节阀的控制器。

进一步地，所述的自然冷却风冷冷媒机组还包括：当冷却器的环境温度高于或等于所述回气连接管内的传热工质的温度时调节三通调节阀只将旁通管导通、当冷却器的环境温度低于所述回气连接管内的传热工质的温度并高于一预设的温度阈值时调节三通调节阀只将冷却器导通、当冷却器的环境温度低于所述温度阈值时根据冷却器所处的环境温度调节所述三通调节阀在冷却器和旁通管之间分配所述传热工质的流量、当冷却器的环境温度等于所述温度阈值时调节所述三通调节阀只将冷却器导通或根据冷却器所处的环境温度调节所述三通调节阀在冷却器和旁通管之间分配传热工质的流量的控制器。

进一步地，当冷却器所处的环境温度低于或等于一预设的温度阈值时，压缩机停止工作。

本实用新型是在原有采用压缩机制冷的空调设备上增加自然冷却***，当室外环境温度低于空调区域温度时，启动自然冷却***，利用自然环境对室内制冷，将室内热量通过传热工质传递到室外大气环境中，因此，本实用新型具有较高的节能性。本实用新型尤其适用于全天候需要制冷、并且需要全汽化制冷的环境中，比如计算机房、程控交换机房、卫星移动通讯站、大型医疗设备室、实验室、测试室、精密电子仪器生产车间等高精密环境，满足对空气的湿度、湿度、洁净度、气流分布等各项指标有很高要求的环境。本实用新型同时减少了冷季空调压缩机的运行时间，进而延了长压缩制冷空调设备的使用寿命，还可避免压缩机的低温启动而可能存在的故障；另外，本实用新型室外部分不用水，因此不用考虑防冻。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的自然冷却风冷冷媒机组的结构原理图；

图2是本实用新型实施例一中，只导通旁通管时的示意图；

图3是本实用新型实施例一中，只导通冷却器时的示意图。

图中：1.冷却器，2.冷凝器，3.蒸发器，4.蒸发器的压缩制冷换热流程，5.蒸发器的自然冷却换热流程，6.压缩机，7.连接管，8.流体泵，9.旁通管，10.三通调节阀，11.散热器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例一，自然冷却风冷冷媒机组，该机组是一种提供液态冷媒的空调机组，冷媒供其他空调设备调节室内温度和湿度。

如图1所示，所述自然冷却风冷冷媒机组包括压缩机6、冷凝器2、膨胀阀、蒸发器3、冷却器1、连接管7、旁通管9、三通调节阀10及散热器11；其中散热器11设置在室内，其余部件设置在室外。

其中，所述蒸发器包括两个换热流程，分别为压缩制冷换热流程4和自然冷却换热流程5；所述压缩制冷换热流程4中运行氟利昂，所述自然冷却换热流程5中运行传热工质；所述两个换热流程之间相互隔离，在所述蒸发器3中实现热交换。

整个自然冷却风冷冷媒机组分为两个部分：压缩制冷部分和自然冷却冷媒部分；所述压缩制冷部分可以但不想限于与现有的压缩机制冷***相同。

本实施例中，蒸发器3是两个部分的共用部件，采用壳管式换热器或板式换热器；散热器11为壳管式换热器或板式换热器。

本实施例中，所述压缩制冷部分包括压缩机6、冷凝器2、膨胀阀和蒸发器3的压缩制冷换热流程4；所述冷凝器2、膨胀阀、压缩制冷换热流程4和压缩机6构成压缩制冷部分的回路，其中，压缩机6、冷凝器2和膨胀阀依次相连，所述压缩制冷换热流程4的进口与膨胀阀相连，出口与压缩机6相连；压缩制冷部分的回路中充有一般空调机组所用的工质，比如氟利昂工质，该氟利昂工质在该回路中按照从压缩机6到所述冷凝器2、再到膨胀阀、再到所述压缩制冷换热流程4、再回到压缩机6的方向运行。

所述自然冷却冷媒部分包括冷却器1、连接管7、旁通管9、蒸发器3的自然冷却换热流程5、三通调节阀10和散热器11；所述冷却器1与所述旁通管9并联；所述连接管7、并联的冷却器1和旁通管9、自然冷却换热流程5和散热器11构成自然冷却冷媒部分的回路，其中，散热器11、连接管7、以及并联的冷却器1和旁通管9依次相连，自然冷却换热流程5的出口与散热器11的进口相连，进口与并联的冷却器1和旁通管9相连；自然冷却冷媒部分的回路中充有传热工质，该传热工质在该回路中按照从所述自然冷却换热流程5到散热器11、再到冷却器1和/或旁通管9、再回到所述自然冷却换热流程5的方向运行。

以上各部件之间(除了散热器11与连接管7之间、以及连接管7与并联的冷却器1和旁通管9之间)相距较远或无法直接对接的，可以但不限于以连接管相连。

本实施例中，所述三通调节阀10的三个接口分别与冷却器1、旁通管9和连接管7相连；实际应用中，所述三通调节阀10的三个接口也可以分别与所述自然冷却换热流程5的进口、冷却器1和旁通管9相连；另外，也不排除使用两个三通调节阀，一个与自然冷却换热流程5的进口、冷却器1和旁通管9相连，另一个与连接管7、冷却器1和旁通管9相连.所述三通调节阀可以在冷却器和旁通管之间分配传热工质的流量，也就是调节所述传热工质在冷却器和旁通管内的流通比例；在分配流量、或者说在调节所述流通比例时，三通调节阀10可以进行连续调节.

本实施例中，所述传热工质拥有类似氟利昂的特性，汽化时吸收热量并在凝结时放出的汽化潜热来传导热量，因此传热效率大大高于利用显热来直接传导热量的方法。

本实施例中，自然冷却风冷冷媒机组还包括流体泵8，设置在所述自然冷却冷媒流程5出口到散热器11进口之间的管路中，用于提高传热工质流动速度，并且可以方便地调节工质的流量，以适应不同的冷热源温度及调节传热量。在以氟利昂为传热工质时，上述流体泵8最好是磁力泵。

本实施例中，所述散热器11可以包括两个换热流程，分别为第一换热流程和第二换热流程；所述第一换热流程中运行所述传热工质，进口与所述自然冷却换热流程5的出口相连，出口与所述连接管7相连，与所述自然冷却换热流程5、连接管7、以及并联的冷却器1和旁通管共同构成自然冷却冷媒部分的回路；所述第二换热流程中运行水或乙二醇溶液等载冷剂，用于产生冷却源供室内的空调末端设备使用，由于散热器11布置在室内，从而避免水或乙二醇溶液结冰的风险。所述第一、第二换热流程之间相互隔离，在所述散热器11中实现热交换。

所述三通调节阀10可以手动控制或自动控制；当自动控制时，所述自然冷却风冷冷媒机组还可以包括温度传感器，以及一用于根据温度传感器检测出的温度调节所述三通调节阀10的控制器。

当冷却器1所处的环境温度高于或等于冷却器入口传热工质温度(即连接管7内的传热工质的温度)时，采用常规的的压缩制冷原理制冷，启动压缩制冷部分工作，三通调节阀10只将旁通管9导通，也就是不给冷却器1分配所述传热工质的流量，将传热工质的所有流量分配给旁通管9，此时的等效示意图如图2所示；压缩制冷部分所产生的冷量由氟利昂携带，氟利昂在通过蒸发器3中的压缩制冷换热流程4时，将冷量传递到自然冷却换热流程5中的传热工质，将传热工质由气态冷却成液态，液态传热工质被流体泵8输送到室内的散热器11中，在散热器11中，传热工质吸收热量汽化，汽化的传热工质返回到蒸发器中的自然冷却换热流程5中，由压缩制冷部分产生的冷量冷却，形成循环，传导室内热量；如果散热器11包括两个换热流程，则在散热器11中，传热工质是吸收第二换热流程中载冷剂的热量而汽化，使载冷剂得到冷却。

当冷却器1所处的环境温度低于冷却器入口传热工质温度(即连接管7内的传热工质的温度)，而高于一预设的温度阈值时，自然冷却风冷冷媒机组启动自然冷却冷媒部分工作，三通调节阀10只导通冷却器1，也就是不给旁通管9分配所述传热工质的流量，将传热工质的所有流量分配给冷却器1，此时的等效示意图如图3所示；经过散热器11后汽化的传热工质流经冷却器1时，在冷却器1内被低温空气初步降温，然后在蒸发器3内被压缩制冷换热流程4进一步降温，冷凝成液体，液体的传热工质被流体泵8输送到室内的散热器11中，在散热器11中传热工质吸收热量汽化后再进入冷却器1，形成循环，传导室内热量.可以看出，冷却器1的环境温度越低，所述传热工质在冷却器1中被降温的幅度越大，甚至有可能直接在冷却器1中液化；而进入蒸发器3中的自然冷却换热流程5的传热工质温度越低，需要压缩制冷换热流程4提供的冷量就越少，压缩制冷部分所需要的功率就越低，甚至可以停止制冷；因此，随着室外温度的下降，压缩制冷部分的负荷将会相应下降，甚至下降到0，从而可以充分利用自然冷源，而节省能源.如果散热器11包括两个换热流程，则在散热器11中，传热工质是吸收第二换热流程中载冷剂的热量而汽化，使载冷剂得到冷却.

当冷却器1所处的环境温度低于一预设的温度阈值时，即低于冷却器入口传热工质温度(即连接管7内的传热工质的温度)较多时，三通调节阀10将冷却器1和旁通管9都导通，并根据冷却器1所处的环境温度在冷却器1和旁通管9之间分配传热工质的流量，以保证传热工质的温度在设计需要的温度范围内，因为经过旁通管9的传热工质是几乎未被冷却的，这样和冷却器1中冷却后的传热工质中和热量，就不至于过冷而使室内温度太低；可以根据冷却器1所处的环境温度连续调节三通调节阀，越冷则分给旁通管9的流量越多。此时压缩制冷部分可以停止工作，完全依靠外界冷源，从而节省能源。

如果包括所述控制器，则所述控制器当冷却器的环境温度高于或等于冷却器入口传热工质温度(即连接管7内的传热工质的温度)时，调节三通调节阀10只将旁通管9导通；当冷却器1的环境温度低于冷却器入口传热工质温度(即连接管7内的传热工质的温度)，并高于一预设的温度阈值时，调节三通调节阀10只将冷却器1导通；当冷却器1的环境温度低于所述温度阈值时，根据冷却器1所处的环境温度调节所述三通调节阀10在冷却器1和旁通管9之间分配传热工质的流量。所述温度阈值根据经验或试验获得；等于该温度阈值时的情况可以设置为只将冷却器1导通，也可以设置为根据冷却器所处的环境温度调节所述三通调节阀10在冷却器1和旁通管9之间分配传热工质的流量。

本实施例中，流体泵8依据对室内温度的需求(比如对散热器11流出的载冷剂的温度的控制需求)调节自然冷却冷媒部分的回路中的传热工质的流量，以保证散热器的温度(或其中载热剂的出口温度)可以满足空调末端设备调节室内温度的需要。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种自然冷却风冷冷媒机组，包括蒸发器、依次相连的压缩机、冷凝器和膨胀阀；其特征在于，还包括：

冷却器、连接管、旁通管、三通调节阀及散热器；

所述蒸发器至少包括压缩制冷换热流程和自然冷却换热流程；所述两个换热流程之间相互隔离，在所述蒸发器中实现热交换；

所述压缩制冷换热流程出口与压缩机相连，进口与膨胀阀相连；

所述冷却器与所述旁通管并联；所述散热器、连接管、并联的冷却器和旁通管依次相连，所述自然冷却换热流程的出口与散热器的进口相连，进口与并联的冷却器和旁通管相连，构成自然冷却冷媒部分的回路；自然冷却冷媒部分的回路中充有传热工质；

所述三通调节阀的三个接口分别与冷却器、旁通管和连接管相连，或是分别与所述自然冷却换热流程的进口、冷却器和旁通管相连，在冷却器和旁通管之间分配所述传热工质的流量。

2.如权利要求1所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于，还包括：

流体泵，设置在所述自然冷却换热流程的出口与所述散热器的进口之间的管路中。

3.如权利要求1所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于，还包括：

用于依据对室内温度的需求调节自然冷却冷媒部分的回路中的传热工质的流量的流体泵。

4.如权利要求1所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于：

所述散热器包括第一换热流程和第二换热流程；所述第一换热流程中运行所述传热工质，进口与所述自然冷却换热流程的出口相连，出口与所述连接管相连；所述第二换热流程中运行载冷剂；所述第一、第二换热流程之间相互隔离，在所述散热器中实现热交换。

5.如权利要求1到4中任一项所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于，还包括：用于当冷却器所处的环境温度高于或等于冷却器入口传热工质温度时，调节所述三通调节阀只导通旁通管的控制器。

6.如权利要求1到4中任一项所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于，还包括：用于当冷却器所处的环境温度低于冷却器入口传热工质温度，而高于或等于一预设的温度阈值时，调节所述三通调节阀只导通冷却器的控制器。

7.如权利要求1到4中任一项所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于，还包括：用于当冷却器所处的环境温度低于或等于一预设的温度阈值时，根据冷却器所处的环境温度调节所述三通调节阀在冷却器和旁通管之间分配传热工质的流量的控制器。

8.如权利要求1到4中任一项所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于，还包括：

温度传感器，以及一用于根据温度传感器检测出的温度调节所述三通调节阀的控制器。

9.如权利要求1到4中任一项所述的自然冷却风冷冷媒机组，其特征在于，还包括：

用于当冷却器的环境温度高于或等于冷却器入口所述传热工质温度时调节三通调节阀只将旁通管导通、当冷却器的环境温度低于冷却器入口所述传热工质温度并高于一预设的温度阈值时调节三通调节阀只将冷却器导通、当冷却器的环境温度低于所述温度阈值时根据冷却器所处的环境温度调节所述三通调节阀在冷却器和旁通管之间分配传热工质的流量、当冷却器的环境温度等于所述温度阈值时调节所述三通调节阀只将冷却器导通或根据冷却器所处的环境温度调节所述三通调节阀在冷却器和旁通管之间分配传热工质的流量的控制器.

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