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一種水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:4692295閱讀:188來源:國知局
專利名稱:一種水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及空調系統(tǒng)技術領域,具體涉及一種水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)。
背景技術
隨著我國近年來信息產業(yè)與網絡應用的快速發(fā)展,機房與基站建設速度大大加 快,其數量迅速增加,越來越成為能耗大戶。據統(tǒng)計,機房與基站的能耗占整個網絡能耗的 90 %,而空調制冷能耗又占機房與基站能耗的40 % 50 %。特別是許多基站在春季及秋冬 季節(jié)仍然需要利用空調制冷,而此時戶外空氣溫度往往比較低,如果能利用戶外的低溫進 行制冷將大大降低基站空調的能耗。利用戶外較低溫度進行室內熱量的排放并不是一個全新的概念,目前已經被大量 采用的新風系統(tǒng)即采用了這一理念,此外還有直接采用熱交換方式的制冷系統(tǒng)。中國專利ZL200920037779. 9中公開了一種機房空調系統(tǒng),包括需散熱機組,該需 散熱機組中的兩相鄰機組的發(fā)熱面或非發(fā)熱面相對安置,各機組的底部設有由非發(fā)熱面通 往發(fā)熱面的氣流通道,氣流通道中裝有風機,各機組的上方安裝延伸到房頂的隔離板。在兩 相鄰機組發(fā)熱面之間以及非發(fā)熱面之間的房頂分別設置接空調機的抽風口和送風口,即可 形成空調機由送風口自上之下送出冷風,經由底部及各層的通風排孔由非發(fā)熱面送至發(fā)熱 面,抽風口將發(fā)熱面熱氣自下向上抽出,形成合理的空調風場循環(huán),獲得理想的空調效果, 并且成本經濟。中國發(fā)明專利申請CN200910035398. 1中公開了一種機房空調輔助裝置,在空調 的外機下方設置有噴淋裝置,該噴淋裝置包括噴淋主管,噴淋主管上設置有至少一個噴淋 支管,噴淋支管設置于外機的下方,在噴淋支管端部設置有霧化噴頭,噴淋主管上設置有電 磁控制閥,電磁控制閥上設置溫控電路。通過對空調外機進行噴淋水冷,來提高空調的制冷 效果。但是,現有的新風系統(tǒng)的制冷方式會存在較復雜的空氣品質處理問題,熱交換方 式的制冷系統(tǒng)會存在運行溫差較大、能效比不高的問題。因此,有必要開發(fā)一種新型的機房 空調系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)。一種水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),包括壓縮機、水冷冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)冷卻 冷凝器、儲液罐、流量平衡閥、末端換熱器、氣泡泵、冷卻塔、冷卻水泵、第一出水閥、第一進 水閥、第一排水閥、第二進水閥、第二出水閥和第二排水閥;所述的壓縮機的高壓排氣口依次與水冷冷凝器的制冷劑側、節(jié)流裝置、蒸發(fā)冷卻 冷凝器的蒸發(fā)側、壓縮機的低壓吸氣口相連接;所述的冷卻塔的冷卻水出口依次與冷卻水 泵、第二進水閥、水冷冷凝器的冷卻水側、第二出水閥、冷卻塔的冷卻水回水口相連接;所述 的第二排水閥與水冷冷凝器的冷卻水側進口相連接;形成壓縮制冷循環(huán)回路;
所述的蒸發(fā)冷卻冷凝器的冷凝側出口依次與儲液罐、流量平衡閥、末端換熱器、氣 泡泵、蒸發(fā)冷卻冷凝器的冷凝側進口相連接;所述的冷卻水泵的出口依次與第一進水閥、蒸 發(fā)冷卻冷凝器的冷卻水側、第一出水閥、冷卻塔的冷卻水回水口相連接;所述的第一排水閥 與蒸發(fā)冷卻冷凝器的冷卻水側進口相連接;形成熱管制冷循環(huán)回路。所述的儲液罐位于蒸發(fā)冷卻冷凝器的下方,利于制冷劑利用重力作用進行循環(huán)。所述的儲液罐位于末端換熱器上方,且儲液罐與末端換熱器間的距離為lm 4m, 便于儲液罐中的制冷劑在自身重力的作用下流入末端換熱器。所述的氣泡泵可選用本領域常用的普通氣泡泵,也可以選用由垂直于地面的管道 和加裝在管道上的加熱器組成的簡易氣泡泵。所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)在啟動初 期需消耗電能來加熱,通過氣泡泵可對制冷劑進行加熱,使制冷劑在室內外溫差的作用下 能夠自行循環(huán),此后,即可關閉氣泡泵。所述的氣泡泵位于高于末端換熱器0 1. 5m且垂直于地面的管道上,利于制冷劑 在循環(huán)中正常流動。所述的氣泡泵在水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)啟動后lOmin 30min使用,以便于 將系統(tǒng)啟動前留在氣泡泵與蒸發(fā)冷卻冷凝器之間的制冷劑泵入蒸發(fā)冷卻冷凝器使之進入 儲液罐。所述的熱管制冷循環(huán)回路中并列設置2-20臺末端換熱器,以滿足不同的空間需 求,一般空間較大可適當增加末端換熱器的數量。所述的末端換熱器均串聯一流量平衡閥,方便調節(jié)各個末端換熱器的熱負荷。所述的壓縮制冷循環(huán)回路中優(yōu)選采用環(huán)保工質制冷劑,該回路中的制冷劑可以由 本發(fā)明風冷式熱管型機房空調系統(tǒng)提供,也可以由其他空調系統(tǒng)提供,以節(jié)約資源。所述的 環(huán)保工質制冷劑主要指臭氧層消耗潛能(0DP)值為0的制冷劑,如R410或R134A等。所述的熱管制冷循環(huán)回路中優(yōu)選采用非共沸制冷劑。與現有技術相比,本發(fā)明水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)不僅解決了新風系統(tǒng)中較復 雜的空氣品質處理問題,也解決了熱交換技術中運行溫差較大、能效比不高的問題,無論從 經濟效益、社會效益還是國家能源戰(zhàn)略等方面來說,都是極具意義的,主要具有如下有益效 果(1)在冷卻水溫度大于等于22°C時減少換熱溫差、提高制冷效率。(2)在冷卻水溫度低于22°C時直接采用氣泡泵循環(huán)制冷劑,制冷效率大幅度提 高,制冷性能系數(COP)可達到15 20。(3)克服常規(guī)機房空調系統(tǒng)中容易水進機房的缺陷,保證機房安全運行。


圖1是本發(fā)明水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)的結構示意圖;圖1中,1為壓縮機、2為水冷冷凝器、3為節(jié)流裝置、4為蒸發(fā)冷卻冷凝器、5為儲液 罐、6為流量平衡閥、7為末端換熱器、8為氣泡泵、9為冷卻塔、10為冷卻水泵、11為第一出 水閥、12為第一進水閥、13為第一排水閥、14為第二進水閥、15為第二出水閥、16為第二排 水閥。
具體實施例方式如圖1所示,本發(fā)明水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),包括壓縮機1、水冷冷凝器2、節(jié) 流裝置3、蒸發(fā)冷卻冷凝器4、儲液罐5、流量平衡閥6、末端換熱器7、氣泡泵8、冷卻塔9、冷 卻水泵10、第一出水閥11、第一進水閥12、第一排水閥13、第二進水閥14、第二出水閥15和 第二排水閥16 ;壓縮機1的高壓排氣口依次與水冷冷凝器2的制冷劑側、節(jié)流裝置3、蒸發(fā)冷卻冷 凝器4的蒸發(fā)側、壓縮機1的低壓吸氣口相連接;冷卻塔9的冷卻水出口依次與冷卻水泵 10、第二進水閥14、水冷冷凝器2的冷卻水側、第二出水閥15、冷卻塔9的冷卻水回水口相 連接;第二排水閥16與水冷冷凝器2的冷卻水側進口相連接;形成壓縮制冷循環(huán)回路;蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷凝側出口依次與儲液罐5、流量平衡閥6、末端換熱器7、氣 泡泵8、蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷凝側進口相連接;冷卻水泵10的出口依次與第一進水閥12、 蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷卻水側、第一出水閥11、冷卻塔9的冷卻水回水口相連接;所述的第 一排水閥13與蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷卻水側進口相連接;形成熱管制冷循環(huán)回路。儲液罐5位于蒸發(fā)冷凝器4下方,且位于末端換熱器7上方,儲液罐5與末端換熱 器7間的距離為3m。氣泡泵8為由垂直于地面的管道和加裝在管道上的加熱器組成的簡易氣泡泵,安 裝在位于高于末端換熱器71. 5m且垂直于地面的管道上。氣泡泵8在水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)啟動后20min使用。熱管制冷循環(huán)回路中并列設置15臺末端換熱器7,每臺末端換熱器7串聯一流量 平衡閥6。本發(fā)明水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)由壓縮制冷循環(huán)回路和熱管制冷循環(huán)回路所 組成,壓縮制冷循環(huán)回路最好采用環(huán)保工質制冷劑作為第一制冷劑,如R410或R134A等環(huán) 保工質制冷劑,該回路中的制冷劑可以由本發(fā)明水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)提供,也可以 由其他空調系統(tǒng)提供,以節(jié)約資源;熱管制冷循環(huán)回路最好采用非共沸制冷劑作為第二制 冷劑,如R410A等非共沸制冷劑。本發(fā)明水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)的工作過程如下當冷卻水溫度大于等于22°C時,第一出水閥11、第一進水閥12及第二排水閥16 關閉,流量平衡閥6、第二進水閥14及第二出水閥15打開,可通過現有的溫度敏感控制系統(tǒng) 來控制也可通過手動控制。在壓縮制冷循環(huán)回路中,冷卻水從冷卻塔9的冷卻水出口流出, 經冷卻水泵10、第二進水閥14、水冷冷凝器2的冷卻水側、第二出水閥15和冷卻塔9的冷 卻水回水口流回冷卻塔9,第一制冷劑氣體經壓縮機1壓縮后進入水冷冷凝器2的制冷劑側 被水冷冷凝器2的冷卻水側的冷卻水冷卻冷凝變成第一制冷劑液體,第一制冷劑液體經節(jié) 流裝置3節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)冷卻冷凝器4的蒸發(fā)側,與蒸發(fā)冷凝器4的冷凝側發(fā)生熱置 換,即吸收熱管制冷循環(huán)回路中的冷凝熱后蒸發(fā)變成第一制冷劑氣體被壓縮機1吸入進入 下一個循環(huán)。在熱管制冷循環(huán)回路中,儲液罐5中的第二制冷劑液體在重力作用下經過流 量平衡閥6,在末端換熱器7中吸收室內熱量后蒸發(fā)變成第二制冷劑氣體,第二制冷劑氣體 經氣泡泵8進入蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷凝側,與蒸發(fā)冷卻冷凝器4的蒸發(fā)側中的第一制冷 劑液體進行熱置換,釋放熱量后變成第二制冷劑液體進入儲液罐5,進入下一個循環(huán)。在冷卻水溫度低于22°C時,第二進水閥14、第二出水閥15及第一排水閥13關閉,流量平衡閥6、第一出水閥11及第一進水閥12打開,可通過現有的溫度敏感控制系統(tǒng)來控 制也可通過手動控制;氣泡泵8只在系統(tǒng)啟動后20min內工作,將系統(tǒng)啟動前留在氣泡泵8 與蒸發(fā)冷卻冷凝器4之間的第二制冷劑泵入蒸發(fā)冷卻冷凝器4使之進入儲液罐5。壓縮制 冷循環(huán)回路停止工作。在熱管制冷循環(huán)回路中,冷卻水從冷卻塔9的冷卻水出口流出,經冷 卻水泵10、第一進水閥12、蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷卻水側、第一出水閥11、冷卻塔9的冷卻 水回水口流回冷卻塔9,儲液罐5中的第二制冷劑液體在重力作用下經過流量平衡閥6,在 末端換熱器7中吸收室內熱量后蒸發(fā)變成第二制冷劑氣體,第二制冷劑氣體經氣泡泵8進 入蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷凝側被蒸發(fā)冷卻冷凝器4的冷卻水側中的冷卻水冷凝變成第二制 冷劑液體,第二制冷劑液體進入儲液罐5,進入下一個循環(huán)。第一排水閥13和第二排水閥用于排出冷卻水。本發(fā)明水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),在冷卻水溫度較低時可直接采用熱管制冷循 環(huán)回路,不使用壓縮制冷循環(huán)回路,系統(tǒng)COP大幅度提高,可達到16,調節(jié)氣泡泵8在水冷 式熱管型機房空調系統(tǒng)啟動后lOmin 30min使用、儲液罐5與末端換熱器7間的距離為 lm 4m、氣泡泵8位于高于末端換熱器70 1. 5m且垂直于地面的管道上、熱管制冷循環(huán) 回路中并列設置2-20臺末端換熱器7這些參數,系統(tǒng)COP可達到15 20。機房室內直接 采用熱管制冷循環(huán),第二制冷劑使用R410A等非共沸制冷劑,保證機房安全。
權利要求
一種水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,包括壓縮機(1)、水冷冷凝器(2)、節(jié)流裝置(3)、蒸發(fā)冷卻冷凝器(4)、儲液罐(5)、流量平衡閥(6)、末端換熱器(7)、氣泡泵(8)、冷卻塔(9)、冷卻水泵(10)、第一出水閥(11)、第一進水閥(12)、第一排水閥(13)、第二進水閥(14)、第二出水閥(15)和第二排水閥(16);所述的壓縮機(1)的高壓排氣口依次與水冷冷凝器(2)的制冷劑側、節(jié)流裝置(3)、蒸發(fā)冷卻冷凝器(4)的蒸發(fā)側、壓縮機(1)的低壓吸氣口相連接;所述的冷卻塔(9)的冷卻水出口依次與冷卻水泵(10)、第二進水閥(14)、水冷冷凝器(2)的冷卻水側、第二出水閥(15)、冷卻塔(9)的冷卻水回水口相連接;所述的第二排水閥(16)與水冷冷凝器(2)的冷卻水側進口相連接;形成壓縮制冷循環(huán)回路;所述的蒸發(fā)冷卻冷凝器(4)的冷凝側出口依次與儲液罐(5)、流量平衡閥(6)、末端換熱器(7)、氣泡泵(8)、蒸發(fā)冷卻冷凝器(4)的冷凝側進口相連接;所述的冷卻水泵(10)的出口依次與第一進水閥(12)、蒸發(fā)冷卻冷凝器(4)的冷卻水側、第一出水閥(11)、冷卻塔(9)的冷卻水回水口相連接;所述的第一排水閥(13)與蒸發(fā)冷卻冷凝器(4)的冷卻水側進口相連接;形成熱管制冷循環(huán)回路。
2.根據權利要求1所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的儲液罐(5) 位于蒸發(fā)冷卻冷凝器(4)的下方。
3.根據權利要求1或2所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的所述 的儲液罐(5)位于末端換熱器(7)上方,且儲液罐(5)與末端換熱器(7)間的距離為Im 4m ο
4.根據權利要求1所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的氣泡泵(8) 為由垂直于地面的管道和加裝在管道上的加熱器組成的簡易氣泡泵。
5.根據權利要求1或4所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的氣泡泵 (8)位于高于末端換熱器(7)0 1. 5m且垂直于地面的管道上。
6.根據權利要求1所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的氣泡泵(8) 在水冷式熱管型機房空調系統(tǒng)啟動后IOmin 30min使用。
7.根據權利要求1所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的熱管制冷 循環(huán)回路中并列設置2-20臺末端換熱器(7)。
8.根據權利要求7所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的末端換熱 器⑵均串聯一流量平衡閥(6)。
9.根據權利要求1所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的壓縮制冷 循環(huán)回路中采用環(huán)保工質制冷劑。
10.根據權利要求1所述的水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),其特征在于,所述的熱管制冷 循環(huán)回路中采用非共沸制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水冷式熱管型機房空調系統(tǒng),包括壓縮機、水冷冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)冷卻冷凝器、儲液罐、流量平衡閥、末端換熱器、氣泡泵、冷卻塔、冷卻水泵、第一出水閥、第一進水閥、第一排水閥、第二進水閥、第二出水閥和第二排水閥;壓縮機的高壓排氣口依次與水冷冷凝器的制冷劑側、節(jié)流裝置、蒸發(fā)冷卻冷凝器的蒸發(fā)側、壓縮機的低壓吸氣口相連接;與冷卻水循環(huán)回路一起形成壓縮制冷循環(huán)回路;蒸發(fā)冷卻冷凝器的冷凝側出口依次與儲液罐、流量平衡閥、末端換熱器、氣泡泵、蒸發(fā)冷卻冷凝器的冷凝側進口相連接;與冷卻水循環(huán)回路一起形成熱管制冷循環(huán)回路。該系統(tǒng)熱交換時的溫差較小、能效比高。
文檔編號F24F11/02GK101979928SQ201010528210
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月2日
發(fā)明者何一堅, 唐黎明, 陳光明, 陳琪 申請人:浙江大學
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