CN101373087A - 新风整体式节能机房专用空调机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新风整体式节能机房专用空调机组，包括空调器、自动风闸、控制器和新风机，将压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细节流管及连接管道组装并通过隔板隔成上下两层的整体空调器，新风机由自动进风闸、自动排风闸、进风扇、排风扇组成，新风机与空调器对应地分成上下两层，自动进风闸和进风扇安装在新风机的上层，自动排风闸和排风扇安装在新风机的下层，新风机与空调器上、下层分别通过管道连接成整体，且在上、下层连接处各安装一个自动风闸，控制器分别与自动排风闸、自动进风闸、排风扇、进风扇、2个自动风闸和空调器连接。本发明特点：新风制冷制热能效比特别高；整体式安装，可装入机房内安全，也可装在机房外噪声低、不占空间。
Description
技术领域
本发明涉及机房排热，特别涉及采用室内外温差引入新风和高环境温度时采用全空调排热降温相结合的节能方式的机房专用空调机组。
背景技术
在邮电通讯和电力事业飞速发展的时代，邮电通讯和电力控制机房的恒温控制已成为空调界的当务之急。目前通常都采用柜式分体空调器对机房内机器产生的热量进行封闭式降温，由于机房内电器不断的产生热量，加上机房都有较好的保温作用，空调器必须不断的输入冷气才能使机房保持一定的温度。空调器必须长期运行，据使用普通或专用空调降温的机房管理人员介绍，仅一个15平方米机房用于降温空调的电费每年就高达一万元以上，成为用电大户；由于空调器常年运行，加速了空调器损坏，修理成了空调器管理的日常事务，即使这样空调器寿命也只有3至5年，有的2年就要换新机器；机房大都在山里野外，柜式分体空调器室外部份必须装在室外，易于偷盗。所有这些都成为机房管理人员头痛的问题。
从专利查新看，国内已有不少企业注意机房专用空调器的研究，大多停留在开发阶段，如哈尔滨天地自动化工程有限公司专利200620021109.4的《机房用新风空调机》，虽然采用了新风混风式空气冷却机组，在引进新风的同时，新风仍通过蒸发器和加湿膜才能进入机房内，大大增加了新风的风阻，新风量还不如空调系统制冷时的风量大，新风制冷与空调制冷本身存在进出风温差偏小的问题，因此达不到大幅度减少空调运行时间，由于新风量不足，新风冷量很难降低机房内的温度，特别是在室外环境温度接近机房内要求温度时，空调系统必须在低于机房要求温度更低得多的情况下进入才有可能达到降低机房温度，仍没有真正解决问题。尽管哈尔滨天地自动化工程公司已经申请了专利，至今市场上还没有发现有批量性的产品供货。该专利产品仍采用分体空调器结构，不能解决野外机房的安全问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供新的综合型排热降温的新风整体式节能机房专用空调机组，将室外冷空气引进机房内，同时将室内热量排出室外，空调仅用于室外温度高于室内设定温度的最少时间，既保证了控制室内发热体所需温度，又达到节能的目的；大大缩短了空调器运行时间，延长空调器使用寿命；本发明可整体安装在机房内，也可将机组整体安装在室外。将空调器整机安装在室内，达到野外防盗安全管理的目的；也可将机组整体安装在机房外可减少室内的占地空间，还可降低机房内的噪声。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
新风整体式节能机房专用空调机组，包括空调器、自动风闸、控制器和新风机，将压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细节流管及连接管道组装并通过隔板隔成上下两层的整体空调器，且蒸发器安装在上层，压缩机、冷凝器安装在下层，新风机由1个自动进风闸、1个自动排风闸、1个进风扇、1个排风扇组成，新风机与空调器对应地分成上下两层，自动进风闸和进风扇安装在新风机的上层，自动排风闸和排风扇安装在新风机的下层，新风机与空调器上、下层分别通过管道连接成整体，空调器与新风机上层连接处安装一自动风闸，空调器的与新风机下层连接处安装另一自动风闸，控制器分别与自动排风闸、自动进风闸、排风扇、进风扇、2个自动风闸和空调器连接。
新风机上、下两层分别为独立结构用螺钉固定连接或新风机上、下层制成一整体中间用隔板分开。
在新风机的室外进风口安装过滤网。
空调器的制冷系统各部件的连接采用钎焊封闭式连接。
在新风机2的室内进风口安装一防护网。
本发明具有以下优点:
1、将室外较低温度的新风引入室内，同时将室内较高温度的空气排出室外。由于机房有较好的保温能力，室内机器或控制器等发热电器件的发热量会将封闭房间内空气的温度提高，但不允许高于机器或控制器等电器件的允许温度，必须将电器件的环境温度控制在一定范围内。如果室外环境温度低于机房内电器件的允许温度，控制器将新风机的自动进风闸打开，利用吸入机房外低位能量空气冷量，降低机房内空气温度；同时排风扇也运行，可将室内高能位空气的热量排出机房外，达到双重降低室内空气温度的目的；本发明新风机的进出风均未通过空调器中各部件而影响风速，因此新风机的风量远远大于空调器的风量，新风机的风量可达空调器风量的2至3倍，甚至3倍以上。一般机房室内电器环境要求温度都在20℃至28℃之间，实际上春秋冬三季的室外温度都在28℃以下，因此春冬秋三季都可以采用引进室外新风方法即可降低房间空气温度；在夏季，早晚也有温差，一般最低温度与最高温度差在5℃至10℃左右，昼间最高温度在35℃时，最低温度的夜间也可能低于28℃，此时也可以采用引入低温新风排出高温空气方法对机房室内进行降温。实际上可采用新风降温的时间远远多于必须开空调才能降温的时间。一台3P新风型节能机房专用空调机组的新风机耗电量只有600W左右，一台3P新风型节能机房专用空调机组的空调器耗电量2600W左右；由于空调器中只有一台风机处理有较大风阻的室内循环空气，另一台风机处理室外循环空气系统，处理空气的能力只有2000m3/h左右；而一台风阻很小的全新风机处理空气能力可达5600m3/h以上；在标准工况下，空调器处理进出口空气温差约12℃，比普通分体柜式空调器略好，相当于新风机处理进出机房空气温差只需4.28℃，这仅仅是新风机处理空气的最低温差，因此在20℃新风工况时，温差可达8℃新风机的制冷量是空调器的3倍左右，降温能力远远大于空调器的降温能力，而新风机用电量只有空调器的25％。新风机能效比可达10～20W/W，是空调器能效比的3倍至7倍，只要大量采用新风降温，可大大降低使用成本和能源耗量。
2、本发明空调器与新风机采用了同一进、出风通道。新风机的新风引入与空调的室内循环用一个风通道，热气的排出与空调器的室外循环用一个风通道，它们之间的转换采用自动风闸控制，使空调器和新风机成为完全独立的两个系统，在达到同样效果和目的的条件下，控制更加简单，操作更加灵活，且降低了产品的设计成本。
3、空调器采用了整体式连接。以前采用的柜式分体空调器系统的可靠性存在隐患。一是冷媒的充注量不准，二是存在连接的泄漏点。分体式空调器在工厂生产时的冷媒充注量并不是最佳量，必须多充注冷媒，如一台3P的分体柜式空调器最佳冷媒注入量为2000g，但在生产时必须多加注40g～80g冷媒，占最佳注入量的2％～4％，以便安装时对室内机系统进行冲排气时用，由于安装人员在实际操作中冷媒的排气充入量不可能达到一致，因此分体式空调器的冷媒量不是最佳量，采用毛细管节流的空调器如果冷媒的充入量与最佳充入量相差5％，制冷能力和能效比会降低5％以上。这也是同批量生产的分体机制冷量不一至的一个重要原因；二是分体机都要在安装时采用2个截止阀和2对接头连接，冷媒在制冷系统中的压力都高于0.4Mpa，比环境空气压力高4倍以上，与大气压最高压差可达1.4Mpa以上，也就是分体空调器至少有4个冷媒泄漏点。机房内平时无人工作，对机组的噪声没有太高的要求，因此本机组的空调器采用整体式连接，整个制冷系统充入冷媒后，采用钎焊连接，不存在安装时向室内蒸发器充入冷媒排空问题，也不存在阀和接头连接的泄漏隐患，空调器与新风机可以全装在室内，消除了以上的不可靠性，更重要的是为整机安装在室内，为机组防盗创造了条件。使本机组更加安全可靠。如果有人机共室工作时，可将本发明安装在室外，机房内噪声比有室内机的分体空调机噪声更低，且不占用机房内空间。
4、本发明采用了对新风空气质量进行控制的过滤装置。对湿度要求不严的新风型节能机房专用空调机组，只在进风端采用风阻较小的普通的防尘过滤网，可增加新风量；由于电器大都要求较低相对湿度，本机在新风降温的同时，可采用过滤新风降湿模式，可有效的控制机房内的相对湿度；对于湿度要求极严的机房，本发明还采用具有干燥作用的干燥型过滤网设计。
附图说明
图1是本发明的空气通道示意图。
图2是本发明的正视示意图。
图3是本发明的A-A剖视示意图。
图4是本发明的B-B剖视示意图。
图5是本发明的C-C剖视示意图。
图6是本发明的D-D剖视示意图。
图7是本发明的空调器的制冷循环图。
图8是本发明的控制器的面板示意图。
图中:I-全自动模式，II-空调制冷模式，III-新风除湿模式，IV-新风制冷模式，V-空调制热模式，VI-空调辅助加热，VII-新风制热模式。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述
本发明包括空调器1、自动风闸(3，4)、控制器和新风机2，将压缩机1-2、冷凝器1-3、蒸发器1-1、毛细节流管1-5及连接管道组装并通过隔板隔成上下两层的整体空调器1，且蒸发器1-1安装在上层，压缩机1-2、冷凝器1-3安装在下层，新风机2由1个自动进风闸2-4、1个自动排风闸2-3、1个进风扇2-2、1个排风扇2-1组成，新风机2与空调器1对应地分成上下两层，自动进风闸2-4和进风扇2-3安装在新风机2的上层，自动排风闸2-3和排风扇2-1安装在新风机2的下层，新风机2与空调器1上、下层分别通过管道连接成整体，空调器2与新风机1上层连接处安装一自动风闸4，空调器1与新风2机下层连接处安装另一自动风闸3，控制器分别与自动排风闸2-1、自动进风闸2-3、排风扇2-1、进风扇2-2、2个自动风闸(3，4)和空调器1连接，在新风机2的室外进风口安装过滤网2-5，过滤网包括除尘过滤网或空气吸湿作用的干燥过滤网；空调器的制冷系统各部件的连接采用钎焊封闭式连接，避免了分体式采用阀连接造成的泄漏点，在新风机的室内进风口安装一防护网2-6。
新风机上、下两层分别为独立结构用螺钉固定连接，也可以将新风机上、下层制成一整体中间用隔板分开。
本发明几种运行模式:
1、自动模式和全自动运行模式:
1.1 自动模式:室内最高设定温度、最低设定温度和设定相对湿度为手工操作设置，机组按设定的温度和湿度自动运行。本发明除了全自动运行模式外，其它的6种运行模式均为自动模式。
1.2 全自动运行模式:全自动运行时，室内最低设定温度、室内最高设定温度和室内设定相对湿度按固定值运行，室内最低设定温度、室内最高设定温度和室内相对设定湿度无效。全自动运行模式的固定设定值为:室内最低设定温度18℃；室内最高设定温度27℃；室内设定最高相对湿度92％。
2、新风系统制冷运行(空调系统不运行)模式
2.1 新风系统制冷运行的温度控制
2.1.1 当室外环境温度低于室内最高设定温度，高于室内最低设定温度，机组处于新风系统制冷状态。
2.1.2 当室外环境温度低于室内最高设定温度，室内温度高于最低设定温度时，机组进入新风系统制冷运行模式。
2.1.3 当室内温度降至室内最低设定温度时，机组退出新风制冷系统。
2.1.4 当室内温度升至室内最高设定温度，且室外环境温度低于室内最高设定温度时，机组进入新风系统制冷模式。
2.2 新风制冷模式自动控制
2.2.1 进入新风制冷运行控制:自动风闸3和自动风闸4关闭，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4开，排风扇2-1和进风扇2-2开机，压缩机停止运行。
2.2.2 退出新风制冷运行控制:两个自动风闸(3，4)关闭，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4打开，排风扇2-1和进风扇2-2停止运行，压缩机停止运行。
3、新风系统制热运行(空调系统不运行)模式
3.1 新风系统制热运行的温度控制
3.1.1 当室外环境温度高于室内最低设定温度，室内温度低于最低设定温度时，机组处于新风系统制热状态。
3.1.2 当室外环境温度高于室内最低设定温度，室内温度低于最低设定温度时，机组进入新风系统制热运行模式。
3.1.3 当室内温度升至室内最高设定温度时，机组退出新风制热系统。
3.1.4 当室内温度降低至室内最低设定温度，且室外环境温度高于室内最低设定温度时，机组进入新风系统制热模式。
3.2 新风制热模式自动控制
3.2.1 进入新风制热运行控制:两个自动风闸(3，4)关闭，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4打开，排风扇2-1和进风扇2-2开机运行，压缩机停止运行。
3.2.2 退出新风制热运行控制:两个自动风闸(3，4)关闭，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4打开，排风扇2-1和进风扇2-2停止运行，压缩机停止运行。
4、空调系统制冷运行(新风系统不运行)模式
4.1 空调系统制冷运行的温度控制
4.1.1 室外环境温度高于室内最高设定温度时，机组处于空调系统制冷运行模式。
4.1.2 当室外环境温度高于室内最高设定温度，室内温度高于室内最高设定温度时，机组进入空调系统制冷运行模式。
4.1.3 当室内温度降低至室内最高设定温度，室外环境温度仍高于室内最高环境温度时，机组仍按空调系统制冷模式运行状态。
4.1.4 当室内温度降低至室内最高设室温度时，若室外环境温度已低于室内最高设定温度，应退出空调系统制冷模式，进入新风系统制冷模式运行。
4.1.5 当室内温度降至室内最低设定温度时，退出空调系统制冷运行模式。
4.1.6 当室内温度上升至室内最高设定温度，室外环境温度仍高于室内最高环境温度时，机组进入空调系统制冷模式运行。
4.1.7 当室内温度上升至室内最高设定温度，室外环境温度低于室内设定温度时，机组不进入空调系统制冷模式，进入新风系统制冷模式运行。
4.2 空调系统制冷模式的自动控制
4.2.1 进入空调系统制冷运行控制:两个自动风闸(3，4)打开，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4关闭，排风扇2-1和进风扇2-2开机运行，压缩机运行。
4.2.3 退出空调系统系统冷运行控制:两个自动风闸(3，4)打开，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4关闭，排风扇2-1和进风扇2-2停止运行，压缩机停止运行。
5、空调系统热泵制热运行(新风系统不运行)模式
5.1 空调系统热泵制热运行的温度控制
5.1.1 室外环境温度低于室内最低设定温度时，室内温度也低于室内最低温度，机组处于空调系统热泵制热运行模式。
5.1.2 当室外环境温度低于室内最低设定温度，室内温度低于室内最低设定温度时，机组进入空调系统热泵制热运行模式。
5.1.3 当室内温度升高至室内最高设定温度，室外环境温度仍低于室内最低环境温度时，机组仍按空调系统热泵制热模式运行状态。
5.1.5 当室内温度升至室内最高设定温度时，退出空调系统热泵制热运行模式。
5.1.6 当室内温度下降至室内最低设定温度，室外环境温度仍低于室内最低环境温度时，机组进入空调系统热泵制热模式运行。
5.1.7 当室内温度上升至室内最低设定温度，室外环境温度高于室内最低设定温度时，机组不进入空调系统热泵制热模式，进入新风系统制热模式运行。
5.2 空调系统制热模式的自动控制
5.2.1 进入空调系统热泵制热运行控制:两个自动风闸(3，4)打开，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4关闭，排风扇2-1和进风扇2-2开机运行，四通电磁换向阀打开，压缩机运行。
5.2.3 退出空调系统热泵制热运行控制:两个自动风闸(3，4)打开，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4关闭，排风扇2-1和进风扇2-2停止运行，四通电磁换向阀关闭，压缩机停止运行。
6、新风除湿运行(新风系统与空调系统制冷间断运行)模式
6.1 新风制冷运行期间，室内相对湿度高于设定相对湿度时，机组进入新风除湿运行模式。
6.2 新风除湿运行期间，室内相对湿度低于设定相对湿度5％时，机组退出新风除湿运行模式。2分钟后根据当时的室内外温度和室内设定温度的差值判定其模式运行。
6.3 新风除湿运行模式:按新风制冷运行模式运行5分钟，退出新风制冷运行模式2分钟，即停机2分钟，再进入空调系统制冷运行模式运行8分钟，停机2分钟，按新风系统制冷运行5分钟，如此循环运行。
7、空调辅助加热
按空调系统热运行60分钟后，室内温度仍达不到室内最低设定温度时，进入辅助电加热与空调系统热泵制热模式同时运行。达到室内最低设定温度后，退出辅助电加热运行模式，但空调系统热泵制热仍继续运行，直到室内温度达到最高设定温度时，才退出热泵制热模式。
本发明几种具体操作方式:
1、新风循环模式
如图1所示，当机房外环境温度低于机房室内设定的控制温度、机房内湿度低于要求湿度时，空调器处于停机状态，此时两个自动风闸(3，4)关闭，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4打开，排风扇2-1和进风扇2-2开机运行，室外低温空气从风口进入机房内。
机房内的高温空气通过排风口排出机房外。室内温度达到要求温差后，排风扇2-1和进风扇2-2停止运行，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4保持原状态。
机房内温度上升到设定温度时，排风扇2-1和进风扇2-2打开运行，按以上循环运行。
2、空调器运行模式
当机房外环境温度高于机房室内设定的控制温度时，自动排风闸2-3和自动进风闸2-4关闭，两个自动风闸(3，4)打开，排风扇2-1和进风扇2-2两个风机运行，空调器压缩机运行。
机房外空气从风口进入空调器，穿过冷凝器进行热交换，成为高温空气，通过风道进入新风机排风通道，从排风口排出机房外。
机房内的高温空气，从风口进入空调器，穿过蒸发器进行热交换，变成低温空气，通过风道进入新风机进风通道，从风口排入机房内。
机房内空气温度降低至机房要求的设定温度时，空调器压缩机和排风扇2-1、进风扇2-2停止运行，自动排风闸2-3、自动进风闸2-4、两个自动风闸(3，4)都保持原状态不变。
当机房内空气温度上升至机房设定温度时，空调器压缩机和排风扇2-1、进风扇2-2起动运行，自动排风闸2-3、自动进风闸2-4、两个自动风闸(3，4)都保持原状态不变。
只要机房外环境温度高于机房内设定温度时，按以上模式循环运行。当机房外环境温度低于机房内空气设定温度，且机房内湿度也低于设定湿度时，按新风循环模式运行。
3、通新风除湿模式
当机房外环境温度低于机房内空气设定温度，机房内湿度高于设定湿度时，按新风循环模式运行5分钟，转换成空调器运行模式运行5分钟。新风循环模式运行时，两个自动风闸(3，4)关闭，自动排风闸2-3、自动进风闸2-4打开，二个风机都打开，压缩机停止运行；按空调器运行模式运行时，两个自动风闸(3，4)打开，自动排风闸2-3、自动进风闸2-4关闭，两个风机都打开，压缩机运行。只要机房外环境温度低于机房内空气设定温度，机房内湿度高于设定湿度时，按以上模式循环运行；直到机房外环境温度高于机房内空气设定温度时，按空调运行模式运行；或机房内湿度降低到设定湿度，机房外环境温度仍低于机房内空气设定温度时，按新风循环模式运行。
Claims (5)
1.新风整体式节能机房专用空调机组，包括空调器、自动风闸、控制器和新风机，其特征在于:将压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细节流管及连接管道组装并通过隔板隔成上下两层的整体空调器，且蒸发器安装在上层，压缩机、冷凝器安装在下层，新风机由1个自动进风闸、1个自动排风闸、1个进风扇、1个排风扇组成，新风机与空调器对应地分成上下两层，自动进风闸和进风扇安装在新风机的上层，自动排风闸和排风扇安装在新风机的下层，新风机与空调器上、下层分别通过管道连接成整体，空调器与新风机上层连接处安装一自动风闸，空调器的与新风机下层连接处安装另一自动风闸，控制器分别与自动排风闸、自动进风闸、排风扇、进风扇、2个自动风闸和空调器连接。
2.根据权利要求1所述的新风整体式节能机房专用空调机组，其特征在于:新风机上、下两层分别为独立结构用螺钉固定连接或新风机上、下层制成一整体中间用隔板分开。
3.根据权利要求1所述的新风整体式节能机房专用空调机组，其特征在于:在新风机的室外进风口安装过滤网。
4.根据权利要求1所述的新风整体式节能机房专用空调机组，其特征在于:空调器的制冷系统各部件的连接采用钎焊封闭式连接。
5.根据权利要求1所述的新风整体式节能机房专用空调机组，其特征在于:在新风机的室内进风口安装一防护网。
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