CN101929752A - 一种制冷剂循环自然冷却基站空调机及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷剂循环自然冷却基站空调机，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀依次首尾相接组成的压缩式机械制冷回路和电控设备，在该制冷回路中设有制冷剂旁通管，制冷剂旁通管上设有电磁阀；所述电控设备分别连接压缩机、风机、电磁阀、室内温度传感器和室外温度传感器。其实施方式为：当室内温度低于控制温度且室外温度低于室内温度时，电控设备控制压缩机停止运行，同时电控设备控制电磁阀打开，风机运行，依靠室内、外温差进行热交换实现“自然冷却”。本发明有益效果为：结构简单，成本低，安装简单、维护工作量低、不影响室内的洁净度；当室外温度比室内温度低时，可进行“自然冷却”，减少了压缩机的工作时间，达到节能目的。

Description

一种制冷剂循环自然冷却基站空调机及其实施方法

技术领域

本发明涉及制冷技术与空调设备，尤其是一种制冷剂循环自然冷却基站空调机及其实施方法。

背景技术

近年来，电信基站快速发展，相应地与电信基站相配套的空调设备类型、制冷方法也得到了快速发展。电信基站内部安装着大量的电子设备，这些电子设备散发大量的热量，因此，一般都需要制冷设备为其全年制冷。一方面电信基站数量极多，另一方面为其服务的制冷设备运行时间长，所以，电信基站制冷设备的总消耗电能非常大。目前为止，大多数的基站还是采用常规空调机组，其制冷系统工作原理如图1和4所示，常规基站空调机由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等四大部件以及冷凝风机、送风机等部件组成。

制冷设备供应商根据用户(电信运营商)节能减排以及降低运行费用的需要，开发了许多的基站节能空调设备。其中有的空调设备是对上述常规空调机组进行一定改进，添加“节能系统”，而形成新的“节能基站空调机”。主要有3种方式：

A：加入乙二醇自然冷却系统(简称为：乙二醇自然冷却空调机)，其工作原理图如图2所示。

B：在现有空调机中加入“制冷剂循环自然冷却系统”(简称为：制冷剂循环自然冷却空调机)，其工作原理图如图1所示。

C：加入直接引入室外空气置换室内空气的“新风自然冷却空调机”，其工作原理如图5和6所示。

上述3种节能空调设备有以下一种或多种不足：

1)产品价格较高；

2)产品体积相对较大、重量较重；

3)系统结构相对比较复杂；

4)基站内部洁净度不能得到保持；

5)维护成本(例如：对空气过滤器的清洗)较高。

为此，本发明提出一个更简便的节能设计方案，可以改进上述不足。此外，该产品还可以为基站提供断电备份的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种制冷剂循环自然冷却基站空调机及其实施方法，克服了上述产品结构复杂，成本高，占地面积大，维护成本高、洁净度不能得到保持等方面的不足，实现了当室外温度比室内温度低时，尽可能减少压缩机的工作时间，从而实现“自然冷却”，达到节能目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种制冷剂循环自然冷却基站空调机，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、风机、管路、制冷剂旁通管、电磁阀、电控设备、室内温度传感器和室外温度传感器，所述蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀通过管路依次首尾连接，形成压缩式机械制冷回路(简称机械制冷回路)，所述机械制冷回路中设有制冷剂旁通管，制冷剂旁通管上安装电磁阀；所述电控设备分别连接压缩机、风机、电磁阀、室内温度传感器和室外温度传感器。

所述机械制冷回路中设有两根制冷剂旁通管，其中一根制冷剂旁通管的一端连接在冷凝器出口与膨胀阀入口之间的管路上，该制冷剂旁通管另一端连接在蒸发器出口与压缩机入口之间的管路上；另一根制冷剂旁通管的一端连接在冷凝器入口与压缩机出口之间的管路上，该制冷剂旁通管另一端连接在蒸发器入口与膨胀阀出口之间的管路上。

所述机械制冷回路中设有一根制冷剂旁通管，制冷剂旁通管一端连接在冷凝器出口与膨胀阀入口之间的的管路上，制冷剂旁通管另一端连接在膨胀阀出口与蒸发器入口之间的管路上。

所述风机采用与基站电池电压相同的直流48V或24V供电，这样在交流电供电万一出现故障时，利用基站内部的电池供电可以继续采用制冷剂循环自然冷却方式提供应急自然冷却。

一种制冷剂循环自然冷却基站空调机的实施方法为：通过室内传感器和室外传感器分别采集室内、外温度数值并传送到电控设备，电控设备根据室内、外温度信息控制各部件运行情况；当室内温度低于控制温度且室外温度低于室内温度时，电控设备控制压缩机停止运行，同时电控设备控制电磁阀打开，并控制两风机运行，依靠室内外温差进行热交换实现“完全自然冷却”或“部分自然冷却”。

“自然冷却”工作时，制冷系统的制冷剂循环是：制冷剂在冷凝器中依靠室外较低温度的空气进行冷凝，冷凝下来的制冷剂依靠重力自然落下，通过制冷剂旁通管流到蒸发器，制冷剂液体在蒸发器中，吸收室内空气中的热量而蒸发，并向上流动，然后沿制冷剂旁通管流动到冷凝器之内，并再次冷凝进行循环；通过不断循环，制冷剂不断吸收室内空气的热量，实现室内降温。

当室内、外热交换热量大于基站内部电子发热设备的发热量时，则不需启动压缩机，此时为“完全自然冷却”；当室内、外热交换热量小于基站内部电子发热设备的发热量时，压缩机在电控设备的控制下间歇性启动，补充自然冷却系统冷量不足的部份，此时为“部分自然冷却”。

本发明所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机及其实施方法的有益效果为：结构简单，成本低，安装更简单、维护工作量小、基站内部洁净度不受空调机影响；当室外温度比室内温度低时，可进行“自然冷却”，减少了压缩机的工作时间，达到节能目的。

附图说明

图1是现有压缩式机械制冷空调机组的工作原理图；

图2是现有乙二醇自然冷却空调机组的工作原理图；

图3是现有制冷剂自然冷却空调机组的工作原理图；

图4是现有制冷空调机组的制冷系统工作原理示意图；

图5是现有新风自然冷却空调机组的机械冷却工作原理图；

图6是现有新风自然冷却空调机组的自然冷却工作原理图；

图7是本发明实施例所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机的制冷原理示意图；

图8是本发明实施例所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机的原理图

图9是本发明另一实施例所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机的示意图。

图中：1、蒸发器；2、压缩机；3、冷凝器；4、膨胀阀；5(51、52)、风机；6、管路；7(71、72)制冷剂旁通管；8(81、82)电磁阀；9、电控设备；10、室内温度传感器；11、室外温度传感器；12、内侧盘管；13、外侧盘管；14、水泵；15、节能管；16、电控箱；17：冷凝器进风；18冷凝器出风；19、回风；20、送风；21、排风；22、风量调节阀；23、室外空气进入。

具体实施方式

如7和8所示，本发明实施例所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机，包括蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4、风机5、管路6、制冷剂旁通管71(72)、电磁阀81(82)、电控设备9、室内温度传感器10和室外温度传感器11，所述蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4通过管路6首尾相接组成压缩式机械制冷剂系统；所述与蒸发器1和冷凝器3相对分别设置风机52和风机51，风机51与风机52分别用于增强冷凝器3与蒸发器1的传热(与常规压缩式机械制冷系统完全相同)；所述压缩式机械制冷剂系统中设置制冷剂旁通管71和制冷剂旁通管72，制冷剂旁通管71和制冷剂旁通管72上分别设有电磁阀81和电磁阀82，以实现所述“制冷剂循环自然冷却”，所述制冷剂旁通管71一端连接在冷凝器3的出口与膨胀阀4的进口之间的管路6上，制冷剂旁通管71另一端连接在蒸发器1出口与压缩机2入口之间的管路6上；所述制冷剂旁通管72的一端连接在压缩机2出口与冷凝器3入口之间的管路6上，制冷剂旁通管72另一端连接在膨胀阀4出口与蒸发器1进口之间的管路6上；所述电控设备9、室内温度传感器10和室外温度传感器11组成电控系统，电控系统控制所述机械制冷系统与制冷剂循环自然冷却系统进行室内制冷。

如图9所示，本发明另一实施例所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机，所述蒸发器1入口与冷凝器3出口之间设有制冷剂旁通管7，制冷剂旁通管7一端连接在冷凝器3出口与膨胀阀4入口之间的的管路6上，制冷剂旁通管7另一端连接在膨胀阀4出口与蒸发器1入口之间的管路6上，制冷剂旁通管7上安装电磁阀8。

所述电控设备9分别连接压缩机2、风机51(52)、电磁阀81(82)、室内传感器10和室外传感器11，通过室内传感器10和室外传感器11采集室内、外温度信息并将其传送到电控设备9，可控制压缩机2、风机51与52的运行或停止，并控制电磁阀8(81、82)的打开与关闭；所述风机51(52)采用直流48V或24V供电(与基站电池供电相同)，当交流供电断电后，还可以利用基站的直流电采用该空调机的制冷剂循环自然冷却功能进行应急制冷，来防止基站内部的温度升高得太多。

所述制冷剂循环自然冷却基站空调机的实施方法为：通过室内温度传感器10和室外温度传感器11分别采集室内、外温度数值并传送到电控设备9，电控设备9根据室内、外温度信息控制各部件运行情况，从而实现“完全自然冷却”工作状态、“部分自然冷却”工作状态、“全机械制冷冷却”工作状态的控制。当室内温度高于室内控制温度时，电控设备9控制压缩机2启动运行，电磁阀8(81或82)关闭，切断制冷剂旁通管7(71或72)，压缩式机械制冷系统正常运行，此时为“全机械制冷冷却”工作状态；当室内温度低于控制温度且室外温度低于室内温度时，电控设备9控制压缩机2停止运行，同时电控设备9控制电磁阀8(81或82)打开，并控制两风机51(52)运行，进行“完全自然冷却”或“部分自然冷却”。

所述“自然冷却”工作时，电控设备9控制电磁阀8(81或82)打开，运行风机51(52)，依靠室内、外温差进行热交换，此时制冷系统的制冷剂循环是：制冷剂在冷凝器3中依靠室外较低温度的空气进行冷凝，冷凝下来的制冷剂依靠重力自然落下，通过制冷剂旁通管7(71)流到蒸发器1，制冷剂液体在蒸发器1中，吸收室内空气中的热量而蒸发，并向上流动，然后沿制冷剂旁通管7(72)流动到冷凝器3之内，并再次冷凝进行循环；通过不断循环，制冷剂不断吸收室内空气的热量，实现室内降温。

当室内、外热交换热量大于基站内部电子发热设备的发热量时，则不需启动压缩机2，此时为完全自然冷却；当室内外热交换热量小于基站内部电子发热设备的发热量时，压缩机2在电控设备9的控制下间歇性启动，补充制冷剂循环自然冷却系统冷量不足的部份，此时为部分自然冷却工作状态。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换(例如：风机51(52)使用交流电源而不使用本发明中所述的直流电源)，都应包含在本发明的保护范围内。再例如：只有在室内温度与室外温度的差值必须大于必要的数值(例如5℃左右)时，控制系统才允许启动自然冷却功能，以保证自然冷却时的能效比足够高之类的细节考虑或变化，也应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种制冷剂循环自然冷却基站空调机，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、风机、制冷剂旁通管、电磁阀、电控设备、室内传感器和室外传感器；蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀通过管路首尾相接组成压缩机式机械制冷回路，其特征在于：机械制冷回路中设置两根制冷剂旁通管，制冷剂旁通管上设有电磁阀；其中一根制冷剂旁通管的一端连接在压缩机出口到冷凝器的入口之间，该制冷剂旁通管另一端连接在膨胀阀出口与蒸发器入口之间；另一根制冷剂旁通管的一端连接在冷凝器出口与膨胀阀的入口之间，该制冷剂旁通管另一端连接在蒸发器出口到压缩机入口之间；所述电控设备分别连接压缩机、风机、电磁阀、室内温度传感器和室外温度传感器。

2.根据权利要求1所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机，其特征在于：机械制冷回路中设置一根制冷剂旁通管，该制冷剂旁通管的一端连接在冷凝器出口与膨胀阀入口之间的的管路上，制冷剂旁通管另一端连接在膨胀阀出口与蒸发器入口之间的管路上。

3.一种制冷剂循环自然冷却基站空调机的实施方法，其特征在于：通过室内温度传感器和室外温度传感器分别采集室内、外温度数值并传送到电控设备，电控设备根据室内、外温度信息控制各部件运行情况；当室内温度低于控制温度且室外温度低于室内温度时，电控设备控制压缩机停止运行，同时电控设备控制电磁阀打开，并控制两风机运行，依靠室内、外温差进行热交换实现“完全自然冷却”或“部分自然冷却”。

4.根据权利要求3所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机的实施方法，其特征在于：“自然冷却”工作状态时，制冷系统的制冷剂循环是：制冷剂在冷凝器中依靠室外较低温度的空气进行冷凝，冷凝下来的制冷剂依靠重力自然落下，通过制冷剂旁通管流到蒸发器，制冷剂液体在蒸发器中，吸收室内空气中的热量而蒸发，并向上流动，然后沿制冷剂旁通管流动到冷凝器内，并再次冷凝进行循环；通过不断循环，制冷剂不断吸收室内空气的热量，实现室内降温。

5.根据权利要求3所述的制冷剂循环自然冷却基站空调机的实施方法，其特征在于：当室内外热交换热量小于基站内部电子发热设备的发热量时，压缩机在电控设备的控制下间歇性启动，补充室内冷量。

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