CN102818396A

CN102818396A - 氟泵循环冷媒式自然冷却系统

Info

Publication number: CN102818396A
Application number: CN 201110154751
Authority: CN
Inventors: 李欣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-12-12

Abstract

氟泵循环冷媒式自然冷却系统，由室外换热单元和室内换热单元组成，具体包括氟泵、蒸发器、冷凝器、蒸发器风机、冷凝器风机、电磁阀、温度传感器，氟泵与蒸发器之间、蒸发器与冷凝器之间通过制冷剂管路相连形成密闭的回路。该系统制冷剂与空气、室内空气和室外空气都不接触，保证了制冷剂和室内空气的洁净度；氟泵强制制冷剂循环，冷凝器内的流速增加，提高换热效率；安装方便、灵活；制冷剂均为低沸点介质，在我国气象条件下使用不存在冻胀的问题。

Description

氟泵循环冷媒式自然冷却系统

技术领域

本发明涉及制冷技术与空调设备，尤其是一种氟泵循环冷媒式自然冷却系统。

背景技术

工业和信息机房，为维持恒定的室内温度需要全年为之降温，由此带来了巨额的耗电量和电费。在节能减排和降低运营成本的双重压力，迫使人们不断地为工业和信息机房研发新的节能技术和产品。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明提供一种氟泵循环冷媒式自然冷却系统，就是针对大中型机房利用大气自然冷源而研发的高效节能新产品

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：氟泵循环冷媒式自然冷却系统，包括氟泵、蒸发器、冷凝器、蒸发器风机、冷凝器风机、电磁阀、温度传感器，氟泵、蒸发器、蒸发器风机组成室内换热单元，冷凝器、冷凝器风机组成室外换热单元，氟泵与蒸发器之间、蒸发器与冷凝器之间通过制冷剂管路相连形成密闭的回路，蒸发器与水平面呈一定角度。

制冷剂管路为耐高压的铜管。

室外换热单元为整体式机组，冷凝器为高效换热管外套铝箔整体翅片的换热器，冷凝器风机为低噪声的高效外传子轴流风机；室内换热单元中蒸发器为全铝整体钎焊的微通道换热器，蒸发器风机为大风量的高效离心风机。

室内换热单元的数量大于等于1。

室内换热单元的蒸发器风机为每个蒸发器各带一个风机，或者蒸发器共享原有机房空调的回风口或风机。

制冷剂为低沸点介质。

冷凝剂管路上可装有三通阀门，可以串联或并联外其他机房空调机组。

一种机房制冷系统，包括前述氟泵冷媒式自然冷却系统，该自然冷却系统可与空调制冷机组联合使用。

本发明的有益效果是制冷剂与空气、室内空气和室外空气都不接触，保证了制冷剂和室内空气的洁净度；氟泵强制制冷剂循环，冷凝器内的流速增加，提高换热效率；此外，蒸发器和冷凝器安装的相对位置和距离不受限制，安装方便、灵活；制冷剂均为低沸点介质，沸点在零下40度以下，在我国气象条件下使用不存在冻胀的问题。

附图说明

图1氟泵循环冷媒式自然冷却系统示意图

图2氟泵循环冷媒式自然冷却系机房空调机组并联示意图

图3氟泵循环冷媒式自然冷却系统机房空调机组串联示意图；

图4为本发明的额定负荷率示意图；

图5为本发明的自然冷却对总负荷的贡献率示意图；

图6为本发明的综合能效比示意图。

具体实施方式

如图1，氟泵循环冷媒式自然冷却系统，包括氟泵、蒸发器、冷凝器、蒸发器风机、冷凝器风机、电磁阀、温度传感器，氟泵、蒸发器、蒸发器风机组成室内换热单元，冷凝器、冷凝器风机组成室外换热单元，氟泵与蒸发器之间、蒸发器与冷凝器之间通过耐高压的铜管相连形成密闭的回路，蒸发器与水平面呈一定角度。系统管路内充注一定量的低沸点介质，即制冷剂或其混合物，氟泵循环制冷剂在系统中循环。工作时，氟泵强制液体制冷剂流过蒸发器，室内热空气放热给蒸发器内循环的制冷剂，制冷剂吸热且少部分的制冷剂吸热气化，带气泡的制冷剂液体循环到冷凝器内，再将其携带的热量释放到室外大气中，制冷剂放热后变为过冷液体。如此连续工作下去，就可以实现室外冷空气在不接触的情况下冷却室内热空气。在该系统内，氟泵强制循环制冷剂液体，使其流过蒸发器、冷凝器内的流速增加，提高换热效率；另一方面，蒸发器和冷凝器安装的相对位置和距离不受限制，安装方便、灵活。

此系统适用于大中型的机房或设备，如数据中心、锻造设备或其他需要全年制冷的建筑和设备。如图2和图3，氟泵循环冷媒式自然冷却系统可以与其他制冷系统联合使用，也可以各自单独运行。

氟泵循环冷媒式自然冷却系统根据冷凝器是否进行加湿降温可分为：间接干式冷却和间接湿式冷却。

氟泵循环冷媒式自然冷却系统和其他制冷系统组合后的制冷模式根据室外环境温度可分为：完全空调机组制冷，氟泵循环冷媒式自然冷却和风冷机组联合制冷，完全氟泵循环冷媒式自然冷却制冷。

根据当地的气候条件、初投资和回收年限可以选择将自然冷却系统与制冷系统并联或各自单独运行。

图2中，自然冷却与风冷机组不能同时开启，只存在完全风冷机组制冷和完全自然冷却制冷两种模式。图3中，可以实现自然冷却和风冷机组组合制冷，但会增加制冷末端和转换系统的初投资，选择哪个系统要根据当地的气候条件、初投资和回收年限进行选择。

同时，可根据当地的气候条件，闭式冷凝器可选择干式冷却或湿式冷却。在比较干燥的地区可选择湿式冷却，可利用室外空气的湿球温度对载冷剂进行降温，进一步提高制冷效率，如甘肃、内蒙等地区。

该系统的优点是：

a.上述自然冷却系统，制冷剂与空气、室内空气和室外空气都不接触，保证了制冷剂和室内空气的洁净度。

b.制冷剂均为低沸点介质，沸点在零下40度以下，在我国气象条件下使用不存在冻胀的问题。

图3的系统适用于制冷量大的机房或设备，如大型数据中心、锻造车间或其他需要全年制冷的大型建筑。氟泵循环冷媒式自然冷却系统可以与其他制冷系统联合使用，也可以各自单独运行。同样，氟泵循环冷媒式自然冷却根据冷凝器是否对空气进行加湿降温可分为：干式冷却和湿式冷却；制冷剂与空气、室内空气和室外空气都不接触，保证了制冷剂和室内空气不会受到污染。

自然冷却和制冷系统组合后的制冷模式，根据室外环境温度可分为：完全多联机组制冷，自然冷却和多联机组联合制冷，完全自然冷却制冷。

多联机组在串并联组合上与风冷空调机组原理相似，根据实际工程的初投资与运行费用综合比较，制冷系统与冷却系统分开运行更适合大型制冷系统。当制冷与冷却系统分开运行时，末端制冷设备也独立设置。

氟泵循环冷媒式自然冷却系统特点体现在：

(1)氟泵强制制冷剂液体循环流动，集热管换热器的高效、溶液循环式自然冷却系统的安装灵活等优点于一身。

在该系统内，氟泵强制循环制冷剂液体，使其流过蒸发器、冷凝器内的流速增加，提高换热效率；另一方面，蒸发器和冷凝器安装的相对位置和距离不受限制，安装方便、灵活。

(2)采用高效的换热器和灵活的系统形式。

室外换热单元为整体是机组，采用高效换热管外套铝箔整体翅片的换热器和低噪声的高效外传子轴流风机；室内换热单元采用全铝整体钎焊的微通道换热器，采用多台分散式的布置，可以自带风机布置到发热设备附近，直接冷却发热设备，也可以不带风机布置到机房机密空调的回风口，利用机房空调的风机和送风系统。

(3)采用完善的控制模式和智能化的控制器。

探索出的完善控制模式，如：

a.当室外温度低于15℃时，可以关闭制冷机组，只运行冷却系统即可达到空调间设计要求。

b.当能效比低于2.0时，停止使用自然冷却系统；当气温大于15℃，但能效比大于2.0时，可将两个系统同时开启，以便降低制冷系统热负荷，节约电能。

配备专门研制的智能控制器，可以实现工作模式的自动转换，远程控制，数据记录等功能。

(4)系统构造简单，运行可靠性高，成本低，投资回收期短，维修和检修方便。

(5)该自然冷却系统，不仅可以采用干式系统，也可以设计成湿式系统，充分利用大气的显热和潜热。

(6)该自然冷却系统，不仅可以和制冷系统联合运行，也可以与蓄冷设备有机结合，既充分利用了大气自然冷源，又可以享受昼夜差别电价的政策，有效地降低运行成本。

说明：1)名义换热量是指：室外温度15℃，室内温度25℃时的机组热交换量。

2)室内机组是标准单元式机组，可以按照总容量和实际机房情况，选配多个室内机组，然后用铜管连接起来。例如：对于120K机组，室内机组可以选择6台(30kW*2+20kW*2+10kW*2)，室内机组可以选择12台(20kW*3+10kW*3+5kW*6)。

3)室外机组为整体机组。

2.应用效果

图4是自然冷却获得的冷量室外温度的变化情况。从图中可以看出，气温为20℃时，自然冷却就有明显效果；当气温为13℃时，自然冷却就可以承担机房的全部负荷，机械制冷机组就不需要工作。

通过专业软件，模拟出以北京为代表的华北地区自然冷却全年开启使用情况，并同时与机械制冷的用电量进行对比。图5是不同月份自然冷却获得的冷量室占机房总负荷的百分比。从图中可以看出，每年约有三个月可以全部用自然冷却为机房降温，约有四个月自然冷却可以与机械制冷联合运行，全年用电量节约45％以上。

图6是自然冷却与机械制冷联合运行时，空调系统的综合能效比随月份的分布情况。计算结果表明，联合运行的空调系统全年平均能效比超过7.9，而不使用自然冷却的空调系统(包括风冷机房空调、水冷机房空调等)全年平均能效比均不超过4.5，综合用能效率提高了约54％。

Claims

1.氟泵循环冷媒式自然冷却系统，包括氟泵、蒸发器、冷凝器、蒸发器风机、冷凝器风机、电磁阀、温度传感器，其中氟泵、蒸发器、蒸发器风机组成室内换热单元，冷凝器、冷凝器风机组成室外换热单元，其特征在于这是一种不同于普通的机械制冷循环的新的制冷循环。氟泵与蒸发器之间、蒸发器与冷凝器之间通过制冷剂管路相连形成密闭的回路，蒸发器与水平面呈一定角度。

2.根据权利要求1所述的氟泵循环冷媒式自然冷却系统，其特征在于制冷剂管路为耐高压的铜管。

3.根据权利要求1或2所述的氟泵循环冷媒式自然冷却系统，其特征在于室外换热单元为整体是机组，冷凝器为高效换热管外套铝箔整体翅片的换热器，冷凝器风机为低噪声的高效外传子轴流风机；室内换热单元中蒸发器为全铝整体钎焊的微通道换热器，蒸发器风机为大风量的高效离心风机。

4.根据权利要求3所述的氟泵循环冷媒式自然冷却系统，其特征在于室内换热单元的数量大于等于1。

5.根据权利要求4所述的氟泵循环冷媒式自然冷却系统，其特征在于室内换热单元的蒸发器风机为每个蒸发器各带一个风机，或者蒸发器共享空调的回风口或风机。

6.根据权利要求5所述的氟泵循环冷媒式自然冷却系统，其特征在于制冷剂为低沸点介质。

7.根据权利要求6所述的氟泵冷媒式自然冷却系统，其特征在于冷凝剂管路上可装有三通阀门，可以串联或并联其他机房空调机组。

8.一种机房制冷系统，其特征在于包括如权利要求1-7中任一氟泵冷媒式自然冷却系统，该自然冷却系统可与空调制冷机组联合使用。

9.根据权利要求8所述的一种机房制冷系统，其特征在于空调制冷机组可为多联式空调制冷机组。