CN103335372B - 一种机房蒸发制冷排热系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种机房蒸发制冷排热系统及实现方法，包括安装在机房上的蒸发降温装置、以及排热装置，还包括控制蒸发降温装置和排热装置的控制系统，在蒸发降温装置的输出口上安装有电动风阀；包括排热的步骤、水循环的控制步骤、过滤棉更换的控制步骤。本发明通过过滤和蒸发降温处理，进一步降低室外空气温度，然后自然吸入室外经过蒸发降温的室外冷空气，达到给机房降温处理，降低机房降温功耗；原有机房空调的主要能耗有压缩机功耗，蒸发器风机功耗，冷凝器风机功耗和控制器功耗，空调压缩机功耗占空调总体功耗的80%-90%，机房空调降温可以常年使用。

Description

一种机房蒸发制冷排热系统及实现方法

技术领域

本发明涉及机房排热降温领域，具体是指一种机房蒸发制冷排热系统及实现方法。

背景技术

随着新风系统的推广应用，特别是在机房环境条件要求下，必须对新风系统的进风系统安装过滤装置，因为机房，基站，医院等特殊场合，要求空气洁净度达到一定要求。进风安装过滤装置，如果过滤装置使用过滤材料等级低，过滤效率太低达不到环境使用要求；如果过滤器等级太高，过滤材料容易堵塞，造成进风系统失效，进风口不能进风，这样就要求必须经常更换过滤材料，现在新风系统使用的板式过滤器和布袋式过滤器大都采用铝合金框架，这种过滤器一般2个月就需要更换一次，对于空气粉尘严重的或风沙的地区，过滤器使用1个月就必须更换，否则过滤器堵塞后，进风系统就会失效，不能进风，使用新风系统反而增加了能耗，而且更换后的过滤器不能循环使用，运营维护成本很高；现有机房一年四季的降温方式基本上都是使用空调，因为空调启动时，压缩机功耗较高，所以机房的降温能耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机房蒸发制冷排热系统及实现方法，解决目前的机房排热功耗较高的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种机房蒸发制冷排热系统，包括安装在机房上的蒸发降温装置、以及排热装置，还包括控制蒸发降温装置和排热装置的控制系统，在蒸发降温装置的输出口上安装有电动风阀。本发明的排热系统包括三个部分：蒸发降温装置、排热装置、以及控制系统，机房设置有一个进风口和排气口，蒸发降温装置安装在进风口上，排热装置安装在排气口上，进风口和排气口通常位于机房的体对角线附近，利用冷空气吸热后会上升的规律，可以尽量提高换风的效率，而且，蒸发降温装置没有自身的动力，利用排热装置排出热空气后机房内形成负压，蒸发降温装置与机房连通，机房外的冷空气进入到蒸发降温装置，然后进入机房内实现降温，整个系统的降温功耗只有排热装置和控制器，相对于空调的压缩机功率，远远降低了机房的降温功耗，作为优选的排热装置，采用具有自动垂落百叶窗的排风机，当递送排风机时，空气吹动百叶窗并排出机房，当不需要排气时，百叶窗自动垂落，将排气口关闭，实现多用性。

所述蒸发降温装置包括壳体，壳体的下方形成水箱，在壳体的侧面设置有进风口和出风口，出风口上安装有电动风阀且固定在机房墙体上，在壳体内还设置有蜂窝湿膜，蜂窝湿膜将进风口与出风口之间的通道隔开，在蜂窝湿膜与壳体之间还安装有过滤棉。本发明的蜂窝湿膜安装在壳体内，壳体的下部形成水箱用于盛水，壳体上设置有进风口和出风口，从进风口到出风口的壳体内部结构形成风道，蜂窝湿膜安装在风道上，水箱内通过水泵和布水管散布在蜂窝湿膜上，从进风口进入的低温气体经过蜂窝湿膜并将水蒸发带走，使得出风口的空气含水量增加，空气温度降低，进入到机房后，高含水量的冷空气可以吸附更多的热量，对机房进行散热。使用时，环境中的空气温度需要低于机房内的气温，此时，将风道打开，将机房外的冷空气经过蜂窝湿膜，增加其含水量然后进入到机房，相对于现有技术中机房空调制冷的方式，减少了压缩机，冷凝器风机，蒸发器风机，空调控制器等功耗部件，大大降低了机房制冷的功耗。此外，在蜂窝湿膜与壳体之间还安装有过滤棉，过滤棉的两端缠绕在两个卷轴上，卷轴固定安装在壳体内，通过卷轴安装过滤棉的方式，在过滤棉使用一定的时间后，其通风过滤能力下降，此时，只需要转动卷轴，带动过滤棉的移动和更换，在所有的过滤面上的过滤棉都使用过以后才需要进行过滤棉卷的整体更换，减少了过滤棉的更换次数，减少了更换频率。

所述壳体为长方体，其进风口位于三个侧面，另一个侧面设置出风口，所述卷轴固定在出风口两侧，在进风口所在侧面的交汇处设置有变向转轴，过滤棉的两端缠绕在两个卷轴上，卷轴固定安装在壳体内，过滤棉从一个卷轴抽出后依次绕过两个变相转轴然后缠绕在另一个卷轴上。具体地讲，作为优选的壳体结构，采用长方体的壳体较为实用，长方体的壳体其底部密闭构成水箱，壳体具有四个侧面，在其中三个侧面上均设置有进风口，另一个侧面设置出风口，出风口用于安装在机房的墙体上，进风口的两个侧面设置有卷轴，在两个进风口所在侧面的交汇处设置有变向转轴，在其中一个卷轴上套装有过滤棉，过滤棉从卷轴上抽出后依次绕过两个变向转轴，然后缠绕固定在卷轴上，该卷轴转动后带动过滤棉卷转动，将新的过滤棉带动到进风口的位置，完成过滤棉的更换。

在所述蜂窝湿膜上方还设置有布水管，布水管的两个端口位于水箱内，在其中一个端口上安装有水泵；在水箱上安装有进水阀和排水阀，在水箱内还安装有液位传感器。进一步讲，作为本发明的进一步改进，为了使得蜂窝湿膜的含水量充足，可以在蜂窝湿膜的上方或者内部排布布水管，布水管可以形成管网，其两端分别为进水端口和排水端口，在进水端口安装有水泵，以水泵作为进水端口的动力，水箱内的水从水泵进入布水管，然后经过布水管，在经过蜂窝湿膜的布水管上设置有滴水孔，水箱内的水可以及时地分布在蜂窝湿膜上，多余的水从新进入水箱，形成水循环。水箱内的水是一直在消耗的，需要及时补充水源，因此需要安装进水阀，由于清洗的需要，也需要配置排水阀，本发明通过在水箱内安装液位传感器，通过液位传感器可以控制进水阀的状态，从而实现水箱内水的自动补充，保持水箱内的水位线。

在其中一个卷轴上安装有卷轴电机，还包括压差传感器，压差传感器的两个探头分别位于过滤棉的两面，压差传感器的输出信号连接至控制器，控制器控制卷轴电机的转动。进一步讲，为了将过滤棉的使用保持最高效率，可以在进风口处安装差压传感器，差压传感器的两个探头分别位于过滤棉的两面，差压传感器检测过滤棉两面的压力信号，并将其压力的差值作为输出信号输出至控制器，在控制器通过模糊算法来判断出过滤棉是否需要更换，当过滤棉内外两面空气压差达到预先设定值时，压差设定值根据过滤堵塞判定标准调整，判定平铺在过滤面的过滤棉堵塞情况，此时，控制器输出信号控制卷轴电机转动，卷轴电机带动缠绕已使用的过滤棉卷轴转动，带动过滤棉移动，使得使用过的过滤棉缠绕起来，同时新的过滤棉铺到进风口的过滤面上，完成过滤器堵塞后的滤棉更换过程，实现过滤棉的自动更换。

所述控制系统包括控制器，在控制器的输入端上连接有室内温度传感器、室外温度传感器、压差传感器、液位传感器；控制器的输出端连接有机房空调、排热装置、电动风阀、卷轴电机、水泵进水阀、排水阀。本发明的控制系统包括控制器，控制器可以是单片机，也可以是控制电路板，由室内温度传感器、室外温度传感器、压差传感器、液位传感器作为自动控制的控制信号，控制机房空调、排热装置、电动风阀、卷轴电机、水泵进水阀、排水阀按照各自的设定规律动作，保持整体的协调性，满足机房的排热需求。

一种机房蒸发制冷排热的方法，包括以下步骤：

（a）室内温度传感器和室外温度传感器分别采集室内、室外的温度，并将采集到的信号传递给控制器；

（b）控制器对采集到的室内、室外温度进行比较，当室内温度达到设定的排热温度，且室内温度高于室外温度时，控制器发出关闭机房空调、开启排热装置、开启电动风阀的命令；当室内温度达到设定的排热温度，且室内温度低于室外温度时，控制器发出开启机房空调、关闭排热装置、关闭电动风阀的命令；当室内温度低于设定的排热温度时，排热装置、机房空调、以及电动风阀均不动作。

本发明的控制方法是针对现有的机房降温系统做出的改进性系统的控制方法，当机房室外温度较低时，先使用排热装置，排出机房热空气，当机房外空气压力大于机房内部空气压力时，可以通过引入室外自然冷源，通过过滤和蒸发降温处理，进一步降低室外空气温度，然后自然吸入室外经过蒸发降温的室外冷空气，达到给机房降温处理的目的，原有机房空调的主要能耗有压缩机功耗，蒸发器风机功耗，冷凝器风机功耗和控制器功耗，空调压缩机功耗占空调总体功耗的80%-90%，机房空调降温可以常年使用，本系统使用条件取决于两个因素，机房室外空气的温度和机房要求控制的温度，本系统可以有选择在部分地区使用，达到机房降温能耗降低的目的。

还包括水循环的控制步骤：当电动风阀动作后，蒸发降温装置与机房连通，控制器控制水泵启动，液位传感器采集液位信号并传递给控制器，控制器分析液位信号，当液位低于设定的极限值时，控制器控制进水阀进水;当液位达到设定的极限值时，控制器控制控制进水阀停止进水。

还包括需要更换水箱脏水的步骤：控制器先打开排水阀工作设定时间，让水箱的脏水排出水箱，然后关闭排水阀，液位传感器采集液位信号并传递给控制器，控制器分析液位信号，当液位低于设定的极限值时，控制器控制进水阀进水；当液位达到设定的极限值时，控制器控制控制进水阀停止进水。进一步讲，为了保持蒸发降温装置的含水量，采用水循环的控制步骤，以液位传感器的水位信号作为控制进水阀的动作条件，保持水箱内的水处于合理位置，同时，以温度传感器的信号作为控制水泵的条件，可以使得在使用时才启动水泵，合理利用资源。

还包括过滤棉更换的控制步骤：压差传感器采集过滤棉两面的压力信号并传递给控制器，控制器比较过滤棉两面的压力信号，当压力的差值是达到设定值，控制器控制卷轴电机转动设定的圈数，否则卷轴电机不动作。作为进一步的自动化控制，为了减少人工更换滤棉的成本，避免更换过滤棉时间不准确的问题，采用压差传感器的信号作为控制过滤棉卷轴转动的信号，可以及时地更换过滤棉。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种机房蒸发制冷排热系统，将机房外的冷空气经过蜂窝湿膜，增加其含水量，降低空气温度，然后进入到机房，相对于现有技术中机房空调制冷的方式，减少了压缩机，冷凝器风机，蒸发器风机，空调控制器等功耗件，大大降低了机房制冷的功耗，而且，在蜂窝湿膜与壳体之间还安装有过滤棉，过滤棉的两端缠绕在两个卷轴上，卷轴固定安装在壳体内，通过卷轴安装过滤棉的方式，在过滤棉使用一定的时间后，其通风过滤能力下降，此时，只需要转动卷轴，带动过滤棉的移动和更换，在所有的过滤面上的过滤棉都使用过以后才需要进行过滤棉卷的整体更换，减少了过滤棉的更换次数，减少了更换频率；

2本发明一种机房蒸发制冷排热系统，在蜂窝湿膜的上方或者内部排有布水管，布水管可以形成管网，其两端分别为进水端口和排水端口，在进水端口安装有水泵，以水泵作为进水端口的动力，水箱内的水从水泵进入布水管，然后经过布水管，在经过蜂窝湿膜的布水管上设置有滴水孔，水箱内的水可以及时地分布在蜂窝湿膜上，多余的水从新进入水箱，形成水循环；

3本发明一种机房蒸发制冷排热系统，差压传感器的两个探头分别位于过滤棉的两面，差压传感器检测过滤棉两面的压力信号，并将其压力的差值作为输出信号输出至控制器，在控制器通过模糊算法来判断出过滤棉是否需要更换，当过滤棉内外两面空气压差达到预先设定值时，压差设定值根据过滤堵塞判定标准调整，判定平铺在过滤面的过滤棉堵塞，此时，控制器输出信号控制卷轴电机转动，卷轴电机带动缠绕已使用的过滤棉卷轴转动，带动过滤棉移动，使得使用过的过滤棉缠绕起来，同时新的过滤棉铺到进风口的过滤面上，完成过滤器堵塞后的过滤棉更换过程，实现过滤棉的自动更换；

4本发明一种机房蒸发制冷排热的方法，当机房室外温度较低时，先使用排热装置，排出机房热空气，当机房外空气压力大于机房内部空气压力时，可以通过引入室外自然冷源，通过过滤和蒸发降温处理，进一步降低室外空气温度，然后自然吸入室外经过蒸发降温的室外冷空气，达到给机房降温处理的目的，原有机房空调的主要能耗有压缩机功耗，蒸发器风机功耗，冷凝器风机功耗和控制器功耗，调压缩机功耗占空调总体功耗的80%-90%，机房空调降温可以常年使用，本系统使用条件取决于两个因素，机房室外空气的温度和机房要求控制的温度，本系统可以有选择在部分地区使用，达到机房降温能耗降低的目的。

附图说明

图1为本实用主视图；

图2为图1的右视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明安装在机房上的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-壳体，2-蜂窝湿膜，3-过滤棉，4-卷轴，5-变向转轴，6-布水管，7-水泵，8-进水阀，9-排水阀，10-液位传感器，11-压差传感器，12-机房，13-排热装置，14-电动风阀，15-金属丝网。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明的机房12具有一个进风口和一个排气口，进风口和排气口位于机房12的体对角线附近，在进风口安装蒸发降温装置，蒸发降温装置包括壳体1，壳体1为长方体，壳体1的底部密闭形成水箱，在水箱位置设置有进水阀8、排水阀9，在水箱内安装有液位传感器10，液位传感器10控制进水阀8的状态从而控制水箱内的水位保持在一定的正常工作范围内；壳体1具有四个侧面，在其中三个侧面上均设置有进风口，在进风口安装有尼龙丝网作为初步过滤结构，也可以采用金属丝网15代替，另一个侧面设置出风口，出风口用于安装在机房的墙体上，在出风口上安装有电动风阀14，进风口的两个侧面设置有卷轴4，其中一个卷轴4作为主动轴，其底部安装有卷轴电机，用于缠绕使用过的过滤棉3，在另一个卷轴4上安装整卷的新过滤棉3，在两个进风口所在侧面的交汇处设置有变向转轴5，变向转轴5与壳体1之间有一定的间隙，新的过滤棉3从卷轴4上抽出后依次绕过两个变向转轴5，然后缠绕固定在卷轴4上；在过滤棉3内侧安装有蜂窝湿膜2，蜂窝湿膜2可以设置一层或多层，蜂窝湿膜2具有一定的厚度，蜂窝湿膜2顶部与壳体1顶面之间有一定的间隙，在水箱内安装有布水管6，布水管6连接成管网，分布在蜂窝湿膜2顶部或其内部，布水管6的两端位于水箱内，通常处于水位线以下，在其中一个端口安装有水泵7；在进风口处安装有差压传感器11，差压传感器11的两个探头分别位于过滤棉3的两面，差压传感器11检测过滤棉3两面的压力信号，并将其压力的差值作为输出信号输出至控制器，在控制器通过模糊算法来判断出过滤棉3是否需要更换，当过滤棉3内外两面空气压差达到预先设定值时，压差设定值根据过滤堵塞判定标准调整，判定平铺在过滤面的过滤棉3堵塞，此时，控制器输出信号控制卷轴电机转动，带动过滤棉3移动，使得使用过的过滤棉3缠绕在主动的卷轴4上，同时新的过滤棉3铺到进风口的过滤面上，完成过滤器堵塞后的滤棉更换过程；机房12的排气口上安装有排热装置13，排热装置13采用具有自动垂落百叶窗的排风机；在机房12内安装有控制器，在控制器上连接有室内温度传感器、室外温度传感器、压差传感器11、液位传感器10；控制器的输出端连接有机房空调、排热装置13、电动风阀14、卷轴电机、水泵7、进水阀8、排水阀9。

本发明排热系统的排热是这样实现的：室内温度传感器和室外温度传感器分别采集室内、室外的温度，并将采集到的信号传递给控制器；控制器对采集到的室内、室外温度进行比较，当室内温度达到设定的排热温度，且室内温度高于室外温度时，控制器发出关闭机房空调、开启排热装置13、开启电动风阀14的命令；当室内温度达到设定的排热温度，且室内温度低于室外温度时，控制器发出开启机房空调、关闭排热装置13、关闭电动风阀14的命令；当室内温度低于设定的排热温度时，排热装置13、机房空调、以及电动风阀14均不动作。当开始排热工作时，蒸发降温装置与机房连通，控制器控制水泵7启动，液位传感器10采集液位信号并传递给控制器，控制器分析液位信号，当液位低于设定的极限值时，控制器控制进水阀进水;当液位达到设定的极限值时，控制器控制控制进水阀停止进水。

更换水箱内脏水时，控制器先打开排水阀工作设定时间，让水箱的脏水排出水箱，然后关闭排水阀，液位传感器采集液位信号并传递给控制器，控制器分析液位信号，当液位低于设定的极限值时，控制器控制进水阀进水;当液位达到设定的极限值时，控制器控制控制进水阀停止进水。

压差传感器11采集过滤棉3两面的压力信号并传递给控制器，控制器比较过滤棉3两面的压力信号，当压力的差值是达到设定值，控制器控制卷轴电机转动设定的圈数，否则卷轴电机不动作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机房蒸发制冷排热系统，其特征在于：包括安装在机房（12）上的蒸发降温装置、以及排热装置（13），还包括控制蒸发降温装置和排热装置（13）的控制系统，在蒸发降温装置的输出口上安装有电动风阀（14）；所述蒸发降温装置包括壳体（1），壳体（1）的下方形成水箱，在壳体（1）的侧面设置有进风口和出风口，出风口上安装有电动风阀（14）且固定在机房（12）墙体上，在壳体（1）内还设置有蜂窝湿膜（2），蜂窝湿膜（2）将进风口与出风口之间的通道隔开，在蜂窝湿膜（2）与壳体（1）之间还安装有过滤棉（3）；所述壳体（1）为长方体，其进风口位于三个侧面，另一个侧面设置出风口，卷轴（4）固定在出风口两侧，在进风口所在侧面的交汇处设置有变向转轴（5），过滤棉（3）的两端缠绕在两个卷轴（4）上，卷轴（4）固定安装在壳体（1）内，过滤棉（3）从一个卷轴（4）抽出后依次绕过两个变向转轴（5）然后缠绕在另一个卷轴（4）上；在其中一个卷轴（4）上安装有卷轴电机，还包括压差传感器（11），压差传感器（11）的两个探头分别位于过滤棉（3）的两面，压差传感器（11）的输出信号连接至控制器，控制器控制卷轴电机的转动。

2.根据权利要求1所述的一种机房蒸发制冷排热系统，其特征在于：在所述蜂窝湿膜（2）上方还设置有布水管（6），布水管（6）的两个端口位于水箱内，在其中一个端口上安装有水泵（7）；在水箱上安装有进水阀（8）和排水阀（9），在水箱内还安装有液位传感器（10）。

3.根据权利要求2所述的一种机房蒸发制冷排热系统，其特征在于：所述控制系统包括控制器，在控制器的输入端上连接有室内温度传感器、室外温度传感器、压差传感器、液位传感器；控制器的输出端连接有机房空调、排热装置（13）、电动风阀（14）、卷轴电机、水泵（7）、进水阀（8）、排水阀（9）。

4.根据权利要求3所述一种机房蒸发制冷排热系统的制冷排热方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）室内温度传感器和室外温度传感器分别采集室内、室外的温度，并将采集到的信号传递给控制器；

（b）控制器对采集到的室内、室外温度进行比较，当室内温度达到设定的排热温度，且室内温度高于室外温度时，控制器发出关闭机房空调、开启排热装置、开启电动风阀的命令；当室内温度达到设定的排热温度，且室内温度低于室外温度时，控制器发出开启机房空调、关闭排热装置、关闭电动风阀的命令；当室内温度低于设定的排热温度时，排热装置、机房空调、以及电动风阀均不动作；

还包括过滤棉更换的控制步骤：压差传感器采集过滤棉两面的压力信号并传递给控制器，控制器比较过滤棉两面的压力信号，当压力的差值达到设定值，控制器控制卷轴电机转动设定的圈数，否则卷轴电机不动作。

5.根据权利要求4所述的一种机房蒸发制冷排热的方法，其特征在于，还包括水循环的控制步骤：当电动风阀动作后，蒸发降温装置与机房连通，控制器控制水泵启动，液位传感器采集液位信号并传递给控制器，控制器分析液位信号，当液位低于设定的极限值时，控制器控制进水阀进水；当液位达到设定的极限值时，控制器控制进水阀停止进水。

6.根据权利要求4所述的一种机房蒸发制冷排热的方法，其特征在于，还包括需要更换水箱脏水的步骤：控制器先打开排水阀工作设定时间，让水箱的脏水排出水箱，然后关闭排水阀，液位传感器采集液位信号并传递给控制器，控制器分析液位信号，当液位低于设定的极限值时，控制器控制进水阀进水；当液位达到设定的极限值时，控制器控制进水阀停止进水。