CN103912945A - 一种自然冷却水冷空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自然冷却水冷空调系统，包括有冷却塔、连接冷却塔的换热器、连接换热器的冷却盘管、以及冷水机组；其中，所述冷水机组连接于冷却塔与换热器之间形成有冷却水回路；而所述冷水机组连接于换热器与冷却盘管之间形成有冷冻水回路；所述冷却水回路上设置有冷却水泵，所述冷冻水回路上设置有冷冻水泵。本发明全部或部分使用自然界的免费冷源进行制冷，从而减少压缩机或冷冻机消耗的能量，达到数据中心冷却系统的节能的目的。
Description
技术领域
本发明属于大型数据中心的制冷技术领域，涉及一种自然冷却水冷空调系统。
背景技术
风冷精密空调是数据中心最传统的制冷解决方案，单机制冷能力一般都在50到200KW之间，一个数据机房一般都是安装多台才能满足需要。风冷精密空调一般采用涡旋压缩机制冷（一般安装在精密空调内），能效比相对比较低，且风冷精密空调在大型数据中心中使用存在以下不足：
1、安装困难。大量的室外冷凝器安装需要非常大的场地，铜管过长不仅影响制冷效率，成本高，安装难度大，而且影响建筑物外观。室外冷凝器的安装位置受空间限制，极可能出现热岛效应，大大降低制冷效率；
2、在夏天室外温度很高时，制冷能力严重下降甚至保护停机。目前国内的数据中心一般采用对室外冷凝器喷水雾或增加凉棚来改善其在夏天的制冷效果。因此数据中心在设计时不能按其额定的制冷量计算，需要留有足够的冗余；
3、对于传统多层电信机房，一般把室外冷凝器安装在每层的四周，下层冷凝器的热量将不断向上散发，上层的冷凝器效率将大大降低，热量散不出去，形成严重的热岛效应。据了解，北方某联通数据中心因为热岛效应夏天机房的温度高达35℃以上，大约10%的服务器停机，用户只好运来冰块降温；
4、精密空调内部风机盘管的工作温度大大低于露点温度，大量产生冷凝水，为了维持数据中心的湿度，需要启动加湿功能，除湿和加湿都要消耗大量的能源。
目前，离心式水冷空调系统或者水冷空调系统为新一代大型数据中心的首选方案，然而该两者方案均存在不足，其结构设计比较复杂，成本也比较高，维护也有难度，不节能不环保。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自然冷却水冷空调系统，其成本低，且节能环保。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种自然冷却水冷空调系统，包括有冷却塔、连接冷却塔的换热器、连接换热器的冷却盘管、以及冷水机组；其中，所述冷水机组连接于冷却塔与换热器之间形成有冷却水回路；而所述冷水机组连接于换热器与冷却盘管之间形成有冷冻水回路；所述冷却水回路上设置有冷却水泵，所述冷冻水回路上设置有冷冻水泵。
进一步地，所述换热器包括有按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧而成的波纹形传热板片。
进一步地，所述冷水机组以及冷却塔采用变频电机设计。
进一步地，所述水泵采用变频水泵。
进一步地，该自然冷却水冷空调系统有三种工作模式：夏天通过阀门控制使得板式换热器不工作，完全靠冷冻机制冷；冬天关闭冷冻机，通过阀门控制冷冻水和冷却水只通过板式换热，完全自然冷却；春秋季节冷却水和冷冻水首先经过板式换热器，然后再经过冷冻机组进行部分自然冷却。
本发明全部或部分使用自然界的免费冷源进行制冷，从而减少压缩机或冷冻机消耗的能量，达到数据中心冷却系统的节能的目的。
附图说明
图1是本发明的模块结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1所示，本发明自然冷却水冷空调系统包括有冷却塔、连接冷却塔的换热器、连接换热器的冷却盘管、以及冷水机组；其中，所述冷水机组连接于冷却塔与换热器之间形成有冷却水回路；而所述冷水机组连接于换热器与冷却盘管之间形成有冷冻水回路；所述冷却水回路上设置有冷却水泵，而所述冷冻水回路上设置有冷冻水泵。
冷却塔利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热。换热器由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增加换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行。
所述冷水机组采用变频电机设计，变频冷水机组不仅能大大降低喘震，而且重启时间从一般的3到5分钟减少到25至50秒之间。其次，即使数据中心处于满负荷状态，但由于数据中心的冷水机组需要常年运行，而室外的气温不断变化，对应冷却塔的供水温度也在不断变化，压缩机的工作压头也随之变化，在这种情况下，采用变频驱动的离心机组能够不断的根据压头的变化调节转速，达到节能效果。
所述冷却塔采用变频电机设计，其可以在部分负荷和满负荷的不同气象条件下实现节能效果。一般冷却塔的变频电机根据冷却水的温差进行控制，温差一般为5度，若高于5度，将降低频率减少冷量来降低温差，若低于5度，将增加频率加大风量来提高温差。另外，冷却水的温度越低，冷水机组的效率就越高。
所述水泵采用变频水泵，变频水泵可以在部分负荷时降低水的流速来节能。一般变频水泵的变频电机根据冷却水或冷冻水的温差进行控制，温差一般为5度，若高于5度，将降低频率减少流量来降低温差，若低于5度，将增加频率加大流量来提高温差。
本发明自然冷却水冷空调系统有三种工作模式：夏天完全靠冷冻机制冷，通过阀门控制使得板式换热器不工作。冬天完全自然冷却，冷冻机关闭，通过阀门控制冷冻水和冷却水只通过板式换热器。冬天室外温度较低，冷却塔或者干式冷却器内部的冷却水和冷冻水通过板式换热器就可以将其降到适宜的温度，冷水机组不用工作，节省能源。春秋季节部分自然冷却。这时冷却水和冷冻水要首先经过板式换热器，然后再经过冷冻机组，阻力要大一些，水泵的扬程在设计时相应要大一些。春秋季节室外温度变化较大，冷却塔或者干式冷却器内部的冷却水和冷冻水通过板式换热器不足以将其降到适宜的温度，同时要部分开启冷水机组，节省一部分能源。
本发明实施例中，所有阀门建议采用电动阀，在空调系统管道若干位置加装可以自动采集数据的温度计、流量计和压力表等，通过一套自动化控制系统全年按最佳参数自动运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种自然冷却水冷空调系统，其特征在于：包括有冷却塔、连接冷却塔的换热器、连接换热器的冷却盘管、以及冷水机组；其中，所述冷水机组连接于冷却塔与换热器之间形成有冷却水回路；而所述冷水机组连接于换热器与冷却盘管之间形成有冷冻水回路；所述冷却水回路上设置有冷却水泵，所述冷冻水回路上设置有冷冻水泵。
2.根据权利要求1所述的自然冷却水冷空调系统，其特征在于：所述换热器包括有按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧而成的波纹形传热板片。
3.根据权利要求2所述的自然冷却水冷空调系统，其特征在于：所述冷水机组以及冷却塔采用变频电机设计。
4.根据权利要求3所述的自然冷却水冷空调系统，其特征在于：所述水泵采用变频水泵。
5.根据权利要求4所述的自然冷却水冷空调系统，其特征在于：该自然冷却水冷空调系统有三种工作模式：夏天通过阀门控制使得板式换热器不工作，完全靠冷冻机制冷；冬天关闭冷冻机，通过阀门控制冷冻水和冷却水只通过板式换热，完全自然冷却；春秋季节冷却水和冷冻水首先经过板式换热器，然后再经过冷冻机组进行部分自然冷却。
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