CN104266411B - 一种复合制冷系统用组合式风冷换热总成 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合制冷系统用组合式风冷换热总成，其特征是由设置在一个共用风道中的换热器组件和风机构成；换热器组件中设有两片迎着风向平行并列、截面尺寸相同的第一平行流式换热器和第二平行流式换热器；第一平行流式换热器和第二平行流式换热器分别设置在进风侧和出风侧，用于复合制冷系统中的第一冷媒和第二冷媒的风冷换热。本发明适用于热管/蒸气压缩复合制冷系统、风冷/蒸气压缩复合制冷系统等双冷源制冷空调系统，目的是在过渡季节或低温季节利用自然冷源部分或全部替代压缩机制冷，实现节能，采用铝质平行流换热器具有轻量小型化和传热系数大的优点，采用换热器组件和共用风机的设计使得空间结构紧凑、布局美观、造价低。

Description

一种复合制冷系统用组合式风冷换热总成
技术领域
本发明涉及制冷空调技术领域，具体涉及能够最大化利用自然冷源的热管/蒸气压缩复合式制冷系统、风冷/蒸气压缩复合式制冷系统等双冷源制冷空调系统的室外侧风冷换热器。
背景技术
机房、基站的显热负荷比大，一年四季需连续制冷运行，在室内侧设定温度高于室外侧温度的季节，尤其在低温季节或寒冷地区，常规的数据机房和通讯基站空调系统仍需继续运行蒸气压缩式制冷系统，制冷系统工作效率低而且易发生故障，若能利用室内外温差低成本输送热量或为室内侧提供冷量，即利用自然冷源，将大大减小空调系统的能耗和运行成本。
利用自然冷源为机房提供空调冷量的技术中，最为可靠并有广泛应用前景的应属热管/蒸气压缩复合制冷系统和风冷/蒸气压缩复合制冷系统，其共同特征是：在室外为高、中温环境运行蒸气压缩制冷循环，在室外为中、低温或低温环境运行风冷循环。所述复合制冷系统中都配置风冷冷凝器和风冷换热器两套风冷换热设备。为了提高制冷系统的热效率则需要配置足够大的换热面积，必然导致制冷系统体积庞大、安装占地面积大、造价高等问题。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术存在的不足，提供的一种复合制冷系统用组合式风冷换热总成，其采用传热效率高的铝质微通道平行流换热器和紧凑型结构设计，实现风冷换热总成的轻量小型化，为以充分利用自然冷源和节能为目标的复合制冷系统所应用。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明复合制冷系统用组合式风冷换热总成的结构特点是：所述组合式风冷换热总成是由设置在一个共用风道中的换热器组件和风机构成；所述换热器组件中设有两片迎着风向平行并列、截面尺寸相同的第一平行流式换热器和第二平行流式换热器；所述第一平行流式换热器和第二平行流式换热器分别设置在进风侧和出风侧，用于复合制冷系统中的第一冷媒和第二冷媒的风冷换热。
本发明复合制冷系统用组合式风冷换热总成的结构特点也在于：
在所述换热器组件中的第一平行流式换热器与第二平行流式换热器的相邻立管之间以夹持的形式设置有绝热密封带，所述绝热密封带的厚度使得处在相邻位置上的换热翅片之间在风向保持设定的间距。
所述绝热密封带采用气凝胶隔热保温毡制作而成。
所述第一平行流式换热器是指直接利用自然冷源的风冷换热器；
所述第二平行流式换热器是指用于蒸气压缩制冷回路中的风冷冷凝器。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明采用铝质平行流式换热器，属于微通道换热器，其传热效率高，可减小传热温差、减少热力系统中的不可逆传热损失，提高系统工作效率；同时换热器质轻、体积小；采用换热器组件和共用风机的结构设计，使得风冷换热器总成的空间结构紧凑、气流顺畅、布局美观、造价低。
2、本发明中以第二平行流式换热器作为风冷冷凝器，其是蒸气压缩循环系统的关键部件，功能是冷却、冷凝和过冷高温高压的制冷剂，在室外为高、中温的环境下工作，中温环境下风冷冷凝器的传热温差大、传热能力富裕；以第一平行流式换热器作为风冷换热器，其仅在室外为中、低温的环境下才工作，利用自然冷源部分替代或完全替代高功耗的压缩机制冷，是本发明的应用对象产生大幅度节能效果的关键；将风冷换热器与风冷冷凝器分别设置在进风侧和出风侧，两者仅在室外为中温的条件下同时工作，风冷换热器设置在进风侧可增大其传热温差，即增大了风冷换热器的制冷量，提高了利用自然冷源的效率和数量，经风冷换热器加热的空气温升小于10℃，对蒸气压缩循环系统高效运行和提高制冷系统的可靠性有积极的效果。
3、本发明在换热器组件中设置绝热密封带，可避免相邻两个立管之间的传热损失和漏风损失，并且使风冷换热器与风冷冷凝器的换热翅片之间在风向保持合理的间距，产生气流阻力小、气流流线更为顺畅的效果。
附图说明
图1a为平行流换热器主视示意图；
图1b为图1a中A部放大示意图；
图1c为平行流换热器俯视示意图；
图2a为本发明中换热器组件主视示意图；
图2b为本发明中换热器组件俯视示意图；
图2c为图2b中B部放大示意图；
图3为本发明“V”形结构风冷换热总成主视示意图；
图4为本发明“平行直立”结构风冷换热总成主视示意图；
图中标号：1平行流式换热器，1a立管，1b换热扁管，1c换热翅片，2换热器组件，2a第一平行流式换热器，2a1第一平行流式换热器立管，2b第二平行流式换热器，2b1第二平行流式换热器立管，2c绝热密封带，3风机。
具体实施方式：
图1a、图1b和图1c为本实施例中所采用的已有技术中的平行流式换热器结构示意图，平行流式换热器1的两侧为立管1a，中间是换热扁管1b及其换热翅片1c，换热翅片1c钎焊在相邻的两个换热扁管1b之间。
图2a、图2b和图2c所示为本实施例中换热器组件2的结构形式，换热器组件2中设有两片迎着风向平行并列、截面尺寸相同的第一平行流式换热器2a和第二平行流式换热器2b；第一平行流式换热器2a和第二平行流式换热器2b分别设置在进风侧和出风侧，用作为复合制冷系统中的第一冷媒和第二冷媒的风冷换热。其中，第一平行流式换热器2a和第二平行流式换热器2b的换热扁管的规格和流程可以根据所通过的冷媒的换热特性和换热负荷进行设置。
如图2c所示，本实施例中在换热器组件2中的第一平行流式换热器2a与第二平行流式换热器2b的相邻立管之间以夹持的形式设置有绝热密封带2c，并紧固，图2c所示是在第一平行流式换热器立管2a1和与之相邻的第二平行流式换热器立管2b1之间设置绝热密封带2c，绝热密封带2c的厚度使得处在相邻位置上的换热翅片1c之间在风向保持设定的间距，也就是说在风的流动风向,第一平行流式换热器2a与第二平行流式换热器2b的换热翅片之间保持设定的间距，以免气流从前者出、进入后者时流线变化大，或者后者的翅片堵住前者的出口，获得气流阻力小、气流流线更为顺畅的技术效果；这一结构形式还可避免相邻的两个立管的金属壁面直接接触所产生的传热损失和因为接触面存在间隙而导致的漏风损失。绝热密封带2c采用气凝胶隔热保温毡制作而成，
本实施例的结构形式应用于复合制冷系统中是将第一平行流式换热器(2a)作为直接利用自然冷源的风冷换热器，将第二平行流式换热器2b作为蒸气压缩制冷回路中的风冷冷凝器。
图3所示为本实施例中组合式风冷换热总成在复合制冷系统中的一种应用：将风冷换热总成的两个矩形的换热器组件2排列成“V”形，并与风机3构成一个风道。换热器组件2的进风侧设置为第一平行流式换热器2a，作为复合制冷系统的风冷换热器；出风侧设置为第二平行流式换热器2b，作为复合制冷系统中蒸气压缩制冷回路的风冷冷凝器；第一平行流式换热器2a和第二平行流式换热器2b均采用铝质微通道平行流式换热器，其流程的设定依据于所通过的冷媒的换热特性和热负荷的设计需要。铝质微通道平行流式换热器具有质轻、换热系数大的特点，质量和体积都是常规管片式换热器的1/2左右，这一结构形式有效地减小了复合制冷系统的质量和体积，增大了风冷换热器的换热量，使得风冷换热器总成的空间结构紧凑、气流顺畅、布局美观、造价低；采用微通道高效换热器，并将风冷换热器设置在进风侧，对增大风冷换热器的换热量、提高利用自然冷源的数量和整机的热效率有积极的效果。
图3中所示为两组换热器组件2呈“V”字形设置，风机3处在“V”字形的开口位置；也可以采用包括图4所示的“直立平行”的布置形式在内的其它多种形式，具体设置是以复合制冷系统的设计制冷量和主机的空间结构要求为依据，获得美观、结构紧凑、气流通畅的综合技术效果。
以数据中心用风冷/蒸气压缩复合制冷空调机组为例，其室外机组设置风冷和蒸气压缩制冷两个回路，分别使用风冷换热器和风冷冷凝器，在过渡季节和低温季节风冷循环回路工作，利用自然冷源部分替代或完全替代高功耗的压缩机制冷，风冷换热器是实现自然冷源为空调系统所用的关键部件，将其设置在进风侧，进风温度低，换热量大，有利于节能减排。如环境温度为15℃，此时空调系统工作在复合制冷工况，风冷循环工作，制冷量不足部分由蒸气压缩制冷系统提供；对于15℃的进风温度，风冷换热器的出风温度约提高5～10℃，用于风冷冷凝器的放热冷凝更为适宜和高效；将两个平行流换热器平行并列，不仅有益于提高制冷机组的可靠性，而且可以减小制冷机组的体积和安装面积，降低一次性投资。

Claims (2)

1.一种复合制冷系统用组合式风冷换热总成，其特征是：所述组合式风冷换热总成是由设置在一个共用风道中的换热器组件(2)和风机(3)构成；所述换热器组件(2)中设有两片迎着风向平行并列、截面尺寸相同的第一平行流式换热器(2a)和第二平行流式换热器(2b)；所述第一平行流式换热器(2a)和第二平行流式换热器(2b)分别设置在进风侧和出风侧，用于复合制冷系统中的第一冷媒和第二冷媒的风冷换热；
所述第一平行流式换热器(2a)是指直接利用自然冷源的风冷换热器；
所述第二平行流式换热器(2b)是指用于蒸气压缩制冷回路中的风冷冷凝器；
在所述换热器组件(2)中的第一平行流式换热器(2a)与第二平行流式换热器(2b)的相邻立管之间以夹持的形式设置有绝热密封带(2c)，所述绝热密封带(2c)的厚度使得处在相邻位置上的换热翅片之间在风向保持设定的间距；
以第二平行流式换热器(2b)作为风冷冷凝器，在室外为高和中温的环境下工作，中温环境下风冷冷凝器的传热温差大、传热能力富裕；以第一平行流式换热器(2a)作为风冷换热器，其仅在室外为中和低温的环境下才工作，利用自然冷源部分替代或完全替代高功耗的压缩机制冷；将风冷换热器与风冷冷凝器分别设置在进风侧和出风侧，两者仅在室外为中温的条件下同时工作。
2.根据权利要求1所述的复合制冷系统用组合式风冷换热总成，其特征是：所述绝热密封带(2c)采用气凝胶隔热保温毡制作而成。
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