CN104976722B - 一种分离化机房空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分离化机房空调机组，包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体包括换热器段和制冷部件段，所述第二箱体包括风机段；所述第一箱体与第二箱体分体设置，通过螺栓和电气连接线连接。与现有技术相比，本发明将换热器段和制冷配件段的机组主体与风机段分离结构设计，便于运输、安装及维护，并且这种分离式结构将风机段从空调机组内部移出，空调机内部更多空间使得换热器的换热面积得以增加，空调机内部气流组织顺畅，风道空气阻力减小，使得机组的换热量能得到较大的提升，从而使得整个机组的性能系数有较大的提高。

Description

一种分离化机房空调机组

技术领域

本发明涉及一种机房空调机组，特别涉及一种分离化高效率机房空调机组。

背景技术

随着我国信息技术的发展和社会进步的需要，控制中心、计算机房、网络机房、程控机房等信息设备用房(以下称为“数据中心”)的应用越来越多。控制这些机房内室内温度、湿变、洁净度是保证设备正常运转的前提。目前数据中心空调系统方案主要有三大类型：直接蒸发型风冷机房空调方案、直接蒸发型水冷机房空调方案以及冷冻水型机房空调末端方案。

随着技术及业务的不断发展，4G时代的到来，通讯机房越建越多，机房设备的功耗和发热量将越来越多，通信房用电量不断飙升，而其中机房空调的耗电占整个机房耗电的40%以上。为了响应国家节能减排的号召，通信运营商在探索机房的气流组织优化方面进行了很多试点工作，积极投入通信机房精确送风系统的研究与应用，各种精确送风技术对解决机房局部过热和降低空调能耗方面都取得一定的功效和进展。从节能和冷却效率来看，送风形式将来则以下送风空调的精确送风为主。

目前主流应用的下送风冷冻水式机房空调大体可分为三类。前倾离心风机下送风，后倾离心风机下送风，后倾离心风机下沉送风。前倾式离心风机一般为皮带轮驱动的形式，因此，会有皮带磨损。另一方面，前倾式风机效率较低。所以，近年来前倾式离心风机在机房空调领域用的越来越少。下沉式后倾离心风机机组在厂家出厂时，风机的安装位置与下送风类似，放置于机组地板上面；而在机房现场，风机可以下沉在机房静电地板下面。与普通的下送风机组相比，由于风机下沉，机组的阻力较小，在相同的风量条件下，风机的功耗降低，同时，风机的出风静压增高，从而使得空气传送的距离大大的增加。

由于中国运输行业限制及数据中心楼层限高原因，行业内机房空调机高度一般不超过2米，机房空调通常为三段式结构设计，即风机段，换热器段和制冷配件段。随着数据中心架空地板应用越来越广泛，新建数据中心静电地板高度越来越高，很多新建机房静电地板高度高达1米之多，如何充分利用数据中心的天然条件，在现有机房空调组的结构上进行优化，以提高制冷性能，是本发明研究的课题。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供一种分离化机房空调机组，在现有的机房空调机高度限制下进行结构优化，提高制冷性能。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种分离化机房空调机组，包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体包括换热器段和制冷部件段，所述第二箱体包括风机段；所述第一箱体与第二箱体分体设置，通过螺栓和电气连接线连接。

在一个具体的实施方式中，所述第二箱体位于第一箱体的下方，所述换热器段采用A型布置。

在一个具体的实施方式中，所述第二箱体位于第一箱体的上方，所述换热器段采用V型布置。

在一个具体的实施方式中，所述第一箱体位于机房静电地板上方，所述第二箱体位于机房静电地板下方。

进一步地，所述第二箱体还包括位于风机段下方的支撑段，所述支撑段的高度根据机房静电地板的高度定制或调整。

进一步地，所述第一箱体的底板上设有正六边形连接固定孔，以及电气连接让位孔，所述第二箱体的顶板上设有圆形连接固定孔，以及电气连接固定安装孔。

进一步地，所述第一箱体和第二箱体间的电气连接采用航空插头连接。

进一步地，所述换热器段包括冷冻水盘管和压缩机盘管两组盘管，两组盘管对向布置，所述压缩机盘管和冷冻水盘管之间的管板由若干铆钉固定成整体。

有益效果：与现有技术相比，本发明的分离化机房空调机组打破传统概念，将换热器段和制冷配件段的机组主体与风机段分离结构设计，由于运输限高原因，两段式结构分别组装运输，在数据中心内组合。这种上下箱体分离的结构形式，便于运输、安装及维护。同时，本发明考虑到影响冷冻水型机房空调制冷性能的因素主要为风量及换热盘管的换热面积，这种分离式结构将风机段从空调机组内部移出，空调机内部更多的空间使得换热器的换热面积得以增加，空调机内部气流组织顺畅，风道空气阻力减小，使得机组的换热量能得到较大的提升，从而使得整个机组的性能系数有较大的提高。

附图说明

图1a是本发明实施例1的正面图。

图1b是本发明实施例1的内部结构示意图。

图1c是本发明实施例1的第一箱体底部结构示意图。

图1d是本发明实施例1的第二箱体顶部结构示意图。

图2a是本发明实施例2的正面图。

图2b是本发明实施例2的内部结构示意图。

图3a是本发明实施例3的正面图。

图3b是本发明实施例3的内部结构示意图。

图3c是本发明实施例3的换热器段的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，下面实施例的技术方案中的技术特征可以组合以形成新的技术方案。

实施例1

如图1a、1b所示，本发明实施例1公开的一种分离化机房空调机组，为下送风冷冻水型机房空调机组，分为第一箱体H1和第二箱体H2上下两部分，其中，H1部分包括电气控制段H1-1、换热器段H1-2和制冷部件段H1-3，H2部分包括离心风机段H2-1和支撑段H2-2。在建有架空静电地板的数据中心内，H1部分置于静电地板以上，H2部分置于静电地板以下，安装时将数据中心对应空间静电地板去除，H2部分的高度可以根据静电地板的高度定制，即调整支撑段H2-2高度，风机段H2-1位于支撑段H2-2的上方，换热器段采用A型布置。电气控制段H1-1用于控制空调机组，使空调机根据数据中心温湿度状态运行制冷、加热、除湿、加湿的功能。

第一箱体H1和第二箱体H2之间通过螺栓和电气连接线可拆卸连接，如图1c、1d所示，H1的底板为带有加强筋的折边式结构，对于有3组空调机的机组，在底板的下部具有8个正六边形的连接固定孔11，用于与H2的连接；底板上还具有3个电气连接让位孔12，用于为H2的风机接线的快速接头进行让位。相应的，H2的顶板上具有8个与H1底板对应的8个圆形连接固定孔13，并具有3个风机快速连接件（航空插头）的电气连接固定安装孔14。

在机组出厂时，H1的底板的连接固定孔11上装配有铆螺母，现场固定时，H2采用螺栓固定于H1底板的铆螺母上。第一箱体H1和第二箱体H2的电气连接只有风机的连接线，包括风机电源线和控制线。两部分的电气连接采用航空插头进行快速连接的形式。如，在H1内留有母插头的连接线，在H2的顶板上固定有公插头。在现场连接时，只需将H1内的母插头，通过底板的让位孔与H2上固定的公插头进行快速连接即可。该连接方式方便快速，便于安装与维护。

以上海某IDC项目的冷冻水型机房专用空调设备为例，要求的技术条件如下：机外静压大于50 Pa；室内回风温度30℃，相对湿度30%RH；冷冻水进出水温13/18℃，机组均配置两通比例调节阀；面板可以显示送、回风温度以及冷冻水温，水压等参数。

针对本项目的具体要求，结合现场具备高静压底板的物理条件，将本发明实施例的分离送风的方案，与下送风常规机型、下沉送风常规机型做了一系列对比测试，通过测试比较在相同的机组框架内采用下送风，下沉式送风和分离式送风的机组性能比较。三种机型设计配置与测试结果汇总如下。

使用分离送风方案风量最大，与下送风方案与及下沉送风方案相比风量分别高出21.7%和12.2%。这是由于在分离送风的方案中，由于风机放置于机组主体之外，一方面，优化了机组内部的气流组织，使得机组风侧的阻力有所下降；另一方面，为换热盘管提供了额外的空间，使得换热盘管的迎风面积有所增加，换热器表面的迎面风速有所下降，从而经过换热盘管的风侧阻力也有所降低。所以说分离式送风方案，优化了机组的气流组织，增大了换热盘管的面积，进而降低了整机风侧的的阻力损失，增加了机组的风量。根据风机风量以及功率，在风机性能曲线上，其风道阻力分别降低27.8%和17.8%。

使用分离送风方案制冷量最大，与下送风机型相比制冷量提高了35%，与下沉送风机型相比制冷量提高了24.7%。一方面，机组的风量有了较大的提高；另一方面，由于分离式送风机组风机放置与机组主体之外，换热器的换热面积有了大幅度的增加。在冷冻水机型中，风量与换热面积的增加，大大影响换热器的换热效率，使得铜管铝翅片换热器发挥出更大的效率，使得机组具有更大的制冷量。

使用分离送风方案机组的性能系数（能效比）最大，与下送风机型相比性能系数提高了25%，与下沉送风机型相比性能系数提高了18.6%。虽然，使用分离式送风方案，风机的功率有所增加，但是此时风机的比功率（比功率=风机功率/风量）是降低的。风量和盘管换热面积的增加，使得制冷量提高的比例远大于风机功率增加的比例。从而使得整个机组的性能系数由较大的提高。

本实施例中，若机房没有静电地板作为静压箱，且房间净高充裕时，组装后的空调机组则直接置于地板之上。

实施例2

如图2a、2b所示，本发明实施例2公开的一种分离化机房空调机组，为上送风冷冻水型机房空调机组，它与实施例1区别在于送风方式不同，该实施例中采用上送风的结构形式，也是分为上下两部分的结构，包括第二箱体H2和第一箱体H1，上部为风机段H2，下部分分为换热器段H1-1和制冷部件段H1-2，换热器段采用V型布置。空气从机器前门板网孔处回风，从离心风机前端出风。第一箱体H1和第二箱体H2之间的连接方式与实施例1类似。同样的由于换热面积加大，风道阻力小，风量上升，也能取得很好的制冷效率。在机房没有静电地板作为静压箱，且房间净高充裕。采用该实施例能取得不错的效果。

实施例3

如图3a、3b所示，本发明实施例3公开的一种分离化机房空调机组，为双冷源下送风机房空调机组，同样分为第一箱体H1和第二箱体H2上下两部分，上部分包括换热器段H1-1和制冷部件段H1-2，其中，换热器段H1-1包括冷冻水盘管32和压缩机盘管31两组盘管，且两组盘管对向布置，压缩机盘管31和冷冻水盘管32之间的管板由若干铆钉固定成整体。两组盘管各从各端连接管路，节省空间。下部分包括风机段H2-1和支撑段H2-2。与实施例1相比实施例3多出一套压缩机制冷系统，且换热器放置方式不同于实施例1，实施例1中面对机器正面换热器为纵向布置，本实施例为横向整体布置，此布置方式在双冷源空调中管路少，节省布置空间，风道气流顺畅，风阻力小。该实施例中压缩机制冷系统和冷冻水制冷系统互为备份，在一套制冷系统故障时自动切换至另一套系统。与上述实施例1相同之处在于整机为分离化结构分为两段。同样的由于换热面积加大，风道阻力小，风量上升，也能取得很好的制冷效率。

实施例4

本发明实施例4公开的一种分离化机房空调机组，为双冷源上送风机房空调机组，与实施例3的区别在于送回风方式不同，本实施例属于上送风机组，机组分为上下两部分，上部分为风机段，下部分包括换热器段和制冷部件段，其中，换热器段包括冷冻水盘管和压缩机盘管两组盘管。本实施例适用于在机房没有静电地板作为静压箱，且房间净高充裕的数据中心。

Claims (2)

1.一种分离化机房空调机组，其特征在于，包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体包括换热器段和制冷部件段，所述第二箱体包括风机段；所述第一箱体与第二箱体分体设置，通过螺栓和电气连接线连接；

所述第二箱体位于第一箱体的下方，所述换热器段采用A型布置；

所述第一箱体位于机房静电地板上方，所述第二箱体位于机房静电地板下方；

所述第二箱体还包括位于风机段下方的支撑段，所述支撑段的高度根据机房静电地板的高度定制或调整；所述第一箱体的底板上设有正六边形连接固定孔，以及电气连接让位孔，所述第二箱体的顶板上设有圆形连接固定孔，以及电气连接固定安装孔；第一箱体和第二箱体的电气连接只有风机的连接线，包括风机电源线和控制线，两部分的电气连接采用航空插头进行快速连接的形式。

2.根据权利要求1所述的分离化机房空调机组，其特征在于，所述换热器段包括冷冻水盘管和压缩机盘管两组盘管，两组盘管对向布置，所述压缩机盘管和冷冻水盘管之间的管板由若干铆钉固定成整体。