CN106016548A - 利用自然冷源的双冷冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用自然冷源的双冷冷水机组，包括主机段和冷却段，该主机段包括制冷剂回路、冷冻水回路、回收回路。该利用自然冷源的双冷冷水机组在夏季室外温度较高时，启动制冷系统，利用蒸发冷却制冷系统通过蒸发装置与冷冻水回路换热，将数据机房内的热量通过盘管式冷凝器散出去；在其他季节，当室外温度足够低时，制冷系统不运行，回收循环泵和冷却风机运行，回收回路通过回收盘管对环境散热，回路介质在蒸发装置内吸收冷冻水冷回路的热量，将热量带到外部环境。即，可以在夏季和其他季节都能得到较高的能效，使数据机房的冷却更为经济。

Description

利用自然冷源的双冷冷水机组

技术领域

本发明涉及空调设备技术领域，尤其是涉及一种利用自然冷源的双冷冷水机组。

背景技术

随着云计算技术的快速发展，数据中心开始向巨型化方向发展。新一代数据中心通常具有规模大、密度高、制冷要求高的特点。为了给芯片提供冷却，数据中心通常配备有庞大的空调系统，而空调系统的耗能占到数据中心总耗能的40%~50%。因此，空调系统的节能是降低数据中心能耗的重要一环。

数据机房要求全年制冷，传统的数据机房空调系统设计通常是水冷机组、冷却塔（含冷却水泵）、冷冻水系统、末端相结合的方式，需要设置占空间很大的机房来容纳制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵等设备。数据中心通常设置在城市中心，机房占掉的空间对业主来说是巨大的负担。近年来蒸发式冷却冷水机组出现在市场上，跟传统冷水主机结合冷却塔的形式相比，蒸发式冷却冷水机组减少了冷却中间换热，降低了冷却水泵的循环量，比传统制冷机组有更高的能效。尤其是有些厂商推出了能够安装在室外的一体式蒸发冷却冷水机组，可以节省机房的空间，有较高的经济性。但是，安装在室外的机组受室外气候影响比较大，特别在中国北方，过渡季和冬季的风沙很大，即使是夏季，风沙也会对冷却的冷凝器造成脏堵，影响机组的正常运行。

同时，传统的制冷机组为了在过渡季节和冬季亦可实现制冷，制冷机在设计上控制冷凝温度，在室外环境温度很低的情况下，人为的将冷凝温度提高，造成机组耗功的增加。显然，为了降低数据机房的运行费用，使用者希望在过渡季节和冬季，能尽量多的利用室外自然冷源。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用自然冷源的双冷冷水机组，它具有运行较为经济的特点。

本发明所采用的技术方案是：利用自然冷源的双冷冷水机组，包括主机段和冷却段，该主机段包括制冷剂回路、冷冻水回路、回收回路，该冷却段包括冷却水回路，

所述制冷剂回路包括压缩机，该压缩机的进口连接至一吸气截止阀的出口、排气口连接至一排气截止阀，该排气截止阀连接至一排气单向阀，该排气单向阀通过排气管路连接至一盘管式冷凝器的进口，该排气管路上设有排气压力传感器，该盘管式冷凝器的出口连接至一储液器的进口，该储液器的出口连接至一膨胀阀的进口，该膨胀阀的出口连接至一个蒸发装置的制冷剂回路的进口，该蒸发装置的制冷剂回路出口连接至该吸气截止阀的进口，且该蒸发装置的制冷剂回路出口和该吸气截止阀的进口之间设有吸气温度传感器和吸气压力传感器；

所述冷冻水回路包括冷冻水泵，该冷冻水泵的进口连接该蒸发装置的冷冻水回路的出口，该冷冻水泵的进口和该蒸发装置的冷冻水回路的出口之间设有定压水罐，该冷冻水泵的出口连接至一冷冻水止回阀，该冷冻水泵的供水管路上设有供水温度传感器，该冷冻水泵的回水管路与该蒸发装置的冷冻水回路的回水接头相连；

所述回收回路包括保温水箱，该蒸发装置位于该保温水箱内，该保温水箱进口连接至一回收循环泵的出口，该保温水箱的出口连接至一回收盘管的进口，该回收盘管的出口连接至该回收循环泵的进口，该循环水泵的进口设有回收回路定压罐。

所述主机段包括一箱体，该制冷剂回路、冷冻水回路、回收回路均位于该箱体内。

所述冷却水回路包括冷却水过滤器，该冷却水过滤器位于一冷却水池内，该冷却水过滤器的出口连接至一冷却水循环泵的进口，该冷却水循环泵的出口连接至一布水器的进口，该布水器位于该盘管式冷凝器的上方，且该布水器包括有至少2个分支管，同时，该冷却水池连接有自来水补水管，该自来水补水管配有浮球阀。

所述布水器上方设有冷却风机，该冷却风机两侧对称的分别设有一风沙分离进风装置，盘管式冷凝器为分别位于该2个风沙分离进风装置下方的2个，且该2个盘管式冷凝器下方均设有通风道和位于通风道下方的填料，该2个填料的外侧均设有和相应的填料等高的回收盘管，该2个回收盘管外侧均设有格栅。

本发明和现有技术相比所具有的优点是：运行较为经济。本发明的利用自然冷源的双冷冷水机组在夏季室外温度较高时，启动制冷系统，利用蒸发冷却制冷系统通过蒸发装置与冷冻水回路换热，将数据机房内的热量通过盘管式冷凝器散出去；在其他季节，当室外温度足够低时，制冷系统不运行，回收循环泵和冷却风机运行，回收回路通过回收盘管对环境散热，回路介质在蒸发装置内吸收冷冻水冷回路的热量，将热量带到外部环境。即，可以在夏季和其他季节都能得到较高的能效，使数据机房的冷却更为经济。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1 本发明的实施例的利用自然冷源的双冷冷水机组的原理图；

图2 本发明的实施例的利用自然冷源的双冷冷水机组的俯视图；

图3 本发明的实施例的利用自然冷源的双冷冷水机组的冷却段的左视图。

图中：

1、压缩机；

2、排气截止阀；

3、排气单向阀；

4、排气压力传感器；

5、排气管路；

6、盘管式冷凝器；

7、储液器；

8、膨胀阀；

9、蒸发装置；

10、吸气温度传感器；

11、吸气压力传感器；

12、吸气截止阀；

13、定压水罐；

14、冷冻水泵；

15、冷冻水止回阀；

16、冷冻泵的出水口；

17、冷冻泵的回水口；

18、保温水箱；

19、回收循环泵；

20、回收回路定压罐；

21、回收盘管；

22、冷却水池；

23、冷却水过滤器；

24、冷却水循环泵；

25、布水器；

26、风沙分离进风装置；

27、风机；

28、通风道；

29、填料；

30、自来水补水管；

31、浮球阀；

32、箱体；

33、中间隔板；

34、格栅；

35、供水温度传感器；

36、冷冻水回水温度传感器。

具体实施方式

实施例，见图1至图3所示：利用自然冷源的双冷冷水机组，包括主机段和冷却段。该主机段包括制冷剂回路、冷冻水回路、回收回路，该冷却段包括冷却水回路。

具体的讲：

该制冷剂回路包括压缩机1。该压缩机1的进口连接至一吸气截止阀12的出口、该压缩机1的排气口连接至一排气截止阀2。该排气截止阀2连接至一排气单向阀3。该排气单向阀3通过排气管路5连接至一盘管式冷凝器6的进口。该排气管路5上设有排气压力传感器4。该盘管式冷凝器6的出口连接至一储液器7的进口。该储液器7的出口连接至一膨胀阀8的进口。该膨胀阀8的出口连接至一个蒸发装置9的制冷剂回路的进口。该蒸发装置9的制冷剂回路出口连接至该吸气截止阀12的进口，且该蒸发装置9的制冷剂回路出口和该吸气截止阀12的进口之间设有吸气温度传感器10和吸气压力传感器11。该吸气温度传感器10用于蒸发装置出口制冷剂过热度的监控，该吸气压力传感器11用于监测冷凝压力，在冷凝压力过低时进行调节，在冷凝压力过高时进行报警。

该冷冻水回路包括冷冻水泵14。该冷冻水泵14的进口连接该蒸发装置9的冷冻水回路的出口。该冷冻水泵14的进口和该蒸发装置9的冷冻水回路的出口之间设有定压水罐13。该冷冻水泵14的出口连接至一冷冻水止回阀15。该冷冻水泵14的供水管路上设有供水温度传感器35，该冷冻水泵14的回水管路与该蒸发装置9的冷冻水回路的回水接头相连。该冷冻水泵14的回水管路上设置冷冻水回水温度传感器36。冷冻泵的出水口16与用户侧末端进口相连，冷冻泵的回水口17与用户侧末端出口相连。

该回收回路包括保温水箱18。该蒸发装置9位于该保温水箱18内。该保温水箱18进口连接至一回收循环泵19的出口，该保温水箱18的出口连接至一回收盘管21的进口。该回收盘管21的出口连接至该回收循环泵19的进口，该循环水泵19的进口设有回收回路定压罐20。

该主机段可以包括一箱体32，该制冷剂回路、冷冻水回路、回收回路均位于该箱体32内。此时，该主机段和冷却段均位于该箱体32内，且主机段和冷却段用中间隔板33隔开。

该冷却水回路包括冷却水过滤器23。该冷却水过滤器23位于一冷却水池22内。该冷却水过滤器23的出口连接至一冷却水循环泵24的进口，该冷却水循环泵24的出口连接至一布水器25的进口。该布水器25位于该盘管式冷凝器6的上方，且该布水器25包括有至少2个分支管。同时，该冷却水池22连接有自来水补水管30，该自来水补水管30配有浮球阀31。即，该浮球阀31用于控制进入该冷却水池22内的水量。

该布水器25上方设有冷却风机27。该冷却风机27两侧对称的分别设有一风沙分离进风装置26，盘管式冷凝器6为分别位于该2个风沙分离进风装置26下方的2个。该2个盘管式冷凝器6下方均设有通风道28和位于通风道28下方的填料29。该2个填料29的外侧均设有和相应的填料29等高的回收盘管21，该2个回收盘管21外侧均设有格栅34。即，该风沙分离进风装置26的作用是当含有沙粒的空气进入风沙分离进风装置26，可以将沙粒在进风导流板处分离，防止沙粒进入盘管式冷凝器6内，以免造成堵塞或破坏盘管式冷凝器6的铜管。

本发明的利用自然冷源的双冷冷水机组还可以将主机段设置在下部，冷却段设置在主机段的上部，这样机组的高度有所增加，但机组的占地面积可以进一步压缩。

回收回路的介质可以是水，在中国北方，可以使用乙二醇溶液，以避免设备冻坏。

本发明的工作方式：在夏季室外温度较高时，启动制冷系统，利用蒸发冷却制冷系统通过蒸发装置9与冷冻水回路换热，将数据机房内的热量通过盘管式冷凝器6散出去；在其他季节，当室外温度足够低时，制冷系统不运行，回收循环泵19和冷却风机27运行，回收回路通过回收盘管21 对环境散热，回路介质在蒸发装置9内吸收冷冻水冷回路的热量，将热量带到外部环境。

该蒸发装置9优选为三回路蒸发器。该蒸发装置9亦可包括连接在一起的蒸发器和水水换热器。即，该蒸发装置9可以是保温的水箱和套管式换热器结合形式，也可以采用一个三回路板式换热器，或其他具有三回路的换热器形式。该蒸发器氟侧连接膨胀阀8的出口连接到蒸发器的氟侧进口，蒸发器的氟侧出口连接到压缩机1的入口，蒸发器的水侧出口于冷冻水泵14的入口相连，两回路蒸发器的水侧进口与两回路水水换热器的冷冻水回路出口相连，两回路水水换热器的冷冻水回路进口与冷冻水泵14的冷冻泵的回水口17相连。两回路水水换热器的回收回路的进口与回收循环泵19的出口相连，两回路水水换热器的回收回路的出口与回收盘管21的进口相连。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.利用自然冷源的双冷冷水机组，包括主机段和冷却段，该主机段包括制冷剂回路、冷冻水回路、回收回路，该冷却段包括冷却水回路，其特征在于：

所述制冷剂回路包括压缩机（1），该压缩机（1）的进口连接至一吸气截止阀（12）的出口、排气口连接至一排气截止阀（2），该排气截止阀（2）连接至一排气单向阀（3），该排气单向阀（3）通过排气管路（5）连接至一盘管式冷凝器（6）的进口，该排气管路（5）上设有排气压力传感器（4），该盘管式冷凝器（6）的出口连接至一储液器（7）的进口，该储液器（7）的出口连接至一膨胀阀（8）的进口，该膨胀阀（8） 的出口连接至一个蒸发装置（9）的制冷剂回路的进口，该蒸发装置（9）的制冷剂回路出口连接至该吸气截止阀（12）的进口，且该蒸发装置（9）的制冷剂回路出口和该吸气截止阀（12）的进口之间设有吸气温度传感器（10）和吸气压力传感器（11）；

所述冷冻水回路包括冷冻水泵（14），该冷冻水泵（14）的进口连接该蒸发装置（9）的冷冻水回路的出口，该冷冻水泵（14）的进口和该蒸发装置（9）的冷冻水回路的出口之间设有定压水罐（13），该冷冻水泵（14）的出口连接至一冷冻水止回阀（15），该冷冻水泵（14）的供水管路上设有供水温度传感器（35），该冷冻水泵（14）的回水管路与该蒸发装置（9）的冷冻水回路的回水接头相连；

所述回收回路包括保温水箱（18），该蒸发装置（9）位于该保温水箱（18）内，该保温水箱（18）进口连接至一回收循环泵（19）的出口，该保温水箱（18）的出口连接至一回收盘管（21）的进口，该回收盘管（21）的出口连接至该回收循环泵（19）的进口，该循环水泵（19）的进口设有回收回路定压罐（20）。

2.根据权利要求1所述的利用自然冷源的双冷冷水机组，其特征在于：所述蒸发装置（9）为三回路蒸发器。

3.根据权利要求1所述的利用自然冷源的双冷冷水机组，其特征在于：所述蒸发装置（9）包括连接在一起的蒸发器和水水换热器。

4.根据权利要求1所述的利用自然冷源的双冷冷水机组，其特征在于：所述主机段包括一箱体（32），该制冷剂回路、冷冻水回路、回收回路均位于该箱体（32）内。

5.根据权利要求1所述的利用自然冷源的双冷冷水机组，其特征在于：所述冷却水回路包括冷却水过滤器（23），该冷却水过滤器（23）位于一冷却水池（22）内，该冷却水过滤器（23）的出口连接至一冷却水循环泵（24）的进口，该冷却水循环泵（24）的出口连接至一布水器（25）的进口，该布水器（25）位于该盘管式冷凝器（6）的上方，且该布水器（25）包括有至少2个分支管，同时，该冷却水池（22）连接有自来水补水管（30），该自来水补水管（30）配有浮球阀（31）。

6.根据权利要求5所述的利用自然冷源的双冷冷水机组，其特征在于：所述布水器（25）上方设有冷却风机（27），该冷却风机（27）两侧对称的分别设有一风沙分离进风装置（26），盘管式冷凝器（6）为分别位于该2个风沙分离进风装置（26）下方的2个，且该2个盘管式冷凝器（6）下方均设有通风道（28）和位于通风道（28）下方的填料（29），该2个填料（29）的外侧均设有和相应的填料（29）等高的回收盘管（21），该2个回收盘管（21）外侧均设有格栅（34）。