CN106839481A - 一种带辅助冷源的冷却机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带辅助冷源的冷却机组，包括冷却塔、冷却水泵、制冷机组、储液罐、氟泵、热管室内机和电路控制系统；所述冷却塔、冷却水泵、制冷机组按顺序依次串联成室外冷却水循环回路；所述制冷机组、储液罐、氟泵、热管室内机按顺序依次串联成室内冷媒循环回路。当冷却塔中冷却水的温度较高时，系统采用机械制冷模式；当冷却塔中冷却水的温度较低时，系统采用自然冷却模式；当冷却水温度在上述两者温度之间时，系统采用机械制冷+预冷却模式，上述三种模式根据冷却水温度和需求进行切换。这种带辅助冷源的冷却机组，与现有的自然冷却系统相比无需在系统中增加板式换热器，既减小了占地面积，又减少了一次换热，降低了热损失，且不但能提供自然冷却状态，还能提供预冷却状态，最大限度的降低压缩机功耗，可应用于基站、机房及大型数据中心等领域的散热控温。

Description

一种带辅助冷源的冷却机组
技术领域
本发明属于空调制冷技术领域，尤其涉及一种带辅助冷源的冷却机组。
背景技术
目前一些基站、机房和大型的数据中心等领域，电子设备密度大、发热量大，为保证系统的正常运行，不仅夏季制冷，在冬季同样需要制冷。现有的冷却机组，通常是以热力循环的方式，输入一定的能量来进行制冷运行，例如蒸汽压缩循环的制冷系统，无论是夏季或是冬季，都需要消耗较多的电能才能进行制冷运行。然而对于我国北方地区来说，冬季及春秋过渡季节大部分时间内的气温较低，即使在这种情况下，依然启动高耗能的压缩机是不节能的，会导致电能的无谓浪费。
因此，采用自然冷却技术，利用大自然的天然冷源来进行制冷，极大地减少传统热力循环制冷方式所消耗的大量的能量，从而达到节能降耗的目的已成为一种趋势。自然冷却技术有两种实现形式，直接自然冷却和间接自然冷却。由于直接自然冷却设备容易腐蚀，寿命相对较短，安全性也不足，因此目前在工程中多采用间接自然冷却。但间接自然冷却需在系统中增加一个板式换热器，不但增加了占地面积，还会损失2℃换热温差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带辅助冷源的冷却机组，该机组无需在系统中增加板式换热器，既减小了占地面积，又减少了一次换热，降低了热损失，且不但能提供自然冷却状态，还能提供预冷却状态，最大限度的降低压缩机功耗，达到节能目的。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种带辅助冷源的冷却机组，包括冷却塔、冷却水泵、制冷机组、储液罐、氟泵、热管室内机和电路控制系统；所述制冷机组包括冷凝器、蒸发器、压缩机、节流阀、电动二通阀一、电动二通阀二、电动二通阀三；所述冷却塔、冷却水泵、制冷机组按顺序依次串联成室外冷却水循环回路；所述制冷机组、储液罐、氟泵、热管室内机按顺序依次串联成室内热管冷媒循环回路；所述冷却塔入口与制冷机组内冷凝器冷却水出口与相连，与电动二通阀三的输出端相连；所述冷却塔出口与冷却水泵的输入端相连；所述电动二通阀一输入端与电动二通阀二输入端并联，此并联支路与冷却水泵的输出端与相连；所述电动二通阀一输出端与电动二通阀三输入端并联，此并联支路与冷凝器冷却水进口相连，此并联支路还与蒸发器冷却水出口相连；所述压缩机的输入端与蒸发器冷媒出口相连，压缩机的输出端与冷凝器冷媒进口相连；所述节流阀的输入端与冷凝器冷媒出口相连，节流阀的输出端与蒸发器冷媒进口相连；所述蒸发器冷却水进口与电动二通阀二输出端相连。当冷却塔中冷却水的温度较高时，系统采用机械制冷模式，电动二通阀一和压缩机开启，电动二通阀二和电动二通阀三关闭；当冷却塔中冷却水的温度较低时，系统采用自然冷却模式，电动二通阀二和电动二通阀三开启，电动二通阀一和压缩机关闭；当冷却水温度在上述两个温度之间时，系统采用机械制冷+预冷却模式，其中，若冷却水温度高于压缩机回油温度时，电动二通阀一、电动二通阀二、电动二通阀三和压缩机同时开启，若冷却水温度低于压缩机回油温度时，电动二通阀一、电动二通阀二和压缩机同时开启，电动二通阀三关闭，上述三种模式根据冷却水温度和需求进行切换。
以上所述冷凝器为壳管式冷凝器。
以上所述蒸发器为壳管式蒸发器。
以上所述氟泵为能够同时输送气体和液体的容积式气液二相流输送泵。
以上所述电路控制系统通过检测冷却水出水温度与室内热管冷媒温度的温差控制三种模式的切换。
本发明与现有技术相比，无需在系统中增加板式换热器，既减小了占地面积，又减少了一次换热，降低了热损失，且在冷却水温度较低但仍高于自然冷却所需温度的区间内加了预冷却模式，降低压缩机运行功耗，节能效果显著，这种带辅助冷源的冷却机组可以应用于基站、机房及大型数据中心等领域的散热控温。
附图说明
图1为带辅助冷源的冷却机组的结构示意图。
图2为带辅助冷源的冷却机组机械制冷模式示意图。
图3为带辅助冷源的冷却机组自然冷却模式示意图。
图4为带辅助冷源的冷却机组机械制冷模式+预冷却模式示意图。
图5为带辅助冷源的冷却机组机械制冷模式+预冷却模式示意图。
图中：1、冷却塔；2、冷却水泵；3、制冷机组；31、冷凝器；32、蒸发器；33、压缩机；34、节流阀；35、电动二通阀一；36、电动二通阀二；37、电动二通阀三；4、储液罐；5、氟泵；6、热管室内机；7、冷却水进口；8、冷却水出口；9、冷媒进口；10、冷媒出口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参阅图1，一种带辅助冷源的冷却机组，包括冷却塔1、冷却水泵2、制冷机组3、储液罐4、氟泵5、热管室内机6和电路控制系统；所述制冷机组3包括冷凝器31、蒸发器32、压缩机33、节流阀34、电动二通阀一35、电动二通阀二36、电动二通阀三37；所述冷却塔1、冷却水泵2、制冷机组3按顺序依次串联成室外冷却水循环回路；所述制冷机组3、储液罐4、氟泵5、热管室内机6按顺序依次串联成室内冷媒循环回路；所述冷却塔1入口与制冷机组3内冷凝器31冷却水出口8与相连，与电动二通阀三37的输出端相连；所述冷却塔1出口与冷却水泵2的输入端相连；所述电动二通阀一35输入端与电动二通阀二36输入端并联，此并联支路与冷却水泵2的输出端与相连；所述电动二通阀一35输出端与电动二通阀三37输入端并联，此并联支路与冷凝器31冷却水进口7相连，此并联支路还与蒸发器32冷却水出口8相连；所述压缩机33的输入端与蒸发器32冷媒出口10相连，压缩机33的输出端与冷凝器31冷媒进口9相连；所述节流阀34的输入端与冷凝器31冷媒出口10相连，节流阀34的输出端与蒸发器32冷媒进口9相连；所述蒸发器32冷却水进口7与电动二通阀二36输出端相连。
请参阅图2，当冷却水温度高于室内热管冷媒温度时，系统采用机械制冷模式，电动二通阀一35开启，压缩机33开启，电动二通阀二36关闭，电动二通阀三37关闭，冷却塔1通过冷却水泵2向制冷机组3中冷凝器31输送冷却水为冷凝器31内气态冷媒降温，升温后的冷却水重新输送回冷却塔1中，降温后的液态冷媒通过节流阀34输送到蒸发器32中，与室内热管机换热后液态冷媒吸收大量的热蒸发成气态，压缩机33将气态冷媒抽送到冷凝器31中，完成一个机械制冷循环。
请参阅图3，当冷却水温度比室内热管冷媒温度时低5℃或以上时，系统采用自然冷却模式，电动二通阀二36和电动二通阀三37开启，电动二通阀一35和压缩机33关闭，冷却塔1通过冷却水泵2向制冷机组3中蒸发器32输送冷却水，直接在蒸发器32与室内热管机换热，升温后的冷却水重新输送回冷却塔1中，完成一次自然冷却循环。
当冷却水温度比室内热管冷媒温度时低5℃以内时，系统采用机械制冷+预冷却模式。请参阅图4，当冷却水温度高于压缩机33回油温度时，电动二通阀一35、电动二通阀二36、电动二通阀三37和压缩机33同时开启，冷却塔1中冷却水通过冷却水泵2后分为两个支路，一个支路直接向制冷机组3中蒸发器32输送，与室内热管机进行预冷却一次换热，升温后的冷却水重新输送回冷却塔1中；另一个支路向制冷机组3中冷凝器31输送，为冷凝器31内气态冷媒降温，升温后的冷却水重新输送回冷却塔1中，降温后的液态冷媒通过节流阀34输送到蒸发器32中，与室内热管机进行机械制冷二次换热，完成一次机械制冷+预冷却循环。请参阅图5，当冷却水温度低于压缩机33回油温度时，电动二通阀一35、电动二通阀二36和压缩机33同时开启，电动二通阀三37关闭，冷却塔1中冷却水通过冷却水泵2输送到制冷机组3中蒸发器32，与室内热管机进行预冷却一次换热，预热后的冷却水进入制冷机组3的冷凝器31中为气态冷媒降温，升温后的冷却水重新输送回冷却塔1中，降温后的液态冷媒通过节流阀34输送到蒸发器32中，与室内热管机进行机械制冷二次换热后液态冷媒吸收大量的热蒸发成气态，压缩机33将气态冷媒抽送到冷凝器31中，完成一次机械制冷+预冷却循环。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带辅助冷源的冷却机组，其特征在于，包括冷却塔、冷却水泵、制冷机组、储液罐、氟泵、热管室内机和电路控制系统；所述制冷机组包括冷凝器、蒸发器、压缩机、节流阀、电动二通阀一、电动二通阀二、电动二通阀三；所述冷却塔、冷却水泵、制冷机组按顺序依次串联成室外冷却水循环回路；所述制冷机组、储液罐、氟泵、热管室内机按顺序依次串联成室内热管冷媒循环回路；所述冷却塔入口与制冷机组内冷凝器冷却水出口与相连，与电动二通阀三的输出端相连；所述冷却塔出口与冷却水泵的输入端相连；所述电动二通阀一输入端与电动二通阀二输入端并联，此并联支路与冷却水泵的输出端与相连；所述电动二通阀一输出端与电动二通阀三输入端并联，此并联支路与冷凝器冷却水进口相连，此并联支路还与蒸发器冷却水出口相连；所述压缩机的输入端与蒸发器冷媒出口相连，压缩机的输出端与冷凝器冷媒进口相连；所述节流阀的输入端与冷凝器冷媒出口相连，节流阀的输出端与蒸发器冷媒进口相连；所述蒸发器冷却水进口与电动二通阀二输出端相连；当冷却塔中冷却水的温度较高时，系统采用机械制冷模式，电动二通阀一和压缩机开启，电动二通阀二和电动二通阀三关闭；当冷却塔中冷却水的温度较低时，系统采用自然冷却模式，电动二通阀二和电动二通阀三开启，电动二通阀一和压缩机关闭；当冷却水温度在上述两个温度之间时，系统采用机械制冷+预冷却模式，其中，若冷却水温度高于压缩机回油温度时，电动二通阀一、电动二通阀二、电动二通阀三和压缩机同时开启，若冷却水温度低于压缩机回油温度时，电动二通阀一、电动二通阀二和压缩机同时开启，电动二通阀三关闭，上述三种模式根据冷却水温度和需求进行切换。
2.根据权利要求1所述的一种带辅助冷源的冷却机组，其特征在于，所述冷凝器为壳管式冷凝器。
3.根据权利要求1所述的一种带辅助冷源的冷却机组，其特征在于，所述蒸发器为壳管式蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种带辅助冷源的冷却机组，其特征在于，所述氟泵为能够同时输送气体和液体的容积式气液二相流输送泵。
5.根据权利要求1所述的一种带辅助冷源的冷却机组，其特征在于，所述电路控制系统通过检测冷却水出水温度与室内热管冷媒温度的温差控制三种模式的切换。
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