CN108119968A - 一种一体式空调及机柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体式空调及机柜，以提高一体式空调的能效并优化其在机柜内部的空间布置。一体式空调包括壳体，以及位于壳体内的第一隔板、压缩机、冷凝器盘管、冷凝器风扇、流量控制阀、蒸发器盘管和蒸发器风扇，壳体包括前板、后板、顶板、底板和两个侧板，前板具有冷凝侧进风口，后板具有冷凝侧出风口，顶板靠近前板的一侧具有蒸发侧出风口，顶板靠近后板的一侧具有蒸发侧进风口；第一隔板将壳体内部间隔为上层空间和下层空间，压缩机靠近前板设置，冷凝器盘管和冷凝器风扇位于下层空间，且冷凝器风扇的出风侧靠近冷凝侧出风口，蒸发器盘管和蒸发器风扇位于上层空间，且蒸发器风扇的出风侧靠近蒸发侧进风口。
Description
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，特别是涉及一种一体式空调及机柜。
背景技术
随着现代化信息技术的发展，全国通信机房的数目和规模也在不断扩大。空调系统在通信机房中主要用来对机柜的电子设备和电池进行降温除湿，以使电子设备和电池工作在合适的温湿度环境，提高其工作稳定性及延长其使用寿命。
空调系统一般包括通过制冷剂管路依次连接且形成封闭循环的压缩机、冷凝器、流量控制阀和蒸发器。目前，通信机房较常采用的空调设备为分体式空调，包括室内机和室外机，其中，室内机中设置有压缩机、流量控制阀和蒸发器，室外机中设置有冷凝器。
随着空调技术的不断创新，一体式空调也逐渐应用到通信机房中。一体式空调一般安装在通信机房的机柜内，对机柜内环境直接进行调控。在一体式空调的壳体内部集成有压缩机、冷凝器、流量控制阀和蒸发器等空调关键部件。相比分体式空调，一体式空调具有安装维护方便，布置灵活，成本较低的优势。
由于一体式空调需要设置在机柜内，因此，如何提高一体式空调的结构紧凑性和能效，优化其在机柜内部的空间布置，是本发明亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种一体式空调及机柜，以提高一体式空调的结构紧凑性和能效，优化其在机柜内部的空间布置。
本发明实施例提供了一种一体式空调，包括壳体，以及位于所述壳体内的第一隔板、压缩机、冷凝器盘管、冷凝器风扇、流量控制阀、蒸发器盘管和蒸发器风扇，所述压缩机、冷凝器盘管、流量控制阀和蒸发器盘管通过制冷剂管路依次连接，其中：
所述壳体包括前板、后板、顶板、底板和两个侧板，所述前板具有冷凝侧进风口，所述后板具有冷凝侧出风口，所述顶板靠近所述前板的一侧具有蒸发侧出风口，所述顶板靠近所述后板的一侧具有蒸发侧进风口；
所述第一隔板将所述壳体内部间隔为上层空间和下层空间，所述压缩机靠近所述前板设置，所述冷凝器盘管和所述冷凝器风扇位于所述下层空间，且所述冷凝器风扇的出风侧靠近所述冷凝侧出风口，所述蒸发器盘管和所述蒸发器风扇位于所述上层空间，且所述蒸发器风扇的出风侧靠近所述蒸发侧进风口。
优选的，所述冷凝器盘管包括多个水平设置且呈直线形的第一格栅臂，所述多个第一格栅臂排列呈V形或拱形。
更优的，所述多个第一格栅臂中，一部分第一格栅臂沿高度方向排列，另一部分第一格栅臂沿远离所述前板和所述顶板的斜向方向排列。
更优的，所述冷凝器盘管为双片复合式冷凝器盘管。
优选的，所述蒸发器盘管包括多个水平设置且呈V形或拱形的第二格栅臂，所述多个第二格栅臂沿高度方向排列。
更优的，所述第二格栅臂的凸出方向朝向所述后板。
较佳的，所述第一隔板靠近所述前板的一侧朝向所述顶板折弯。
优选的，一体式空调还包括：位于所述蒸发器盘管和所述蒸发器风扇之间的第二隔板。
更优的，所述第一隔板和第二隔板为隔热板。
较佳的，一体式空调还包括：位于所述下层空间且位于所述冷凝器盘管下方的冷凝水排水盘；以及，位于所述上层空间且位于所述蒸发器盘管下方的水盘。
优选的，所述冷凝器盘管与所述压缩机之间的制冷剂管路的至少部分位于所述冷凝水排水盘内。
优选的，一体式空调还包括：设置于所述冷凝侧进风口的过滤器。
更优的，所述压缩机为变频式压缩机，所述冷凝器风扇和所述蒸发器风扇为可调速式风扇，所述一体式空调还包括：位于所述壳体内的控制装置，所述控制装置与所述压缩机、所述冷凝器风扇、所述蒸发器风扇和所述流量控制阀电连接，用于根据确定的冷量需求，调整以下参数中的至少一个：所述压缩机的频率、所述冷凝器风扇的风速、所述蒸发器风扇的风速以及所述流量控制阀的开度。
本发明实施例还提供一种机柜，包括柜体以及设置于所述柜体内底部的如前述任一技术方案所述的一体式空调，其中：所述柜体的前门板对应所述一体式空调的冷凝侧进风口处设置有进风窗，所述柜体的后门板对应所述一体式空调的冷凝侧出风口处设置有出风窗。
本发明上述实施例的有益效果如下：在本发明上述实施例的技术方案中，第一隔板将壳体内部间隔为下层空间和上层空间，从而将冷凝侧气流与蒸发侧气流相对分隔。具体的，冷凝侧气流依次经过机柜前门板的进风窗、壳体前板的冷凝侧进风口进入壳体内部，在位于下层空间的冷凝器风扇的作用下，再依次经过壳体后板的冷凝侧出风口、机柜后门板的出风窗排出；蒸发侧气流经过壳体顶板的蒸发侧进风口进入壳体内部，在位于上层空间的蒸发器风扇的作用下，由壳体顶板的蒸发侧出风口排出，从而对机柜内部环境进行制冷。由于冷凝侧气流路径与蒸发侧气流路径明晰，因此，有效避免了冷凝侧气流与蒸发侧气流的串风风险，提高了一体式空调的能效。此外，上述结构设计在空间布置上充分利用了机柜的高度空间，因此，一体式空调的结构更加紧凑，使得机柜内部的空间利用率更高。
附图说明
图1为本发明一实施例一体式空调的整体结构示意图；
图2为本发明一实施例一体式空调的爆炸结构示意图；
图3为本发明一实施例一体式空调的内部空间划分示意图；
图4为本发明一实施例机柜示意图。
附图标记：
100-一体式空调；102-壳体；102A-侧板；102B-侧板；102C-前板；
102C’-过滤器；102D-后板；102E-顶板；102F-底板；104-压缩机；
106-冷凝器盘管；108-冷凝器风扇；110-第一隔板；112-蒸发器盘管；
114-流量控制阀；116-蒸发器风扇；118A-蒸发侧进风口；120-水盘；
118B-蒸发侧出风口；126-冷凝水排水盘；130-制冷剂管路；140-第二隔板；
1020-冷凝侧进风口；1021-冷凝侧出风口；500-机柜；501-前门板；
108’-冷凝器风扇箱；502-后门板；501A-进风窗；502A-出风窗。
具体实施方式
为提高一体式空调的结构紧凑性和能效，优化其在机柜内部的空间布置，本发明实施例提供了一种一体式空调及机柜。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图3所示，本发明一实施例提供的一体式空调100，包括壳体102，以及位于壳体102内的第一隔板110、压缩机104、冷凝器盘管106、冷凝器风扇108、流量控制阀114、蒸发器盘管112和蒸发器风扇116，压缩机104、冷凝器盘管106、流量控制阀114和蒸发器盘管112通过制冷剂管路依次连接，其中：
壳体102包括前板102C、后板102D、顶板102E、底板102F和两个侧板102A、102B，前板102C具有冷凝侧进风口1020，后板102D具有冷凝侧出风口1021，顶板102E靠近前板102C的一侧具有蒸发侧出风口118B，顶板102E靠近后板102D的一侧具有蒸发侧进风口118A；
第一隔板110将壳体102内部间隔为上层空间和下层空间，压缩机104靠近前板102C设置，冷凝器盘管106和冷凝器风扇108位于下层空间，且冷凝器风扇108的出风侧靠近冷凝侧出风口1021，蒸发器盘管112和蒸发器风扇116位于上层空间，且蒸发器风扇116的出风侧靠近蒸发侧进风口118A。
如图4所示，本发明上述实施例的一体式空调100可应用于通信机房的机柜500中，并设置于机柜柜体的内底部。机柜500的柜体的前门板501对应一体式空调100的冷凝侧进风口处设置有进风窗501A，柜体的后门板502对应一体式空调100的冷凝侧出风口1021处设置有出风窗502A。相应的，在本发明实施例中，“前”指一体式空调100靠近机柜前门板501的一侧，“后”指一体式空调100靠近机柜后门板502的一侧。
在本发明上述实施例的技术方案中，第一隔板110将壳体102内部间隔为下层空间和上层空间，从而将冷凝侧气流与蒸发侧气流相对分隔。具体的，冷凝侧气流(如图3中虚线箭头所示)依次经过机柜前门板501的进风窗501A、壳体102的前板102C的冷凝侧进风口1020进入壳体102内部，在位于下层空间的冷凝器风扇108的作用下，再依次经过壳体102的后板102D的冷凝侧出风口1021、机柜后门板502的出风窗502A排出；蒸发侧气流(如图3中点划线箭头所示)经过壳体102的顶板102E的蒸发侧进风口118A进入壳体102内部，在位于上层空间的蒸发器风扇116的作用下，由壳体102的顶板102E的蒸发侧出风口118B排出，从而对机柜500内部环境进行制冷。由于冷凝侧气流路径与蒸发侧气流路径明晰，因此，有效避免了冷凝侧气流与蒸发侧气流的串风风险，提高了一体式空调100的能效。此外，上述结构设计在空间布置上充分利用了机柜500的高度空间，一体式空调100的结构更加紧凑，使得机柜内部的空间利用率更高。
上述实施例中，流量控制阀114的具体类型不限，例如可以采用电子膨胀阀、热力膨胀阀及毛细管等等。第一隔板110可以采用隔热板，从而可以减少第一隔板110两侧的热交换，冷凝侧气流和蒸发侧气流互不影响，进一步提高了一体式空调的能效。
在本发明的优选实施例中，冷凝器盘管106可以包括多个水平设置且呈直线形的第一格栅臂(divergent grilled arms)，即冷凝换热通道，多个第一格栅臂排列呈V形或拱形。更优的，多个第一格栅臂中，一部分第一格栅臂沿高度方向排列，另一部分第一格栅臂沿远离前板102C和顶板102E的斜向方向排列。采用该设计，冷凝器盘管106的占用空间较小，而且可以充分利用压缩机104后侧的空间，冷凝器盘管106的冷凝换热面积较大，总换热容量较大，因此，冷凝换热效果较佳，从而进一步提高了一体式空调的能效。
在一个优选的实施例中，冷凝器盘管106采用双片复合式冷凝器盘管。双片复合式冷凝器盘管的冷凝换热面积翻倍，具有更佳的冷凝换热效果。
如图2所示，在一个实施方式中，冷凝器风扇108安装在冷凝器风扇箱108’内。冷凝器风扇箱108’置于下层空间，并且邻近冷凝器盘管106。冷凝器风扇108的出风侧靠近壳体后板102D的冷凝侧出风口1021设置。冷凝侧气流经过前板102C的冷凝侧进风口1020进入壳体内部，在位于下层空间的冷凝器风扇108的作用下，经过壳体后板102D的冷凝侧出风口1021排出壳体外；冷凝侧气流的流动方向如图3中虚线箭头所示。在一个实施方式中，冷凝器风扇108是风速可调节的电子换向(Electronically Commutated,EC)风扇。
在图2所示的实施例中，蒸发器盘管112包括多个水平设置且呈V形或拱形的第二格栅臂，即蒸发换热通道，多个第二格栅臂沿高度方向排列。更优的，第二格栅臂的凸出方向朝向后板102D。由于在上层空间，蒸发器风扇116位于蒸发器盘管112的前侧，将第二格栅臂设计成V形或拱形，开口方向朝向蒸发器风扇116，不但可以充分利用上层空间，而且可以增加蒸发器盘管112的蒸发换热面积，从而进一步提升蒸发换热效果，提高一体式空调的能效。
蒸发器风扇116的出风侧靠近顶板102E的蒸发侧出风口118B设置，蒸发侧气流经过顶板102E的蒸发侧进风口118A进入壳体内部，在位于上层空间的蒸发器风扇116的作用下，由顶板102E的蒸发侧出风口118B排出，从而对机柜内部环境进行制冷。蒸发侧气流的流动方向如图3中点划线箭头所示。在一个实施方式中，蒸发器风扇116是风速可调节的电子换向(ElectronicallyCommutated,EC)风扇。
如图2所示，该实施例一体式空调还包括：位于蒸发器盘管112和蒸发器风扇116之间的第二隔板140。设置第二隔板140可以防止蒸发侧气流反流，从而影响到蒸发器盘管112的蒸发换热效果，以进一步提高一体式空调的能效。
此外，该较佳实施例中，第一隔板110靠近前板102C的一侧朝向顶板102E折弯，蒸发器风扇116设置于第一隔板110的水平部分之上。采用该设计，可以避免与下层空间的冷凝器盘管106产生空间干涉，使结构更加紧凑，而且对蒸发侧气流也有一定的导流作用，使之排出更加顺畅。
如图3所示，该实施例一体式空调还包括：位于下层空间且位于冷凝器盘管106下方的冷凝水排水盘126；以及，位于上层空间且位于蒸发器盘管112下方的水盘120。优选的，冷凝器盘管106与压缩机104之间的制冷剂管路130的至少部分位于冷凝水排水盘126内。将冷凝器盘管106与压缩机104之间的至少部分制冷剂管路130设置于冷凝水排水盘126内，可以利用冷凝水排水盘126中的冷凝水对该部分制冷剂管130路进行降温，从而节约了一体式空调的能源消耗，环保且经济。
如图2所示，该实施例一体式空调还包括：设置于冷凝侧进风口1020的过滤器102C’。由于冷凝侧进风口1020与机柜前门板的进风窗位置相对，在冷凝侧进风口1020设置过滤器102C’可以对进入一体式空调内部的空气进行过滤，从而有利于维持机柜内部环境清洁，减少微尘颗粒等对内部电子设备的损伤，提高电子设备的使用寿命。
在本发明一优选实施例中，压缩机为变频式压缩机，冷凝器风扇和蒸发器风扇为可调速式风扇，一体式空调还包括：位于壳体内的控制装置，控制装置与压缩机、冷凝器风扇、蒸发器风扇和流量控制阀电连接，用于根据确定的冷量需求，调整以下参数中的至少一个：压缩机的频率、冷凝器风扇的风速、蒸发器风扇的风速以及流量控制阀的开度。
例如，本发明一实施例提供的一体式空调具有0.9W至3.5KW的可变冷量。一旦冷却负荷上升至0.9KW，控制装置控制压缩机104、蒸发器风扇116、冷凝器风扇108以及流量控制阀114相应调整其工作状态，以调节冷量满足制冷需求。
在一个实施方式中，蒸发器风扇116和冷凝器风扇108可以采用电子换向逆向曲线风扇(electronically commuted backward curve fan)，流量调节阀114采用电子膨胀阀。需要说明的是，在一些实施方式中，蒸发器风扇116和冷凝器风扇108也可以采用无级调速风扇等其它类可调速风扇。
采用上述实施例技术方案，一体式空调可以根据机柜内的热负荷情况精确控制压缩机、蒸发器风扇、冷凝器风扇及流量控制阀的工作状态，从而减小压缩机的输出和功耗，在提高空调效能的同时节约了能源，降低了一体式空调的耗电成本。
如图4所示，本发明实施例还提供一种机柜500，包括柜体以及设置于柜体内底部的如前述任一技术方案的一体式空调100，其中：柜体的前门板501对应一体式空调100的冷凝侧进风口处设置有进风窗501A，柜体的后门板502对应一体式空调100的冷凝侧出风口处设置有出风窗502A。
由于一体式空调内部，冷凝侧气流路径与蒸发侧气流路径明晰，因此，有效避免了冷凝侧气流与蒸发侧气流的串风风险，提高了一体式空调的能效。此外，上述结构设计在空间布置上充分利用了机柜的高度空间，因此，一体式空调的结构更加紧凑，使得机柜内部的空间利用率更高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种一体式空调，其特征在于，包括壳体，以及位于所述壳体内的第一隔板、压缩机、冷凝器盘管、冷凝器风扇、流量控制阀、蒸发器盘管和蒸发器风扇，所述压缩机、冷凝器盘管、流量控制阀和蒸发器盘管通过制冷剂管路依次连接，其中：
所述壳体包括前板、后板、顶板、底板和两个侧板，所述前板具有冷凝侧进风口，所述后板具有冷凝侧出风口，所述顶板靠近所述前板的一侧具有蒸发侧出风口，所述顶板靠近所述后板的一侧具有蒸发侧进风口；
所述第一隔板将所述壳体内部间隔为上层空间和下层空间，所述压缩机靠近所述前板设置，所述冷凝器盘管和所述冷凝器风扇位于所述下层空间，且所述冷凝器风扇的出风侧靠近所述冷凝侧出风口，所述蒸发器盘管和所述蒸发器风扇位于所述上层空间，且所述蒸发器风扇的出风侧靠近所述蒸发侧进风口。
2.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，所述冷凝器盘管包括多个水平设置且呈直线形的第一格栅臂，所述多个第一格栅臂排列呈V形或拱形。
3.如权利要求2所述的一体式空调，其特征在于，所述多个第一格栅臂中，一部分第一格栅臂沿高度方向排列，另一部分第一格栅臂沿远离所述前板和所述顶板的斜向方向排列。
4.如权利要求2所述的一体式空调，其特征在于，所述冷凝器盘管为双片复合式冷凝器盘管。
5.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，所述蒸发器盘管包括多个水平设置且呈V形或拱形的第二格栅臂，所述多个第二格栅臂沿高度方向排列。
6.如权利要求5所述的一体式空调，其特征在于，所述第二格栅臂的凸出方向朝向所述后板。
7.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，所述第一隔板靠近所述前板的一侧朝向所述顶板折弯。
8.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，还包括：位于所述蒸发器盘管和所述蒸发器风扇之间的第二隔板。
9.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，所述第一隔板和第二隔板为隔热板。
10.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，还包括：
位于所述下层空间且位于所述冷凝器盘管下方的冷凝水排水盘；以及
位于所述上层空间且位于所述蒸发器盘管下方的水盘。
11.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，所述冷凝器盘管与所述压缩机之间的制冷剂管路的至少部分位于所述冷凝水排水盘内。
12.如权利要求1所述的一体式空调，其特征在于，还包括设置于所述冷凝侧进风口的过滤器。
13.如权利要求1～12任一项所述的一体式空调，其特征在于，所述压缩机为变频式压缩机，所述冷凝器风扇和所述蒸发器风扇为可调速式风扇，所述一体式空调还包括：
位于所述壳体内的控制装置，所述控制装置与所述压缩机、所述冷凝器风扇、所述蒸发器风扇和所述流量控制阀电连接，用于根据确定的冷量需求，调整以下参数中的至少一个：所述压缩机的频率、所述冷凝器风扇的风速、所述蒸发器风扇的风速以及所述流量控制阀的开度。
14.一种机柜，其特征在于，包括柜体以及设置于所述柜体内底部的如权利要求1～13任一项所述的一体式空调，其中：
所述柜体的前门板对应所述一体式空调的冷凝侧进风口处设置有进风窗，所述柜体的后门板对应所述一体式空调的冷凝侧出风口处设置有出风窗。
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