CN111854007A - 一种高水温、大温差空调末端设备 - Google Patents

一种高水温、大温差空调末端设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种高水温、大温差空调末端设备，包括外壳，所述外壳内设有风机以及多个翅片式换热器，所述多个翅片式换热器依次串联，所述外壳设有进风口和出风口，所述风机通过所述进风口将气体吸入所述外壳内，并使气体经过多个翅片式换热器进行换热，所述风机通过所述出风口将换热后的气体排出；本申请能够提高进出冷却液温度及进出冷却液温差，从而降低能耗。

Description

一种高水温、大温差空调末端设备
技术领域
本申请涉及空调制冷技术领域，尤指一种高水温、大温差空调末端设备。
背景技术
随着数据中心和通讯机房等场所热负荷密度日趋增大，其耗能问题也日趋严重。数据中心的电能主要被两类设备消耗了：IT设备和机房设备。IT设备主要包括服务器、存储设备和网络设备；机房设备包括UPS、配电设备、线缆、空调机、新风机、加湿器、照明设备、监控设备等。从目前国内外的调查数据看，绝大多数数据中心中，机房设备的耗电要比IT设备的耗电高，所以空调制冷系统的设计要降低能耗。
常规的数据中心空调制冷系统中的水系统的设计水温差为5-6度，所以现在的冷冻水型精密空调系统设计是在保证送风温度为18-27度可调，并在保证送回风温差的前提下，换热盘管的进出水温差为5-6度，而维持该进出水温差使制冷设备的能耗高，耗电高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种高水温、大温差空调末端设备，能够提高进出冷却液温度及进出冷却液温差，从而降低能耗。
为了达到本申请目的，本申请实施例采用如下技术方案：
一种高水温、大温差空调末端设备，包括外壳，所述外壳内设有风机以及多个翅片式换热器，所述多个翅片式换热器依次串联，所述外壳设有进风口和出风口，所述风机通过所述进风口将气体吸入所述外壳内，并使气体经过多个翅片式换热器进行换热，所述风机通过所述出风口将换热后的气体排出。
可选地，所述翅片式换热器包括进水管以及设置在所述进水管上的多个翅片，所述多个翅片之间设有用于气体流通的冷却通道，所述多个翅片式换热器的进水管和冷却通道依次串联。
可选地，所述外壳内设有第一翅片式换热器和第二翅片式换热器，所述第一翅片式换热器和所述第二翅片式换热器互相串联。
可选地，所述外壳与所述翅片式换热器密封连接。
可选地，还包括制冷机组，所述制冷机组与所述翅片式换热器相连。
可选地，所述进水管上设有控制阀，所述控制阀用于控制所述进水管内冷却液的流量。
可选地，所述外壳内设有空气过滤器，所述空气过滤器设置于所述进风口处。
可选地，所述进风口和出风口处均安装有温度传感器。
可选地，所述进水管弯曲形成多个并排排列的水管，所述翅片沿着所述进水管的长度方向间隔排列。
可选地，所述冷却通道内气体的风速不大于2.5m/s，所述进水管内冷却液的流量小于1.5m/s。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请提供的高水温、大温差空调末端设备，通过将多个翅片式换热器串联，使吸入外壳内的气体能够顺次经过多个翅片式换热器进行冷却，由于多个翅片式换热器的进水管串联，使冷却液能够重复利用，多次对气体进行冷却，比如，两个翅片式换热器的进水管互相串联，气体依次与两个翅片式换热器进行换热，使冷却液重复利用两次，并使气体进行了两次冷却；从而加大空调末端设备的进出水温温差，在冷量不变的基础上，降低了空调末端设备的功耗，相对现有技术中进出水温温差普遍为有5-6度，本申请能够将进出水温温差加大到8-10度，使其功耗只有5-6度温差系统的60％。
本申请提供的高水温、大温差空调末端设备，由于多个翅片式换热器的串联，在保证送风温度以及且保证送回风温差的前提下，可将进水管内的冷却液的进出水温温差加大，并将进水温度加大，进水温度可提高到比送风温度低3-5度，比精密空调(盘管进水温度比送风温度低8-12度)高出7度以上。比如，精密空调的进水温度为10℃，出水温度为15℃；本申请的进水温度为18℃，出水温度为28℃。从而使本申请中冷却液的进出水温度比精密空调高，从而使本申请的制冷效率提高25％以上，特别是提高制冷机组的效率。同时，自然冷却的使用时长随冷却液进出水温度的提高，大幅度提高。根据纬度不同，可分别提高30％-50％的使用时长。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例高水温、大温差空调末端设备的剖视图；
图2为本申请实施例中两个翅片式换热器串联的结构示意图；
图3为本申请实施例中翅片式换热器的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
为了解决现有空调中换热盘管的进出水温差小，而维持该进出水温差使制冷设备的能耗高，耗电高的问题，本发明提供一种高水温、大温差空调末端设备，加大空调末端设备的进出水温温差，在冷量不变的基础上，降低了空调末端设备的功耗，相对现有技术中进出水温温差普遍为有5-6度，本申请能够将进出水温温差加大到8-10度，使其功耗只有5-6度温差系统的60％。
下面通过具体实施例，详细说明本发明的技术方案。
图1为本申请实施例高水温、大温差空调末端设备的剖视图；图2为本申请实施例中两个翅片式换热器串联的结构示意图；图3为本申请实施例中翅片式换热器的结构示意图。如图1-图3所示，本申请实施例提供了一种高水温、大温差空调末端设备，包括外壳1、设置在外壳1内的多个翅片式换热器2以及风机3。多个翅片式换热器2依次串联，使冷却液依次流过翅片式换热器2中的进水管6。外壳1上设有出风口4和进风口5，风机3通过进风口5将外壳1外部的气体吸入外壳1内，并使吸入的气体经过外壳1内的多个翅片式换热器2进行换热，风机3再将换热后的气体通过出风口4排出。从而加本申请实施例大空调末端设备的进出水温温差，在冷量不变的基础上，降低了空调末端设备的功耗。
如图2和图3所示，翅片式换热器2包括进水管6，进水管6位于外壳1内，其内可设有流通的冷却液；进水管6上间隔设有多个翅片7，多个翅片7套设在进水管6上，并与进水管6紧固。多个翅片7之间设有用于气体流通的冷却通道，气体在冷却通道内进行冷却。
本实施例的高水温、大温差空调末端设备，通过将多个翅片式换热器2串联，使吸入外壳1内的气体能够经过多个翅片式换热器2进行冷却，由于多个翅片式换热器2的进水管6串联，使冷却液能够重复利用，多次对气体进行冷却，从而加大空调末端设备的进出水温温差，在冷量不变的基础上，降低了空调末端设备的功耗，相对现有技术中进出水温温差普遍为有5-6度，本申请能够将进出水温温差加大到8-10度，使其功耗只有5-6度温差系统的60％。
本实施例的高水温、大温差空调末端设备，由于多个翅片式换热器2的串联，在保证送风温度以及且保证送回风温差的前提下，一方面可将进水管6内的冷却液的进出水温温差加大；另一方面可以将进水温度加大，使进水温度可提高到比送风温度低3-5度；现有的精密空调的盘管进水温度比送风温度低8-12度，相比现有的精密空调高出7度以上。比如，精密空调的进水温度一般为10℃，出水温度一般为15℃；本申请的进水温度一般为18℃，出水温度一般为28℃。从而提高了本申请中冷却液的进出水温度，使本申请的制冷效率提高25％以上，特别是提高制冷机组的效率。同时，自然冷却的使用时长随冷却液进出水温度的提高，大幅度提高。根据纬度不同，可分别提高30％-50％的使用时长。
实施例中，外壳1与翅片式换热器2密封连接，以保证外壳1内的气体，在风机3的带动下，与翅片式换热器2充分换热，避免气体冷却不充分，影响制冷效果。
本申请实施例高水温、大温差空调末端设备还包括制冷机组，制冷机组分别通过进水管6和回水管与翅片式换热器2相连。其中，回水管与进水管6串联，回水管用于将进水管6在外壳1内换热后的冷却液运送给制冷机组进行制冷。回水管位于外壳1内，与进水管6上的冷却通道隔开，避免气体与回水管进行换热降低气体的冷却效果。回水管将换热后的冷却液运送给制冷机组制冷后，制冷机组再将制冷后的冷却液输送给进水管6，对外壳1内的气体进行冷却，实现冷却液的循环使用。
如图1和图2所示，本申请实施例以外壳1内设有两个翅片式换热器2为例进行说明。具体地，外壳1内设有互相串联的第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202，即第一翅片式换热器201的进水管6和冷却通道分别与第二翅片式换热器202的进水管6和冷却通道串联；第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202并排排列在外壳1内。外壳1内的气体在风机3的带动下，经过第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202进行冷却。
如图1和图2所示，第二翅片式换热器202的进水管6一端的端口设有进水接头2021，进水接头2021通过水管与制冷机组连接，制冷机组制冷后的冷却液通过进水接头2021进入第二翅片式换热器202的进水管6内。第二翅片式换热器202的进水管6另一端的端口通过连接管8与第一翅片式换热器201的进水管6一端端口连通，第一翅片式换热器201的进水管6另一端的端口设有出水接头2011，出水接头2011通过回水管与制冷机组连接，通过回水管将换热后的冷却液运输给制冷机组进行制冷。出风口4和进风口5分别位于外壳1两端的中部。风机3设置于外壳1内，并位于靠近出风口4的一侧，第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202位于进风口5与风机3之间。
如图2所示，第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202中进水管6内冷却液的流动方向与外壳1内气体的流动方向垂直，从而提高外壳1内气体的冷却效果。
如图2和图3所示，第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202的进水管6均弯曲形成多排并排排列的水管，比如，进水管6弯曲形成4排并排排列的水管。翅片7沿着进水管6的长度方向间隔排列。实施例中进水管6弯曲形成多排并排排列的水管，能够增大进水管6的外表面积，从而达到提高换热效率的目的。翅片7能够增大进水管6的外表面积，以提高换热效率。翅片式换热器2选型设计时，在保证散热量和合适的水阻力下，将风阻尽量做到最小，比如，在场地允许情况下，增大翅片式换热器2的迎风面积，即降低风速以及加大翅片7之间的间距。
实施例中，第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202的进水管6上均设有控制阀，控制阀用于控制进水管6内冷却液的流量。风机3用于控制气体在冷却通道内的风速。比如，控制阀控制进水管6内冷却液的流量小于1.5m/s；风机3控制气体在冷却通道内的风速不大于2.5m/s。
如图1所示，外壳1内设有空气过滤器9，空气过滤器9设置于进风口5处，用于对进入外壳1内的气体进行过滤净化，提高气体的洁净度，防止冷却通道堵塞。
实施例中，进风口5和出风口4处均安装有温度传感器，温度传感器用于检测空调末端进出风的温度，以便于控制进出风的温度。
本申请实施例的工作原理为：进风口5通过风机3将外壳1外部的气体吸入外壳1内，并使吸入的气体经过外壳1内的第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202进行冷却，由于第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202中的进水管6互相串联，气体分别与第一翅片式换热器201和第二翅片式换热器202进行换热，使冷却液重复利用两次，并使气体进行了两次冷却；冷却后的气体再通过出风口4排出。本实施例加大空调末端设备的进出水温温差，在冷量不变的基础上，降低了空调末端设备的功耗，相对现有技术中进出水温温差普遍为有5-6度，本申请能够将进出水温温差加大到8-10度，使其功耗只有5-6度温差系统的60％。
将本实施例中的空调末端设备与精密空调进行功耗测试：
精密空调：风量：39000m3/h，进水温度10℃，出水温度15℃，进风参数：干球27℃，湿球19.5℃，出风：17℃，60％。冷量151kw，水流量为26m3/h。
本实施例的空调末端设备：风量：39000m3/h，进水温度18℃，出水温度28℃，进风参数：干球36℃，湿球22.1℃，出风：24℃，60％。冷量151kw，水流量仅为12.986m3/h。
本实施例的空调末端设备采用高水温大温差可使制冷机组的输入功率比精密空调降低28％，能效比提高38％，如表1所示：
表1本实施例的空调末端设备与精密空调的能耗对比
Figure BDA0002043903910000071
本实施例的空调末端设备采用高水温大温差可使制冷机组降低水泵功率和管径，如表2所示：
表2本实施例的空调末端设备与精密空调降低水泵功率和管径的对比
Figure BDA0002043903910000072
Figure BDA0002043903910000081
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，包括外壳，所述外壳内设有风机以及多个翅片式换热器，所述多个翅片式换热器依次串联，所述外壳设有进风口和出风口，所述风机通过所述进风口将气体吸入所述外壳内，并使气体经过多个翅片式换热器进行换热，所述风机通过所述出风口将换热后的气体排出。
2.根据权利要求1所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述翅片式换热器包括进水管以及设置在所述进水管上的多个翅片，所述多个翅片之间设有用于气体流通的冷却通道，所述多个翅片式换热器的进水管和冷却通道依次串联。
3.根据权利要求1所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述外壳内设有第一翅片式换热器和第二翅片式换热器，所述第一翅片式换热器和所述第二翅片式换热器互相串联。
4.根据权利要求1所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述外壳与所述翅片式换热器密封连接。
5.根据权利要求1所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，还包括制冷机组，所述制冷机组与所述翅片式换热器相连。
6.根据权利要求2所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述进水管上设有控制阀，所述控制阀用于控制所述进水管内冷却液的流量。
7.根据权利要求1所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述外壳内设有空气过滤器，所述空气过滤器设置于所述进风口处。
8.根据权利要求1所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述进风口和出风口处均安装有温度传感器。
9.根据权利要求2所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述进水管弯曲形成多个并排排列的水管，所述翅片沿着所述进水管的长度方向间隔排列。
10.根据权利要求2所述的高水温、大温差空调末端设备，其特征在于，所述冷却通道内气体的风速不大于2.5m/s，所述进水管内冷却液的流量小于1.5m/s。
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