CN111928392A - 一种模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，包括可分离的上模块和下模块，所述上模块为蒸发冷冷却塔模块，所述下模块包括压缩机组、控制系统、配电系统、冷却水处理装置、冷冻水泵和定压补水装置；压缩机组包括压缩机、单向阀、储液罐、节流阀、电磁阀和中间换热器；压缩机、冷凝器、储液罐、节流阀、中间换热器的壳程依次首尾相连形成制冷循环回路；单向阀与压缩机并联；电磁阀与节流阀并联。本发明的优点是围绕单台变频离心压缩机组，采用压缩机组和冷却塔的模块化设计，实现工厂预制，简化安装过程，缩短安装周期；采用变频离心机，提高空调系统的制冷效率和运行的可靠性；充分利用自然冷源，大大降低了能耗。

Description

一种模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站

技术领域

本发明涉及空调制冷领域，具体的说，涉及一种模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站。

背景技术

在空调制冷系统中，常用冷冻水作为载冷剂，通过冷冻水末端对房间进行散热，冷冻水换热温度升高，再由蒸发器的低温制冷剂进行冷却后，继续进行循环。冷冻水系统由制冷主机、蒸发器、冷凝器、冷冻水泵、冷却塔等组成，冷凝器一般采用水冷散热。冷冻水系统需要设计专用机房放置制冷主机、蒸发器和冷凝器等设备，占地大；各个设备散件运输，现场安装，安装过程复杂，建设周期长；而且冷却水运行管路较长，冷量及沿途水压头损失大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，围绕单台变频离心压缩机组，采用压缩机组和冷却塔的模块化设计，将压缩机组、冷却塔、冷冻水泵、控制系统、配电系统等集成设计，实现工厂预制，简化安装过程，快速部署，缩短安装周期；采用变频离心机，提高空调系统的制冷效率和运行的可靠性；可以充分利用自然冷源，大大降低能耗。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，包括可分离的上模块和下模块，所述下模块设置在上模块下方；所述上模块为冷却塔模块，包括风机、喷淋装置、冷凝器、填料、喷淋泵和集水池；所述下模块包括压缩机组、控制系统、配电系统、冷却水处理装置、冷冻水泵和定压补水装置；所述压缩机组包括压缩机、单向阀、储液罐、节流阀、电磁阀和中间换热器；所述压缩机、冷凝器、储液罐、节流阀、中间换热器的壳程按顺序依次首尾相连形成制冷循环回路；所述压缩机的入口与中间换热器的壳程出口相连，所述节流阀与中间换热器的壳程入口相连；所述单向阀与压缩机并联连接；所述电磁阀与节流阀并联连接；所述冷凝器设置在喷淋装置下方。

进一步的，所述储液罐的安装高度高于中间换热器的安装高度。

进一步的，所述储液罐的安装高度与中间换热器的安装高度相同或者低于中间换热器的安装高度，在电磁阀前设置氟泵，所述氟泵与电磁阀串联后与节流阀并联连接。

进一步的，所述压缩机为变频离心压缩机。

进一步的，所述中间换热器为满液式蒸发器或者其他壳管式换热器。

进一步的，所述中间换热器管程出口与冷冻水泵入口相连接，所述定压补水装置设置在中间换热器和冷冻水泵之间。

进一步的，所述冷却水处理装置入口和集水池相连接，出口和喷淋泵入口相连接，所述喷淋泵出口和喷淋装置相连接。

进一步的，所述控制系统对压缩机、单向阀、节流阀、电磁阀、风机、喷淋泵、冷冻水泵、定压补水装置和氟泵的启停和参数进行控制。

进一步的，所述配电系统对压缩机、单向阀、节流阀、电磁阀、风机、喷淋泵、冷冻水泵、定压补水装置和氟泵进行配电和通断电控制。

进一步的，冷凝器进出口、储液罐进口、压缩机排气口、喷淋泵入口、冷却水处理装置进出口、冷冻水泵出口、中间换热器管程入口预设置连接管路。

进一步的，本系统有机械制冷和自然冷却两种冷却模式，当室外温度较高时，运行机械制冷模式；当室外温度较低时，运行自然冷却模式；该两种模式根据室外温度和需求可以自动切换。

本发明具有如下有益效果：模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，围绕单台变频离心压缩机组，采用压缩机组和冷却塔的模块化设计，将压缩机组、冷却塔、冷冻水泵、控制系统、配电系统等集成设计，实现工厂预制，简化安装过程，快速部署，缩短安装周期；采用变频离心机，提高空调系统的制冷效率和运行的可靠性；可以充分利用自然冷源，降低了数据中心的能耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站的第一实施例结构示意图。

图2为本发明的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站的第二实施例结构示意图。

图中：（1）风机；（2）喷淋装置；（3）冷凝器；（4）填料；（5）集水池；（6）喷淋泵；（7）控制系统；（8）冷却水处理装置；（9）配电系统；（10）定压补水装置；（11）冷冻水泵；（12）中间换热器；（13）节流阀；（14）电磁阀；（15）储液罐；（16）压缩机；（17）单向阀；（18）氟泵。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“高”、“低”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，为本发明模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站的第一实施例，包括可分离的上模块和下模块，所述下模块设置在上模块下方；所述上模块为冷却塔模块，包括风机1、喷淋装置2、冷凝器3、填料4、喷淋泵6和集水池5；所述下模块包括压缩机组、控制系统7、配电系统9、冷却水处理装置8、冷冻水泵11和定压补水装置10；所述压缩机组包括压缩机16、单向阀17、储液罐15、节流阀13、电磁阀14和中间换热器12；所述压缩机16、冷凝器3、储液罐15、节流阀13、中间换热器12的壳程按顺序依次首尾相连形成制冷循环回路；所述压缩机16的入口与中间换热器12的壳程出口相连，所述节流阀13与中间换热器12的壳程入口相连；所述单向阀17与压缩机16并联连接；所述电磁阀14与节流阀13并联连接；所述冷凝器3设置在喷淋装置2下方。所述中间换热器12为满液式蒸发器或者其他壳管式换热器，中间换热器12的壳程中通入制冷剂，管程中通入冷冻水。所述中间换热器12管程出口与冷冻水泵11入口相连接，空调末端的冷冻水吸收房间热量后温度升高，流回中间换热器12，由中间换热器12壳程中的低温制冷剂进行冷却后，在冷冻水泵11的作用下，再输送到各个空调末端，进行下一次冷却循环，继续对房间进行换热冷却。所述定压补水装置10设置在中间换热器12和冷冻水泵11之间，为冷冻水系统进行定压补水，使冷冻水保持一定水位。

本系统有机械制冷和自然冷却两种冷却模式，当室外温度较高时，运行机械制冷模式；当室外温度较低时，运行自然冷却模式。该两种模式根据室外温度和需求可以自动切换。

当室外温度较高时，单向阀17、电磁阀14关闭，压缩机16、节流阀13开启，中间换热器12壳程中的低温制冷剂与冷冻水换热后温度升高，蒸发为气体，吸入压缩机16中进行压缩后排出，进入冷凝器3。所述冷凝器3设置在喷淋装置2下方，集水池5中的冷却水在喷淋泵6的抽力作用下输送到喷淋装置2，由喷淋装置2将冷却水均匀的喷淋到冷凝器3表面，在风机1强劲的风力作用下，对冷凝器3进行蒸发冷却，将冷凝器3中的高温制冷剂气体冷却为制冷剂液体，进入储液罐15中，所述储液罐15的安装高度高于中间换热器12的安装高度，储液罐15中的制冷剂液体在重力的作用下通过节流阀13节流降温后回流到中间换热器12的壳程，继续对管程中的冷冻水进行冷却后吸入压缩机16，进行下一次制冷循环。该模式由压缩机16提供冷量，为机械制冷模式。

冷却水喷淋到冷凝器3表面与冷凝器3中的高温制冷剂进行换热后温度升高，再均匀进入填料4中。周围的低温空气在风机1的作用下，进入填料4，对填料4中的冷却水进行冷却降温，低温的冷却水最后流入集水池5中。所述冷却水处理装置8入口和集水池5相连接，出口和喷淋泵6入口相连接，所述喷淋泵6出口和喷淋装置2相连接。集水池5中的冷却水经过冷却水处理装置8进行除垢、灭藻等处理后，在喷淋泵6的作用下输送到喷淋装置2，进行下一次喷淋循环。

当室外温度较低时，单向阀17、电磁阀14开启，压缩机16、节流阀13关闭，中间换热器12壳程中的低温制冷剂与冷冻水换热后温度升高，蒸发为气体，通过单向阀17直接进入冷凝器3中由冷却水进行蒸发冷却，高温制冷剂气体冷却为制冷剂液体，进入储液罐15中，所述储液罐15的安装高度高于中间换热器12的安装高度，储液罐15中的制冷剂液体在重力的作用下通过电磁阀14直接回流到中间换热器12的壳程，继续对管程中的冷冻水进行冷却。该模式压缩机16停止工作，由自然冷源提供冷量，为自然冷却模式，充分利用了自然冷源，大大降低了能耗。

如图2所示，为本发明模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站的第二实施例，与第一实施例不同的是，本实施例储液罐15的安装高度与中间换热器12的安装高度相同或者低于中间换热器12的安装高度，在电磁阀14前设置氟泵18，所述氟泵18与电磁阀14串联后与节流阀13并联连接。当室外温度较高时，运行机械制冷模式，单向阀17、电磁阀14、氟泵18关闭，压缩机16、节流阀13开启，机械制冷模式运行过程与第一实施例机械制冷模式运行过程相同。当室外温度较低时，运行自然冷却模式，单向阀17、电磁阀14、氟泵18开启，压缩机16、节流阀13关闭，储液罐15中的制冷剂液体在氟泵18的抽力作用下输送到中间换热器12的壳程对管程中的冷冻水进行冷却，其他设备运行过程与第一实施例自然冷却模式运行过程相同。

所述压缩机16为变频离心压缩机16，提高了空调系统的制冷效率和运行的可靠性。所述控制系统7对压缩机16、单向阀17、节流阀13、电磁阀14、风机1、喷淋泵6、冷冻水泵11、定压补水装置10和氟泵18的启停和参数进行控制。所述配电系统9对压缩机16、单向阀17、节流阀13、电磁阀14、风机1、喷淋泵6、冷冻水泵11、定压补水装置10和氟泵18进行配电和通断电控制。所述上模块和下模块分别在工厂组装完成，实现预制化生产，可以分开运输；所述冷凝器3进出口、储液罐15进口、压缩机16排气口、喷淋泵6入口、冷却水处理装置8进出口、冷冻水泵11出口、中间换热器12管程入口设置一段连接管路，在现场只需将上模块安装在下模块上方，将各个设备进行管路连接即可，简化安装过程，缩短安装周期。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，包括可分离的上模块和下模块，所述下模块设置在上模块下方；所述上模块为冷却塔模块，包括风机、喷淋装置、冷凝器、填料、喷淋泵和集水池；所述下模块包括压缩机组、控制系统、配电系统、冷却水处理装置、冷冻水泵和定压补水装置；所述压缩机组包括压缩机、单向阀、储液罐、节流阀、电磁阀和中间换热器；所述压缩机、冷凝器、储液罐、节流阀、中间换热器的壳程按顺序依次首尾相连形成制冷循环回路；所述压缩机的入口与中间换热器的壳程出口相连，所述节流阀与中间换热器的壳程入口相连；所述单向阀与压缩机并联连接；所述电磁阀与节流阀并联连接；所述冷凝器设置在喷淋装置下方。

2.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述储液罐的安装高度高于中间换热器的安装高度。

3.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述储液罐的安装高度与中间换热器的安装高度相同或者低于中间换热器的安装高度，在电磁阀前设置氟泵，所述氟泵与电磁阀串联后与节流阀并联连接。

4.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述压缩机为变频离心压缩机。

5.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述中间换热器为满液式蒸发器或者其他壳管式换热器。

6.根据权利要求1或5所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述中间换热器管程出口与冷冻水泵入口相连接，所述定压补水装置设置在中间换热器和冷冻水泵之间。

7.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述冷却水处理装置入口和集水池相连接，出口和喷淋泵入口相连接，所述喷淋泵出口和喷淋装置相连接。

8.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述控制系统对压缩机、单向阀、节流阀、电磁阀、风机、喷淋泵、冷冻水泵、定压补水装置和氟泵的启停和参数进行控制。

9.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，所述配电系统对压缩机、单向阀、节流阀、电磁阀、风机、喷淋泵、冷冻水泵、定压补水装置和氟泵进行配电和通断电控制。

10.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，冷凝器进出口、储液罐进口、压缩机排气口、喷淋泵入口、冷却水处理装置进出口、冷冻水泵出口、中间换热器管程入口预设置连接管路。

11.根据权利要求1所述的模块集成式蒸发冷却变频离心冷水单元冷站，其特征在于，本系统有机械制冷和自然冷却两种冷却模式，当室外温度较高时，运行机械制冷模式；当室外温度较低时，运行自然冷却模式；该两种模式根据室外温度和需求可以自动切换。

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