CN113719908A - 一种节能型基站空调及节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型基站空调及节能控制方法，其特征在于：包括机柜本体、蒸发器模块和冷凝器模块，机柜本体为竖直布置的中空矩形结构，机柜本体左侧、右侧各连接设有一个结构相同的侧面门板，侧面门板外侧面相对位置连接设有门板拉手，机柜本体后侧面连接设有背部门板，背部门板顶部位置设有多个均匀布置的散热通孔，散热通孔顶部相对位置设有显示屏，机柜本体前侧面设有防雨格栅，防雨格栅底部设有出风弯头，机柜本体内部上端相对位置设有竖直布置的蒸发器模块，蒸发器模块包括蒸发风机，蒸发风机顶部设有蒸发侧出风口，蒸发侧出风口置于机柜本体顶部位置，本发明的有益效果为：具有可以能够自动调节温度功能且安全可靠。

Description

一种节能型基站空调及节能控制方法

技术领域

本发明属于空气调节设备技术领域，具体涉及一种节能型基站空调及节能控制方法。

背景技术

目前，在化工、医疗、科研、钻采、通讯等行业中，为实现快捷、可靠、方便等目的，多数行业均有可移动的通讯基站、监控机房、电气控制机房、数据采集分析机房等电气集装箱机房；此类机房中，基本都会配有变频器、高发热量的分析仪器、各种电气集成设备等，此类电气设备均发热量较大，如果没有配套的降温措施，会严重影响设备的正常工作，更有可能直接造成设备损坏；针对以上问题，必须对机房提供配套的降温措施；由于此类机房属于可移动式，且发热量较大，如果通过自然散热，很难起到降温作用，且自然空气不稳定、灰尘较多等，会严重影响电气设备的正常工作，必须提供专用的降温设备；目前，市场上对于机房用的降温空调，制冷效果差、制冷量偏小、功耗大、安装维护难度大等问题，不能完全适用于机房的需求，实用性不强，结合实际应用过程中所存在的问题，因此研发一种节能型基站空调及节能控制方法，达到具有能够自动调节温度功能且安全可靠，将蒸发腔与冷凝腔完全隔开的同时，还可以保证内部气流组织的平滑、流畅的循环。

发明内容

本发明提供一种节能型基站空调及节能控制方法，该设备在实际应用中能够减小锐度，增加风道的圆滑性和流动惯性，并使风机在工作过程中效率更高。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种节能型基站空调及节能控制方法，包括机柜本体、蒸发器模块和冷凝器模块，机柜本体为竖直布置的中空矩形结构，机柜本体左侧、右侧各连接设有一个结构相同的侧面门板，侧面门板外侧面相对位置连接设有门板拉手，机柜本体后侧面连接设有背部门板，背部门板顶部位置设有多个均匀布置的散热通孔，散热通孔顶部相对位置设有显示屏，机柜本体前侧面设有防雨格栅，防雨格栅底部设有出风弯头，机柜本体内部上端相对位置设有竖直布置的蒸发器模块。

进一步地，蒸发器模块包括蒸发风机，蒸发风机顶部设有蒸发侧出风口，蒸发侧出风口置于机柜本体顶部位置，蒸发风机底部设有蒸发侧进风口，蒸发侧进风口底部位置设有蒸发隔板，蒸发隔板底部连接设有Z型支撑架，Z型支撑架底部右侧位置设有蒸发器，蒸发器后部和背部门板前侧面相接触，蒸发器前侧面相对位置设有电加热装置，散热通孔和蒸发器配合接触，蒸发器底部位置设有电气控制箱，电气控制箱底部位置设有冷凝器模块。

进一步地，冷凝器模块置于机柜本体内部底端相对位置，冷凝器模块包括竖直布置的冷凝风机，冷凝风机顶部设有冷凝侧进风口，冷凝侧进风口顶部连接设有冷凝隔板，冷凝隔板顶部位置设有冷凝器，冷凝器和防雨格栅配合连接，冷凝风机底部设有冷凝侧出风口，冷凝侧出风口和出风弯头相连通。

进一步地，蒸发风机底部的蒸发侧进风口贯穿蒸发隔板、电加热装置和蒸发器延伸至散热通孔的外部，蒸发器通过电加热装置动作。

进一步地，冷凝风机顶部的冷凝侧进风口分别和防雨格栅、冷凝器、冷凝隔板相连通。

进一步地，蒸发风机通过底部的Z型支撑架调节高度，蒸发风机和冷凝风机相互平行布置。

上述一种节能型基站空调的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、模式一，冷凝风机403控制功能选择为联动模式时，压缩机开启5秒后冷凝风机403启动，压缩机关闭5秒后冷凝风机403关闭；；

S2、模式二，冷凝风机403控制功能选择为依据制冷系统压力控制模式时，在压缩机开启之后，冷凝风机403与高压压力值按比例输出进行控制，当高压压力等于26bar时，输出冷凝风机403的启动和转速百分比信号，冷凝风机403按40%转速输出运行；当高压压力值大于30bar时，冷凝风机403按100%转速运行；当高压压力值在26-30bar之间时，冷凝风机403按照比例在40-100%转速运行；当高压压力值小于22bar时，关闭冷凝风机403；

S3、当蒸发风机101选择为模拟信号输出控制时，制冷时，温度低于25.5℃时，蒸发风机101按最低50%转速运行，温度高于28.0℃时，蒸发风机101按最高100%转速进行，温度在25.5-28.0℃之间时，蒸发风机101按照比例在50-100%转速运行；当蒸发风机101选择为模拟信号输出控制时，制热时，温度高于24.5℃，蒸发风机101按最低50%转速运行，温度低于22.0℃，蒸发风机101按最高100%转速进行，温度在22.0-24.5℃之间时，蒸发风机101按照比例在100-50%转速运行。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

（1）常规的风机采用定速，不支持多速、变频调节，当空调运行时，风机只能全功率运行；本产品风机采用EC变频风机，风机可根据室内温度及制冷系统压力，调节风机的转速，保证空调整机可正常运行的情况下，还可以减少风机的能耗。

（2）传统的蒸发隔板、冷凝隔板采用圆形圈焊接在平板上，锐度较大，容易造成风向折射，风流循环效率较低；本设计采用圆弧形喇叭口设计，减小锐度，增加风道的圆滑性和流动惯性，减少风道内局部位置形成涡流，使风在循环过程中更加流畅，并使风机在吸风过程中效率更高。

（3）蒸发器和冷凝器采用铜管套铝翅片，铜管内壁为螺纹形状，可增加制冷剂在铜管内部流动时的换热面，从而提高换热效率；换热器在设计时，结合空调内部的空气循环方向，使换热器内部制冷剂的流向与空气流向形成交叉散热，可提高空气与换热器之间的热交换能力。

（4）电加热器采用S型设计，使电加热错位排列，风可以均匀使每根电加热散热更均匀；Z型隔板将蒸发腔与冷凝腔完全隔开的同时，还可以保证内部气流组织的平滑、流畅的循环，减少空气在风道内流动所损失的能量，增加风机的能效。

（5）防雨格栅的叶片采用55°角叠加重合的方式，保证空气正常进入到空调内部的同时，并能有效防止雨水进入到空调内部；出风弯头位置采用R15圆角设计，可减少气流在弯头位置形成旋涡，减小空气排出时的阻力，使气流组织更加顺畅。

附图说明

图1为本发明 正面结构示意图；

图2为本发明 背面结构示意图；

图3为本发明 侧面结构示意图；

图4为风机工作时风向示意图；

图5为压力控制逻辑图；

图6为风机控制逻辑图。

附图说明：1.蒸发器模块、101.蒸发风机、102.电加热装置、103.蒸发器、104.散热通孔、105.蒸发隔板、106.蒸发侧出风口、107.蒸发侧进风口、2.侧面门板、3.门板拉手、4.冷凝器模块、401.出风弯头、402.防雨格栅、403.冷凝风机、404.冷凝隔板、405.冷凝器、406.冷凝侧出风口、407.冷凝侧进风口、5.机柜本体、6.显示屏、7.背部门板、8.电气控制箱、9.Z型支撑架。

具体实施方式

如图1至图6所示，包括机柜本体5、蒸发器模块1和冷凝器模块4，机柜本体5为竖直布置的中空矩形结构，机柜本体5左侧、右侧各连接设有一个结构相同的侧面门板2，侧面门板2外侧面相对位置连接设有门板拉手3，机柜本体5后侧面连接设有背部门板7，背部门板7顶部位置设有多个均匀布置的散热通孔104，散热通孔104顶部相对位置设有显示屏6，机柜本体5前侧面设有防雨格栅402，防雨格栅402底部设有出风弯头401，机柜本体5内部上端相对位置设有竖直布置的蒸发器模块1。

蒸发器模块1包括蒸发风机101，蒸发风机101顶部设有蒸发侧出风口106，蒸发侧出风口106置于机柜本体5顶部位置，蒸发风机101底部设有蒸发侧进风口107，蒸发侧进风口107底部位置设有蒸发隔板105，蒸发隔板105底部连接设有Z型支撑架9，Z型支撑架9底部右侧位置设有蒸发器103，蒸发器103后部和背部门板7前侧面相接触，蒸发器103前侧面相对位置设有电加热装置102，散热通孔104和蒸发器103配合接触，蒸发器103底部位置设有电气控制箱8，电气控制箱8底部位置设有冷凝器模块4。

冷凝器模块4置于机柜本体5内部底端相对位置，冷凝器模块4包括竖直布置的冷凝风机403，冷凝风机403顶部设有冷凝侧进风口407，冷凝侧进风口407顶部连接设有冷凝隔板404，冷凝隔板404顶部位置设有冷凝器405，冷凝器405和防雨格栅402配合连接，冷凝风机403底部设有冷凝侧出风口406，冷凝侧出风口406和出风弯头401相连通。

蒸发风机101底部的蒸发侧进风口107贯穿蒸发隔板105、电加热装置102和蒸发器103延伸至散热通孔104的外部，蒸发器103通过电加热装置102动作。

冷凝风机403顶部的冷凝侧进风口407分别和防雨格栅402、冷凝器405、冷凝隔板404相连通。

蒸发风机101通过底部的Z型支撑架9调节高度，蒸发风机101和冷凝风机403相互平行布置。

工作过程：空调整机控制，通过压力传感器和温度传感器采集的数据，传输到中央控制器，中央控制器根据采集的传感器数据，与对应的控制逻辑，控制蒸发风机、冷凝风机、压缩机、电加热的运行状态，从而达到节能降耗的作用。

如图5所示，冷凝风机控制分为二种工作模式，模式一中，冷凝风机403控制功能选择为联动模式时，冷凝风机403的开启自动与压缩机进行联动，压缩机开启5秒后冷凝风机403启动，压缩机关闭5秒后冷凝风机403关闭；此时须串联上压力保护开关进行压力保护。

模式二中，冷凝风机403控制功能选择为依据制冷系统压力控制模式时，在压缩机开启之后，冷凝风机403与高压压力值按比例输出进行控制，当高压压力等于26bar时，输出冷凝风机403的启动和转速百分比信号，冷凝风机403按40%转速输出运行；当高压压力值大于30bar时，冷凝风机403按100%转速运行；当高压压力值在26-30bar之间时，冷凝风机403按照比例在40-100%转速运行；当高压压力值小于22bar时，关闭冷凝风机403；通过采集制冷系统的压力，中央处理器输出对冷凝风机403比例控制信号，控制冷凝风机403的转速并降低其输出功率，此功能可保证空调在制冷效果不受影响的情况下，降低空调的整机功耗。

如图6所示，当蒸发风机101选择为模拟信号输出控制时，其运行如下：制冷时温度低于25.5℃，蒸发风机101按最低50%转速运行，温度高于28.0℃，蒸发风机101按最高100%转速进行，温度在25.5-28.0℃之间是，蒸发风机101按照比例在50-100%转速运行；制热时：温度高于24.5℃，蒸发风机101按最低50%转速运行，温度低于22.0℃，蒸发风机101按最高100%转速进行，温度在22.0-24.5℃之间是，蒸发风机101按照比例在100-50%转速运行，通过对室内环境温度的采集，根据室内环境温度的变化，中央处理器输出对蒸发风机101比例控制信号，确保室内环境温度在设定的要求范围内，控制蒸发风机101的转速并降低其输出功率，从而降低空调的整机功率。

具体实施时，在制冷模式控制下，压缩机数量等于1时，当设定温度为26℃时，控制温度≥26℃时，压缩机开启；控制温度≤25.0℃时，压缩机关闭；压缩机数量等于2时，当设定温度为26℃时，室内环境温度≥28.0℃时，1#、2#压缩机开启；室内环境温度≥26℃、≤28.0℃时，1#压缩机开启，2#压缩机关闭，室内环境温度≤24.0℃时，1#、2#压缩机关闭，根据室内环境温度，控制压缩机的启停，当室内温度远大于设定温度时，2个压缩机同时开启，可以快速降低室内的温度；当室内温度略大于设定温度时，只开启1个压缩机，逐渐将室内温度降低到设定温度；当室内温度略小于设定温度时，2个压缩机都关闭；根据室内环境温度，分别控制2个压缩机的启动及停止，可有效控制室内平稳的降低室内的环境温度，并能同时降低空调的能耗。

在制热模式控制下，电加热数量等于1时，电加热具体的逻辑如下：当设定温度为22℃时，室内环境温度≤22℃时，1#电加热开启；室内环境温度≥24℃时，1#电加热关闭，电加热数量等于2时，当设定温度为22℃时，室内环境温度≤16℃时，1#、2#电加热开启，室内环境温度≤20℃时，1#电加热开启，2#电加热关闭，室内环境温度≥23.5℃时，1#、2#电加热关闭；根据室内环境温度，控制电加热的启停，当室内温度远小于设定温度时，2个电加热同时开启，可以快速降提高室内环境温度；当室内温度略小于设定温度时，只开启1个电加热，逐渐将室内温度提高到设定温度；当室内温度略大于设定温度时，2个压缩机都关闭；根据室内环境温度，分别控制2个电加热的启动及停止，可有效控制室内平稳的降低室内的环境温度，并能同时降低空调的能耗。

系统使用的PLC（CPU）及模块为西门子CPU1513-1PN、西门子数字量输入模块和西门子模拟量模块，型号分别为6ES75211B1000AB0和6ES75317KF000AB0,系统使用威纶通MT8101IE触摸屏和组态王软件进行编程、控制及工作状态显示。

Claims (7)

1.一种节能型基站空调，其特征在于：包括机柜本体(5)、蒸发器模块(1)和冷凝器模块(4)，机柜本体(5)为竖直布置的中空矩形结构，机柜本体(5)左侧、右侧各连接设有一个结构相同的侧面门板(2)，侧面门板(2)外侧面相对位置连接设有门板拉手(3)，机柜本体(5)后侧面连接设有背部门板（7），背部门板（7）顶部位置设有多个均匀布置的散热通孔（104），散热通孔（104）顶部相对位置设有显示屏（6），机柜本体(5)前侧面设有防雨格栅（402），防雨格栅（402）底部设有出风弯头（401），机柜本体(5)内部上端相对位置设有竖直布置的蒸发器模块（1）。

2.根据权利要求1所述的一种节能型基站空调，其特征在于：蒸发器模块（1）包括蒸发风机（101），蒸发风机（101）顶部设有蒸发侧出风口（106），蒸发侧出风口（106）置于机柜本体(5)顶部位置，蒸发风机（101）底部设有蒸发侧进风口（107），蒸发侧进风口（107）底部位置设有蒸发隔板（105），蒸发隔板（105）底部连接设有Z型支撑架（9），Z型支撑架（9）底部右侧位置设有蒸发器（103），蒸发器（103）后部和背部门板（7）前侧面相接触，蒸发器（103）前侧面相对位置设有电加热装置（102），散热通孔（104）和蒸发器（103）配合接触，蒸发器（103）底部位置设有电气控制箱（8），电气控制箱（8）底部位置设有冷凝器模块（4）。

3.根据权利要求1所述的一种节能型基站空调，其特征在于：冷凝器模块（4）置于机柜本体(5)内部底端相对位置，冷凝器模块（4）包括竖直布置的冷凝风机（403），冷凝风机（403）顶部设有冷凝侧进风口（407），冷凝侧进风口（407）顶部连接设有冷凝隔板（404），冷凝隔板（404）顶部位置设有冷凝器（405），冷凝器（405）和防雨格栅（402）配合连接，冷凝风机（403）底部设有冷凝侧出风口（406），冷凝侧出风口（406）和出风弯头（401）相连通。

4.根据权利要求2所述的一种节能型基站空调，其特征在于：蒸发风机（101）底部的蒸发侧进风口（107）贯穿蒸发隔板（105）、电加热装置（102）和蒸发器（103）延伸至散热通孔（104）的外部，蒸发器（103）通过电加热装置（102）动作。

5.根据权利要求3所述的一种节能型基站空调，其特征在于：冷凝风机（403）顶部的冷凝侧进风口（407）分别和防雨格栅（402）、冷凝器（405）、冷凝隔板（404）相连通。

6.根据权利要求1所述的一种节能型基站空调，其特征在于：蒸发风机（101）通过底部的Z型支撑架（9）调节高度，蒸发风机（101）和冷凝风机（403）相互平行布置。

7.根据权利要求1-6所述任意一条的一种节能型基站空调的节能控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、模式一，冷凝风机403控制功能选择为联动模式时，压缩机开启5秒后冷凝风机403启动，压缩机关闭5秒后冷凝风机403关闭；；

S2、模式二，冷凝风机403控制功能选择为依据制冷系统压力控制模式时，在压缩机开启之后，冷凝风机403与高压压力值按比例输出进行控制，当高压压力等于26bar时，输出冷凝风机403的启动和转速百分比信号，冷凝风机403按40%转速输出运行；当高压压力值大于30bar时，冷凝风机403按100%转速运行；当高压压力值在26-30bar之间时，冷凝风机403按照比例在40-100%转速运行；当高压压力值小于22bar时，关闭冷凝风机403；

S3、当蒸发风机101选择为模拟信号输出控制时，制冷时，温度低于25.5℃时，蒸发风机101按最低50%转速运行，温度高于28.0℃时，蒸发风机101按最高100%转速进行，温度在25.5-28.0℃之间时，蒸发风机101按照比例在50-100%转速运行；当蒸发风机101选择为模拟信号输出控制时，制热时，温度高于24.5℃，蒸发风机101按最低50%转速运行，温度低于22.0℃，蒸发风机101按最高100%转速进行，温度在22.0-24.5℃之间时，蒸发风机101按照比例在100-50%转速运行。

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