CN201589350U - 一体式空气能机房专用空调机组 - Google Patents

Abstract

一种一体式空气能机房专用空调机组，属于空气调节设备。本机组包括空气能制冷系统、空调制冷系统，两系统安装在同一机箱内，机箱上部设有上离心风机；下部设有下离心风机，空气能制冷系统和空调制冷系统之间设有风阀，风阀与风阀执行器连接。本实用新型引入低于机房内机电设备要求的较低位空气能到机房内冷却机电设备等具有较大发热元件，达到高效节能的目的。同时采用另一个系统排出机房内较高能位空气到较低室外环境能位空气中，达到零静压冷却机房内机电设备的目的；空气能引入和排出系统与整体式空调系统相结合，即达到了节能减排的目的又保障了温度调节效果。本机组整体式安装，可装入机房内安全，也可装在机房外噪声低、不占空间。

Description

一体式空气能机房专用空调机组

技术领域

本实用新型涉及一种用于对通讯或电力基站机房等排热降温的系统，具体涉及一种采用空气能引入和排出系统与整体式空调系统相结合，不受环境温度的影响，高效节能的一体式空气能机房专用空调机组。

背景技术

随着通讯和电力事业快速发展，通讯和电力基站机房的降温控制已成为一个空调系统要解决的重要课题。目前普遍采用的是普通柜式分体空调器对基站机房内电器设备产生的较大热量进行封闭式降温。由于机房内电器持续不断的产生热量，虽然基站一般采用保温层较厚的聚苯烯发泡板组装而成，已具有较好的保温作用，普通柜式分体空调器还是必须不断的输入冷气。即使是冬季，也要输入冷气才能使机房保持适宜的温度。空调器长期运行带来大量电能的消耗，仅一个15平方米基站机房用于降温空调的电费每年就高达一万元以上；空调器常年运行，加速了空调器损坏，修理成了空调器管理的日常事务，即使这样空调器寿命也只有3年左右；机房大都在山村野外，普通柜式分体空调器都分为室内机和室外机两部份，室外部分必须装在机房外，防盗问题难以解决，给机房的管理带来很多困难。

在针对各种机站的节能减排方面，也采取了一定的措施，如广东省某通讯公司针对基站节能减排制定了相应的方案，如表1所示：

表1 广东某通讯公司移动基站节能减排方案实施情况统计

节能减排技术	基站数量	投资(万元)	效益分析	备注
					空调变频技术	1	0.3万元	节电率约10％	对空调设备寿命影响较大，室外机噪音增加一倍以上，增加业主投诉。
新型空调添加剂	700	80万	节电效果不明显	冷媒量难控制
					空调智能倒换	3	0.3万元	节电效果不明显	继电器经常打火，易引发火警，维护成本加大，且空调制冷量不足
隔热涂层及门窗保温	全部基站	已计入基站建设投资	每基站年节电约900度	已列入基站建设。
					通风系统改造	1	0.2万元	节电10％左右	智能通风设备占地较难解决

从表1可以看出，通讯公司基站已开始着手解决机房的节能减排问题。从基站目前采用的措施中，对空调部分采用了二项措施，其一是采用变频技术，这已是空调器的成熟技术，虽然能降低10％使用成本，但成本较高，且不能解决长期运行易坏易损的问题，由于采用了调频技术，增加了不少电器元件，更加剧了空调器的易坏易损程度。新型空调添加剂，节电效果不明显；空调智能倒换只从控制上解决不了大量节能问题，隔热保温只解决在高温下的传热问题，也不能较大幅度解决节电问题；唯有基站通风可能解决较大幅度的节能减排问题，但目前针对基站通风与制冷系统相结合达到节能减排的技术方案。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种将基站通风系统与制冷系统相结合，有效解决基站机房的节能减排、空调系统运行时间过长和空调防盗问题的一体式空气能机房专用空调机组。

本实用新型的目的是这样实现的：一种一体式空气能机房专用空调机组，包括空气能制冷系统和空调制冷系统，空气能制冷系统和空调制冷系统安装在同一机箱内，机箱上部设有上离心风机以及与上离心风机对应的上出风口，下部设有下离心风机以及与下上离心风机对应的下出风口，空气能制冷系统和空调制冷系统之间设有风阀，风阀与风阀执行器连接。

空调制冷系统的压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接，冷凝器和蒸发器通过毛细节流管连接，蒸发器下部设有接水盘，接水盘通过导水管与滴水盘连接，滴水盘置于冷凝器上方。

空调制冷系统的蒸发器安装在机箱上部，压缩机安装在机箱下部，冷凝器安装在机箱中部。

空气能制冷系统由上离心风机、下离心风机以及风阀执行器和由风阀执行器控制的风阀叶构成。

空调制冷系统各部件的连接采用钎焊封闭式连接。

本实用新型的有益效果如下：

1、将室外较低能位的空气引入室内，同时将室内较高能位的空气排出室外。由于机房本身有较好的保温能力，室内电器设备等发热元件的发热量不会靠机房墙壁的自然对流传热全部传至室外，只要余热在增加，室内的温度就会上升，空气吸收发热电器元件的余热量，空气能级会不断增加，达到室内机电设备不允许温度，此时室内的高能位空气必须排出，并补充较低位能级的空气，才能将电器件的环境温度控制在一定范围内。如果室外环境温度低于机房内电器件的允许温度，控制器通过执行器将空调器进出风口关闭，而低能位空气引进风口和高能位空气排出风口打开，低能位空气引进风扇自动将室外低能位空气引入室内，同时室内高能位空气被排出室外。室内空气有进有出，基本达到平衡，不会出现正负压差。防止电子设备的真空放电或空气自动凝露等不良现象。由于风机引进和排出的风道都没有通过空调器的蒸发器和冷凝器，只经过了进风过滤器，风阻很小，进出风量可达到最大。风量为3000m³/h，引进低能位空气温度为25℃相对湿度为50％时热焓为50.40kj/kg；控制温度为28℃，相对湿度为50％时热焓为58.44kj/kg；其冷量可达7710.6w。即只要有3℃温差，风量为3000m³/h其制冷量即可达到一台3匹空调器的制冷量，风机的耗电量只有900W，其能效比可达8.57w/w.在此工况下，一台普通空调器的最大能效比只有4w/w左右，即可节电114％。一年中春秋冬三季基本上温度都低于28℃，也就是说这三季几乎全部直接利用空气能即可达到降低机房内控制温度的目的。此时空调系统只有在夏季使用，在夏季也有昼夜温差，也有直接引进低能们空气冷却机房的可能，因此在本系统中空调器的使用时间只有全部采用空调器制冷降温的25％。很大程度上提高空调系统的使用时间，延长了空调器的寿命，降低了空调器的损坏率。本专利还采用蒸发器的凝结水冷却冷凝器，降低空调系统的运行功率，可结电10％左右，更重要的是使空调系统运行期间产生的水气化，成为没有出水的空调器。

2、本专利采用了一体式单风阀结构，这是本专利的重要特点。由于单独引进、排出室内外空气，还要用同一系统为空调器的室内侧空气循环和室外空气循环，一般采用双体四风阀系统，即使空调系统采用整体式，但与低能位空气引进系统联机后，一般也只能采用双体结构，但本机采用一体结构，空调系统采用整体式，只有焊接连接，不采用分体式的阀连接，整个制冷系统为全封闭系统，与普通分体空调比，几乎没有漏点。充注冷媒的精度也高于分体式空调器。更巧妙的是本专利只采用了一个风阀即可完成四个风阀才能完成的多项功用。仅此项比四风阀系统降低设计成本75％。更重要的是减少了控制元件，简化了控制程序，降低了故障率，提高了产品的可靠性。

3、安装方式多样化，可适应各种地区的安装要求。由于采用一体式结构，整个机组只有两个进出风系统，可以整体安装在室内，也可整体安装在室外，在机房墙上只开两个孔即可，与普通整体空调器的安装方式一样。整体安装在室内适宜于乡村野外机房安装，加上线控控制器，可以隔房控制，也可以采用专用的遥控系统，实现远程控制。还可整机安装在室外可以不用考虑室内的安装空间，但机房降温专用机组应考虑防盗问题，外加防护网即可，此安装方式可降低室内的噪声。

4、本机房专用机组采用全自动控制、线控和遥控系统，室内温度高于室内最低设定温度(即机房内电子设备的最低允许温度)，低于最高设定温度(即机房内电子设备的最高允许温度)，室外温度也低于室内设定温度2℃时，空气能风机自动运行，直到室内温度达到最低设定温度时，风机停止运行；室内温度高于设定温度，室外温度低于室内最高设定温度2℃时，空调器系统自动打开运行，直到低于室内最高设定温度2℃时，空调系统停止运行，直到室内温度上升至最高设定温度时，空调系统又自动打开运行；如果室内温度降至室内最高设定温度2℃时，室外温度也低于室内最高设定温度2℃，此时改为空气能风机运行。此运行方法可以最大限度使用空气能对机房进行降温，最少作用空调系统对机房进行降温，其能效比可达到最大，可达到最大节能效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本专利的空气能运行空气通道示意图。

图2是本专利的空调系统运行的空气通道示意图。

图3是本专利的空调系统连管示意图。

图4是本专利的空调系统制冷循环图。

图5是本专利的接水盘与滴水盘连接示意图。

图6是本专利的空气能和空调系统冷却风阀叶片位置示意图。

具体实施方式

本专利的结构如下：一种一体式空气能机房专用空调机组，包括空气能制冷系统和空调制冷系统，空气能制冷系统和空调制冷系统安装在同一机箱内，机箱上部设有上离心风机2以及与上离心风机2对应的上出风口1；下部设有下离心风机12以及与下离心风机12对应的下出风口15，空气能制冷系统和空调制冷系统之间设有风阀5，风阀5与风阀执行器6连接。

空调制冷系统的压缩机13分别与冷凝器10和蒸发器4连接，冷凝器10和蒸发器4通过毛细节流管14连接，蒸发器4下部设有接水盘7，接水盘7通过导水管9与滴水盘8连接，滴水盘8置于冷凝器10上方。

空调制冷系统的蒸发器4安装在机箱上部，压缩机13安装在机箱下部，冷凝器10安装在机箱中部。

空气能制冷系统由上离心风机2、下离心风机12以及风阀执行器6和由风阀执行器6控制的风阀叶5构成。

空调制冷系统各部件的连接采用钎焊封闭式连接。

空气能制冷系统与空调制冷系统的自动控制模式和空气能制冷系统的除湿自动控制均采用根据室外环境温度、室内最高设定温度和最低设定温度对压缩机、离心风机和风阀开停进行控制。

在空调机组进风口16

本专利采用全自动控制模式。室内设定温度和室外设定温度可根据要求设定，最高设定温度设定范围为20℃～30℃，最低设定温度为10℃～20℃。出厂最高设定温度为28℃，最低设定温度为16℃。

表2为机站室内温度上升阶段压缩机、风机、电动阀运行状态。

表3为室内温度下降阶段压缩机、风机、电动阀运行状态：

表4为除湿模式运行时，风机、压缩机和风阀运行状态：

表2室内温度上升阶段压缩机、风机、电动阀运行状态

表3室内温度下降阶段压缩机、风机、电动阀运行状态：

室内湿度低于最大设置湿度时，机组按以上正常自动运行模式运行。在空气能制冷运行期间，可设置湿度控制运行。只有最大湿度的设置，没有最小湿度的设置。室内最大湿度设置范围为15％～95％，出厂时湿度设置为90％。除湿运行模式为空气能制冷运行模式与空调系统制冷运行模式定时运行，室内最高设定温度和最低设置同步控制。除湿模式运行时，风机、压缩机和风阀运行状态如表4。

表4 除湿模式运行时，风机、压缩机和风阀运行状态：

空气能制冷运行控制如图1所示，风阀执行器6处于关状态，风阀叶片5于竖直方向，如图6中空气能制冷风阀叶片位置，风阀5的叶片上部关闭蒸发器4通风道，风阀5叶片下部关闭冷凝器10的通风道，室外较低温度空气穿过外墙的进风口16，通过冷凝器10右侧通道及蒸发器4和风阀5叶片上部右侧通道，被上离心风机2吸入，由出风口1送入窒内，降低室内空气温度，达到降低室内电器设备温度的目的；同时，室内较高温度空气通过机组正面开口上的过滤器3和蒸发器4左侧的通道，穿过风阀5叶片下部和冷凝器10左侧通道，被离心风机13从出风口排出外墙，达到将室内高温空气排出室外，为零静压引入室外较低温度直接替换室风高温空气创造条件。这样可以最大限度利用低于室内最高设定温度空气降低室内空气温度。

空调制冷循环如图3、图4所示：空调制冷系统为全封闭系统，冷媒通过压缩机13、冷凝器10、毛细管14和蒸发器4完成制冷循环。压缩机13吸入经过蒸发器4的低温低压冷媒过热气体，压缩成为高温高压气体；高温高压气体在冷凝器10中放热，与穿过冷凝器10的空气进行热交换，冷媒被冷凝成较低温度的高压液体；较低温度的高压液体经毛细管14节流，变成低温低压的气液混合体；低温低压的冷媒气液混合体，进入蒸发器4，冷媒在蒸发器内吸收室内较高温度空气热量，蒸发为低温低压的过热气体，从而达到降低室内空气温度的目的，完成一个制冷循环。

空调系统制冷运行控制，如图2所示：风阀执行器6处于开状态，风阀5叶片为倾斜方向，位置图6中所示，风阀5叶片上部打开蒸发器4与上部离心风机2的通风道，同时关闭蒸发器4与冷凝器10右侧通道，室内热空气由机组前面风口上的过滤器11进入机组，经过蒸发器4进行热交换，成为较低温度冷气，冷气由上离心风机2经出风窗1导入室内，以降低高于设定温度的室内空气温度，在室外环境温度高于室内设定温度时，也能降低室内空气温度的目的，降低温度的室内空气被离心风机2送回室内，达到降低室内空气温度的目的；风阀5叶片下部打开冷凝器10与下部离心风机13的通风道，同时关闭冷凝器12与蒸发器4和离心风机2的通道，室外空气穿过外墙的进风口16，通过冷凝器10进行热交换，冷却冷媒后高温空气，被离心风机12以外墙上的下出风口15排至窒外，降低冷媒温度，达到冷凝冷媒的目的。

凝水利用，如图5所示，本专利中空调系统蒸发器4的凝水流到接水盘7中，通过导水管9，流入滴水盘8中，滴水盘8中有许多小孔，均匀地分流到滴水盘8下部的冷凝器10的上部，逐渐流过冷凝器10的散热和管道上，通过冷凝器10内冷媒的温度高达90℃，在常温空气与蒸发器4凝水(约12℃)的冷却下，使冷媒达到较大的过冷度，降低了压缩机的功率，提高了空调系统的制冷能力，同时蒸发器4的凝水在冷凝器10上逐渐被气化，使本机组成为无水制冷产品，减少了空调器的排水设计。按空调系统制冷的工况和风量计算，一台3匹机的空调系统室内循环风量约2000m³/h，室内循环进风温度为27℃，湿球温度为19.5℃，其含湿量为11.1g/kg，出风温度为15℃，湿球温度为13℃，含湿量为8.5g/kg，该空调系统蒸发器凝水量为5.875kg/h，水的气化潜热为540kcal/kg，1台3匹空气能机房降温专用机空调系统的气化潜热达3172kcal/h，冷凝器10的热负荷将减少50％左右，如果冷凝器散热面积按无凝水冷却设计时，空调系统的COP值可达到4w/w以上，比国家规定的空调节能指标高25％。

Claims (6)

1.一种一体式空气能机房专用空调机组，包括空气能制冷系统和空调制冷系统，其特征在于：空气能制冷系统和空调制冷系统安装在同一机箱内，机箱上部设有上离心风机(2)以及与上离心风机(2)对应的上出风口(1)；下部设有下离心风机(12)以及与下离心风机(12)对应的下出风口(15)，空气能制冷系统和空调制冷系统之间设有风阀(5)，风阀(5)与风阀执行器(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一体式空气能机房专用空调机组，其特征在于：空调制冷系统的压缩机(13)分别与冷凝器(10)和蒸发器(4)连接，冷凝器(10)和蒸发器(4)通过毛细节流管(14)连接，蒸发器(4)下部设有接水盘(7)，接水盘(7)通过导水管(9)与滴水盘(8)连接，滴水盘(8)置于冷凝器(10)上方。

3.根据权利要求2所述的一体式空气能机房专用空调机组，其特征在于：空调制冷系统的蒸发器(4)安装在机箱上部，压缩机(13)安装在机箱下部，冷凝器(10)安装在机箱中部。

4.根据权利要求1所述的一体式空气能机房专用空调机组，其特征在于：空气能制冷系统由上离心风机(2)、下离心风机(12)以及风阀执行器(6)和由风阀执行器(6)控制的风阀叶(5)构成。

5.根据权利要求1或2所述的一体式空气能机房专用空调机组，其特征在于：空调制冷系统各部件的连接采用钎焊封闭式连接。

6.根据权利要求1所述的一体式空气能机房专用空调机组，其特征在于：空气能制冷系统与空调制冷系统的自动控制模式和空气能制冷系统的除湿自动控制均采用根据室外环境温度、室内最高设定温度和最低设定温度对压缩机、离心风机和风阀开停进行控制。

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