CN201589395U - 机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于通信机房建筑环境设备领域及制冷工程技术领域，是一种机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置，在制冷剂冷凝回液管中串入接有壳管式双机冷凝换热器的壳层，壳管式双机冷凝换热器管程两端分别接入冷却水出水管和冷却水回水管；无风机冷却塔进水端接冷却水回水管，出水端接冷却水出水管，无风机冷却塔进水端还接有循环水泵。本实用新型解决空调在夏季高温气候条件下高压报警现象，提高空调的冷凝换热量，提高空调的COP，减少压缩机和冷凝风机的实际工作时间，降低能耗，达到节能减排的效果。

Description

机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置

技术领域

本实用新型属于通信机房建筑环境设备领域及制冷工程技术领域，具体的说是一种机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置。

背景技术

作为通信机房环境调节主要手段的机房空调系统中，室外机是热量交换的重要部分。解决在低纬度地区高温季节以及室外机集中摆放区域形成的高热密度导致频繁的高压跳机，改善室外机的工作工况，进一步提高空调设备能效，是探索机房专用空调节能减排的一个重要方向。

目前针对低纬度地区高温季节以及室外机集中摆放区域形成的高热密度导致频繁的高压跳机，主要解决方法包括原始的动力维护人员喷水降温通过蒸发冷却来实现，也有实现自动控制的小型喷淋雾化装置，但这些方法容易导致室外机冷凝换热器腐蚀、结垢，从而损坏或者降低室外机的换热效果。尤其是在数据中心这类配备大制冷量多数量机房空调的使用场所，更是需要一种可靠、结构简单的方式来应对这类问题。

从增加过冷度角度来看，目前增加过冷度一般有4种办法(以下摘自“机房专用恒温恒湿空调机组的相关热点问题”《暖通空调》2008第12期)：

1)在冷凝器面积不变的情况下，减少冷凝器的回路数量。比如原来冷凝器有20个回路，可缩小为10个，这样每个回路的长度就增加1倍，液态制冷剂在回路中所占比例就增加，液态制冷剂在空气侧强制对流作用下得到进一步冷却，过冷度增加。但此举的代价是冷凝器每个同路长度增加，回路阻力增大，冷凝压力将升高，压缩机的功耗也将增加。

2)在原配冷凝器的基础上增加过冷盘管，使冷凝后的液体继续得到进一步冷却。但由于进入过冷盘管的液态制冷剂与环境的温差本来已比较小，故而在过冷盘管中能增加的过冷度有限。比如环境温度为35℃，进入过冷盘管前的液态制冷剂温度为40℃左右，出过冷盘管后温度若能达到37℃左右就已接近极限，也就是过冷盘管一般只能使过冷度增加3℃左右。

3)增加回热器。换热器的一侧为10℃左右的低温制冷剂回气，另一侧为冷凝后的液态制冷剂。10℃左右气态制冷剂的比定压热容为0.8kJ/(kg·K)、40℃左右的液态制冷剂比定压热容为1.34kJ/(kg·K)，当经过回热器后液态制冷剂的过冷度增加5～10℃时，回气的过热度将增加8～17℃，较大的回气过热度会引发排气温度升高、压缩机电动机温度升高等问题。

4)在室内机膨胀阀前的储液器上方接一根带减压阀的管路，储液器内的闪发气体可通过减压阀减压后排至气液分离器，其工作原理与闪发式经济器类似，闪发部分的制冷剂释放的冷量可用于剩余制冷剂的降温，增加其过冷度。

其中涉及室外冷凝机的上面第2)种方法尽管可以通过增大冷凝器后同时追加制冷剂，使得大型号冷凝器中增加的部分冷凝盘管内部空间充满液态制冷剂。这样，一方面可使得两相制冷剂所占空间尽量缩小，以维持一定的冷凝压力/温度，同时使积存液体进一步过冷。这种办法虽可使过冷度有一定程度的改善，但此时的回液温度受制于环境温度，改善过冷度所付出的代价不菲。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置，配备结构简单，技术经济性优异，可直接解决风冷室外机散热不足造成制冷量不足甚至频繁出现高压跳机现象。

机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置，包括无风机冷却塔、冷却水出水管、冷却水回水管、风冷室外机、制冷室内主机、制冷剂冷凝回液管和制冷剂冷凝进气管，在制冷剂冷凝回液管中串入接有壳管式双机冷凝换热器的壳层，壳管式双机冷凝换热器管程两端分别接入冷却水出水管和冷却水回水管；无风机冷却塔进水端接冷却水回水管，出水端接冷却水出水管，无风机冷却塔进水端还接有循环水泵。

循环水泵前接有泵前冷却水电动调节阀，循环水泵后接有泵后冷却水电动调节阀。循环水泵与泵前冷却水电动调节阀之间接有过滤器。冷却水出水管与壳管式双机冷凝换热器之间接有冷却水支管路电动调节阀。

本实用新型的优点是：本实用新型在室外机的制冷剂出液管中串联壳管式水冷冷凝换热器，冷却水由无风机型冷却塔提供，通过循环泵既提供冷却塔冷却需要的流体动力，又实现了水冷冷凝换热器的冷却水水循环。这样在原有的风冷冷凝系统上增加水冷冷凝系统，在室外冷凝进风温度、冷凝风量不变的情况下，通过增大冷凝面积，降低空调系统的冷凝压力，解决空调在夏季高温气候条件下高压报警现象，提高空调的冷凝换热量，提高空调的COP，减少压缩机和冷凝风机的实际工作时间，降低能耗，达到节能减排的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的连接示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例以5台制冷室内主机连接为例，连接如图1所示，机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置包括无风机冷却塔1、泵后冷却水电动调节阀2、循环水泵3、过滤器4、泵前冷却水电动调节阀5、冷却水出水管6、冷却水回水管7、冷却水支管路电动调节阀8、壳管式两机冷凝换热器9、风冷室外机10、制冷室内主机11、制冷剂冷凝回液管12和制冷剂冷凝进气管13。在制冷剂冷凝回液管12中串入接有壳管式双机冷凝换热器9的壳层，壳管式双机冷凝换热器9管程两端分别接入冷却水出水管6和冷却水回水管7；无风机冷却塔1进水端接冷却水回水管7，出水端接冷却水出水管6，无风机冷却塔1进水端还接有循环水泵)。循环水泵3前接有泵前冷却水电动调节阀5，循环水泵3后接有泵后冷却水电动调节阀2。循环水泵3与泵前冷却水电动调节阀5之间接有过滤器4。冷却水出水管6与壳管式双机冷凝换热器9之间接有冷却水支管路电动调节阀8。

本实用新型将现有室外管路系统中制冷剂抽出，将制冷剂冷凝回液管12割断，两端串入壳管式双机冷凝换热器9的壳层，壳管式双机冷凝换热器9管程两端分别接入冷却水出水管6和冷取水回水管7管路系统，多台壳管式双机换热器9同程连接。循环水泵3接在无风机冷却塔1进水端。根据流体动力学原理，借用循环水泵3的压力，无风机冷却塔1内置喷管将循环冷却水喷出，使其形成水幕，高速喷出的水幕形成负压带动邻近空气一起运动，水与空气在运动过程中发生动能转换，并同时进行热交换，混合后的水和空气进入扩散器后进一步增压，到达塔体顶部时，由高效挡水器作汽水分离，热气排出塔外，冷却水落至填料层，与进入塔内的空气进行二次热交换，使循环冷却水达到良好的降温效果后进入冷却水出水管路。

利用室内机送风相关的传热计算公式计算出改造后增加的制冷量百分比：

Q₀＝1000cmΔt

式中c为空气的比定压热容，约为1.03kJ/(kg·℃)，计算过程从略；

m为送风的质量流量，约为3.3kg/s，计算过程从略；

Δt为送风温度t1与回风温度t2之差。

改装前后的数据如下表所示：

表1

	送风温度	回风温度	同压	低压	压力降	压缩机电流	过冷度
								加装之前	t1	t2	-	-	-	-	-
加装之后	T1	T2	-	-	-	-	-

因为改造前后c、m均没有变化，故增加的制冷量百分比：

A＝[(T1-T2)-(t1-t2)]/(t1-t2)×100％

通过加装冷却塔后测试所得的数据可以算出加装冷却塔后空调冷量要比未加装换热器增加的百分比。可看出加装冷却塔后的效果明显。同时压降也不大，在合理范围内，此改造可达到预期要求。

本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置，包括无风机冷却塔(1)、冷却水出水管(6)、冷却水回水管(7)、风冷室外机(10)、制冷室内主机(11)、制冷剂冷凝回液管(12)和制冷剂冷凝进气管(13)，其特征在于：在所述制冷剂冷凝回液管(12)中串入接有壳管式双机冷凝换热器(9)的壳层，所述壳管式双机冷凝换热器(9)管程两端分别接入冷却水出水管(6)和冷却水回水管(7)；所述无风机冷却塔(1)进水端接冷却水回水管(7)，出水端接冷却水出水管(6)，所述无风机冷却塔(1)进水端还接有循环水泵(3)。

2.如权利要求1所述的机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置，其特征在于：所述循环水泵(3)前接有泵前冷却水电动调节阀(5)，所述循环水泵(3)后接有泵后冷却水电动调节阀(2)。

3.如权利要求1或2所述的机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置，其特征在于：所述循环水泵(3)与泵前冷却水电动调节阀(5)之间接有过滤器(4)。

4.如权利要求1所述的机房空调风冷型室外机高热密度改造处理装置，其特征在于：所述冷却水出水管(6)与壳管式双机冷凝换热器(9)之间接有冷却水支管路电动调节阀(8)。

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