CN201852257U - 大型空调制冷机的回风预冷换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大型空调制冷机的回风预冷换热系统，包括依次相连的室内换热器、流体回路、室外换热器和室外散热装置，室内换热器设置于大型空调制冷机室内机组的回风口处，室内换热器包括一个或多个连接的金属扁管式换热器，金属扁管式换热器设置成使所述室内换热器具有朝向回风口的整体出风口，所述整体出风口与回风口相匹配，大型空调制冷机的回风穿过金属扁管式换热器，经金属扁管式换热器换热后被冷却，再经所述整体出风口进入所述回风口。该换热系统高效紧凑，对回风进行预冷，实现机房的高效节能。

Description

大型空调制冷机的回风预冷换热系统

技术领域

本实用新型涉及一种换热技术，特别是一种大型空调制冷机的回风预冷换热系统。

背景技术

大型通信机房或者服务器机房，由于大量的热需要散发，通常采用多台大型空调制冷机全年运行，对机房室内空气进行冷却，每年消耗大量的电力。而且在冬季或外气温度较低的过度季节的地域，室外的冷能不能有效的利用，实际上是能源的极大浪费。

传统的空气回热或预冷系统体积大，而且换热效率较低，很难适合空间受到限制的机房的散热。

实用新型内容

本实用新型针对现有的机房室内空气冷却需要消耗大量电力能源，而传统的空气回热或预冷系统体积大，换热效率较低的问题，提供一种大型空调制冷机的回风预冷换热系统，对回风进行预冷，实现机房的高效节能。

本实用新型的技术方案如下：

一种大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，包括依次相连的室内换热器、流体回路、室外换热器和室外散热装置，所述室内换热器设置于大型空调制冷机室内机组的回风口处，所述室内换热器包括一个或多个连接的金属扁管式换热器，金属扁管式换热器设置成使所述室内换热器具有朝向回风口的整体出风口，所述整体出风口与回风口相匹配，所述大型空调制冷机的回风穿过金属扁管式换热器，经金属扁管式换热器换热后被冷却，再经所述整体出风口进入所述回风口。

所述金属扁管式换热器包括金属扁管和翅片，所述金属扁管为单个或在两端头至少一端连通的多个，所述多个金属扁管的扁平面两两相对、间隔一间距并排排列；所述翅片为连接或焊接在金属扁管外部或多个金属扁管之间的铝翅片，所述金属扁管一端或两端直接通过焊接工艺封入所述流体回路使各金属扁管与流体回路连通或所述金属扁管一端或两端与所述流体回路相贴合。

所述金属扁管为铝或铝合金或铜或铜合金扁管。

所述金属扁管的宽度为18mm-70mm，厚度为1mm-4mm；所述间距为5mm-30mm。

所述金属扁管为金属经挤压或者焊接制成的扁平中空结构或其内具有两个或两个以上平行通孔结构的扁平板。

所述金属扁管的管内设置有起强化传热作用的若干微翅片或者微槽。

所述金属扁管为两端封装的具有微热管阵列结构的平板热管，所述金属扁管的管内设置有起强化传热作用的若干微翅片或者微槽。

当室内回风温度与室外温差为x℃时，在回风风速1-6m/s条件下每平米进风面积的室内换热器的换热功率大于等于2xKW，且所述室内换热器沿回风口的垂直方向的厚度小于等于18cm，穿过室内换热器的空气流动阻力在风速为5m/s时小于等于180Pa。

所述室内换热器的多个金属扁管式换热器的连接为各金属扁管式换热器的侧端端面两两相对排成一排顺次连接或两两前后叠合并排连接。

所述室外换热器为空冷换热器，所述空冷换热器包括带翅片的金属扁管；所述室外散热装置为风扇式空冷散热装置。

所述室外换热器为水冷换热器；所述室外散热装置为冷却塔。

所述流体回路为热管回路。

所述流体回路中设置有液体循环泵和/或设置有自动温度控制器。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型涉及的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，在空调制冷机的回风口处设置室内换热器，且室内换热器的整体出风口与大型空调制冷机室内机组的回风口相匹配，并依次设置流体回路、室外换热器和室外散热装置，室内换热器能够将回风口处回风的热量经过室内换热器的所述金属扁管式换热器交换后被带到流体回路中的液体中，实现对回风的预冷，流体回路中的流体经室外换热器与室外的冷能换热，并通过室外散热装置将热量散发出去。该换热系统专门针对空间受到限制的机房进行高效换热，克服了传统的空气回热或预冷系统体积大、换热效率低的缺点。并且该换热系统将室外的冷能引入到大型空调制冷机室内机组的回风口，对回风进行预冷，实现了室外冷能的有效利用，避免了能源的浪费，并且无需消耗大量电力对机房室内空气进行冷却，实现了机房的高效节能。

金属扁管式换热器包括金属扁管和翅片，金属扁管一端或两端与所述流体回路相贴合或直接通过焊接工艺封入所述流体回路。大型空调制冷机的回风穿过该金属扁管管壁和翅片形成的通道，向金属扁管和翅片放热，并由金属扁管内的介质吸收热量，并将该热量带到其一端或两端连接的流体回路的液体中，实现对回风的预冷。

室内换热器包括多个金属扁管式换热器时，多个金属扁管式换热器的连接方式为各金属扁管式换热器的侧端端面两两相对排成一排顺次连接或两两前后叠合并排连接。通各金属扁管式换热器若排成一排顺次连接能够增加通风面积；该连接方式若为两两前后叠合连接，能够增加单位通风面积内的金属扁管外的翅片换热面积。

室外换热器采用空冷换热器，空冷换热器包括带翅片的金属扁管；室外散热装置采用风扇式空冷散热装置。室外冷空气通过空冷换热器中的翅片吸收流体回路通过空冷换热器的金属扁管输运过来的热量，并通过风扇式空冷散热装置将热量散发出去，实现冷却的目的。

室外换热器采用水冷换热器，室外散热装置采用冷却塔，水冷换热器通过冷却塔的冷水将流体回路中的流体冷却。

将室内换热器中的金属扁管两端封装成为平板热管，并在管内设置起强化传热作用的若干微翅片或者微槽，充分利用了热管高效换热的特性，设置微翅片或者微槽能够进一步增强管内液体工质的换热能力，且微翅片与管内壁之间具有毛细力，微翅片与微翅片之间如果距离合适也会产生毛细力，毛细力的形成促进了工质的流动，也有助于增强传热能力。

附图说明

图1为大型空调制冷机的回风预冷换热系统的优选结构示意图。

图2为大型空调制冷机的回风预冷换热系统的另一优选结构示意图。

图3为室内换热器的优选结构示意图。

图4为优选金属扁管与流体回路相贴合的结构示意图。

图中各标号列示如下：

1-大型空调制冷机；2-室内换热器；3-流体回路；4-室外换热器；5-室外散热装置；6-回风口；7-送风口；8-架空地板；9-吊顶；10-液体循环泵；11-金属扁管式换热器；12-金属扁管；13-铝翅片；14-支架；15-流体入口；16-流体出口；17-平板热管；18-整体出风口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

图1为大型空调制冷机的回风预冷换热系统的优选结构示意图，该系统包括依次相连的室内换热器2、流体回路3、室外换热器4和室外散热装置5，室内换热器2设置于大型空调制冷机1室内机组的回风口6处，并设置室内换热器2具有朝向回风口6的整体出风口18，整体出风口18与该回风口6相匹配，室内换热器2的大小也与该回风口6相匹配。室内换热器2包括一个或多个连接的金属扁管式换热器，该金属扁管式换热器可以包括单个或多个金属扁管以及在金属扁管外部或多个金属扁管之间连接或焊接的铝翅片，即形成金属扁管翅片换热器，如图3所示的室内换热器2的优选结构示意图，一个或多个连接的金属扁管式换热器形成使室内换热器2具有朝向回风口6的整体出风口18。对于该室内换热器包括多个金属扁管式换热器11的实施例，相邻金属扁管式换热器11之间侧端端面相对，通过支架14并排连接，形成一排顺次连接的结构，每个金属扁管式换热器11包括多个金属扁管12以及在多个金属扁管12之间焊接的铝翅片13，金属扁管12的材料可以是铝及其合金材料，或者是铜及其合金材料，多个金属扁管可以是有两个或两个以上相同或不同厚度的金属扁管12组合而成，这种组合可以是两两金属扁管的扁平面相对，间隔一定间距并排排列设置，该间距为5mm-30mm，如图3所示，各金属扁管12至少一端头连通，图3中是两端头分别连通。金属扁管12的扁平面垂直于回风口6开口面，并使两两金属扁管12之间的铝翅片形成朝向回风口6的空气流通通道，将金属扁管式换热器11合理组合，使金属扁管12朝向回风口6的端头形成与回风口6大小相适合的整体出风口18。优选地，两两金属扁管12之间的铝翅片沿垂直于回风口6开口面方向纵向延伸设置，并在横向成波纹状铝翅片，以形成朝向开口面的通畅的气流通道，使回流的气流沿着平行于金属扁管12扁平面在铝翅片13纵向延伸的方向，在两两相邻铝翅片13与金属扁管12之间构成的通道进行通风，充分与铝翅片和金属扁管12表面接触，进行热交换。图3中的铝翅片13从横截面看为锯齿形(波纹状)。

优选地，金属扁管翅片换热器11通过焊接工艺封入流体回路3(当然可以将外侧的金属扁管12与流体回路3贴合)，按照流体流动方向在金属扁管翅片换热器11上设置依次与流体回路3连通的流体入口15和流体出口16，流体入口15和流体出口16分别与金属扁管翅片换热器11中的各金属扁管12连通，流体回路3中的流体通过流体入口15进入各金属扁管12中，并通过流体出口16流回流体回路3。当金属扁管式换热器为多个时，其连接方式除了图3所示的侧端端面相对排列连接外，还可以是各金属扁管式换热器两两前后叠合连接，其中，侧端端面相对连接能够增加通风面积，前后叠合连接能够增加单位通风面积内的金属扁管外的铝翅片换热面积。

室内换热器2可根据室内气流组织的需要设置于室内任意位置。当室内室外温差为1℃时，每平米进风面积的室内换热器2的换热量不低于2KW，且室内换热器2沿回风口的垂直方向的总厚度不超过18cm，穿过室内换热器2的空气流动阻力在风速为5m/s时不超过180Pa，满足上述条件金属扁管优选的宽度为18mm-70mm，厚度为1mm-4mm。上述两两金属扁管的间距为5mm-30mm，翅片突出金属扁管表面的高度可以与该间距一致，也可以小于该间距。大型空调制冷机1的回风通过室内换热器2的铝翅片放热，并由金属扁管内的介质将热量带到通过其一端或两端直接焊接封入而连通的流体回路3的流体中，实现对回风的预冷。

该实施例中的流体回路3中的流体为非导电液体介质，且流体回路3中设置有液体循环泵10，能够保证流体回路中流体的循环。室外换热器4为水冷换热器，即液-液换热器，室外散热装置5为冷却塔。室内换热器2将大型空调制冷机1的回风口6处的热量带到流体回路3的液体中，在液体循环泵10的带动下，流体回路3中的液体经水冷换热器换热，水冷换热器通过冷却塔的冷水将流体回路3中的液体冷却，实现对回风的预冷。此外，设置有循环液体泵10的流体回路3中还可以设置自动温度控制器，通过控制液体流速以防止室内换热器2表面结露。

图2为大型空调制冷机的回风预冷换热系统的另一优选结构示意图，该实施例的流体回路3采用热管回路，即由热管连接室内换热器2并穿过吊顶9连接至室外换热器4，热管回路自然形成热管效应。室外换热器4可以采用空冷换热器，即为气-液换热器，设置于室外通风良好的地方，该空冷换热器也可以包括带翅片的金属扁管；室外散热装置5采用风扇式空冷散热装置，如采用与室外换热器4相匹配的一组风扇。室内换热器2能够将大型空调制冷机1的回风口6处的热量带到流体回路3的流体中，即热量进入到热管蒸发段的液体工质中，蒸发段中液体工质吸热后蒸发汽化，自然流动至冷凝段，冷凝段经室外换热器4换热，同时液化，并依靠重力或者毛细力作用流回蒸发段，自动完成回路循环，室外冷空气通过空冷换热器中的翅片吸收作为流体回路3的热管通过室内换热器2的金属扁管输运过来的热量，并通过风扇将热量散发出去，实现冷却的目的，最终实现对回风的预冷，回风预冷后经大型空调制冷机1及架空地板8输送至送风口7的风即为冷风，可降低大型空调制冷机1的运行功率，起到节能作用。

在图2所示的实施例中，室内换热器2中的一个或多个金属扁管翅片换热器中的单个或多个金属扁管可以是由金属平板经过挤压工艺或者焊接工艺制成的中空结构或者是两个或两个以上平行通孔结构，金属扁管的宽度为18mm-70mm，厚度为1mm-4mm，金属扁管之间的间距一般为5mm-30mm，并在金属扁管外部或多个金属扁管之间设置用于换热的铝翅片，这个范围的金属扁管不仅制作工艺相对简单可靠，且能使管内液体传热热阻与管外的气体换热热阻基本保持均衡，使得金属扁管式换热器的换热效率最佳且金属扁管式换热器相对紧凑。金属扁管的管内还可以设置起强化传热作用的若干微翅片或者微槽。当金属扁管两端封装成为其内具有微热管阵列结构的平板热管时，金属扁管的一端或者两端可以通过与流体回路相贴合的方式进行热量的传递，如图4所示的优选金属扁管与流体回路相贴合的结构示意图，此时的金属扁管两端封装成单热管的平板热管17或其内具有阵列微热管的平板热管17，平板热管17与流体回路3直接贴合。当然，在图1所示的实施例中，金属扁管为挤压或者焊接制成的中空结构或多组平行通孔结构，若将金属扁管式换热器和流体回路整体抽真空后加入流体工质再进行密封，则可以将金属扁管式换热器和流体回路整体形成一个热管。

本实用新型涉及的大型空调制冷机的回风预冷的高效紧凑的换热系统，将室外的冷能引入到现有机房制冷机的回风口，对回风进行预冷，实现机房的高效节能。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (12)

1.一种大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，包括依次相连的室内换热器、流体回路、室外换热器和室外散热装置，所述室内换热器设置于大型空调制冷机室内机组的回风口处，所述室内换热器包括一个或多个连接的金属扁管式换热器，金属扁管式换热器设置成使所述室内换热器具有朝向回风口的整体出风口，所述整体出风口与回风口相匹配，所述大型空调制冷机的回风穿过金属扁管式换热器，经金属扁管式换热器换热后被冷却，再经所述整体出风口进入所述回风口。

2.根据权利要求1所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，所述金属扁管式换热器包括金属扁管和翅片，所述金属扁管为单个或在两端头至少一端连通的多个，所述多个金属扁管的扁平面两两相对、间隔一间距并排排列；所述翅片为连接或焊接在金属扁管外部或多组金属扁管之间的铝翅片，所述金属扁管一端或两端直接通过焊接工艺封入所述流体回路使各金属扁管与流体回路连通或所述金属扁管一端或两端与所述流体回路相贴合。

3.根据权利要求2所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于所述金属扁管为铝或铝合金或铜或铜合金扁管。

4.根据权利要求2或3所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于所述金属扁管为金属经挤压或者焊接制成的扁平中空结构或其内具有两个或两个以上平行通孔结构的扁平板。

5.根据权利要求4所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于所述金属扁管的管内设置有起强化传热作用的若干微翅片或者微槽。

6.根据权利要求2或3所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于所述金属扁管的宽度为18mm-70mm，厚度为1mm-4mm；所述间距为5mm-30mm。

7.根据权利要求2或3所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于所述金属扁管为两端封装的具有微热管阵列结构的金属平板，所述金属扁管的管内设置有起强化传热作用的若干微翅片或者微槽。

8.根据权利要求2所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，当室内回风温度与室外温差为x℃时，在回风风速1-6m/s条件下每平米进风面积的室内换热器的换热功率大于等于2xKW，且所述室内换热器沿回风口的垂直方向的厚度小于等于18cm，穿过室内换热器的空气流动阻力在风速为5m/s时小于等于180Pa。

9.根据权利要求2所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，所述室内换热器的多个金属扁管式换热器的连接为各金属扁管式换热器的侧端端面两两相对排成一排顺次连接或两两前后叠合并排连接。

10.根据权利要求1所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，所述室外换热器为空冷换热器，所述空冷换热器包括带翅片的金属扁管，所述室外散热装置为风扇式空冷散热装置；或所述室外换热器为水冷换热器，所述室外散热装置为冷却塔。

11.根据权利要求1所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，所述流体回路为热管回路。

12.根据权利要求1所述的大型空调制冷机的回风预冷换热系统，其特征在于，所述流体回路中设置有液体循环泵和/或设置有自动温度控制器。

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