CN204240494U - 一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调，包括壳体以及位于壳体顶部的过滤网，过滤网一侧的下方设置挡板构成半封闭区间，所述半封闭区间内由上至下依次设置风阀、无机湿膜和循环水箱，所述无机湿膜一侧设有上水管，无机湿膜底部设有回水管，回水管连通循环水箱；所述过滤网下设有EC风机。

Description

一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调

技术领域

本实用新型涉及一种空调，特别是一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调。

背景技术

目前恒温恒湿空调采用内置的加湿装置维持房间湿度在设定范围，内置的加湿装置一般为电极加湿，这种加湿方式是利用电极电离水中的阴阳离子，加速阴阳离子的运动速度，蒸发出水分子，用风机将加湿后的湿空气吹到需要加湿的场所，电极加湿耗电量较大，运行费高，不使用软化水或蒸馏水时，加湿器内部易结垢，清洗困难。

另一种机房加湿方式是采用集中加湿替代电极加湿，集中加湿方式为湿膜加湿，它的原理是用水的自然蒸发来加湿空气，由于去除了电加热这一环节，湿膜加湿相对于电极加湿节能优势明显，但由于湿膜加湿器体积较大，占用了机房空调间面积，减少空调的数量，从而降低了机房整体制冷效果，影响到机房内机架摆放的数量。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调。

为了解决上述技术问题，包括壳体以及位于壳体顶部的过滤网，过滤网一侧的下方设置挡板构成半封闭区间，所述半封闭区间内由上至下依次设置风阀、无机湿膜和循环水箱，所述无机湿膜一侧设有上水管，无机湿膜底部设有回水管，回水管连通循环水箱；所述过滤网下设有EC风机。

本实用新型中，所述的循环水箱内设有水泵，循环水箱底设有排水管。

本实用新型中，所述挡板另一侧壳体内设有蒸发器，蒸发器设有联通外部的供回水管。

本实用新型中，所述EC风机位于壳体内底部。

本实用新型中，所述EC风机位于蒸发器下部壳体外部。

本实用新型中，所述风阀，无机湿膜，上水管，回水管，循环水箱，水泵，排水管即可以单独加湿模块外挂在机房空调壳体上，也可以内置于机房空调壳体。

有益效果：通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调(机房专用空调与湿膜加湿相结合)是将湿膜加湿装置进行模块化设计与空调机组进行集成，满足机房温度及湿度要求，实现温度、湿度控制一体化的智能产品。当室内湿度不满足设定值时，可通过风阀执行器调节风道大小，从而调节经过湿膜的风量，达到调节机房湿度的目的，采用该方式能有效降低加湿的耗电，可大幅度节电。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1a是EC风机位于壳体底部的空调结构示意图。

图1b是EC风机位于蒸发器下部壳体外的空调结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细说明。

如图1a，本实用新型包括过滤网1、风阀2、无机湿膜3、上水管4、回水管5、循环水箱6、水泵7、排水管8、EC风机9、供回水管10、挡板11、蒸发器12和壳体13，所述过滤网1设在壳体13内的顶部，过滤网1下设有挡板11隔开空间，挡板11一侧设有风阀2，风阀2下分别设有上水管4和回水管5，回水管5后设有无机湿膜3，上水管4和回水管5下端设有循环水箱6，循环水箱6中设有水泵7，底部设有排水管8，空调壳体13内设有EC风机9，挡板另一侧的壳体13内设有蒸发器12，蒸发器连接有联通外部的供回水管10。

图1b中，EC风机9位于蒸发器12下部的空调壳体外。

本实用新型在使用时，室内回风首先经过滤网1后，一部分直接通过蒸发器12进入EC风机9，一部分通过风阀2进入由风阀2，无机湿膜3，上水管4，回水管5，循环水箱6，水泵7和排水管8组成的湿膜加湿模块，空气经过无机湿膜3后，与经过蒸发器12冷却后的空气进行混合后，经EC风机9送入机房，空调通过采集室内回风温湿度值，与设定值进行比较，对风阀开度进行连续调节，使机房温湿度始终无限趋近设定值，从而达到恒温恒湿的控制，湿膜加湿模块既可作为独立加湿模块外挂在空调机组上，也可在空调机组内置。

利用湿膜加湿代替电极式加湿到底会有多大的经济效益，以南京地区某机房为例做下测算。

该机房共规划了77个机架，考虑到机架功耗变化，单架功耗按照4.4KVA计，设备发热量按设备负荷的90％计算，则设备所需冷负荷：Q₁＝304.92kW。机房面积约250m²，由围护结构传热量、外窗太阳辐射、人员及照明等因素引起的冷负荷指标取90W/m²，Q₂＝22.5Kw，则Q＝Q₁+Q₂＝327.42kW。

考虑机房保持正压需求，该机房考虑新风配置，空调系统的新风量3000m³/h。

机房加湿量需求计算：

条件一(A点)：南京地区冬季空调室外计算干球温度：t₁＝-4.1℃，冬季空调室外计算相对湿度：φ₁＝76％，ρ₁＝1.3kg/m³，d₁＝1.9g/kg。

条件二(B点)：通信机房室内设计参数为：t₂＝24℃，ψ₂＝50％，d₂＝9.3g/kg。

加湿量D＝m₂d₂-m₁d₁＝m₁(d₂-d₁)＝ρ₁V₁(d₂-d₁)＝1.3*3000*(9.3-1.9)/1000＝28.86kg。

机房空调配置方案一(带电极式加湿空调)：

由总计算冷负荷327.42kW计，综合考虑容量备份和冷备份，机房终局配置6台某品牌精密恒温恒湿冷冻水型下送风空调机组(带电极式加湿功能)其中5主1备，单台制冷量70kW，5台主用空调总加湿能力45kg/h＞28.86kg/h，满足机房加湿需求。

机房空调配置方案二(无加湿空调+湿膜加湿空调)：

3台空调无加湿功能，另外3台为湿膜加湿空调，则总加湿量30kg/h＞28.86kg/h，满足机房加湿需求。

方案一与方案二对比

a)安全可靠性

将电极式加湿功能去除，其中3台空调采用带湿膜加湿空调，未对机房制冷量、加湿量产生影响，能够满足机房使用需求及备份需求。

b)机房布局

带湿膜加湿空调空调机组较普通空调机组宽400mm，3台空调共增加宽度1200mm，未对空调区布局产生任何影响。

c)节能效果

直接节电：电极加湿功耗6.8kw/台，加湿总功耗34kw；加湿机功耗450w/台，加湿总功耗1.35kw，同样加湿效果的情况下，节电约96％。

按南京地区全年需加湿的季节约为4个月估算全年节电量，则此机房采用带湿膜加湿空调全年节电量Q＝(34-1.35)*24*30*4*50％＝47016千瓦时(使用系数50％)，则全年可节约电费47016元(电价1元/千瓦时计)。

制冷节电：湿膜加湿为等焓加湿过程，在加湿过程中水汽化吸收热量，而电极式加湿是通过加热使空气汽化从而进行加湿。

则湿膜加湿时水汽化吸收热量Q₁＝r*m＝2257.6kJ/kg*28.86kg/3600s＝18.1kw。

而电极式加湿时加热散热Q₂≈6.8*4＝27.2kw。

则两者相比，湿膜加湿能够提供18.1kw的制冷量，而电极式加湿需要空调为之提供27.2kw的制冷量。两者相差45.3kw。

按南京地区全年需加湿的季节约为4个月估算全年节电量，则此机房采用带湿膜加湿空调全年节电量

Q＝45.3/2.6*24*30*4*50％＝25089千瓦时(使用系数50％,EER＝2.6)。则全年可节约电费25089元(电价1元/千瓦时计)。

由以上两点可知，采用带湿膜加湿空调比电极式加湿空调全年节电可达47016+25089＝72105千瓦时，折合电费72105元。

d)投资比较

下面对两种方式进行投资比较

注：由于现在数据中心要求不间断供冷越来越高，所以空调末端配电时均采用UPS供电的方式。

由上表可知，采用带湿膜加湿空调比电极式加湿空调节约投资

$\mathrm{\η}=\frac{886600-698410}{886600}*100\%=21.2\%.$

综上所述，采用湿膜加湿替代电极式加湿在不影响机房安全可靠地前提下，不仅可大量节电(年节约电费占项目投资约10.3％)，还可以节约大量的投资(约21.2％)。

实施例1

标准状况下(24℃，50％RH)，冷冻水7/12℃，空调机组制冷量为78.47kW，显冷量为64.18kW，风量为18000m³/h，显热比为0.818，冷风比4.359W/(m³/h)，空调机组尺寸1700mmX1000mmX1980mm(H)。

根据室内回风状态参数t₁，24℃，50％RH，48.2kJ/kg，空调机组制冷量可以计算出室内送风状态点t₂焓值34.9kJ/kg，再根据空调显冷量可以计算出送回风温差10.83℃，确定t₂，13.17℃，据此可以确定空调送风状态点t₂。

t₁点到t₂点的过程即为空调制冷初始过程，因冷冻水空调机组供回水温度为7/12℃，空调盘管内平均水温为9.5℃，而空调回风t₁点的露点为温度为12.5℃，因此在空调运行的过程中，机房内空气的含湿量一直在降低，机房回风只有在温度为24℃，相对湿度为33.6％，空调才不会除湿，而33.6％RH这个状态点是不满足机房国标规定的。

在电子信息系统机房设计规范中，A、B级机房要求机房环境温度23±1℃，相对湿度40％～55％，因此当机房相对湿度低于40％时，需要启动湿膜加湿模块。我们将相对湿度35％的回风状态点设为t₃，24℃，40.9kJ/kg，6.6g/kg，此状态点相对湿度已经接近33.6％，可以认为此时空调不除湿，通过t₃点做等湿线与通t₂点的等温线相交得到空调送风状态点t_2’(13.2℃，30.0kJ/kg，69.4％)

湿膜加湿与空调制冷同时进行，混合后直接送入机房是最经济的加湿方式，下面就回风状态点t₃等焓加湿至什么状态点，加湿送风和空调送风t_2’以多少的混合比送风等问题，来分析湿膜加湿量。

t₃点经过等焓加湿至3个状态点：t₄，50％RH；t₅，70％RH；t₆，90％RH。

以上3个状态点，分别以不同的送风比与状态点t_2’进行混合，混合过程分为两种情况，一种情况为总风量不变，空调回风量减少；另一种空调回风量不变，总风量增加。

(1)总风量不变，空调回风量减少：

t₃等焓加湿至t₆时，以1:9的混合比送风时，空调显冷量最大，所需风量最小，此时湿膜加湿量为6.4kg/h。

(2)空调回风量不变，总风量增加：

t₃等焓加湿至t₆时，湿膜加湿量为最大，空调的显冷量随着总风量的增大而增大，考虑到空调实际所需要的显冷量、风量、尺寸等相关因素，混合比送风1:9较为合理，此时湿膜加湿量为7.1kg/h。

现有市场上机房专用空调通常采用电极加湿或者红外加湿，这两种加湿装置的加湿量有2种规格：5kg/h，10kg/h。结合上表分析结果，本次湿膜装置选择以1:9的混合送风方式，加湿量规格定为5kg/h，10kg/h。

(3)湿膜厚度

湿膜厚度计算按下式：

$x=-\frac{G_a}{{\mathrm{AK}}_d}\ln \frac{d{-d}_b}{d_1-d_b}$

式中：

G_a—单位横截面积空气流量，kg/(m².S)

A—单位体积热湿交换面积，m²/m³

d—空气含湿量，kg/kg_干空气

d₁—空气被加湿前的含湿量,kg/kg_干空气

d_b—加湿材料表面上的饱和空气的含湿量，kg/kg_干空气

K_d—传质系数，按下式计算。

$K_d=0.036\frac{u^{4/5}{D}_{\mathrm{AB}}^{2/3}}{L^{1/5}{v}^{7/15}}$

式中：

u—空气流速,取2.5m/s

           D_AB—气体A在气体B中扩散系数，cm²/s,取0.256cm²/s

           L—当量长度

           v—湿空气运动粘度，取15×10-6m²/s

经计算，5kg/h湿膜加湿模块，送风量1250m³/h，湿膜厚度为200mm，湿膜面积为0.14m²，10kg/h湿膜加湿模块，送风量2500m³/h，湿膜厚度为200mm，湿膜面积为0.28m²，

(4)水箱、接水盘、加湿模块尺寸

本次湿膜水箱尺寸为220mmx220mmx150mm(H)，水箱容积为5L。接水盘尺寸为800x200x100mm(H)，接水盘采用ABS板材。

水箱采用双层结构，外部为冷轧板喷塑处理，增加水箱外部强度，内胆采用ABS板材，防腐容易清洗，有效避免泄露和腐蚀。

湿膜尺寸分为550x550x100mm(H)，550x550x200mm(H)。

湿膜加湿模块尺寸规格400x1000x1980mm(H)。

本实用新型提供了一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调，其特征在于，包括壳体(13)以及位于壳体(13)顶部的过滤网(1)，过滤网(1)一侧的下方设置挡板(11)构成半封闭区间，所述半封闭区间内由上至下依次设置风阀(2)、无机湿膜(3)和循环水箱(6)，所述无机湿膜(3)一侧设有上水管(4)，无机湿膜(3)底部设有回水管(5)，回水管(5)连通循环水箱(6)；所述过滤网(1)下设有EC风机(9)。

2.根据权利要求1所述的一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调，其特征在于，所述的循环水箱(6)内设有水泵(7)，循环水箱(6)底设有排水管(8)。

3.根据权利要求1所述的一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调，其特征在于，所述挡板(11)另一侧壳体内设有蒸发器(12)，蒸发器(12)设有连通外部的供回水管(10)。

4.根据权利要求1所述的一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调，其特征在于，所述EC风机(9)位于壳体(13)的内部。

5.根据权利要求1所述的一种通信机房用湿膜加湿恒温恒湿空调，其特征在于，所述EC风机(9)设置于壳体(13)的外部。