CN204329211U - 一种自然冷源节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的节能系统为箱体的内壁上设有复合热交换芯，气流通过干通道风阀连接干通道混风腔进入复合热交换芯，通过设置在复合交换芯干通风出口处的干通道加湿蒸发器进行加湿蒸发降温；气流同时也通过湿通道风阀连接湿通道加湿蒸发器进入复合热交换芯的湿通道，气体在湿通道内与干通道风腔内的气流进行热交换；送风风机设置在箱体的干湿通道混风室内；同时箱体内设有智能控制器对节能系统中的各个部件进行控制。在不同地点和外界环境下，实现最大程度的利用自然冷源进行室内冷热交换的目的。

Description

一种自然冷源节能系统

技术领域

本实用新型利用自然冷源进行室内冷热交换，特别涉及一种自然冷源节能系统。

背景技术

通过引入自然冷、热源进行室内的冷热交换，在自然冷、热源满足应用场景的温度能量需求的情况下停止空调工作，从而减少具有压缩机的空调使用时长，大量减少相对高功耗低能效比的用电量，实现节能降耗。特别是采用自然冷源在室外温度低于机房温度的情况下引入机房替代机房空调工作，确保设备的运行安全。这一空调节能技术解决方式已得到通信运营商广泛应用，并通过实际使用节能效果明显。

未来该种节能解决方案会延伸应用到如广电、铁路、银行等一切有通信机房的广泛应用场景。目前应用于通信机房这类场景的自然冷源节能设备主要有智能通风节能系统、智能热交换节能系统、蒸发式冷气机等系统产品，这些产品在不同地区及环境下都有着一定的缺陷。当室外温度高于机房内温度或与机房内温度趋于持平的情况下，则这些自然冷源系统均无法工作。同时由于夏季高温又是空调制冷功耗最大的时段，这就造成现有节能设备的节能效率不高。

同时由于自然冷源节能系统在高温时段无法使用，所以空调系统用电还是占到全年温度调节所需能耗的绝大多数。既空调为主，自然冷源设备为辅的情况。而智能热交换节能系统可以做到机房内外隔绝但由于热交换率的影响其节能效果偏低。而且该系统对温差要求比其他类型的自然冷源设备要求高。既室外温度一定需低于室内温度一定值。再比如智能通风节能系统的工作原理为直接引入室外自然冷源，其节能效率高，但也存在当室外空气质量产品劣化时无法使用，在沙尘天气，有害物超标的情况下，直接引入自然冷源的节能系统均无法工作。同时当室外温度与室内温度趋于持平的情况下也无法使用。蒸发式冷气机产品采用蒸发降温方式，使用时长相比其他自然冷源节能系统使用时长，但即使饱和加湿也只能使出风口温度趋于湿球温度，但室外温度及湿度较高时该系统还是需要停止使用的。

针对上述各系统存在的不足，提供一种新型的节能系统，在不同地点和外界环境下，最大程度的利用自然冷源进行室内冷热交换，提高节能效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种自然冷源节能系统，在不同地点和外界环境下，实现最大程度的利用自然冷源进行室内冷热交换的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的节能系统为箱体的内壁上设有复核热交换芯，气流通过干通道风阀连接干通道混风腔进入复合热交换芯，通过设置在复合交换芯干通风出口处的干通道加湿蒸发器进行加湿蒸发降温；气流同时也通过湿通道风阀连接湿通道加湿蒸发器进入复合热交换芯的湿通道，气体在湿通道内与干通道风腔内的气流进行热交换；送风风机设置在箱体的干湿通道混风室内；箱体室内的水箱通过加湿水泵和加湿水管接入箱体顶部的雾化水喷头，雾化水喷头通过干通道加湿电磁阀接入干通道加湿蒸发器；同时箱体内设有智能控制器对节能系统中的各个部件进行控制。

所述的智能控制器分别连接室外温湿度传感器、室内温湿度传感器、灰尘粒子传感器、化学粒子传感器、空调联动控制器、水浸传感器、出风口温湿度传感器。

所述的水箱依次通过水箱进水管、水处理器、水处理器进水管连接箱体的外部水源。

所述的箱体顶部设有排风风机和排风风阀；干通道混风腔内设有室内混风风阀。

所述的排风风阀、室内混风风阀、干通道风阀、湿通道风阀外部均设有法兰。

所述的节能系统中通过干通道风阀和湿通道风阀的气体通过干湿通道隔板进行隔离，并且通过干湿通道混风阀进行联通至干湿通道混风室。

所述的湿通道加湿蒸发器通过湿通道加湿水管、湿通道加湿电磁阀连接到加湿水管中。

所述的复核热交换芯为全热交换层和显热交换层混合制成。

所述的节能系统将一部分自然冷源采用加湿蒸发降温方式用于给另一部分自然冷源进行绝湿降温，并且对降温后的部分自然冷源再进行蒸发加湿降温，使得自然冷源温度低于进风温度的湿球温度，趋于露点温度，而自然冷源湿度值低于湿球温度时的相对湿度值。

所述的节能系统在机房外的温度大于或等于机房内温度时，智能控制器对室外温湿度传感器及室内温湿度传感器采集的温湿度数据进行比较，当室外温度的湿球温度低于机房温度一定值时，智能控制器发出命令起动干通道风阀、湿通道风阀、送风风机、排风风阀、排风风机、干通道加湿电磁阀、加湿水泵、湿通道加湿电磁阀、同时发出命令给空调联动执行器关闭空调。实现高温时段的空调节能工作；

当智能控制器收到出风口温湿度传感器侦测到送风温度趋于室内露点温度时，智能控制器控制打开室内混风风阀，并按照一定比例关闭干通道风阀进行混风处理确保送风口温度高于机房露点温度；

当智能控制器采集到尘埃粒子传感器或化学粒子传感器数值超过设定值时，同时温湿度满足热交换系统工作条件时发出命令关闭干通道风阀，全部打开室内混风风阀按照湿通道进行外部循环，干通道进行内外空气隔绝的循环方式进行换热节能；

当室外温度低于室内温度时，智能控制器发出命令关闭排风风机及排风风阀，打开干湿通道混风阀通过送风风机将干湿通道内的自然冷源其它均送入机房，实现蒸发式冷气机及智能通风系统工作模式。

一种自然冷源节能系统，由于采用上述的结构，本实用新型的优点在于：1、解决了现有自然冷源节能系统在室外温度高于室内温度情况下不能持续工作的问题，节能模式运行时长较现有系统长，节能效率较现有系统全年空调节电率提高20％以上，经济效益极高；2、解决了因为环境条件变化所引起的节能设备被迫停机情况，本实用新型有多种环境工况的适应性，在环境条件好的时候可完全直接引入室外自然冷源实现节能效率最大化，在尘埃浓度高或化学粒子浓度不适宜引入机房的情况下可实现内外隔绝热交换模式。既在确保应用场景安全前提下实现节能效率最佳，不受环境因素影响；3、系统具有内循环模式可以取得机房空调的电加湿这一耗能高的湿度控制方式，采用加湿蒸发器这种方式比电加湿方式节能90％而且这种加湿是本实用新型节能系统的附带功能，无需增加任何硬件成本；4、采用循环水加湿方式，节约水资源，同时设有水处理器在硬水地区同样适用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明；

图1为本实用新型一种自然冷源节能系统结构示意图；

图2为本实用新型一种自然冷源节能系统中智能控制器的连接关系图；

在图1-2中，1、箱体；2、智能控制器；3、室外温湿度传感器；4、室内温湿度传感器；5、灰尘粒子传感器；6、化学粒子传感器；7、空调联动控制器；8、水浸传感器；9、出风口温湿度传感器；10、复合热交换芯；11、雾化水喷头；12、法兰；13、排风风阀；14、排风风机；15、干通道加湿电磁阀；16、干湿通道混合风阀；17、干湿通道混风室；18、干通道加湿蒸发器；19、干湿通道隔板；20、水处理器进水管；21、送风风机；22、水箱进水管；23、水处理器；24、加湿水泵；25、加湿水管；26、水箱；27、湿通道加湿蒸发器；28、湿通道风阀；29、干通道混风腔；30、湿通道加湿水管；31、湿通道加湿电磁阀；32、干通道风阀；33、室内混风风阀。

具体实施方式

本实用新型采用复合热交换芯10将引入的自然冷源分为二部分使用，一部分采用加湿蒸发降温方式用于给另一部分自然冷源进行绝湿降温，这样使引入的一部分自然冷源在湿度不变的情况下温度有一定的下降。系统对降温后这部分自然冷源再进行蒸发加湿降温，这时所得到自然冷源温度低于进风温度的湿球温度，趋于露点温度，而自然冷源湿度值低于湿球温度时的相对湿度值。由于湿球温度与露点温度之间有一定的温差，这样情况下可大大提高节能系统使用时长，既当室外温度高于机房温度5摄氏度，机房内外相对湿度为45％的情况下，系统还是可以继续引入自然冷源进行空调节能效率大大提高，相比其他系统需要室外温度低于室内温度方可工作，本系统可在室外温度高于机房温度情况下可继续工作。这种性能优点尤其在低湿度地区更加明显。解决了现有各类自然冷源节能系统高温时段无法运行的问题，提高了运行时长，在低湿度地区可以取代空调系统进行全年工作。既将原空调系统为主，自然冷源节能系统为辅的模式变成自然冷源节能系统为主，空调系统为辅的情况。

本实用新型同时采用了回风设计及多风阀设计可以在一套系统内组成多个相互独立的循环空间，满足不同室外环境条件下的节能逻辑。在智能系统器2的控制下当室外空气质量好的情况下直接引入室外自然冷源，使系统使用效率最大化，在室外空气质量不满足直接引入机房的情况下，采用热交换方式进行机房温度控制，避免了其他自然冷源节能系统当室外空气质量不满足的情况下不能工作的缺点。同时系统可以对内外循环的气流均进行蒸发加湿降温，使其效率比其他类型热交换系统效率更高。

同时本实用新型采用混风系统在室外温度达到机房露点温度及室外温度不满足使用的情况下采用混风或内循环方式进行露点控制，及室内循环蒸发加湿降温，提高机房的安全性及提高节能效率。同样采用智能控制器2对各类使用条件进行采集、自动判断、自动进行运行控制。可根据不同应用场景的不同需求不但可以发挥智能通风节能系统、智能热交换、蒸发式冷气机所具有的所有工作优势，同时将各类系统的缺点进行有效避免，同时采用复合热交换及多级蒸发加湿的方式将节能系统使用时长大大延长。

具体的如图1-2所示，本实用新型为箱体1的内壁上设有复核热交换芯10，复核热交换芯10为全热交换层和湿热交换层混合制成。气流通过干通道风阀32连接干通道混风腔29进入复合热交换芯10，通过设置在复合交换芯10干通风出口处的干通道加湿蒸发器18进行加湿蒸发降温；气流同时也通过湿通道风阀28连接湿通道加湿蒸发器27进入复合热交换芯10的湿通道，气体在湿通道内与干通道风腔29内的气流进行热交换；送风风机21设置在箱体1的干湿通道混风室18内；箱体1室内的水箱26通过加湿水泵24和加湿水管25穿过复合热交换芯10接入箱体1顶部的雾化水喷头11，雾化水喷头11通过干通道加湿电磁阀15接入干通道加湿蒸发器18；同时箱体1内设有智能控制器2对节能系统中的各个部件进行控制。智能控制器2分别连接室外温湿度传感器3、室内温湿度传感器4、灰尘粒子传感器5、化学粒子传感器6、空调联动控制器7、水浸传感器8、出风口温湿度传感器9。

水箱1依次通过水箱进水管22、水处理器23、水处理器进水管20连接箱体1的外部水源。箱体1顶部设有排风风机14和排风风阀13；干通道混风腔29内设有室内混风风阀33。排风风阀13、室内混风风阀33、干通道风阀32、湿通道风阀28外部均设有法兰12。节能系统中通过干通道风阀32和湿通道风阀28的气体通过干湿通道隔板19进行隔离，并且通过干湿通道混风阀16进行联通至干湿通道混风室17。湿通道加湿蒸发器27通过湿通道加湿水管30、湿通道加湿电磁阀31连接到加湿水管25中。

复合热交换芯10由全热交换层和显热交换层按照一定比例制成，复合交换芯10由换热介质构成二个相互独立的通道，在气流通过这二个通道时其中的热或湿通过换热介质进行交换，换热介质由包含但不限于具有亲水性能处理过的金属或纸质材料制成。

当机房外的温度大于或等于机房内温度时，系统智能控制器2所接的室外温湿度传感器3及室内温湿度传感器4所采集的温湿度数据进行比较，当经过智能控制器2计算室外温度的湿球温度低于机房温度一定值时。智能控制器2发出命令起动干通道风阀32湿通道风阀28送风风机21、排风风阀13、排风风机14、干通道加湿电磁阀15、加湿水泵24、湿通道加湿电磁阀31、同时发出命令给空调联动执行器7关闭空调。实现高温时段的空调节能工作。

当智能控制器2收到出风口温湿度传感器9侦测到送风温度趋于室内露点温度时，智能控制器2发出指令按照一定比例打开室内混风风阀33并按照一定比例关闭干通道风阀32进行混风处理确保送风口温度高于机房露点温度。

当智能控制器2采集到尘埃粒子传感器5或化学粒子传感器6数值超过设定值时，同时温湿度满足热交换系统工作条件时发出命令关闭干通道风阀32，全部打开室内混风风阀33按照湿通道进行外部循环，干通道进行内外空气隔绝的循环方式进行换热节能。

当室外温度低于室内温度时同时智能控制器2发出命令关闭排风风机14及排风风阀13打开干湿通道混风阀16通过送风风机21将干湿通道内的自然冷源其它均送入机房，实现蒸发式冷气机及智能通风系统工作模式。

加湿降温所需水源由水处理器进水管20引入，所有水源经水处理器23进水净化处理后在经水箱水管22引入到水箱26通过加湿泵24加压送达湿通道加湿蒸发器27及雾化喷头11和湿通道加湿蒸发器18进行加湿蒸发降温。各加湿部分由智能控制器2根据不同工况进行控制下的工作。

湿通道引入的室外空气首先由设在湿通道风阀28后面的湿通道加湿蒸发器27进行加湿降温后在进入复合交换芯内的湿通道，气体在湿通道内与干通道内的气流进行交换时有分布在复合交换芯10上部的雾化水喷头11进行全程雾化加湿蒸发，使其高饱和度蒸发。提高干通道与湿通道内的气体进行高效交换。

干通道引入空气通过复合热交换芯10干通道的过程中与湿通道内的气流进行显热热交换。干通道气流经过复合交换芯10交换后通过设置在复合交换芯10干通风出口处的干通道加湿蒸发器18进行加湿蒸发降温，从而使最终送风口送出的温度低于干通道进风温度的湿球温度，但湿度低于湿球温度时的相对湿度。

本实用新型解决了现有自然冷源节能系统在室外温度高于室内温度情况下不能持续工作的问题，节能模式运行时长较现有系统长，节能效率较现有系统全年空调节电率提高20％以上。在低湿度地区如东北、内蒙、河北、陕西、甘肃、新疆、山西、云南等低湿度地区可以基本取代机房空调运行，机房空调只需做为后备制冷设备，其经济效益极高。解决了因为环境条件变化所引起的节能设备被迫停机情况，本实用新型有多种环境工况的适应性，在环境条件好的时候可完全直接引入室外自然冷源实现节能效率最大化，在尘埃浓度高或化学粒子浓度不适宜引入机房的情况下可实现内外隔绝热交换模式。既在确保应用场景安全前提下实现节能效率最佳，不受环境因素影响。系统具有内循环模式可以取得机房空调的电加湿这一耗能高的湿度控制方式，采用加湿蒸发器这种方式比电加湿方式节能90％而且这种加湿是本实用新型节能系统的附带功能，无需增加任何硬件成本。采用循环水加湿方式，节约水资源，同时设有水处理器在硬水地区同样适用。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的节能系统为箱体(1)的内壁上设有复合热交换芯(10)，气流通过干通道风阀(32)连接干通道混风腔(29)进入复合热交换芯(10)，通过设置在复合交换芯(10)干通风出口处的干通道加湿蒸发器(18)进行加湿蒸发降温；气流同时也通过湿通道风阀(28)连接湿通道加湿蒸发器(27)进入复合热交换芯(10)的湿通道，气体在湿通道内与干通道风腔(29)内的气流进行热交换；送风风机(21)设置在箱体(1)的干湿通道混风室(18)内；箱体(1)室内的水箱(26)通过加湿水泵(24)和加湿水管(25)穿过复合热交换芯(10)接入箱体(1)顶部的雾化水喷头(11)，雾化水喷头(11)通过干通道加湿电磁阀(15)接入干通道加湿蒸发器(18)；同时箱体(1)内设有智能控制器(2)对节能系统中的各个部件进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的智能控制器(2)分别连接室外温湿度传感器(3)、室内温湿度传感器(4)、灰尘粒子传感器(5)、化学粒子传感器(6)、空调联动控制器(7)、水浸传感器(8)、出风口温湿度传感器(9)。

3.根据权利要求1所述的一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的水箱(1)依次通过水箱进水管(22)、水处理器(23)、水处理器进水管(20)连接箱体(1)的外部水源。

4.根据权利要求1所述的一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的箱体(1)顶部设有排风风机(14)和排风风阀(13)；干通道混风腔(29)内设有室内混风风阀(33)。

5.根据权利要求4所述的一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的排风风阀(13)、室内混风风阀(33)、干通道风阀(32)、湿通道风阀(28)外部均设有法兰(12)。

6.根据权利要求1所述的一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的节能系统中通过干通道风阀(32)和湿通道风阀(28)的气体通过干湿通道隔板(19)进行隔离，并且通过干湿通道混风阀(16)进行联通至干湿通道混风室(17)。

7.根据权利要求1所述的一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的湿通道加湿蒸发器(27)通过湿通道加湿水管(30)、湿通道加湿电磁阀(31)连接到加湿水管(25)中。

8.根据权利要求1所述的一种自然冷源节能系统，其特征在于：所述的复合热交换芯(10)为全热交换层和湿热交换层混合制成。