CN207455801U - 自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，包括冷凝器、制冷剂罐、制冷剂泵和空调室内机，其中：在所述冷凝器外壳内并位于所述排风口至所述进风口的空间内设置有冷却盘管，所述冷却盘管的输入端通过输入端管与所述制冷剂罐的上部连接，所述冷却盘管的输出端通过输出端管与所述制冷剂罐的下部连接；在所述输入端管上并联设置有第一电磁阀和压缩机，在所述输出端管并联设置有第二电磁阀和电子膨胀阀；所述制冷剂罐的上部连接所述空调室内机的输出端，所述制冷剂罐的下部连接所述空调室内机的输入端，在所述制冷剂罐的下部与所述空调室内机的输入端之间的管路上设置所述制冷剂泵。本系统充分利用了天然冷源，大大减少了压缩机的开机时间。

Description

自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统。

背景技术

全球进入“互联网+”时代，信息化在各行各业的广泛渗透，带动传统的机房产业向数据中心产业发生深刻变革。近年国内大型数据中心的建设呈现快速增长的趋势，金融、通信、石化、电力等大型国企、政府机构纷纷建设自己的数据中心及灾备中心。随着物联网、云计算及移动互联概念的推出，大批资金投资到商业IDC(互联网数据中心)的建设中。数据中心对电力供应产生了巨大的影响，已经成为一个高耗能的产业。

随着数据中心的不断变大，绿色节能数据中心已经由概念走向实际。越来越多的数据中心在建设时将电能利用效率PUE(Power Usage Effectiveness的简写，是评价数据中心能源效率的指标)值列为一个关键指标，追求更低的PUE值，建设绿色节能数据中心已经成为业内共识。国外先进的数据中心其PUE值为1.5以下甚至更低。而我们国内的PUE平均值基本在1.8～2.0，中小规模机房的PUE值更高，大都在2.5以上。

数据中心的用电负荷非常巨大，其中空调制冷系统占数据中心总电量的近三分之一，是影响机房能耗的关键指标，根据数据中心常年需要供冷的特点，需要一种节能的空调系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，是一种能够充分利用天然冷源的节能空调系统，具有节能环保的优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，包括冷凝器、制冷剂罐、制冷剂泵和空调室内机，其中：所述冷凝器包括有冷凝器外壳，在所述冷凝器外壳的顶部开设有排风口，在所述冷凝器外壳的中部开设有进风口，在所述排风口上设置有轴流风机，在所述冷凝器外壳内并位于所述排风口至所述进风口的空间内设置有冷却盘管，所述冷却盘管的输入端通过输入端管与所述制冷剂罐的上部连接，所述冷却盘管的输出端通过输出端管与所述制冷剂罐的下部连接；在所述输入端管上并联设置有第一电磁阀和压缩机，在所述输出端管并联设置有第二电磁阀和电子膨胀阀；所述制冷剂罐的上部连接所述空调室内机的输出端，所述制冷剂罐的下部连接所述空调室内机的输入端，在所述制冷剂罐的下部与所述空调室内机的输入端之间的管路上设置所述制冷剂泵。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，在所述冷凝器外壳的底部设置有循环水池，在所述冷凝器外壳内、并位在所述排风口与所述冷却盘管之间设置有喷淋管，在所述喷淋管上设置有喷头，在所述冷凝器外壳的外部设置有水泵，所述水泵包括有进水口以及出水口，所述进水口与所述循环水池连通，所述出水口与所述喷淋管对接。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，所述冷却盘管外套有翅片结构。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，在所述循环水池靠近其顶部边缘的位置设置有浮球阀补液组件，通过所述浮球阀补液组件与外置供水设备连接。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，所述冷却盘管于竖直方向上成迂回盘管式结构。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，还包括有挡水板，所述挡水板设置在所述排风口的下方、并位在所述喷淋管的上侧，所述挡水板设置有多个，全部的所述挡水板于水平方向上相互之间具有一定间隔地排列设置，相邻的两个所述挡水板之间形成有用于水汽通过的挡水通路。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，还包括有预冷铜管，所述预冷铜管水平设置并贯穿所述挡水板，所述预冷铜管的输入端与所述制冷剂罐的上部连接，所述预冷铜管的输出端与所述冷却盘管连接。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，在所述进风口上设置有进风百叶。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，所述压缩机的两端均设置有关断阀。

进一步地，在上述自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统中，所述冷凝器为蒸发式冷凝器。

通过上述结构设计，在本实用新型提供的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，本系统充分利用了天然冷源，大大减少了压缩机的开机时间，只要室外气温满足要求，一年中的大多数时间都不需要开启压缩机，使系统节能效果显著。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例中自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统的结构示意图。

附图标记说明：1冷凝器；11冷凝器外壳；12循环水池；13水泵；14喷淋管；15喷头；16冷却盘管；17预冷铜管；18输出端管；19浮球阀补液组件；20挡水板；21轴流风机；22排风口；23翅片；24进风百叶；25输入端管；

3制冷剂罐；4第一电磁阀；5制冷剂泵；6膨胀阀；7第二电磁阀；8压缩机；81关断阀；82关断阀；9空调室内机。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1，图1为本实用新型一实施例中自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统的结构示意图。

根据本发明发实施例，提供了一种自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，包括冷凝器1、制冷剂罐3、制冷剂泵5和空调室内机9，其中：冷凝器1包括有冷凝器外壳11，在冷凝器外壳11的顶部开设有排风口22，在冷凝器外壳11的中部开设有进风口；在排风口22上设置有轴流风机21，在冷凝器外壳11内并位于排风口22至进风口的空间内设置有冷却盘管16，冷却盘管16的输入端通过输入端管25与制冷剂罐3的上部连接，冷却盘管16的输出端通过输出端管18与制冷剂罐3的下部连接；在输入端管25上并联设置有第一电磁阀4和压缩机8，在输出端管18并联设置有第二电磁阀7和电子膨胀阀6；制冷剂罐3的上部连接空调室内机9的输出端，制冷剂罐3的下部连接空调室内机9的输入端，在制冷剂罐3的下部与空调室内机9的输入端之间的管路上设置制冷剂泵5。进一步地，压缩机8为螺杆压缩机；优选在压缩机8的两端均设置关断阀(81、82)，关断阀(81、82)可为排气关断阀(排气关断阀为一种安全防护装置，其能够防止气体回流)。螺杆压缩机的供暖量在100～1200kW之间，可用于大中型空调﹑供暖设备中。螺杆压缩机为半封闭式压缩机，其结构紧凑，工作性能高，供暖能力大并可进行无级调节。

进一步地，冷凝器1为蒸发式冷凝器。在进风口上设置有进风百叶24。设置有进风百叶26能够避免外界杂质进入到冷凝器外壳11内，可以提高系统运行的稳定性。轴流风机21则用于加速冷凝器外壳11内部气流的流通速度，提高风热升温的效果。

制冷剂泵5将制冷剂罐3底部的制冷剂液体通过液管泵送至空调室内机9的蒸发器中，空调室内机9中设置有循环风机，室内高温空气在循环风机作用下掠过蒸发器翅片表面，制冷剂通过吸收高温空气热量气化蒸发吸热，使室内空气温度降低，达到制冷的目的。制冷剂气化后经回气管回到制冷剂罐3，因密度的关系存在于制冷剂罐3的上部。制冷剂气体在制冷剂罐3内压力和热气上浮的作用下进入冷凝器1的冷却盘管16，制冷剂气体在轴流风机21的作用下冷凝为制冷剂液体经管道回到制冷剂罐3，储存于罐体下部。当室外温度低于零度时，只依靠轴流风机21的空气冷却实现对冷却盘管16中的制冷剂冷凝。该系统充分利用天然冷源，只消耗很少的电能实现对需常年供冷的房间的供冷。

进一步地，在冷凝器外壳11的底部设置有循环水池12，在冷凝器外壳11内、并位在排风口22与冷却盘管16之间设置有喷淋管14，在喷淋管14上设置有喷头15，喷头15喷出喷淋水，在冷凝器外壳11的外部设置有水泵13，水泵13包括有进水口以及出水口，进水口与循环水池12连通，出水口与喷淋管14对接。当室外温度高于零度时，制冷剂气体在喷淋水和轴流风机21的双重作用下冷凝为制冷剂液体经管道回到制冷剂罐3，储存于罐体下部。喷淋水和轴流风机21的双重作用使得本系统的效率更高。

由上述可知，本实用新型中冷凝器外壳11为长方体壳体结构，喷淋管14设置在冷凝器外壳11内，喷淋管14的轴线与冷凝器外壳11的一侧边平行，喷淋管14设置有多个，多个喷淋管14沿垂直于其轴线的方向上相互之间具有一定间隔地排列设置，优选为等间隔的排列设置，这样多个喷淋管14以及喷头15就能够形成一个有占据有一定空间的、立体的喷淋降温水路。

进一步地，冷却盘管16外套有翅片23结构，促使冷却盘管16内的制冷剂更好的吸收喷淋水和空气的冷量。

进一步地，在循环水池12靠近其顶部边缘的位置设置有浮球阀补液组件19，通过浮球阀补液组件19与外置供水设备连接。由上述可知，对于冷却盘管16本实用新型部分采用了水冷冷却的方式，冷却盘管16表面温度较高，冷却水与冷却盘管16接触瞬间部分被汽化，水蒸气通过排气口排出，这样循环水池12内的冷却水的水量就会减少。为了能够对循环水池12进行自动补液，于循环水池12靠近其顶部边缘的位置设置有浮球阀补液组件19，通过浮球阀补液组件19与外置供水设备连接。外置供水设备可以为水塔，或者是市政自来水供水系统末端安装的水龙头。

冷却盘管16于竖直方向上成迂回盘管式结构。冷却盘管16设置在喷头15喷出的喷淋水于形成的喷淋降温水路内，冷却盘管16为铜管结构，冷却盘管16的输入端与制冷剂罐3的上部连接，冷却盘管16的输出端与制冷剂罐3的下部连接。将冷却盘管16设置在喷淋降温水路内，这样冷却水就能够喷洒到冷却盘管16上，通过热交换作用冷却水吸收冷却盘管16上的热量，从而达到对冷却盘管16冷却的目的。

进一步地，还包括有挡水板20，挡水板20设置在排风口22的下方、并位在喷淋管14的上侧，挡水板20设置有多个，全部的挡水板20于水平方向上相互之间具有一定间隔地排列设置，相邻的两个挡水板20之间形成有用于水汽通过的挡水通路。还包括有预冷铜管17，预冷铜管17水平设置并贯穿挡水板20，预冷铜管17的输入端与制冷剂罐3的上部连接，预冷铜管17的输出端与冷却盘管16连接。

为了降低冷却水蒸发的流失量，本实用新型还提供了挡水板20，挡水板20可以采用不锈钢板结构设计，也可以采用PVC塑料板结构设计。

挡水板20设置于排风口22的下方、并位于喷淋管14的上侧，挡水板20设置有多个，全部的挡水板20于水平方向上间隔排列设置，相邻的两个挡水板20之间形成有用于高温水蒸汽通过的挡水通路。水蒸汽通过挡水通路时，水分子团撞击挡水板20后一部分凝聚在挡水板20上，一部分被挡水板20击落，其余部分一部分溢出冷凝器外壳11，凝聚在挡水板20上的水分子团以及被击落的水分子团能够重新回到循环水池12中，这样可以有效减少冷却水的消耗量。

为了提高冷却盘管16的散热效率，同时避免高温冷却盘管16喷淋低温冷却水由于温差大而造成的冷却盘管16表面结垢的问题，本实用新型提供了预冷铜管17，预冷铜管17水平设置并贯穿挡水板20，预冷铜管17的输入端与制冷剂罐3的上部连接，预冷铜管17的输出端与冷却盘管16连接。通过预冷铜管17对高温制冷剂进行预处理冷却使得制冷剂的温度降低，之后制冷剂再进入到冷却盘管16中进行二次冷却，这样采用两次冷却的方式，能够有效降低管子的表面温度，其既能够提高散热效率，又能有效的降低水垢形成的概率。

进一步地，空调室内机9可设置有多个，全部的空调室内机9并联设置。在其他的实施例中，可以根据需要设置空调室内机的数量，供需常年供冷的房间室内使用。

本系统有两种工模式，一种为夏季利用压缩机8制冷结合蒸发冷凝的供冷方式；另一种是过渡季可利用室外自然冷源的制冷剂泵5结合风冷的供冷方式。

夏季：系统中的第一电磁阀4和第二电磁阀7均处于关闭状态。压缩机1将制冷剂罐3上部的制冷剂气体压缩为高温高压的制冷剂气体，进入蒸发式冷凝器中的冷却盘管16，在冷却盘管16中经水的喷淋和上部轴流风机21的共同作用下降温为低温高压的制冷剂液体，再经电子膨胀阀6节流降压为低温低压的制冷剂液体进入制冷剂罐3，因气、液制冷剂的密度关系，液体制冷剂存在于制冷剂罐3的下部，气体制冷剂存在于制冷剂罐3的上部。制冷剂泵5将制冷剂罐3下部的制冷剂液体泵送至空调室内机9，空调室内机9中设置有蒸发盘管和循环风机，在循环风机的作用下，室内的热空气经过蒸发盘管，制冷剂液体在蒸发盘管中吸收房间内的热量蒸发气化，实现对房间的降温。气化后的制冷剂气体经管道回到制冷剂罐3，在压缩机8的作用下再次进入下一个循环。

过渡季：系统中的第一电磁阀4和第二电磁阀7均处于开启状态。压缩机8(优选将压缩机8两端设置的关断阀81和关断阀82均关闭)和电子膨胀阀6不工作处于关闭状态。制冷剂罐3中的气体利用制冷剂罐3内压力和气体自身的特点，沿制冷剂罐3上部的输入端管25进入蒸发式冷凝器，当室外气温在零度以上时开启水泵13，利用喷淋水和轴流风机21的双重作用为制冷剂气体降温。当室外温度低于零度时，不开启水泵13(将水池和系统中的水全部排净，防止冻坏)，只开启轴流风机21进行风冷，冷凝后的制冷剂液体进入制冷剂罐3的下部。再经制冷剂泵5送入房间内的空调室内机9为房间降温。

本系统充分利用了天然冷源，大大减少了压缩机8的开机时间，只要室外气温满足要求，一年中的大多数时间都不需要开启压缩机8，使系统节能效果显著。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，包括冷凝器、制冷剂罐、制冷剂泵和空调室内机，其特征在于，其中：

所述冷凝器包括有冷凝器外壳，在所述冷凝器外壳的顶部开设有排风口，在所述冷凝器外壳的中部开设有进风口，在所述排风口上设置有轴流风机，在所述冷凝器外壳内并位于所述排风口至所述进风口的空间内设置有冷却盘管，

所述冷却盘管的输入端通过输入端管与所述制冷剂罐的上部连接，所述冷却盘管的输出端通过输出端管与所述制冷剂罐的下部连接；

在所述输入端管上并联设置有第一电磁阀和压缩机，在所述输出端管并联设置有第二电磁阀和电子膨胀阀；

所述制冷剂罐的上部连接所述空调室内机的输出端，所述制冷剂罐的下部连接所述空调室内机的输入端，在所述制冷剂罐的下部与所述空调室内机的输入端之间的管路上设置所述制冷剂泵。

2.根据权利要求1所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，

在所述冷凝器外壳的底部设置有循环水池，在所述冷凝器外壳内、并位在所述排风口与所述冷却盘管之间设置有喷淋管，在所述喷淋管上设置有喷头，在所述冷凝器外壳的外部设置有水泵，所述水泵包括有进水口以及出水口，所述进水口与所述循环水池连通，所述出水口与所述喷淋管对接。

3.根据权利要求1所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，所述冷却盘管外套有翅片结构。

4.根据权利要求2所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，

在所述循环水池靠近其顶部边缘的位置设置有浮球阀补液组件，通过所述浮球阀补液组件与外置供水设备连接。

5.根据权利要求1所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，

所述冷却盘管于竖直方向上成迂回盘管式结构。

6.根据权利要求2所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，

还包括有挡水板，所述挡水板设置在所述排风口的下方、并位在所述喷淋管的上侧，所述挡水板设置有多个，全部的所述挡水板于水平方向上相互之间具有一定间隔地排列设置，相邻的两个所述挡水板之间形成有用于水汽通过的挡水通路。

7.根据权利要求6所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，

还包括有预冷铜管，所述预冷铜管水平设置并贯穿所述挡水板，所述预冷铜管的输入端与所述制冷剂罐的上部连接，所述预冷铜管的输出端与所述冷却盘管连接。

8.根据权利要求1所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，在所述进风口上设置有进风百叶。

9.根据权利要求1所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，所述压缩机的两端均设置有关断阀。

10.根据权利要求1所述的自然冷凝与蒸发冷凝的空调系统，其特征在于，所述冷凝器为蒸发式冷凝器。