CN209877233U - 一种机房空调节能改造系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机房空调节能改造系统，通过对传统风冷型机房空调系统进行改造实现节能目的。该系统在传统在风冷冷凝器进室内机的液体管路上增加节能泵模块，包括制冷剂泵，储液器和水冷冷凝器；水冷冷凝器制冷剂进口连接室外机出口，水冷冷凝器制冷剂出口连接储液器进口，储液器出口连接制冷剂泵进口，制冷剂泵出口连接室内机进口管路；水冷冷凝器冷却水进出口，分别连接于集中式冷源进出口。节能泵模块和室外机均设有旁通管路，室外机进口管路设有电磁阀。本实用新型可以不需要对室内侧的管路进行改动，不影响机房的现有环境。并且经过改造后，在室外温度较低的季节机组可以充分利用自然冷源，降低机组能耗，达到节能目的。

Description

一种机房空调节能改造系统

技术领域

本实用新型涉及一种针对传统风冷型机房空调的节能改造系统，属于节能、制冷技术领域。

背景技术

随着我国通信行业的高速发展，4G甚至5G的广泛使用，通信基站、机房得到了大规模的发展，通信企业的能耗问题越来越突出。据统计资料显示，机房空调的用电占到机房总用电量的40％以上。由于机房空调环境的特殊性，机房全年365天都需要制冷。在全年的部分时间机房外的自然冷空气是一个巨大的天然冷源，如果能合理的加以利用，机房空调的节能将存在很大的空间。

目前利用自然冷源的方法主要有：新风机组、乙二醇冷却机组、氟泵双循环机组等。由于氟泵技术不引人机房新房，没有水进机房的隐患等多方面优点，从而得到广泛使用。但是大多数之前的机房均为常规的风冷型机房空调，不能利用室外自然冷源。如果仅通过普通的氟泵改造，对于南方室外温度较高的地区，利用效率较低。而且对于冷凝器较为集中、极易产生热岛效应的场合，虽然室外温度较低，但是由于热岛效应，冷凝器的进风温度较高，实际使用氟泵的时间较短。

实用新型内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种集中式冷源机房空调节能改造系统，通过增加室外集中式冷源，并对系统进行氟泵节能改造，使得机组充分利用室外自然冷源。提高机组全年能效比，降低机房PUE，达到节能的目的。

技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型所述的一种机房空调节能改造系统，包括室内机和室外机，所述室内机设有电子膨胀阀和蒸发器，所述室外机设有压缩机和风冷冷凝器；所述电子膨胀阀、蒸发器、压缩机和风冷冷凝器依次相连，形成制冷循环系统；在风冷冷凝器进室内机的液体管路上增加节能泵模块，所述节能泵模块包括制冷剂泵，储液器和水冷冷凝器；水冷冷凝器制冷剂进口连接室外机出口，水冷冷凝器制冷剂出口连接储液器进口，储液器出口连接制冷剂泵进口，制冷剂泵出口连接室内机进口管路；水冷冷凝器冷却水进出口，分别连接于集中式冷源进出口；所述节能泵模块设有一条带单向阀的旁通管路，用于压缩机运行模式时将节能泵模块完全旁通；所述室外机设有一条带单向阀的旁通管路，用于制冷剂泵运行模式时将压缩机与风冷冷凝器完全旁通，所述室外机进口管路上设有电磁阀。

作为优选，所述节能泵模块增加在室外侧。

作为优选，所述集中式冷源为闭式冷却塔或开式冷却塔。

作为优选，所述室内机制冷剂进口管路上设有液路截止阀，制冷剂出口管路上设有吸气截止阀。

作为优选，包括多台所述室内机和室外机，以及每台室内机和室外机间增加的节能泵模块；各台节能泵模块分别与所述集中式冷源相连。

有益效果：本实用新型提供的机房空调节能改造系统具有如下三种运行模式：

压缩机制冷模式：在夏天，室外温度高于室内温度时，处于该制冷模式。此时，节能泵模块不工作，压缩机单独工作，为系统制冷运行提供动力。

压缩机与制冷剂泵混合制冷模式：在过渡季节，室外温度或室外湿球温度低于室内温度时，处于该制冷模式。此时，压缩机和节能泵模块同时工作，部分利用室外自然冷源，降低压缩机能耗，具有一定的节能效果。此时，室外水冷集中式冷源进行工作，通过水冷冷凝器对制冷剂循环进行冷却，降低机组冷凝温度及冷凝压力(冷凝温度每降低1℃，压缩机的功率降低约200W；同时，冷量会略有升高。冷凝压力每降低1bar，压缩机的功率降低约530W。同时，冷量升高约1.5kW。)，从而降低机组运行能耗，具有一定的节能效果。

制冷剂泵制冷模式：在冬季，室外温度较低时，处于该制冷模式。此时，压缩机停止工作，节能泵模块单独工作，充分利用室外的自然冷源，使用制冷剂泵代替压缩机来为系统循环提供动力。由于压缩机功率较大，一般为10kW左右，而制冷剂泵的功率较小，一般为0.5kW。制冷剂泵功率远小于压缩机的功率，此时大大降低机组总功率，提高机组能效比，具有显著的节能效果。

与现有技术相比，本实用新型可以通过对现有风冷型机房空调系统做最小限度的更改，实现最大化节能。该改造系统可以不需要对室内侧的管路进行改动，不影响机房的现有环境。并且经过改造后，系统的节能泵模块采用集中冷源的水冷冷凝器，不存在热岛效应，能够延长氟泵的使用时间，在室外温度较低的季节机组可以充分利用自然冷源，降低机组能耗，达到节能目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例的机房空调节能改造系统的原理图。

图2为本实用新型实施例的集中式冷源改造系统的原理图。

图中：1-压缩机，2-风冷冷凝器，3-液路截止阀，4-干燥过滤器，5-电磁阀，6-视液镜，7-电子膨胀阀，8-蒸发器，9-吸气截止阀，10-温湿度传感器，11-温度传感器，12-压力传感器，13-低压保护器，14-高压保护器，20-控制器，31-制冷剂泵，32-储液器，33-水冷冷凝器，34-吸气电池阀，35-集中式冷源，L-制冷剂液体管路，G-制冷剂气体管路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型实施例公开的一种机房空调节能改造系统，通过对传统风冷型空调系统进行改造，以充分利用室外自然冷源，达到节能的目的。标准风冷型机房空调系统主要由压缩机1、风冷冷凝器2，电子膨胀阀7、蒸发器8及其他阀件组成，电子膨胀阀7和蒸发器8设于室内机，压缩机1和风冷冷凝器2设于室外机。室内蒸发器8吸收室内热量后，制冷剂蒸发为过热的制冷剂蒸汽，通过压缩机1压缩后，进入风冷冷凝器2进行冷却冷凝，冷凝成过冷的制冷剂液体后，进入室内。通过电子膨胀阀7节流降压后进入蒸发器8进行吸热蒸发，如此循环。

为了降低系统能耗，本实用新型实施例的改造系统增加一套水冷集中式冷源机组35(主要由冷却塔构成)，并在风冷冷凝器2进室内机的液体管路上增加一套节能泵模块。节能泵模块主要由制冷剂泵31，储液器32和水冷冷凝器33组成。同时在进压缩机1的吸气管路上增加电磁阀，并增加一套旁通原室外机(压缩机1和冷凝器2)的管路。具体改造过程为：

(1)在原室外机增加一条带单向阀的旁通管路；

(2)在原室外机进口管路上增加一个电磁阀，用于不同运行模式的切换使用；

(3)在原室内机进口管路上增加一套节能泵模块，此节能泵模块不同于常规的泵节能模块，节能泵模块主要有制冷剂泵31，储液罐32和水冷冷凝器33组成。其中水冷冷凝器制冷剂进口连接原室外机出口，水冷冷凝器出口连接储液器进口，储液器出口连接制冷剂泵进口，制冷剂泵出口连接室内机进口管路。水冷冷凝器冷却水进出口，分别连接于集中式冷源进出口。

(4)在节能泵模块前后，增加一条带单向阀的旁通管路，该旁通管路将(3)新增的一套节能泵模块完全旁通，用于压缩机模式运行时使用。

上述系统结构改造后，将各个电气部件与控制部件进行连接，并与原控制器进行联动，用于根据室外温度及室内负荷进行不同模式切换及运行控制。三种运行模式的具体循环如下：

1)压缩机制冷模式：该循环模式下，制冷剂只经过压缩机而不经过制冷剂泵进行循环，与标准风冷型循环相同，室内蒸发器8吸收室内热量后，制冷剂蒸发为过热的制冷剂蒸汽，经过电磁阀34进入压缩机1进行压缩后，进入冷凝器2进行冷却冷凝，冷凝成过冷的制冷剂液体后，经过单向阀旁通管路进入室内。通过电子膨胀阀7节流降压后进入蒸发器8进行吸热蒸发，如此循环。

2)混合制冷模式：该循环模式下，制冷剂即经过压缩机又经过制冷剂泵进行循环，室内蒸发器8吸收室内热量后，制冷剂蒸发为过热的制冷剂蒸汽，经过电磁阀34进入压缩机1进行压缩后，进入冷凝器2进行冷却冷凝，冷凝成过冷的制冷剂液体后，经过节能泵模块(依次经过水冷冷凝器33，储液器32，制冷剂泵31)增压后进入室内。通过电子膨胀阀7节流降压后进入蒸发器8进行吸热蒸发，如此循环。

3)泵节能制冷模式：该循环模式下，电磁阀34处于关闭状态，制冷剂不经过压缩机，只经过制冷剂泵进行循环，室内蒸发器8吸收室内热量后，制冷剂蒸发为过热的制冷剂蒸汽，经过单向阀进入经过节能泵模块(经过水冷冷凝器33的冷却冷凝进入储液器32，而后通过制冷剂泵31增压后进入室内)。通过电子膨胀阀7节流降压后进入蒸发器8进行吸热蒸发，如此循环。该模式下，压缩机不进行工作，减少了压缩机的功率，降低机组总功率，提高机组能效比。

本实施例的泵节能模块中水冷冷凝器的冷源来自于集中式冷源35，集中式冷源可以是闭式冷却塔也可以是开式冷却塔。一台集中式冷源可以连接多台泵节能模块，如图2所示。

本实施例的改造系统不需要对室内侧的管路进行改动，不影响机房的现有环境。经过改造后，在过渡季节，室外温度或室外湿球温度低于室内温度时，机组处于混合模式运行，此时通过增加节能泵模块中水冷冷凝器3降低系统的冷凝压力，一般来讲，冷凝压力降低1bar，压缩机的功率降低500W，从而降低压缩机的功率；并通过泵提升进室内机制冷剂的压力，从而保证系统的安全稳定运行。在冬季，室外温度较低的季节机组处于制冷剂泵制冷模式运行，此时采用制冷剂泵完全取代压缩机运行，充分利用自然冷源，由于压缩机的功率一般为10kW左右，而制冷剂泵的功率仅为500W左右，极大的降低了机组的能耗，从而达到节能目的。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种机房空调节能改造系统，包括室内机和室外机，所述室内机设有电子膨胀阀和蒸发器，所述室外机设有压缩机和风冷冷凝器；所述电子膨胀阀、蒸发器、压缩机和风冷冷凝器依次相连，形成制冷循环系统；其特征在于：在风冷冷凝器进室内机的液体管路上增加节能泵模块，所述节能泵模块包括制冷剂泵，储液器和水冷冷凝器；水冷冷凝器制冷剂进口连接室外机出口，水冷冷凝器制冷剂出口连接储液器进口，储液器出口连接制冷剂泵进口，制冷剂泵出口连接室内机进口管路；水冷冷凝器冷却水进出口，分别连接于集中式冷源进出口；所述节能泵模块设有一条带单向阀的旁通管路，用于压缩机运行模式时将节能泵模块完全旁通；所述室外机设有一条带单向阀的旁通管路，用于制冷剂泵运行模式时将压缩机与风冷冷凝器完全旁通，所述室外机进口管路上设有电磁阀。

2.根据权利要求1所述的机房空调节能改造系统，其特征在于：所述节能泵模块增加在室外侧。

3.根据权利要求1所述的机房空调节能改造系统，其特征在于：所述集中式冷源为闭式冷却塔或开式冷却塔。

4.根据权利要求1所述的机房空调节能改造系统，其特征在于：所述室内机制冷剂进口管路上设有液路截止阀，制冷剂出口管路上设有吸气截止阀。

5.根据权利要求1所述的机房空调节能改造系统，其特征在于：包括多台所述室内机和室外机，以及每台室内机和室外机间增加的节能泵模块；各台节能泵模块分别与所述集中式冷源相连。