CN212457524U - 一种冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷却系统，涉及空气调节技术领域，以解决室外机的换热器的外表面容易结垢进而不能冷却的问题。本实用新型提供了一种冷却系统，包括室内机和室外机，室外机包括壳体、压缩机、套管换热器、自动清洗装置、第二换热器、雾化喷淋装置以及风机，壳体上设有进风口和出风口，套管换热器的内管的两端分别与第一换热器和压缩机连通形成冷媒循环换热回路，第二换热器与套管换热器的外管连通形成水循环回路，雾化喷淋装置设置在套管换热器的上方，且雾化喷淋装置靠近套管换热器的一侧设有喷淋口，风机用于将气流由进风口引入，流经套管换热器，并由出风口送出；自动清洗装置用于清洗套管换热器的外表面。本实用新型用于空气调节。

Description

一种冷却系统

技术领域

本实用新型涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种冷却系统。

背景技术

目前，随着人工智能、云计算、大数据等分布式计算架构的创新和发展，作为信息基础设施的数据中心承担的计算量越来越大，对计算效率的要求越来越高，随之数据中心单机柜功率密度不断攀升，机房散热量增大。

现有技术中，为应对机房环境压力，室外机通常采用蒸发制冷的方式进行散热，即通过向室外机所包括的换热器的表面喷淋水来实现换热器的高效散热，喷淋水通过管壁与换热器内的制冷剂发生潜热和显热交换，散热效率高。

然而，在室外机换热器的温度过高情况下，喷淋水落在换热器的表面后会瞬间蒸发，仅进行潜热交换，导致水中的杂质滞留在换热器的外表面上，在换热器的外表面上堆积结垢，严重影响盘管换热能。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种冷却系统，以解决室外机的换热器的外表面容易结垢进而不能冷却的问题。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种冷却系统包括室内机和室外机，室内机包括第一换热器，室外机包括：壳体，壳体上设有进风口和出风口；压缩机；套管换热器，套管换热器的内管的两端分别与第一换热器和压缩机连通形成冷媒循环换热回路；第二换热器，第二换热器与套管换热器的外管连通形成水循环回路；雾化喷淋装置，雾化喷淋装置设置在套管换热器的上方，且雾化喷淋装置靠近套管换热器的一侧设有喷淋口；风机，风机用于将气流由进风口引入，流经套管换热器，并由出风口送出；自动清洗装置，自动清洗装置用于清洗套管换热器的外表面。

本实用新型实施例提供的冷却系统，室外机的套管换热器的内管的两端分别与压缩机以及室内机的第一换热器连通形成冷媒循环换热回路，室外机的套管换热器的外管与第二换热器连通形成水循环回路。这样的话，套管换热器的内管中的冷媒与套管换热器外管中的水通过管壁进行显热交换，套管换热器的外管中的水与雾化喷淋装置喷淋下的水通过管壁进行显热和潜热交换，结构简单，散热效率高。与现有技术相比，本实用新型实施例的冷却系统，利用套管换热器，将内管中的冷媒先与外管中的水进行显热交换，再与雾化喷淋装置的喷淋的水进行显热和潜热交换，避免了高温冷媒直接与雾化喷淋装置的喷淋水进行热交换导致室外机的换热器的外表面容易结垢的问题，系统的运行更加安全可靠。

另外，本实用新型实施例提供的冷却系统，利用自动清洗装置可以在线自动清洗套管换热器的外表面，避免了停机检修以及人工拆卸套管换热器，可以实现人工控制、设备自动清洗，解决反复拆卸与安装的问题，降低清洗工作强度、提高清洗工作效率，延长设备寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的冷却系统的室外机的套管换热器与室内机连接部分的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的冷却系统的室外机的套管换热器与第二换热器连接部分的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的冷却系统的套管换热器处设置有清洗装置的结构示意图；

图4为图3的俯视图。

附图标记：

1-套管换热器组；10-套管换热器；11-第一阀门；2-冗余套管换热器组；20-冗余套管换热器；21-第二阀门；30-雾化喷淋装置；40-风机； 41-冗余风机；50-蓄水槽；51-第一管道；52-第一循环泵；53-补水管； 60-淋水填料；70-竖向滑槽；71-清洗刷排；711-框架；712-毛刷；80-第二换热器；82-第二循环泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型实施例提供了一种冷却系统，如图1、图2和图3所示，包括室内机和室外机，室内机包括第一换热器(图1中未示意出室内机部分)，室外机包括：壳体，壳体上设有进风口和出风口；压缩机；套管换热器10，套管换热器10的内管的两端分别与第一换热器和压缩机连通形成冷媒循环换热回路；第二换热器80，第二换热器80与套管换热器10的外管连通形成水循环回路；雾化喷淋装置30，雾化喷淋装置30设置在套管换热器10 的上方，且雾化喷淋装置30靠近套管换热器10的一侧设有喷淋口；风机 40，风机40用于将气流由进风口引入，流经套管换热器10，并由出风口送出；自动清洗装置，自动清洗装置用于清洗套管换热器10的外表面。

本实用新型实施例提供的冷却系统，如图1、图2和图3所示，室外机的套管换热器的内管的两端分别与压缩机以及室内机的第一换热器连通形成冷媒循环换热回路，室外机的套管换热器的外管与第二换热器连通形成水循环回路。这样的话，套管换热器的内管中的冷媒与套管换热器外管中的水通过管壁进行显热交换，套管换热器的外管中的水与雾化喷淋装置喷淋下的水通过管壁进行显热和潜热交换，结构简单，散热效率高。与现有技术相比，本实用新型实施例的冷却系统，利用套管换热器，将内管中的冷媒先与外管中的水进行显热交换，再与雾化喷淋装置的喷淋的水进行显热和潜热交换，避免了高温冷媒直接与雾化喷淋装置的喷淋水进行热交换导致室外机的换热器的外表面容易结垢的问题，系统的运行更加安全可靠。

另外，参见图3和图4所示，本实用新型实施例提供的冷却系统，利用自动清洗装置可以在线自动清洗套管换热器的外表面，避免了停机检修以及人工拆卸套管换热器，可以实现人工控制、设备自动清洗，解决反复拆卸与安装的问题，降低清洗工作强度、提高清洗工作效率，延长设备寿命。

需要说明的是，当上述冷却系统具有多个室内机时，上述一个室外机可以同时与多个室内机连接，结构简单，成本较低。应理解，上述水循环回路上通常设有第二循环泵81，以保证水循环回路的正常运行。另外，上述套管换热器10的外管通常亲水膜换热材质制造。示例性的，上述套管换热器 10的外管选用亲水铝箔盘管。这样的话，喷淋水在亲水铝箔上会迅速散开，不会凝结成水珠，增大热交换面积，加快换热速度，同时，套管换热器10 的外管表面水分蒸发较快，且不易腐蚀老化。可选的，上述套管换热器10 的数量可以为多个，多个套管换热器10并联设置形成套管换热器组1，这样室外机的换热效率可以得到极大的提高。

其中，套管换热器10内管中的制冷剂与外管中的水的流向相反，套管换热器10内管中的制冷剂与外管中的水的换热效率较高。

此处，为了进一步的提高上述套管换热器10的使用寿命，可以对喷淋水的水质进行控制。例如，喷淋水的pH应满足预设要求，示例性的，喷淋水的pH值大于6.5并小于8.0。优选的，喷淋水采用纯净水，套管换热器 10的外管不易被腐蚀，使用寿命更长。

上述自动清洗装置的结构并不唯一，可以采用毛刷移动刷洗，也可以采用高压水流冲洗。示例性的，参见图3和图4所示，上述自动清洗装置包括竖向滑槽70、驱动装置和清洗刷排71，竖向滑槽70设置在壳体内部相对的两侧，竖向滑槽70内设有齿条；清洗刷排71包括框架711以及位于框架 711内的毛刷712，框架711的相对的两侧设有齿轮，齿轮与齿条啮合；套管换热器10位于框架711内，且与毛刷712相互挤压；驱动装置与齿轮电连接，驱动装置用于驱动齿轮沿竖向滑槽移动，以带动清洗刷排71的毛刷 712沿套管换热器10的外表面上下移动。基于此，当套管换热器10需要进行清洗时，仅需启动驱动装置，套管换热器10的外表面就可以通过毛刷712 的上下移动实现在线自动清洗，无需人工拆卸套管换热器10，且无需室外机停止工作，省时省力。其中，上述毛刷712的材质较硬，例如，上述毛刷 712的材质为塑料。

参见图2所示，为了对系统的能量进行循环利用，上述第二换热器80 内设有导热隔板，以使第二换热器80内分为第一流体通道和第二流体通道；第一流体通道与套管换热器10的外管连通形成水循环回路；第二流体通道的进口连通有热水供水管，第二流体通道的出口连通有热水回水管。此时，第一流体通道内的水会与第二流体通道内的饮用水进行热交换，将热能传递给饮用水，以提高能量的循环利用率。其中，第二换热器80的第一流体通道内的水和第二流体通道内的水的流向相反，换热效率较高。此处，第二换热器80同样可以采用套管换热器，通常外管为第一流体通道，内管为第二流体通道，在此不做限定。

为了进一步的提高能量循环利用率，减少能量损失，降低系统能耗，本实用新型实施例的冷却系统中的多个部件之间的连接管道均为隔热管，以降低冷媒循环换热回路中的冷媒以及水循环回路中的水在连接管道内流动时与空气进行间接的热交换所造成的能量损失。

为了对喷淋水的进行循环利用，参见图1所示，上述室外机的底部设有蓄水槽50，蓄水槽50与雾化喷淋装置30通过第一管道51连通，第一管道上51设有第一循环泵52。在这种情况下，雾化喷淋装置30所使用的水可以进行循环利用，减少资源浪费，降低运行成本。在其中一种可行的具体实施方式中，上述雾化喷淋装置30与套管换热器10之间设置有淋水填料60，以使喷淋水均匀的洒在套管换热器10的外表面，保证套管换热器10具有较好的换热效果。

进一步的，为了保证室外机的正常工作，上述室外机的蓄水槽50通过补水管53连通有水源。当室外机内的雾化喷淋装置30工作时，存在喷淋水的损耗，为了保证水的持续供应，可以通过补水管53定期向蓄水槽50内进行补水，进而能够保证室外机内雾化喷淋装置30的正常运行。

其中，如图1所示，上述室外机的风机40设在雾化喷淋装置30的上方，以避免雾化喷淋装置30喷射出的水进入风机40内，进而造成风机40损坏，系统的可靠性更高。类似的，上述冗余风机41设在雾化喷淋装置30的上方。另外，上述风机40为变频风机。这样当系统的散热负荷大时，风机40的转速处于高转速状态，保较高的换热效率，系统的稳定性较高；当系统的散热负荷小时，风机40的转速处于低转速状态，降低能耗，运行成本较低。示例性的，风机40为EC(Electrical Commutation)风机。

应理解，室外机内部的器件需要进行定期的清洗以及维护，为了实现不停机的检修，上述室外机还包括冗余部件系统，冗余部件系统包括与套管换热器10形成备份的冗余套管换热器20以及与风机40形成备份的冗余风机 41，套管换热器10的进口和出口均设有第一阀门11，冗余套管换热器20 的进口和出口均设有第二阀门21。当然，上述冗余部件系统还可以包括冗余第一循环泵、冗余第二换热器等，在此不再进行一一示例。在这种情况下，当风机40损坏或者需要检修时，可以启用冗余风机41；通过控制第一阀门 11和第二阀门21的打开或关闭，当套管换热器10损坏或者需要检修时，可以启用冗余套管换热器20；这样即使风机40或套管换热器10意外损坏，仍可以采用冗余部件系统所包括的部件进行工作，同时，可以在室外机持续工作的情况下进行维修，系统更加安全可靠。其中，上述第一阀门11和第二阀门21可以为电子膨胀阀，在此不做限定。

需要说明的是，上述冗余套管换热器20与套管换热器10可以在同一水平高度左右设置，也可以在同一竖直方向上下设置。当上述套管换热器10 数量为多个构成套管换热器组1时，冗余套管换热器20数量也为多个并构成冗余套管换热器组2。一般来说，上述冗余套管换热器20与套管换热器 10在同一竖直方向上下设置，室外机整体的占地面积较小。另外，当上述室外机连接的室内机较多时，上述冗余套管换热器20与套管换热器10以及风机40与冗余风机41可以同时启动，增加换热面积以及排风速度，进而提高散热效率。

应理解，上述冗余部件系统所包括的备份部件的运作模式与原部件的运作模式完全一致，上述冗余部件系统所包括的备份部件在系统中与其他部件的连接关系与原部件在系统中与其他部件的连接关系完全一致，下面对原部件进行的描述同样适用于冗余部件系统所包括的备份部件，以下仅对原部件进行具体的描述。

为了降低运行成本，本实用新型实施例的冷却系统还包括室外温度传感器和控制单元，室外温度传感器用于检测室外温度，控制单元与室外温度传感器电连接，控制单元与室外温度传感器电连接，控制单元能够根据室外温度传感器检测的室外温度打开或关闭雾化喷淋装置30、第一循环泵52、风机40、第一阀门11和第二阀门21以及升高或降低风机40、第一循环泵52 的功率。该控制单元可以是多个控制器的集合，也可以是一个控制器，在此不做限定。

例如，当室外温度小于第一温度时，控制单元控制冗余风机41、第一循环泵52、雾化喷淋装置30以及第二阀门21关闭，并控制风机40、第一阀门11打开。此时，冷却系统中的套管换热器10的散热仅利用显热交换即可满足要求，无需启动雾化喷淋装置30及第一循环泵52，仅需运行风机40，运行成本低。

又例如，当室外温度大于第一温度小于第二温度时，套管换热器10的散热仅利用显热交换不足以稳定的满足冷却系统的散热需求，控制单元控制冗余风机41、第二阀门21关闭，并控制第一循环泵52、雾化喷淋装置30、风机40以及第一阀门11打开。此时，冷却系统中的套管换热器10的散热利用了喷淋水的蒸发冷却，通过喷淋水与套管换热器10发生热交换实现降温，散热性能更好，散热更快，系统长期运行更加稳定可靠。其中，第一温度和第二温度可以根据实际情况进行设定，在此不做限定。

需要说明的是，上述冗余部件系统均与控制单元电连接，冗余部件系统的启动与否可以由人工操作，也可以进行自动控制。例如，冗余部件系统的启动与否通过控制单元实现自动控制。具体的，室外机还包括报警器，报警器与控制单元电连接，且报警器用于检测室外机内原部件是否故障，若存在故障，则发出报警，控制单元控制启动备用部件。示例性的，套管换热器 10故障时，报警器发出声光报警，并向控制单元发出套管换热器故障报警信息，控制单元根据套管换热器故障报警信息控制第一阀门11关闭，并控制第二阀门21打开。

由此，本实用新型实施例的冷却系统能够实现自动化的控制过程以及多工况的运行，减少人力成本，最大化的利用自然资源，降低运行成本。

参见图1和图2所示，本实用新型实施例的冷却系统的室外机还包括冷凝压力传感器，冷媒压力传感器用于检测套管换热器10的内管的冷媒出口处的冷媒压力，并输出冷媒压力信息；冷媒压力传感器与控制单元电连接，控制单元能够根据冷媒压力信息升高或降低风机的功率。例如，当检测到的冷媒压力低于第一预设冷媒压力时，控制单元控制风机40的功率降低，以低功率的模式运行，甚至控制风机40停止运行，噪音小，能耗低；又例如，当检测到的冷媒压力高于第二预设冷媒压力时，控制单元控制风机40的功率升高，以高功率或满功率的模式运行，以降低冷凝压力。其中，第一预设冷媒压力和第二预设冷媒压力可以根据实际情况进行设定，示例性的，第一预设冷媒压力为1.62MPa，第二预设冷凝压力为2.06MPa，在此不做限定。

可以理解的是，为避免水蒸发后在套管换热器10的外表面结垢，应保证套管换热器10的外表面形成连续不断的水膜，且水膜的厚度不易太薄；为保证套管换热器10的外表面的喷淋水能较快的蒸发，上述水膜的厚度不易太厚；经实验证明，该水膜的厚度通常为0.3mm～0.8mm，套管换热器10 的外表面的喷淋水可快速蒸发，换热效率高，且喷淋水在套管换热器10的外表面结垢的风险较低。

其中，为了对上述水膜的厚度实现精细化的控制，套管换热器10的外表面设有水膜探测器，水膜探测器与控制单元电连接，控制单元能够根据水膜探测器的检测信息升高或降低第一循环泵52的功率，以使套管换热器10 的外表面的水膜满足要求。例如，当水膜探测器的检测的水膜的厚度小于 0.3mm时，控制单元控制第一循环泵52的功率升高，以使雾化喷淋装置30 的喷淋水的喷淋量增加；又例如，当水膜探测器的检测的水膜的厚度大于0.8mm时，控制单元控制第一循环泵52的功率降低，以使雾化喷淋装置30 的喷淋水的喷淋量降低。

为了提升冷却系统运行的稳定性和安全性，本实用新型实施例提供的冷却系统还包括储液罐，储液罐设置在冷媒循环换热回路的管道上，储液罐用于冷媒循环换热回路中补充制冷剂。这样的话，当冷却系统内的制冷剂发生泄漏不足时，可以利用储液罐对冷却系统内的制冷剂进行补充，提升冷却系统运行的稳定性和安全性。

可以理解的是，第一换热器和第二换热器的种类不唯一。例如，第一换热器为板式换热器，第二换热器为板式换热器；又例如，第一换热器为管式换热器，第二换热器为管式换热器。应理解，相比于管式换热器，板式换热器传热效率较高、体积较小、占地面积较小、结构简单，易于搬运安装，且板式换热器热量调节灵活，可随换热需求增加而增多板片而不需要更换任何设备；基于此，上述第一换热器和第二换热器通常均采用板式换热器。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种冷却系统，包括室内机和室外机，所述室内机包括第一换热器，其特征在于，所述室外机包括：

壳体，所述壳体上设有进风口和出风口；

压缩机；

套管换热器，所述套管换热器的内管的两端分别与所述第一换热器和所述压缩机连通形成冷媒循环换热回路；

第二换热器，所述第二换热器与所述套管换热器的外管连通形成水循环回路；

雾化喷淋装置，所述雾化喷淋装置设置在所述套管换热器的上方，且所述雾化喷淋装置靠近所述套管换热器的一侧设有喷淋口；

风机，所述风机用于将气流由所述进风口引入，流经所述套管换热器，并由所述出风口送出；

自动清洗装置，所述自动清洗装置用于清洗所述套管换热器的外表面。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述自动清洗装置包括竖向滑槽、驱动装置和清洗刷排，所述竖向滑槽设置在所述壳体内部相对的两侧，所述竖向滑槽内设有齿条；

所述清洗刷排包括框架以及位于所述框架内的毛刷，所述框架的相对的两侧设有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合；

所述套管换热器位于所述框架内，且与所述毛刷相互挤压；

所述驱动装置与所述齿轮电连接，所述驱动装置用于驱动所述齿轮沿所述竖向滑槽移动，以带动所述清洗刷排的所述毛刷沿所述套管换热器的外表面上下移动。

3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第二换热器内设有导热隔板，以使所述第二换热器内分为第一流体通道和第二流体通道；所述第一流体通道与所述套管换热器的外管连通形成水循环回路；所述第二流体通道的进口连通有热水供水管，所述第二流体通道的出口连通有热水回水管。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述第一流体通道内的水和所述第二流体通道内的水的流向相反。

5.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述冷媒循环换热回路以及所述水循环回路的连接管道为隔热管。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述室外机还包括冗余部件系统，所述冗余部件系统包括与所述套管换热器形成备份的冗余套管换热器以及与所述风机形成备份的冗余风机，所述套管换热器的进口和出口均设有第一阀门，所述冗余套管换热器的进口和出口均设有第二阀门。

7.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述室外机的底部设有蓄水槽，所述蓄水槽与所述雾化喷淋装置通过第一管道连通，所述第一管道上设有第一循环泵。

8.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述套管换热器的内管中的制冷剂与所述套管换热器的外管中水的流向相反。

9.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述风机为变频风机。

10.根据权利要求1～9任一项所述的冷却系统，其特征在于，还包括储液罐，所述储液罐设置在所述冷媒循环换热回路的管道上，所述储液罐用于向所述冷媒循环换热回路中补充制冷剂。

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