專利名稱：一種機房空調(diào)機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及空調(diào)領(lǐng)域，特別是涉及一種機房空調(diào)機組。
技術(shù)背景機房因為有大量的電子設(shè)備，所以需要空調(diào)系統(tǒng)來為其降溫。從 機房空調(diào)的發(fā)展歷史來看，上送風系統(tǒng)是最早被應(yīng)用于機房內(nèi)部的氣 流組織形式，冷風從送風格柵向下送出，或者通過風帽直接送風，但 該方式只適合于空間狹小的機房或做冷源備份之用。高速低溫的冷風 被直接送到機架排與排之間的高溫通道中，通過與高溫氣體混合形成 渦旋來降低環(huán)境溫度。為了保證低溫送風能夠直達地面與熱通道中的 高溫空氣充分混合，防止其直接進入機架內(nèi)部影響電子設(shè)備工作，天 花板上的出風口位置要正對熱通道，且倒流片方向要經(jīng)過專門設(shè)計從 而對出風方向起到限制作用。在實際應(yīng)用中，每個機架的發(fā)熱量并不 一定相同，因為它們的發(fā)熱量由放置其中的電子設(shè)備的種類和數(shù)量決 定的，而送風量以及送風溫度則是預(yù)先設(shè)計好的，并不會按照機架實 際熱負荷條件進行調(diào)整，所以無論如何也得不到最理想的氣流分布方 式，在熱負荷高的機架區(qū)域風量不足，而在熱負荷低的機架區(qū)域風量 又過大的現(xiàn)象總會出現(xiàn)。不同機架內(nèi)部的溫度也不相同，熱負荷越高 的機架內(nèi)部溫度越高。機房內(nèi)部的溫度場也不均勻，溫度的變化趨勢 由相應(yīng)區(qū)域的熱負荷決定，所以永遠也無法得到穩(wěn)定的溫度梯度場。 由于上送風系統(tǒng)中冷風由頂部向下送出，所以低溫氣流首先經(jīng)過溫度 最高區(qū)域，與熱空氣強烈混合，形成渦旋，而機房空調(diào)回風口則在溫 度最低區(qū)域，這種布置方式不符合溫度自然分布規(guī)律，而且形成渦旋 增加了冷量損失，所以降低了空調(diào)的制冷效率。上送風方式比較適合 空間狹小，熱流密度也較小的環(huán)境使用，比如傳統(tǒng)的電信機房。但顯然不適用于當前熱流密度較高的ICT ( Information and Communication Technology,信息與通訊技術(shù))機房。為了克服上送風系統(tǒng)的弊端，下送風系統(tǒng)應(yīng)運而生，根據(jù)送風口 與機架的相對位置，下送風系統(tǒng)又可以分為底部送風和通道送風兩 種。底部送風的冷風由通過架空地板在機架下面的出風口向上送出， 直接進入獨立的機架內(nèi)部，機架底部開放，側(cè)面密封，以防止冷空氣 外泄，冷風由下而上充分吸收每個機架內(nèi)部的熱量變?yōu)闊犸L由頂部吹 出。底部送風系統(tǒng)中機房空調(diào)的回風口在最上方，即溫度最高區(qū)域， 這樣布置符合溫度自然分布規(guī)律，所以提高了空調(diào)設(shè)備的熱效率。同 時，與上送風方式相比，底部送風方式還避免了冷風與機架內(nèi)部熱空 氣強烈混合形成渦旋，從而減少了冷量損失。如果，每個機架內(nèi)部的 熱負荷都相同，則底部送風方案能夠得到最優(yōu)的熱效率，但實際上， 機架內(nèi)部由于擺放的電子設(shè)備型號與數(shù)量的不同，發(fā)熱量很難做到統(tǒng) 一。另外，機架內(nèi)部的電子設(shè)備會對從中通過的冷風產(chǎn)生阻力，因此， 電子設(shè)備的數(shù)量越多，被冷風帶走的熱量也就越多，但通過的風量也 就越小。這樣，不同的機架內(nèi)部就會形成不同的溫度梯度，機架內(nèi)部 熱負荷越高，溫度梯度也越高。造成的結(jié)果就是整個機房內(nèi)部的溫度 不均勻，尤其是在熱負荷較小的機架上方區(qū)域，在機房頂部區(qū)域不同 溫度的氣流還會繼續(xù)混合，最后空調(diào)的回風溫度比室內(nèi)最高溫度還要 低?？傊?，從制冷效率來說，底部送風系統(tǒng)比上送風系統(tǒng)有所提高， 但并不是最優(yōu)方案。利用高架地板，冷風還可以通過機架排與排之間的通道地面送風 格柵向上送出，即通道送風。與底部送風相比，由于通道送風方式不需要通過機架內(nèi)部，所以 也就不會受到機架內(nèi)部所擺放的電子設(shè)備的種類和數(shù)量的影響，而會。通常熱負荷最大的區(qū)域都會出現(xiàn)在機架頂 部，所以為了冷卻它，需要冷風離開地面時有很高的送風速度。這樣 的送風方式類似于噴泉的工作原理冷風在下落和流入機架之前徑直 向上噴出。但是當冷風到達一定高度后，還是會與周圍的熱空氣混合, 因為有一部分冷風會吹入旁邊的機架。與前面兩種送風方式相比，通 道送風能夠用相同的風量冷卻所有機架已經(jīng)是一種進步了 ，但是它仍 然不是一種理想的解決方案，因為送風量的大小應(yīng)該按照熱負荷的實 際需要進行分配。利用通道送風，機架內(nèi)部的溫度梯度較前兩種方式 更小，溫度分布更加均勻，但均勻程度還沒有達到最高熱力學效率的 要求，所以它仍然不是最好的溫度解決方案。由于機架中的熱氣流與 旁邊的冷氣流相混合，空調(diào)的回風溫度比機房內(nèi)部最高溫度低，不符 合節(jié)能的要求。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種節(jié)能空調(diào)機組，特別是提供一種ICT機房使用的節(jié)能空調(diào)機組。為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案提供一種機房空調(diào)機 組，包括室內(nèi)空調(diào)機和冷水機組，所述冷水機組與室內(nèi)空調(diào)機連接， 所述冷水機組用于為室內(nèi)空調(diào)機提供冷凍水，包括依次首尾連接的壓 縮機、冷凝盤管、膨脹閥和蒸發(fā)器，所述室內(nèi)空調(diào)機的離心風機、靜 壓箱、出風口依次連接，所述出風口位于室內(nèi)空調(diào)機的下部，回風口 位于機房最上部；所述冷水機組還包括自然冷卻熱交換盤管和三通調(diào) 節(jié)閩，所述自然冷卻熱交換盤管一端接空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水管，另一 端與所述三通調(diào)節(jié)閥和蒸發(fā)器依次連接，所述三通調(diào)節(jié)閩的另一端與 所述空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水旁通管連接。其中，還包括與室內(nèi)空調(diào)機送風盤管連接的雙向閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用 于對冷水流量進行控制。其中，所述離心風機為無渦殼可調(diào)速離心風機。5其中，所述蒸發(fā)器為殼管式蒸發(fā)器。其中，所述出風口具體為所述室內(nèi)空調(diào)機的下側(cè)面板開孔。 其中，所述冷水機組為風冷冷水機組。上述技術(shù)方案僅是本實用新型的一個優(yōu)選技術(shù)方案，具有如下優(yōu) 點通過室內(nèi)空調(diào)機向機房的底部吹入冷風，來降低機房的室溫，并 且使機房同一層的溫度保持均勻。提高了送風溫度和送回風溫差，因 而具有很好的節(jié)能效果，并且釆用自然冷卻的技術(shù)方案，使節(jié)能效果 更加顯著。而且不需要機房做任何基建，節(jié)約了大量的基建費用。


圖l是本實用新型實施例的一種機房空調(diào)機組的自然冷卻冷水機 組工作原理示意圖。其中，L壓縮機；2:冷凝盤管；3:自然冷卻熱交換盤管；4: 膨脹閥；5:三通調(diào)節(jié)閥；6:殼管式蒸發(fā)器；7:風機。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步 詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新 型的范圍。機房空調(diào)機組包括室內(nèi)空調(diào)機和冷水機組兩部分，室內(nèi)空調(diào)機與 冷水機組連接，冷水機組用于為室內(nèi)空調(diào)機提供冷凍水。室內(nèi)空調(diào)機釆用無渦殼可調(diào)速離心風機與靜壓箱、下側(cè)面板開孔 的出風口依次連接的設(shè)計，冷風直接吹入室內(nèi)，在室內(nèi)底部空間形成 了低溫空氣層，冷空氣同時進入機架，冷卻內(nèi)部發(fā)熱的電子設(shè)備。冷 風在機房的最底部形成低溫的氣層，與上部的熱空氣進行交換熱量， 這樣一層一層的交換熱量，從而形成均勻的溫度層，保證機房的最上 層為室內(nèi)最熱的空氣，而回風口位于機房最上部，因而最熱的空氣由 回風口回風，該送風方式即為置換送風。對于置換送風，發(fā)熱設(shè)備的 溫度越高，就會有更多的冷空氣被吸入機架內(nèi)部，這樣冷風就可以均勻分布，杜絕了彼此之間的相互混合。因此這種送風方式可以根據(jù)設(shè) 備熱負荷來調(diào)整冷風氣流的分布，熱負荷高的機架得到的冷量也多， 即便在空的或者關(guān)閉的機架內(nèi)部也不會出現(xiàn)冷量的浪費。置換送風是 一種彌散式送風方式，出風沒有明確的方向，是以一種湍流的方式送 出，并且主要利用熱氣上升冷氣下降的熱對流原理使室內(nèi)溫度場均勻 分布，同一高度面上沒有溫度梯度，不同高度面，層與層之間的溫度 梯度均勻，是最理想的穩(wěn)定溫度梯度分布，所以最節(jié)能，最有利于熱 交換。不同機架內(nèi)部的溫度分布也非常均勾，因為冷風量是按照各個 機架的實際發(fā)熱量成比例分配的。同時，由于室內(nèi)空氣按溫度高低穩(wěn) 定分層，機架外的溫度分布也非常均勻，回風溫度為室內(nèi)最高溫度， 這樣便獲得了最高的熱力學效率。置換送風方式不會受氣流組織的影 響，因為冷氣流的分布可以隨設(shè)備發(fā)熱量的變化而變化，從而與不同 設(shè)備的熱負荷相匹配，并自動調(diào)整以適應(yīng)環(huán)境的變化，對于室內(nèi)空調(diào) 機，熱負荷越小，送風量也越小。置換送風可以保證室內(nèi)最佳的溫度 層分布，可以使空調(diào)在更高的送回風溫差下工作，同時送風溫度還提 高了，而且相同冷量的送風量比下送風減少了 20%，從而降低了風 機的能耗，并且使空調(diào)整機能耗大幅降低。釆用置換送風方式的空調(diào) 機組與其它空調(diào)的區(qū)別就還在于，它的回水溫度會隨著負荷的降低而 升高。室內(nèi)空調(diào)機送風盤管連接有雙向閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)渌髁?進行控制。當實際熱負荷小于設(shè)計值時，置換送風空調(diào)盤管內(nèi)冷凍水 變流量運行，流量減小，在負荷不變的情況下，回水溫度自然升高。在ICT機房的運行負荷范圍內(nèi)，這種回水溫度的溫差大概在6~7°C 之間，從而使節(jié)能效果最大化，以1MW的熱負荷為例，與傳統(tǒng)冷水機組相比，變流量自然冷卻冷水機組根據(jù)當?shù)貧夂虿町惪梢怨?jié)能50~70%。下面結(jié)合圖l對機房空調(diào)機組的自然冷卻冷水機組工作原理進行 詳細描述。冷水機組一般安裝在建筑物的屋頂外部，冷水機組按照不同冷凝 方式可分為風冷和水冷兩種，本實施例釆用的是風冷冷水機組，它的 工作原理是攜帶室內(nèi)熱量的高溫回水流入機組，進入殼管式蒸發(fā)器 6，被制冷劑盤管冷卻，熱量傳遞給制冷劑，由后者帶到風冷冷凝器 中，由風機驅(qū)動環(huán)境空氣對其進行強制散熱。按經(jīng)驗來說， 一套空調(diào)設(shè)備的平均制冷量為設(shè)計值的85%,剩下部分作為冷量備份。冷水機 組包括依次首尾連接的壓縮機1、冷凝盤管2、膨脹閩4和殼管式蒸 發(fā)器6,自然冷卻熱交換盤管3—端接空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水管，另一 端與所述三通調(diào)節(jié)閥5和殼管式蒸發(fā)器6依次連接，三通調(diào)節(jié)閥5的 另一端與空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水旁通管連接。其實，自然冷卻冷水機組 的工作原理并不復(fù)雜當三通調(diào)節(jié)閥5中旁通B完全關(guān)閉，A與C 連通時，即自然冷卻熱交換盤管3關(guān)閉，全部冷量由壓縮機l制冷提 供，風機7用來加快熱量的交換；當室外溫度低于回水溫度時，A關(guān) 閉，B與C連通，回水通過自然冷卻熱交換盤管3預(yù)冷，然后再進入 殼管式蒸發(fā)器6，這樣一來，壓縮機l只需部分工作就可以滿足空調(diào) 冷量的要求，從而節(jié)省了大部分能耗；而當室外溫度足夠低時，A關(guān) 閉，B與C連通，通過自然冷卻熱交換盤管3就可以完全滿足空調(diào)冷 量要求，壓縮機l停機，這時機組總能耗明顯降低，只包含自然冷卻 系統(tǒng)的能耗，總之，室外溫度越低，節(jié)能效果越明顯。如果采用自然 冷卻冷水機組比普通冷水機組每年大約節(jié)能22~31%，具體效果還因 安裝地區(qū)的氣候條件而不同。由以上實施例可以看出，本實用新型實施例通過釆用置換送風方 式的空調(diào)機組和自然冷卻冷水機組結(jié)合使用，大大提高了機房空調(diào)機 組的節(jié)能效果。機房空調(diào)機組不僅可以提高送風溫度，而且還可以提 高送回風溫差，所以節(jié)能效果明顯。并且不需要機房為空調(diào)機組進行 任何設(shè)施的建設(shè)，節(jié)約了大量的基建費用。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提 下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新 型的保護范圍。
權(quán)利要求1、一種機房空調(diào)機組，包括室內(nèi)空調(diào)機和冷水機組，所述冷水機組與室內(nèi)空調(diào)機連接，所述冷水機組用于為室內(nèi)空調(diào)機提供冷凍水，包括依次首尾連接的壓縮機、冷凝盤管、膨脹閥和蒸發(fā)器，其特征在于，所述室內(nèi)空調(diào)機的離心風機、靜壓箱、出風口依次連接，所述出風口位于室內(nèi)空調(diào)機的下部，回風口位于機房最上部；所述冷水機組還包括自然冷卻熱交換盤管和三通調(diào)節(jié)閥，所述自然冷卻熱交換盤管一端接空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水管，另一端與所述三通調(diào)節(jié)閥和蒸發(fā)器依次連接，所述三通調(diào)節(jié)閥的另一端與所述空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水旁通管連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的機房空調(diào)機組，其特征在于，還包括與 室內(nèi)空調(diào)機送風盤管連接的雙向閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于對冷水流量進行控 制。
3、 如權(quán)利要求1所述的機房空調(diào)機組，其特征在于，所述離心 風機為無渦殼可調(diào)速離心風機。
4、 如權(quán)利要求1所述的機房空調(diào)機組，其特征在于，所述蒸發(fā) 器為殼管式蒸發(fā)器。
5、 如權(quán)利要求1所述的機房空調(diào)機組，其特征在于，所述出風 口具體為所述室內(nèi)空調(diào)機的下側(cè)面板開孔。
6、 如權(quán)利要求1所述的機房空調(diào)機組，其特征在于，所述冷水 機組為風冷冷水機組。
專利摘要本實用新型公開了一種機房空調(diào)機組，包括室內(nèi)空調(diào)機和冷水機組，所述冷水機組與室內(nèi)空調(diào)機連接，所述冷水機組用于為室內(nèi)空調(diào)機提供冷凍水，包括依次首尾連接的壓縮機、冷凝盤管、膨脹閥和蒸發(fā)器，所述室內(nèi)空調(diào)機的離心風機、靜壓箱、出風口依次連接，所述出風口位于室內(nèi)空調(diào)機的下部，回風口位于機房最上部；所述冷水機組還包括自然冷卻熱交換盤管和三通調(diào)節(jié)閥，所述自然冷卻熱交換盤管一端接空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水管，另一端與所述三通調(diào)節(jié)閥和蒸發(fā)器依次連接，所述三通調(diào)節(jié)閥的另一端與所述空調(diào)系統(tǒng)冷凍水回水旁通管連接。本實用新型能夠使機房內(nèi)氣流與溫度分布最優(yōu)化，從而得到最佳換熱效果，并且通過提高送風溫度和送回風溫差進行節(jié)能，而且采用自然冷卻技術(shù)方案，大大提高了節(jié)能效果。
文檔編號F24F3/06GK201110608SQ20072017354
公開日2008年9月3日 申請日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者朱洪波, 陳云水 申請人:阿爾西制冷工程技術(shù)(北京)有限公司