一種模塊化節(jié)能空調(diào)的制作方法
【專利摘要】一種模塊化節(jié)能空調(diào)，包括自然冷源冷卻模塊和機械制冷模塊，及相互獨立組合使用的第一模塊柜和第二模塊柜；所述自然冷源冷卻模塊包括室內(nèi)空氣過濾器、蒸發(fā)冷卻換熱器及室外循環(huán)風機，所述機械制冷模塊包括冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機及室內(nèi)循環(huán)風機，所述冷凝器和蒸發(fā)器、壓縮機通過制冷劑管道循環(huán)連通；所述第一模塊柜內(nèi)形成有相互隔離的室內(nèi)空氣流道和室外空氣流道，所述蒸發(fā)冷卻換熱器具有與室內(nèi)空氣流道及室外空氣流道連通的通道，室外空氣和室內(nèi)空氣在蒸發(fā)冷卻換熱器處進行熱交換，所述蒸發(fā)器位于第一模塊柜的室內(nèi)空氣流道的出口處。本實用新型集成了自然冷源卻和機械制冷，節(jié)能效果好。
【專利說明】
一種模塊化節(jié)能空調(diào)
技術領域
[0001]本實用新型屬于空調(diào)技術領域，更具體地說，涉及一種集成了自然冷源冷卻和機械制冷的節(jié)能空調(diào)?！颈尘凹夹g】
[0002]隨著數(shù)據(jù)中心行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，其業(yè)務連續(xù)性至關重要。市場發(fā)展的需求對數(shù)據(jù)中心提出了快速交付、靈活配置及可快速擴展的新要求，制冷設施的模塊化是滿足市場需求的必要條件。
[0003]在數(shù)據(jù)中心里，機房空調(diào)的能耗占了總能耗的40%多，占有相當大的比重。因此， 機房空調(diào)的節(jié)能運行是各個運營商節(jié)能減排行動的重要突破點。機房空調(diào)具有全天候運行的特點，在室外環(huán)境溫度較低的時候，充分利用自然冷源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)機房空調(diào)的壓縮機運行，是降低機房空調(diào)能耗的重要方向。
[0004]目前機房制冷有采用壓縮制冷系統(tǒng)、新風冷卻系統(tǒng)、直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)、空氣熱交換冷卻系統(tǒng)或乙二醇冷卻系統(tǒng)等方式。但是在實際應用中存在以下不足:
[0005]1、壓縮制冷系統(tǒng)能耗較高，不能充分利用自然冷源，不節(jié)能；
[0006]2、單獨采用新風冷卻或直接蒸發(fā)冷卻或空氣熱交換或乙二醇冷卻等的方式，換熱量較小，不能滿足數(shù)據(jù)中心機房工作溫度的需求；
[0007]3、目前的機組都屬于標準化整機機組，不能實現(xiàn)靈活自由組合，且運輸、安裝對方案的依賴性較強，無法實現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)節(jié)。
[0008]4、一旦機房制冷系統(tǒng)完成布置，后續(xù)難以進行擴展，從而阻礙了數(shù)據(jù)中心行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0009]本實用新型的目的是提供一種集成了自然冷源冷卻和機械制冷的模塊化節(jié)能空調(diào)。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下的技術解決方案:
[0011]—種模塊化節(jié)能空調(diào)，包括自然冷源冷卻模塊和機械制冷模塊，及相互獨立組合使用的第一模塊柜和第二模塊柜;所述自然冷源冷卻模塊包括室內(nèi)空氣過濾器、蒸發(fā)冷卻換熱器及室外循環(huán)風機，所述機械制冷模塊包括冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機及室內(nèi)循環(huán)風機， 所述冷凝器和蒸發(fā)器、壓縮機通過制冷劑管道循環(huán)連通;所述自然冷源冷卻模塊及所述機械制冷模塊中的冷凝器設置于第一模塊柜中，所述機械制冷模塊中的蒸發(fā)器、壓縮機及室內(nèi)循環(huán)風機設置于第二模塊柜中；所述第一模塊柜內(nèi)形成有相互隔離的室內(nèi)空氣流道和室外空氣流道，所述蒸發(fā)冷卻換熱器具有與室內(nèi)空氣流道及室外空氣流道連通的通道，室外空氣和室內(nèi)空氣在蒸發(fā)冷卻換熱器處進行熱交換，所述蒸發(fā)器位于第一模塊柜的室內(nèi)空氣流道的出口處。
[0012]進一步的，所述室內(nèi)空氣過濾器位于第一模塊柜的室內(nèi)空氣進口處，所述蒸發(fā)冷卻換熱器設置于室內(nèi)空氣流通路徑上室內(nèi)空氣過濾器之后，所述室外循環(huán)風機位于室外空氣流道上。
[0013]進一步的，所述冷凝器位于室外空氣流道的流出通道上，所述室外循環(huán)風機設置于室外空氣出口處。
[0014]進一步的，所述室內(nèi)循環(huán)風機設置于室內(nèi)空氣送風口處。
[0015]進一步的，所述自然冷源冷卻模塊還包括向所述蒸發(fā)冷卻換熱器噴水的噴淋裝置，所述噴淋裝置通過管道與噴淋水循環(huán)系統(tǒng)相連。
[0016]進一步的，所述噴淋裝置設置于所述蒸發(fā)冷卻換熱器的上方，所述冷凝器設置于所述噴淋裝置上方，所述室外循環(huán)風機位于所述冷凝器上方。
[0017]進一步的，所述室內(nèi)循環(huán)風機設置于第二模塊柜的下部或第二模塊柜的上部。
[0018]進一步的，所述自然冷源冷卻模塊和機械制冷模塊共用室內(nèi)循環(huán)風機和室外循環(huán)風機。
[0019]進一步的，所述自然冷源冷卻模塊的進風方式為單面進風或雙面進風。
[0020]進一步的，所述壓縮機為定頻或變頻壓縮機。
[0021]由以上技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用模塊化組合的方式實現(xiàn)快速擴展，以靈活的配置方式滿足不同數(shù)據(jù)中心的冷量需求，以最大限度利用自然冷源冷卻的方式實現(xiàn)節(jié)能運行的目的。自然冷源冷卻系統(tǒng)和機械制冷系統(tǒng)共用室內(nèi)風機和室外風機，投資少，成本低;如利用間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，可大幅度增加節(jié)能運行時間，尤其在北方地區(qū)運行時，只有風機在消耗電能，從而大大提高了節(jié)能效率?！靖綀D說明】
[0022]為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例， 對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖；
[0024]圖2為實施例1蒸發(fā)冷卻換熱器的結構示意圖；
[0025]圖3為實施例1模塊組合使用的示意圖；
[0026]圖4為本實用新型實施例2的結構示意圖；
[0027]圖5為實施例2模塊組合使用的示意圖；
[0028]圖6為本實用新型實施例3的結構示意圖；[〇〇29]圖7為圖6的俯視圖；
[0030]圖8為本實用新型實施例4的結構示意圖
[0031]圖9為圖8的俯視圖。【具體實施方式】 [〇〇32] 實施例1[〇〇33]如圖1所示，本實施例的模塊化節(jié)能空調(diào)包括室內(nèi)空氣過濾器1、蒸發(fā)冷卻換熱器 2、室外循環(huán)風機3、噴淋裝置4、冷凝器5、蒸發(fā)器6、壓縮機7、室內(nèi)循環(huán)風機8及機柜9，機柜9包括第一模塊柜9-1和第二模塊柜9-2。其中，室內(nèi)空氣過濾器1、蒸發(fā)冷卻換熱器2、室外循環(huán)風機3構成自然冷源冷卻模塊，冷凝器5、蒸發(fā)器6、壓縮機7、室內(nèi)循環(huán)風機8構成機械制冷模塊。自然冷源冷卻模塊和機械制冷模塊制成獨立的模塊，分別設置于各自的模塊柜中，以便于根據(jù)機房冷量需求、空間(例如集裝箱)需求以及自然環(huán)境冷源情況進行相應的組合。 本實施例作為一個優(yōu)選的技術方案，自然冷源冷卻模塊還包括噴淋裝置4，通過噴淋裝置加強換熱冷卻效果。[〇〇34]采用獨立模塊的結構，由兩個模塊組合后實現(xiàn)空氣處理功能，室內(nèi)空氣通過在自然冷源冷卻模塊利用外界空氣進行第一階段處理，通過機械制冷模塊中對室內(nèi)空氣進行第二階段處理，最終達到使用要求。兩個模塊可以根據(jù)需要以不同數(shù)量、不同方式的進行組合，并共用室內(nèi)循環(huán)風機和室外循環(huán)風機。自然冷源冷卻模塊可以是新風冷卻系統(tǒng)或者直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)或者間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)或者空氣-空氣熱交換冷卻系統(tǒng)或者乙二醇冷卻系統(tǒng)或者熱管冷卻系統(tǒng)等利用自然冷源冷卻的節(jié)能制冷系統(tǒng)，壓縮機可采用定頻或變頻壓縮機。
[0035]以下描述中出現(xiàn)的方向前、后是以空氣流通的方向進行定義的，例如當空氣沿水平方向流動時，前、后位置也是在水平方向上，當空氣沿豎直方向流動時，前、后位置則相應變?yōu)樨Q直方向上的上、下位置。附圖中空心箭頭表示室內(nèi)空氣流動方向，填充了陰影線的箭頭表示室外空氣流動方向。室內(nèi)空氣過濾器1設置于第一模塊柜9-1內(nèi)，位于室內(nèi)空氣進口處，蒸發(fā)冷卻換熱器2位于室內(nèi)空氣過濾器1的下游，即蒸發(fā)冷卻換熱器2設置于室內(nèi)空氣流通路徑上室內(nèi)空氣過濾器1之后。第一模塊柜內(nèi)形成有室內(nèi)空氣流道和室外空氣流道(未圖示)，室內(nèi)空氣流道和室外空氣流道相互隔離，蒸發(fā)冷卻換熱器2具有與室內(nèi)空氣流道及室外空氣流道連通的通道，室外空氣和室內(nèi)空氣在蒸發(fā)冷卻換熱器2處進行熱交換。
[0036]圖2所示為本實施例蒸發(fā)冷卻換熱器的結構示意圖，蒸發(fā)冷卻換熱器包括若干間隔設置的換熱管2-3,換熱管2-3設置于一對端板2-2之間，端板2-2與一對相對設置的側(cè)板 2-1相連。室內(nèi)空氣經(jīng)室內(nèi)空氣流道從蒸發(fā)冷卻換熱器2的兩端進入換熱管2-3中，在換熱管 2-3內(nèi)流通，室外空氣經(jīng)室外空氣流道從蒸發(fā)冷卻換熱器2的上側(cè)或下側(cè)進入蒸發(fā)冷卻換熱器2內(nèi)，在換熱管2-3外流通。
[0037]本實施例在蒸發(fā)冷卻換熱器2的上方設置噴淋裝置4,噴淋裝置4通過管道與噴淋水循環(huán)系統(tǒng)(未圖示)相連，由噴淋水循環(huán)系統(tǒng)向其提供冷卻水，并將水噴淋到蒸發(fā)冷卻換熱器2上。噴淋水循環(huán)系統(tǒng)包括由管道相連的水栗、接水盤及外部補給水源，接水盤位于蒸發(fā)冷卻換熱器2下方。冷凝器5位于室外空氣流道上，本實施例中的冷凝器5設置于噴淋裝置 4上方，室外空氣出口位于冷凝器5上方，室外循環(huán)風機3設置于室外空氣出口處。
[0038]蒸發(fā)器6、壓縮機7、室內(nèi)循環(huán)風機8設置于第二模塊柜9-2中。壓縮機7、蒸發(fā)器6及冷凝器5通過制冷劑循環(huán)管道循環(huán)相連，蒸發(fā)器6位于第一模塊柜9-1的室內(nèi)空氣流道的出口處，本實施例的室內(nèi)循環(huán)風機8設置于第二模塊柜的下部的室內(nèi)空氣送風口處，節(jié)能空調(diào)為下送風模式，冷卻后的空氣從機柜下部向外送出。
[0039]圖3所示為本實施例節(jié)能空調(diào)的一種組合模式，下面結合圖1和圖3對節(jié)能空調(diào)的工作過程進行說明，本實用新型的節(jié)能空調(diào)有三種工作模式:
[0040]1、純熱交換模式:當室外溫度T < T0時，自然冷源冷卻模塊的噴淋裝置4及機械制冷模塊的壓縮機7均不工作，室內(nèi)循環(huán)風機8啟動工作，形成流通氣流，使室內(nèi)熱空氣從室內(nèi)空氣進口進入第一模塊柜9-1中，并依次經(jīng)過室內(nèi)空氣過濾器1和蒸發(fā)冷卻換熱器2，此時， 室外循環(huán)風機3也啟動工作，從外部環(huán)境抽入冷空氣，室外冷空氣從第一模塊柜9-1下部進入后向上流向蒸發(fā)冷卻換熱器2，室內(nèi)熱空氣和室外冷空氣在蒸發(fā)冷卻換熱器2處進行熱交換，完成熱交換后，冷卻后的室內(nèi)空氣從第二模塊9-2柜下部送出，室外空氣從第一模塊柜 9-1上部出風口排出，通過匹配室內(nèi)和室外循環(huán)的風量，實現(xiàn)送出的空氣溫度達到設定值。 [0041 ]2、間接蒸發(fā)冷卻換熱:當室外溫度T在一定范圍內(nèi)TO < T < T1時，自然冷源冷卻模塊的噴淋裝置4和室內(nèi)循環(huán)風機8均啟動工作，噴淋裝置4向蒸發(fā)冷卻換熱器2噴淋冷卻水， 室內(nèi)的熱空氣從室內(nèi)空氣進口進入第一模塊柜9-1內(nèi)，并依次經(jīng)過室內(nèi)空氣過濾器1和蒸發(fā)冷卻換熱器2,與室外循環(huán)風機3抽入的經(jīng)蒸發(fā)冷卻的空氣進行熱交換，通過匹配室內(nèi)和室外循環(huán)的風量一級噴淋的水量，實現(xiàn)送出的空氣溫度達到設定值。[〇〇42]3、間接蒸發(fā)冷卻與機械制冷補充:當室外溫度T 2 T1時，自然冷源冷卻模塊的噴淋裝置4、機械制冷模塊的壓縮機7和室內(nèi)循環(huán)風機8均開啟工作，室內(nèi)的熱空氣通過室內(nèi)循環(huán)風機8抽入，并依次經(jīng)過室內(nèi)空氣過濾器1和蒸發(fā)冷卻換熱器2,在蒸發(fā)冷卻換熱器2處與室外循環(huán)風機3抽入的經(jīng)蒸發(fā)冷卻的空氣進行熱交換，進一步通過機械制冷模塊的蒸發(fā)器6進行冷卻，室外空氣在經(jīng)過，蒸發(fā)冷卻換熱器2后繼續(xù)對冷凝器5進行冷卻;通過匹配室內(nèi)和室外循環(huán)的風量和噴淋的水量，實現(xiàn)送出的空氣溫度達到設定值。以上說明中出現(xiàn)的預設溫度T0、T1是根據(jù)環(huán)境溫濕度計算得到溫度狀態(tài)節(jié)點，環(huán)境、空間條件變化時，預設溫度也會相應變化。[〇〇43] 實施例2
[0044]如圖4和圖5所示，本實施例與實施例1不同的地方在于:室內(nèi)循環(huán)風機8設置于第二模塊柜的頂部，節(jié)能空調(diào)為上送風模式，冷卻后的室內(nèi)空氣從機柜上部向外送出。
[0045]實施例3
[0046]如圖6和圖7所不，本實施例與實施例1不同的地方在于:室內(nèi)空氣從第一模塊柜9-1的前側(cè)面和/或后側(cè)面進入，經(jīng)過室內(nèi)空氣過濾器1后進入蒸發(fā)冷卻換熱器2，與室外空氣進行熱交換，然后從第二模塊柜9-2下部送出。室外空氣從第一模塊柜9-1下部進入，在蒸發(fā)冷卻換熱器2處換熱后，從第一模塊柜9-1上部排出。
[0047]實施例4[0〇48]如圖8和圖9所不，本實施例與實施例4不同的地方在于:由第一模塊柜9-1和第二模塊柜9-2組成的機柜沿縱向排列，室內(nèi)空氣從第一模塊柜9-1的側(cè)面進入，從第二模塊柜 9_2的下部排出。
[0049]本實用新型采用模塊化的方式，機械制冷模塊可以上送風或下送風，自然冷源冷卻模塊的室內(nèi)氣流可以左進右出或者右進左出，室外氣流可以上進下出或者下進上出，可以單面進風也可以雙面進風，不同模塊的靈活組合可以滿足不同制冷量和不同條件的冷卻需求，在冷、熱通道封閉的機房，自然冷源冷卻模塊和機械制冷模塊整體運行，通過風管與室內(nèi)冷熱通道連接，使用時既能滿足現(xiàn)有傳統(tǒng)機房的布局要求，也能滿足封閉冷熱通道的機房的布局要求。
[0050]本實用新型的自然冷源冷卻模塊利用自然冷源對室內(nèi)空氣進行第一階段處理，機械制冷模塊通過機械制冷的方式對室內(nèi)空氣進行第二階段的處理，使其最終達到設計溫濕度。且兩個模塊可以根據(jù)其使用的環(huán)境條件、冷量需求以及空間結構以不同數(shù)量不同方式進行自由靈活配置。模塊化的設置可達到快速拼裝的目的，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的快速擴展和部署。[0051 ]本實用新型使用時，室內(nèi)空氣首先經(jīng)過自然冷源冷卻模塊，以自然冷源進行冷卻， 然后再經(jīng)過機械制冷模塊，使得系統(tǒng)可以最大限度地利用自然冷源，節(jié)能效果顯著，以貴陽地區(qū)為例，傳統(tǒng)的精密空調(diào)的C0P為2.8，在100kW制冷量需求下，則需要的功率為35.7kW。而根據(jù)貴陽地區(qū)的氣象，氣溫< 25°C的時間超過了90 %，此時采用本發(fā)明的機組，滿足1 OOkW 制冷量的情況下，機組消耗的功率僅為6kW。
[0052]本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其它部分的不同之處，各個部分之間相同或相似部分互相參見即可。這些零部件之間的組合關系并不只是實施例所公開的形式，對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。
【主權項】
1.一種模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:包括自然冷源冷卻模塊和機械制冷模塊，及相互 獨立組合使用的第一模塊柜和第二模塊柜；所述自然冷源冷卻模塊包括室內(nèi)空氣過濾器、蒸發(fā)冷卻換熱器及室外循環(huán)風機;所述 機械制冷模塊包括冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機及室內(nèi)循環(huán)風機，所述冷凝器和蒸發(fā)器、壓縮機 通過制冷劑管道循環(huán)連通；所述自然冷源冷卻模塊及所述機械制冷模塊中的冷凝器設置于第一模塊柜中，所述機 械制冷模塊中的蒸發(fā)器、壓縮機及室內(nèi)循環(huán)風機設置于第二模塊柜中；所述第一模塊柜內(nèi)形成有相互隔離的室內(nèi)空氣流道和室外空氣流道，所述蒸發(fā)冷卻換 熱器具有與室內(nèi)空氣流道及室外空氣流道連通的通道，室外空氣和室內(nèi)空氣在蒸發(fā)冷卻換 熱器處進行熱交換，所述蒸發(fā)器位于第一模塊柜的室內(nèi)空氣流道的出口處。2.根據(jù)權利要求1所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述室內(nèi)空氣過濾器位于第一 模塊柜的室內(nèi)空氣進口處，所述蒸發(fā)冷卻換熱器設置于室內(nèi)空氣流通路徑上室內(nèi)空氣過濾 器之后，所述室外循環(huán)風機位于室外空氣流道上。3.根據(jù)權利要求1所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述冷凝器位于室外空氣流道 的流出通道上，所述室外循環(huán)風機設置于室外空氣出口處。4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述室內(nèi)循環(huán)風機設置 于室內(nèi)空氣送風口處。5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述自然冷源冷卻模塊 還包括向所述蒸發(fā)冷卻換熱器噴水的噴淋裝置，所述噴淋裝置通過管道與噴淋水循環(huán)系統(tǒng) 相連。6.根據(jù)權利要求5所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述噴淋裝置設置于所述蒸發(fā) 冷卻換熱器的上方，所述冷凝器設置于所述噴淋裝置上方，所述室外循環(huán)風機位于所述冷 凝器上方。7.根據(jù)權利要求1所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述室內(nèi)循環(huán)風機設置于第二 模塊柜的下部或第二模塊柜的上部。8.根據(jù)權利要求1所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述自然冷源冷卻模塊和機械 制冷模塊共用室內(nèi)循環(huán)風機和室外循環(huán)風機。9.根據(jù)權利要求1所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述自然冷源冷卻模塊的進風 方式為單面進風或雙面進風。10.根據(jù)權利要求1所述的模塊化節(jié)能空調(diào)，其特征在于:所述壓縮機為定頻或變頻壓 縮機。
【文檔編號】F24F5/00GK205655425SQ201620261757
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月31日 公開號201620261757.0, CN 201620261757, CN 205655425 U, CN 205655425U, CN-U-205655425, CN201620261757, CN201620261757.0, CN205655425 U, CN205655425U
【發(fā)明人】陳云偉, 王鐵旺, 陶楷, 吳燁, 李攀, 陳川, 戴向陽
【申請人】深圳市英維克科技股份有限公司