專利名稱：冷卻水干式空調箱及其控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種采用冷卻水冷卻室內空氣的干式空調箱，它非常適宜在熱負荷大，全年運行時間長的通信機房、電房、計算機房等場所，能夠在一年中室外濕球溫度約低于22°C時，免開空調而獨自承擔室內熱負荷，在濕球溫度約高于22°C時，用于承擔機柜頂部熱排風的部分負荷。全年節電效果非常顯著。
背景技術：
目前，大量通信機房由于熱負荷大，空調耗電超 過了機房總耗電的50%以上，并且即使在冬季，機房空調仍需開啟。對壓縮式空調能效的改進措施如針對機柜內部制冷的機柜空調、精確送風、冷凝翅片噴霧、冷媒添加劑等諸多措施對提高空調能效比較有限，除此之外尚有以下ー些非壓縮式的節能技術采用室外自然冷源的熱管換熱器、こニ醇換熱器由于是在室外干球溫度エ況下換熱，加之室內換熱器沒有能對機柜熱排風進行預冷卻的設計及控制技術，所以綜合節能率較小；而采用井水降溫技術又存在水源的不確定性。智能純新風系統由于引入了大量新風(新風換氣次數一般達30次/小時以上)，所以存在新風過濾、新風中可能有的有害氣體等問題，不能滿足一二類通信機房的潔凈度要求，只能用于ー些三類機房基站。新風水簾設備(水蒸發式冷氣機)由于對新風進行等焓降溫，所以節能率遠高于純通風系統，但同樣由于新風過濾及可能的有害氣體等原因，導致無法滿足一二類機房的要求。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供了節能效果好的冷卻水干式空調箱及其控制系統。本實用新型的技術方案是這樣構成的，它包括空調箱機殼、及設于機殼內的風機，在機殼內由隔板將機殼分割成隔為正負壓腔兩部分，風機的出風ロ位于正壓腔內，風機的進風ロ位于負壓腔內，在正壓腔內還設有室內送風口和室內送風閥，及接往空調的風口和接往空調的風閥；在所述的負壓腔內逆氣流方向裝設有管翅換熱器和機柜熱回風ロ。本實用新型能最大限度利用室外水蒸發降溫的冷卻水系統(包括冷卻塔，過濾裝置、水泵等)，制取接近濕球溫度的冷卻水后通過水管送入室內干式空調箱，冷卻室內空氣。本實用新型的這種干式空調箱還具備相應的結構和自動控制技術，在無法單獨滿足室內降溫要求時，能與空調同時使用，干式空調箱用于冷卻來自于機柜頂部的排風(一般會達32-35°C )，所以承擔了一部分熱負荷，再將預冷后的空氣送入機房空調的回風ロ，經過機房空調進一歩降溫。由此空調的熱負荷大大減小而實現明顯節能。當室外濕球溫度進ー步降低時，干式空調箱可以獨自承擔機房的全部熱負荷吋，關閉空調，此時節能率會聞達80%。[0011]此冷卻水干式空調箱系統將適用于所有地區，與其他機房降溫節能技術相比，具有最高的全年綜合節能效果。本實用新型的工作原理如下I)冷卻水停用狀態。當聯動控制器檢測到室外濕球溫度值高于設定的高限值時，控制器判斷當前氣候下制取的冷卻水即使對機柜熱排風冷卻效率也會低于冷卻系統的耗電時，冷卻系統將不會工作。此時室內回風閥及送風閥關閉，通往空調的風閥打開，風機處于低速エ況，其抽風量大于所連接的所有機柜排風量，將機柜熱排風直接送至空調回風ロ，這樣做也是節能的，它能提高空調的回風溫度及蒸發溫度，從而提高空調能效，減少空調壓縮機工作時間。2)冷卻水系統與空調同時工作。當聯動控制器檢測到室外濕球溫度值低于設定，此時冷卻水系統工作。冷卻水進入干式空調箱，將機柜的熱排風預冷卻，送入空調回風ロ，經空調吸入進ー步冷卻。從而負擔了部分熱負荷減小了空調負荷而使節能明顯。3)冷卻水干式空調箱單獨工作，空調停開。當室外濕球溫度進ー步降低，干式空調箱出風溫度低于設定值時，控制器判斷干式空調箱能夠單獨負擔室內負荷，此時室內回風閥及送風閥開啟，通往空調的風閥關閉，風機高速工作，以較大換氣次數及較低的出風溫度給室內降溫。較之目前的機房節能技術而言，本實用新型的優點如下(I)確保了機房的密封性，以使機房潔凈度得以保證。(2)充分利用室外自然冷源，采用水蒸發降溫原理制取冷卻水，全部或部分負擔機房熱負荷。(3)充分考慮到通信機房熱排風的特點，以使更多時段冷卻水能夠對熱排風進行預冷卻，帶走部分熱負荷。(4)即使少部分濕球溫度特別高的氣候，冷卻水系統不能節能，此時干式空調箱也能夠集中機柜熱排風送至空調回風ロ，以提高空調蒸發溫度，既提高空調能效，又減少壓縮機工作時間，從而實現節能。(5)全年綜合節能率非常明顯。
圖I是本實用新型冷卻水干式空調箱的一種實施例的結構示意圖。圖2是實施例干式空調箱與機房空調連接及氣流示意圖。圖3是實施例干式空調箱單獨工作時氣流示意圖。圖4是本實用新型冷卻水干式空調箱的實施例A-A剖面圖圖5是控制方法實施例控制原理圖標號說明1機売、2正壓負壓腔隔板、3風機、4第一道管翅換熱器、5進水接ロ進水接ロ、6室內回風溫度傳感器、7室內回風ロ、8室內回風閥、9第二道管翅換熱器、10機柜熱回風溫度傳感器、11機柜熱回風ロ、12冷卻水出水接ロ、13底盤排水接ロ、14進水溫度傳感器、15室內出風ロ、16室內送風閥、17出風溫度傳感器、18接往空調風ロ、19接往空調風閥、20空調風管、21機房空調、22機房空調回風ロ、23回風罩、24冷卻水回水管、25冷卻水供水管、26冷卻水泵、27冷卻塔、28聯動控制器顯示屏、29聯動控制器、30室外溫濕度傳感、器及防護盒、31通信機房室內空間。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和實施例對本實用新型內容進行詳細說明如圖I、圖2、圖3、圖4所示為本實用新型提供的ー種冷卻水干式空調箱的實施例示意圖。 ー種冷卻水干式空調箱，它包括空調箱機殼I、及設于機殼I內的風機3，在機殼內由隔板2將機殼I分割成隔為正負壓腔兩部分，風機3的出風ロ位于正壓腔內，風機3的進風ロ位于負壓腔內，在正壓腔內還設有室內送風ロ 15和室內送風閥16，及接往空調的風ロ18和接往空調的風閥19 ;在所述的負壓腔內逆氣流方向裝設有管翅換熱器和機柜熱回風□。在正壓腔內設有室內送風ロ 15和室內送風閥16，及接往空調風ロ 18和接往空調風閥19，通過風管20，將氣流送至機房空調21的回風ロ 22處，并加裝回風罩23，以使該氣流全部被機房空調吸入。所述的管翅換熱器由的第一道管翅換熱器4和第二道管翅換熱器9構成，在第一道管翅換熱器4上設有冷卻水進水接ロ 5，在第一道管翅換熱器4與第二道管翅換熱器9之間的機殼壁面上設有室內回風ロ 7和室內回風閥8，在第二道管翅換熱器9的進風處的機殼壁面上設有機柜熱回風ロ 11。在干式空調箱負壓腔內逆氣流方向裝設有第一道管翅換熱器4及冷卻水進水接ロ 5，室內回風經過室內回風ロ 7和室內回風閥8，通信機柜熱排風通過風管接至干式空調箱上的機柜熱回風ロ 11進入負壓腔，經第二道管翅換熱器9預冷后再經第一道管翅換熱器4冷卻，冷卻水經第二道管翅換熱器9上的冷卻水出水接ロ 12流出至冷卻系統、為防特殊情況下可能的冷凝水及便于清洗時積水的流出，機殼底部有積水盤通過底盤排水接ロ 13排走積水。為便于干式空調箱的自動控制，正壓腔裝設有出風溫度傳感器17，負壓腔的室內回風ロ 7附近裝設有室內回風溫度傳感器6，機柜熱回風ロ 11處裝設有機柜熱回風溫度傳感器10，冷卻水進水處裝設有進水溫度傳感器14。所述干式空調箱可以是立柜式或者臥式吊裝式。所述風機3可以是各種類型風機，但通常是可調速，也可以采用兩臺或者以上并聯運行，以滿足與機房空調同時工作時的小風量和干式空調箱單獨工作時的大風量要求。所述室內送風ロ 15可以是手動百葉風ロ，也可以是電動百葉風ロ，室內送風閥16及接往空調風閥19及室內回風閥8通常是電動風閥或閥板，以滿足自動控制要求。所述室內回風ロ及機柜熱回風ロ 11可以是各種類型風ロ，也可以裝配相應等級過濾器。所述管翅換熱器可以分成第一道4和第二道9分隔布置，也可以一體式不必分隔，此時可將機柜熱回風ロ 11和室內回風ロ 7合為ー個回風ロ或者保持分開布置。所述室內送風ロ 11和接往空調風ロ 18位置只要在正壓腔內即可，具體位置可以根據需要設置。如圖5所示，本實用新型的冷卻水干式空調箱的控制系統，還包括聯動控制器29 ；所述的聯動控制器29由顯示屏和能夠檢測室外溫濕度、濕球溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水回水溫度的檢測裝置及可以設定啟動冷卻水系統的濕球溫度值的裝置構成，所述的顯示屏與所述的檢測室外溫濕度、濕球溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水回水溫度的檢測裝置及可以設定啟動冷卻水系統的濕球溫度值的裝置連接。所述的冷卻水干式空調箱的控制系統，還包括冷卻塔27、冷卻水泵26、冷卻水回水管24、冷卻水供水管25,所述的冷卻水進水接ロ 5通過冷卻水供水管25及冷卻水泵26與冷卻塔27連接；所述的冷卻水出水接ロ 12通過冷卻水回水管24與冷卻塔27連接；由冷卻塔27、冷卻水泵26、冷卻水回水管24和冷卻水供水管25構成冷卻水系統。如圖5所示，ー種冷卻水干式空調箱的控制方法，通過ー個獨立分開設置的聯動控制器29，自動檢測及通過顯示屏顯示室外溫濕度、濕球溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水回水溫度，并可以設定啟動冷卻水系統的濕球溫度值。(I)當室外濕球溫度低于設定值時，室外的冷卻水系統(含冷卻塔、冷卻泵)啟動， 如圖2所示，此時風機3處于低速工作狀態，干式空調箱內部的控制器將室內送風閥16及室內回風閥8關閉，打開接往空調風閥19，將機柜熱回風預冷，帶走部分熱負荷后送往機房空調21的回風ロ 22，經機房空調進ー步冷卻。(2)當室外的濕球溫度高于設定值(含幅差)時，室內送風閥(16)、接往空調風閥
(19)、室內回風閥(8)的狀態保持不變，風機3保持低速工作，但聯動控制器29會停止室外冷卻水系統，使冷卻塔、冷卻泵不工作，機柜的熱排風經過干式空調箱的風機3抽引送入機房空調21的回風ロ 22,以提聞機房空調21的蒸發溫度從而提聞機房空調的能效。(3)當室外的濕球溫度達到某更低值，干式空調箱內部控制器通過干式空調箱內正壓腔中的出風溫度傳感器17檢測到的溫度低于設定值時，控制器打開室內送風閥16和室內回風閥8，關閉接往空調風閥19，提高風機3的轉速，直至風量最大時如果送風溫度仍低于設定值，控制器將輸出空調關閉信號給聯動控制器，由聯動控制器輸出信號關閉機房空調,此時由干式空調箱獨自負擔機房內熱負荷。為防止冬季冷卻水系統凍結及機房溫度過低，聯動控制器29將根據冷卻水供水溫度，調整和冷卻系統中冷卻塔和水泵的轉速，以確保在當地即使最低溫氣侯下冷卻水系統不凍結。所述的ー套聯動控制器可以控制機房內所有冷卻水干式空調箱與所有空調的聯動運行。所述的干式空調箱內部控制器同時具有控制干式空調箱獨自運行于溫度要求不高的場所，及干式空調箱不接機柜熱回風同時不接風管至空調回風ロ但仍能夠與空調聯動切換使用的功能選擇。
權利要求1.一種冷卻水干式空調箱，其特征在于它包括空調箱機殼(I)、及設于機殼(I)內的風機(3)，在機殼內由隔板(2)將機殼(I)分割成隔為正負壓腔兩部分，風機(3)的出風口位于正壓腔內，風機(3)的進風口位于負壓腔內，在正壓腔內還設有室內送風口(15)和室內送風閥(16)，及接往空調的風口(18)和接往空調的風閥(19);在所述的負壓腔內逆氣流方向裝設有管翅換熱器和機柜熱回風口。
2.根據權利要求I所述的冷卻水干式空調箱，其特征在于所述的管翅換熱器由的第一道管翅換熱器(4 )和第二道管翅換熱器(9 )構成,在第一道管翅換熱器(4 )上設有冷卻水進水接口( 5 )，在第一道管翅換熱器(4 )與第二道管翅換熱器(9 )之間的機殼壁面上設有室內回風口(7)和室內回風閥(8)，在第二道管翅換熱器(9)的進風處的機殼壁面上設有機柜熱回風口(11)。
3.根據權利要求2所述的冷卻水干式空調箱，其特征在于在第二道管翅換熱器(9)的中部位置處設有冷卻水出水接口( 12)，在機殼底部設有排水接口( 13)。
4.根據權利要求3所述的冷卻水干式空調箱，其特征在于在所述第一道管翅換熱器(4 )上設有冷卻水進水處裝設有進水溫度傳感器(14 )。
5.根據權利要求I所述的冷卻水干式空調箱，其特征在于在所述的正壓腔的機殼上裝設有出風溫度傳感器(17)，在所述的負壓腔的室內回風口(7)附近裝設有室內回風溫度傳感器(6 )，機柜熱回風口( 11)處裝設有機柜熱回風溫度傳感器(10 )。
6.一種對權利要求1-5所述的冷卻水干式空調箱進行控制的控制系統，其特征在于它還包括聯動控制器(29);所述的聯動控制器(29)由顯示屏和能夠檢測室外溫濕度、濕球溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水回水溫度的檢測裝置及可以設定啟動冷卻水系統的濕球溫度值的裝置構成，所述的顯示屏與所述的檢測室外溫濕度、濕球溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水回水溫度的檢測裝置及可以設定啟動冷卻水系統的濕球溫度值的裝置連接。
7.根據權利要求6所述的冷卻水干式空調箱的控制系統，其特征在于它還包括冷卻塔(27)、冷卻水泵(26)、冷卻水回水管(24)、冷卻水供水管(25)，所述的冷卻水進水接口(5)通過冷卻水供水管(25)及冷卻水泵(26)與冷卻塔(27)連接；所述的冷卻水出水接口(12)通過冷卻水回水管(24)與冷卻塔(27)連接；由冷卻塔(27)、冷卻水泵(26)、冷卻水回水管(24)和冷卻水供水管(25)構成冷卻水系統。
專利摘要本實用新型涉及一種采用冷卻水冷卻室內空氣的冷卻水干式空調箱及其控制系統。本實用新型包括空調箱機殼、及設于機殼內的風機，在機殼內由隔板將機殼分割成隔為正負壓腔兩部分，風機的出風口位于正壓腔內，風機的進風口位于負壓腔內，在正壓腔內還設有室內送風口和室內送風閥，及接往空調的風口和接往空調的風閥；在所述的負壓腔內逆氣流方向裝設有管翅換熱器和機柜熱回風口。本實用新型能最大限度利用室外水蒸發降溫的冷卻水系統，制取接近濕球溫度的冷卻水后通過水管送入室內干式空調箱，冷卻室內空氣。此冷卻水干式空調箱系統將適用于所有地區，與其他機房降溫節能技術相比，具有最高的全年綜合節能效果。
文檔編號F24F13/30GK202442425SQ20112053801
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者張瑞東 申請人:福州普澤冷暖設備技術有限公司