全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器的制造方法
【專利摘要】本技術提供一種100%冷量全部用于降低機柜內空氣的溫度，同時全部是顯熱降溫以避免機柜內部空氣結露，運行更加節能、精密、可靠的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，它包括制冷系統和冷卻系統，蒸發器有兩路管道系統，一路管道系統中流動制冷劑，另一路管道系統中流動冷媒流體；流動制冷劑的管路系統與壓縮機、膨脹閥及冷凝散熱系統組成制冷系統；流動冷媒流體的管路系統與冷媒儲液罐、冷媒流體循環泵及風機盤管冷卻器組成冷卻系統；制冷系統及冷卻系統的冷媒儲液罐、冷媒流體循環泵安裝在被冷卻空間外，風機盤管冷卻器則安裝在被冷卻空間內；系統運行時冷媒流體的溫度始終不低于被冷卻空間內空氣露點溫度。
【專利說明】
全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器
技術領域
[0001]本技術涉及一種空氣調節器，具體地說，是對屏蔽機柜、服務器機柜、UPS機柜、綜合布線機柜、計算機數據處理房等內部安裝有電氣設備的機柜或者機房(被冷卻空間)內的空氣進行精密、節能、高效的溫度調節的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器。
【背景技術】
[0002]計算機數據處理機柜一般放置在一個專門的房間內。計算機數據處理機柜內的服務器、CPU、硬盤、電源等電氣元件在工作時溫度較高。為了對機柜內空氣、電氣元件散熱，常用的方法是在專門的房間內安裝計算機數據處理機房專用精密空調，即計算機數據處理機柜將自身的熱量散至房間內，再由房間的機房專用精密空調將熱量帶走，通過降低整個房間空間的溫度以達到降低每個計算機數據處理機柜的溫度，但房間空間比較大需要的冷量比較大，對于一些高熱密度的計算機數據處理機柜來說可能房間需要的實際冷量要比計算機數據處理機柜需求冷量要大好多倍，這樣就會使空調的實際使用率大大降低，也就是非常的耗能，而且機房專用精密空調一般體積比較大，大大的占用了機房內的有效使用面積。
[0003]隨著技術的更新，又出現了列間(行級)精密空調，其通常布置在每排機柜側邊或機柜中間，緊靠機柜安裝，雖然在能量的利用率上有所提高，采用在計算機數據處理機柜前后形成冷熱通道，使空調能量的利用率達到80%，因為其冷熱通道在計算機數據處理機柜外面占用較大的空間形成，同時冷熱通道由于空間大本身對外就會有較多能量的損失，若處理不好經常還會有外表面結露現象。
[0004]目前行業內也有機柜專用空調，其采用直接蒸發式制冷方式，能量利用率雖然較高，但顯熱比不能達到100%，一般最大只能達到80-90%左右，這樣可能會使機柜內溫度低于機器露點溫度，從而產生凝露現象，而機柜內均為電子元件，如果有凝露將會造成電氣元件的損壞、漏電等問題;另外這類機柜專用空調一般安裝在機柜側門位置上，在使用時機柜內氣流組織非常容易形成冷熱通道短路現象，導致機柜內溫度極不均勻，無法滿足高熱密度機柜溫度需要
[0005]另外如果采用風管式的機柜空調，就是將機柜的熱風通過風管吸到機柜外部的空調處理后再將冷空氣送到機柜內進行降溫，此類產品由于需要安裝風管將會使機房內設備安裝比較復雜，同時機柜空調本身冷量就比較的小，再采用風管連接就會存在能量損失的問題，空調選型將會加大負荷容量，另外風管本身還存在漏風現象，機柜內的潔凈度也不能完全保證。
[0006]尤其對于屏蔽機柜應用時，由于機柜本身需要具有屏蔽的特定要求，機柜內所有與外部連接必須屏蔽處理，以上提到的行業內應用的空調類型均無法同時滿足機柜內溫度控制要求和屏蔽的要求，只有采用本技術所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器才能滿足要求。
【發明內容】
[0007]本技術的目的就是提供一種100%冷量全部用于降低機柜內空氣的溫度，同時全部是顯熱降溫以避免機柜內部空氣結露，運行更加節能、精密、可靠的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器。
[0008]全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，包括壓縮機、蒸發器、膨脹閥及冷凝散熱系統組成的制冷系統和冷媒儲液罐、冷媒流體循環栗及風機盤管冷卻器組成的冷卻系統，蒸發器有兩路管道系統，一路管道系統中流動制冷劑，另一路管道系統中流動冷媒流體;流動制冷劑的管路系統與壓縮機、膨脹閥及冷凝散熱系統組成制冷系統;流動冷媒流體的管路系統與冷媒儲液罐、冷媒流體循環栗及風機盤管冷卻器組成冷卻系統；制冷系統及冷卻系統的冷媒儲液罐、冷媒流體循環栗安裝在被冷卻空間外，風機盤管冷卻器則安裝在被冷卻空間內；系統運行時冷媒流體的溫度始終不低于被冷卻空間內空氣露點溫度。
[0009]本技術的有益效果:制冷系統工作時，制冷劑在壓縮機的作用下在流經蒸發器時吸收冷媒流體的熱量進行蒸發，對冷媒流體進行降溫，降溫后的冷媒流體在栗的作用下流經位于被冷卻空間內循環風道中的風機盤管冷卻器，風機盤管冷卻器對被冷卻空間內的空氣進行降溫。冷媒流體在冷卻系統中循環流動，冷媒流體的溫度始終不低于被冷卻空間內空氣露點溫度，全顯熱降溫，同時被冷卻空間內空氣不會結露。風機盤管冷卻器位于被冷卻空間內，只對空間較小的被冷卻空間內部進行降溫，而不對被冷卻空間外部的較大房間進行降溫，不但節能，而且保證了對被冷卻空間的降溫效果。
[0010]上述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，在被冷卻空間內設置循環風機使得高溫的空氣經過風機盤管冷卻器降溫后在被冷卻空間內強制循環流動。在循環風機的作用下，風機盤管冷卻器回風和送風在被冷卻空間內形成冷熱通道，被冷卻空間內的空氣全部能強制流過風機盤管冷卻器進行降溫處理，使得被冷卻空間內空氣的降溫效果更佳。
[0011 ]上述全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，在多臺被冷卻空間組合布置時，在每個被冷卻空間內均設置一個風機盤管冷卻器，各風機盤管冷卻器之間并聯后再與冷媒流體循環栗、冷媒儲液罐相聯接組成一套冷卻系統。
[0012]上述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，它還包括控制器，用于檢測和控制被冷卻空間內空氣溫濕度的溫濕度傳感器、用于檢測和控制冷媒流體溫度的冷媒流體溫度傳感器、用于檢測和控制冷媒流體流量的冷媒流體流量傳感器、用于檢測和冷媒流體液位的液位傳感器、用于檢測冷卻系統是否有冷媒流體泄漏的冷媒流體泄漏傳感器均與控制器連接;控制器還分別與冷媒流體循環栗及制冷系統的壓縮機、冷凝散熱系統電氣連接，以控制冷媒流體循環栗及壓縮機、冷凝散熱系統的工作。
[0013]上述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，在被冷卻空間內設置循環風機使得高溫空氣經過風機盤管冷卻器外壁降溫后在被冷卻空間內有序強制循環流動;循環風機與被冷卻空間內自帶供電電源連接，以保證循環風機的工作。控制器控制冷媒流體溫度始終高于被冷卻空間內空氣露點溫度并穩定在設定的標準值范圍內，以保證能對空氣100%全顯熱降溫。
[0014]上述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，它還與包括控制器進行遠程通訊的數據接口。
[00? 5 ]上述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，所述冷媒流體為水。當然，也可以是氟利昂等其他類似導熱介質。氟利昂可以是氫氯氟烴類(簡稱HCFC)或者氫氟烴類(簡稱HFC)氟利昂。
[0016]上述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其冷凝散熱系統可以采用風冷散熱方式或水冷散熱方式，采用風冷散熱方式時又可根據現場安裝要求采用分體式或整體式。
【附圖說明】
[0017]圖1是全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器工作原理示意圖。
[0018]圖2是圖1中的機柜(被冷卻空間)內部結構說明示意圖。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1、2上述，本全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器整體從外觀上來分由三部分組成。外部冷凝散熱器部分，主要利用制冷原理將機柜(被冷卻空間)內的傳輸熱量進行冷卻，主要包括制冷系統中的冷凝散熱器I。主機部分，主要利用制冷原理將冷媒流體冷卻并向位于房間200內的機柜100傳輸冷量;主要包括制冷系統中的壓縮機2、蒸發器
3、膨脹閥4、干燥過濾器5以及冷卻系統中的冷媒儲液罐6、冷媒流體循環栗7。蒸發器3的一路管道流動制冷劑，蒸發器的另一路管道在本實施例中與冷媒儲液罐合二為一。流動制冷劑的該路管道位于在冷媒儲液罐中。機柜內風機盤管冷卻器部分，主要利用傳輸過來的冷媒流體冷量給機柜內服務器101等降溫，主要包括風機盤管冷卻器8。
[0020]從工作流程上來分由直接蒸發的壓縮制冷過程和冷媒流體冷卻降溫過程。通過直接蒸發式的壓縮制冷降溫將冷媒儲液罐中的冷媒流體冷卻，并把熱量傳輸到外部，同時冷媒儲液罐中被冷卻的冷媒流體再把冷量傳輸到機柜中去，同時將機柜的熱量帶回冷媒儲液罐中冷卻，如此循環工作。
[0021]外部冷凝散熱器由于不同于傳統式機房空調那樣，不需要將整體房間進行降溫，而100%冷量利用于降溫機柜內的溫度，所以比傳統型的室外冷凝散熱器要小的多，這樣初次投資成本、安裝成本、運行成本等成本均要大幅度的降低，冷媒流體也是運用常用的水或氟利昂等介質，具備節能環保的功效。
[0022]本機組由于化整為零將功能分為了三部分功能機組來實現，所以具有體積小、占用空間小、安裝方式靈活的優勢。同時根據現場安裝情況可以選擇多種冷凝散熱方式，一般采用風冷分體式(冷凝散熱器采用風冷式，并和主機分成安裝)，也可以選擇采用風冷整體式(冷凝散熱器采用風冷式，并和主機做成整體式安裝)或水冷式(冷凝散熱器采用水冷式)。如圖2所示，在多個機柜組合布置時，每個機柜之間有多個以豎板105隔離的循環風道；精致的機柜空調部分只占用各循環風道內底部不常用的一部分位置即可在機柜內產生冷熱通道，保持良好的降溫循環。多個機柜組合布置時，安裝在每個機柜循環風道內的風機盤管冷卻器之間可以通過冷媒流體管路并聯后，再與冷媒儲液罐相通。冷媒流體循環栗7工作時，冷媒流體循環栗內被冷卻的冷媒流體經過各風機盤管冷卻器后，再回流到冷媒儲液罐。循環風道包括位于機柜前部的冷風通道102，位于機柜后部具有熱風通道103，機柜內服務器自帶風扇106和在機柜內下部的循環風機104的作用下，機柜內的空氣流經風機盤管冷卻器而被冷卻。服務器自帶風扇106主要用于對本服務器進行強制冷卻，把每個服務器內部的熱量排出。
[0023]控制器分別與壓縮機、栗、風機電連接，以控制壓縮機、栗、風機的工作。用于檢測和控制機柜內空氣溫濕度的機柜溫濕度傳感器、用于檢測和控制冷媒流體溫度的冷媒流體溫度傳感器等均與控制器連接；
[0024]由于本全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器采用間接式的降溫方式，所以不受直接蒸發式制冷溫度波動較大，系統蒸發溫度過低且不可控等不良因素的影響，控制器可有效的控制冷媒流體溫度一直高于機柜的空氣露點溫度且與機柜能有效的傳熱以便帶走熱量，從而使機柜內空調在保證空氣永不結露的狀態下以100%全顯熱降溫的方式工作。
[0025]冷卻系統中的冷媒儲液罐和流體管道全部采用保溫處理，距離短，無泄漏、保溫性能遠大于連接風管，冷量的損失率基本為零，再加上制冷系統中冷凝散熱器的制冷管均為高溫冷卻部分不存在漏冷現象，所以此間接冷卻過程中的冷量基本100%用于到冷卻機柜，效率得到大大提高。由于壓縮機、冷媒儲液器及栗均集成于室內主機中，所以安裝也比較簡便。現場安裝最多只需要連接兩根制冷系統管道及兩根冷媒流體管道即可，不需要安裝復雜的風管或其他連接線路等。
[0026]控制器會根據設定好的冷媒流體標準溫度進行控溫(控制冷媒流體保持在一定的溫度，并始終高于機柜的空氣露點溫度，以保證100%全顯熱量傳輸)，機組并具備高壓報警、低壓報警、漏水報警、低水位報警等報警功能，具備RS485遠程通訊功能，大屏LED顯示水箱溫度、故障信息、運行狀態等功能。
【主權項】
1.全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，包括壓縮機、蒸發器、膨脹閥及冷凝散熱系統組成的制冷系統和冷媒儲液罐、冷媒流體循環栗及風機盤管冷卻器組成的冷卻系統，其特征是:蒸發器有兩路管道系統，一路管道系統中流動制冷劑，另一路管道系統中流動冷媒流體;流動制冷劑的管路系統與壓縮機、膨脹閥及冷凝散熱系統組成制冷系統;流動冷媒流體的管路系統與冷媒儲液罐、冷媒流體循環栗及風機盤管冷卻器組成冷卻系統；制冷系統及冷卻系統的冷媒儲液罐、冷媒流體循環栗安裝在被冷卻空間外，風機盤管冷卻器則安裝在被冷卻空間內；系統運行時冷媒流體的溫度始終不低于被冷卻空間內空氣露點溫度。2.如權利要求1所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其特征是:在被冷卻空間內設置循環風機使得高溫的空氣經過風機盤管冷卻器降溫后在被冷卻空間內強制循環流動。3.如權利要求1所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其特征是:在多個被冷卻空間組合布置時，在每個被冷卻空間內均設置一個風機盤管冷卻器，各風機盤管冷卻器之間并聯后與冷媒流體循環栗、冷媒儲液罐相連接組成一套冷卻系統。4.如權利要求1所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其特征是:它還包括控制器，用于檢測和控制被冷卻空間內空氣溫濕度的溫濕度傳感器、用于檢測和控制冷媒流體溫度的冷媒流體溫度傳感器、用于檢測和控制冷媒流體流量的流量傳感器、用于檢測和控制冷媒流體液位的液位傳感器、用于檢測冷卻系統是否有冷媒流體泄漏的冷媒流體泄漏傳感器均與控制器連接;控制器還分別與冷媒流體循環栗及制冷系統的壓縮機、冷凝散熱系統電氣連接，以控制冷媒流體循環栗及壓縮機、冷凝散熱系統的工作。5.如權利要求4所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其特征是:在被冷卻空間內設置循環風機使得高溫空氣經過風機盤管冷卻器外壁降溫后在被冷卻空間內有序強制循環流動;循環風機與被冷卻空間內自帶供電電源連接，以保證循環風機的連續穩定工作。6.如權利要求4所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其特征是:它還包括與控制器進行遠程通訊的數據接口。7.如權利要求1所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其特征是:所述冷媒流體為水或氟利昂。8.如權利要求1所述的全顯熱節能型機房/機柜專用精密空氣調節器，其冷凝散熱系統可以采用風冷散熱方式或水冷散熱方式，采用風冷散熱方式時又可根據現場安裝要求采用分體式或整體式。
【文檔編號】F24F1/00GK205641216SQ201620445644
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】張峻斌, 朱玉華
【申請人】江蘇奧林維爾環境設備有限公司