CN102032621B - 双模节能精密空调 - Google Patents

Abstract

本发明双模节能精密空调涉及的是一种环境制冷设备，所属环境控制技术领域，适用于电信、移动、计算机、银行数据交换中心、网络中心、医疗系统、质检、实验室及其他各种需要高可靠，高精度，高集成的机房受控环境，来降低环境温度，以满足设备运行要求。由室外机和室内机组成，其特征在于室外机包括室外冷凝器、室外冷凝风机、室外温度传感器和室外机箱；室内机包括室内机箱、室内机蒸发器、制冷压缩机、膨胀阀、板式冷凝蒸发器、水泵、水膨胀罐、风向分流板、超声雾化喷头和内机风机。

Description

双模节能精密空调

技术领域

本发明双模节能精密空调涉及的是一种环境制冷设备，属于环境控制技术领域，适用于电信、移动、计算机、银行数据交换中心、网络中心、医疗系统、质检、实验室及其他各种需要高可靠，高精度，高集成的机房受控环境，来降低环境温度，以满足设备运行要求。

背景技术

在现代网络化时代，IT机房里的计算机，服务器，交换机，UPS等IT机设备会产生大量的热，而机房又是较为密闭的环境，当机房环境温度上升到一定程度时，计算机，服务器，交换机，UPS等设备就会无法正常运行而停机，设备损坏，网络中断等故障，要保证设备正常运行，就必须要制冷设备来降低环境温度，以满足设备运行要求，精密空调就成为了IT机房必备设备。

随着时代发展，环境保护，节能降耗，成为我国未来可持续发展的时代主题。现有精密空调技术不足就尤为显现和脱出，现有精密空调来说：有风冷型，水冷型精密空调两种：

现有风冷型：1)制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。加热和加湿，采用电阻丝加热器加热，电极加湿罐或红外线加湿工作模式。能耗大，2）系统大量使用有色金属铜管、弯头、焊接点较多后期设备系统易发生泄漏和脏堵冰堵等故障，增加后期维护成本。3）制冷剂的使用会随管道的增加而增加，后期设备故障时，二次维修要放掉制冷剂，就会污染环境，破坏臭氧层。

（2）现有水冷型又分：水冷直接蒸发型和冷冻水型两种，1) 水冷直接蒸发型是将压缩机和管壳式换热器至于室外。冷冻水型，是将压缩机和管壳式换热器至于室内。只是将风冷型内外连接管道由紫铜管（走氟），变为钢管（走水），二者都要再多增加一台或两台水泵用能耗，能耗比风冷型还加大了，2）电加热，电加湿，工作模式没变。3）水冷型比风冷型的优点是，压缩机制冷系统，管道，弯头焊点减少很多，保证了系统少发生故障和系统稳定运行，减少制冷剂对环境的二次污染。但是机组多加了室外制冷机组和水泵，所以能耗不降反升。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种双模节能精密空调，把压缩机制冷技术和冷冻水技术结合，将风冷和水冷空调优点加以结合，大幅度降低了能耗。以达到减少环境污染，节能降耗的目的。

而现有精密空调的主要能耗点在：压缩机，电加热器，电极加湿器，风机等。本发明是将现有各种精密空调的主要能耗点加以改进，并将风冷和水冷空调优点加以结合，去缺存优，再三结合现在成熟技术加以创新，做出了双模节能精密空调。

双模节能精密空调是采取以下技术方案实现：双模节能精密空调由室外机和室内机组成；室外机包括室外冷凝器、室外冷凝风机、室外温度传感器和室外机箱。室内机包括室内机箱、室内机蒸发器、制冷压缩机、膨胀阀、板式冷凝蒸发器、水泵、水膨胀罐、风向分流板、超声雾化喷头和内机风机。

室外机的室外冷凝器安装在室外冷凝机箱内，所述室外冷凝器具有冷凝器板式翅片外壳，在冷凝器板式翅片外壳内套装有室外冷凝器冷却水盘管。在室外冷凝器一侧装有室外冷凝风机，构成室外机，室外冷凝器冷却水盘管通过管道回水管和水泵进水口相连接，进水管和板式冷凝蒸发器出水口相连接。

室内机的制冷压缩机、内机风机安装在室内机箱的下部，内机风机包括内风机电机和风筒，内风机电机通过皮带轮和皮带传动风筒，风筒旋转引风，通过室内机箱顶部的进风口进风，室内机箱底部出风口出风。水泵和水膨胀罐安装在室内机箱左下部。室内机蒸发器和板式冷凝蒸发器分别安装在室内机箱的中上前部。在室内机蒸发器和板式冷凝蒸发器之间装有风向分流板，在室内机箱顶部设置有进风口，进风口上装有过滤网，在室内机箱的一侧装有电脑控制器、配电箱，在风向分流板的上部装有风向挡板，用于阻挡风流方向。在风向分流板的中部装有超声雾化喷头，用于加湿，超声雾化喷头与水泵出水口管道相连。

所述板式冷凝蒸发器具有板式翅片外壳，在板式翅片外壳内装有循环冷却水盘管，在循环冷却水盘管内套装有压缩机制冷剂冷凝盘管。在循环冷却水盘管内套装有压缩机制冷剂冷凝盘管，使之具有冷凝和蒸发的两种功能，夏季但当作冷凝器时，由风向分流板和风向分流板上部装有风向挡板，阻挡板式冷凝蒸发器风流通过，加以控制。冬季当作蒸发器时，改变风向分流板和上部装有风向挡板阻挡住内机蒸发器风流就可以实现转换。

室内机蒸发器回气口通过回气铜管与制冷压缩机进气口连接，在室内机蒸发器与板式冷凝蒸发器进气口之间的铜管上装有储液罐，用于储存制冷液。制冷压缩机排气口通过排气铜管与板式冷凝蒸发器的压缩机制冷剂冷凝盘管进气口连接，压缩机制冷剂冷凝盘管出气口和室内机蒸发器的进气口通过铜管连接，在室内机蒸发器和板式冷凝蒸发器的连接铜管上装有膨胀阀、过滤器、视液镜和管道连接头等部件；在制冷压缩机进、出口上装有高低压力保护器。制冷压缩机压缩后排出的制冷气体通过板式冷凝蒸发器上的循环冷却水盘管冷凝，热量被板式冷凝蒸发器上的循环冷却水盘管带走，形成高压低温的气液混合态冷凝液，通过回液管、过滤器、膨胀阀节流后回到室内机蒸发器，进行二次蒸发制冷室内空气，制冷后室内空气通过内机风机的风筒，从室内机箱出风口排出，来冷却室内环境。

水泵进水口通过管道与室外机冷凝器的室外冷凝器冷却水盘管回水口相连，水泵出水口和板式冷凝蒸发器中的循环冷却水盘管进水口连接。板式冷凝蒸发器中的循环冷却水盘管出水口通过管道、水过滤器和室外机冷凝器的室外冷凝器冷却水盘管进水口连接。

在水泵进水管道支管上装有补水管，补水管上装有进水阀、自动补水阀、水过滤器、水膨胀罐、自动排气阀和水流单向阀等部件。

在水泵出水口管道上安装有单向电磁阀和超声雾化喷头，用于室内加湿。所述超声雾化喷头采用市售瑞春/NRWT-10 型超声雾化喷头。

在制冷压缩机进、出口管道上分别装有高低压力保护器，用于保护压缩机。所述高低压力保护器采用市售丹佛斯高低压力保护器。

在水泵出水口装有水温传感器和水压传感器，分别用于测量水温和水压。所述水温传感器采用市售XM-t431型温度传感器。所述水压传感器33采用市售PTJ204型压力传感器。

在室内机箱进风口装有室内温度湿度传感器，用于测量室内温湿度环境。所述温度湿度传感器采用市售SHT71型温湿度传感器。

在室外冷凝机箱上装有室外温度传感器，用于测量室外温度环境。

精密空调：工作原理：

(1) 风冷型:1)制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。加热，加湿，采用电阻丝加热器和电极加湿罐或红外线加湿工作模式。2）水冷型只是将风冷型的压缩机内置或外置，风冷型内外连接管道由紫铜管（走氟），变为钢管（走水），减少了系统故障率，但要的增加水泵，能耗不降反加 。加热加湿工作模式不变。优点是，压缩机制冷系统，管道，弯头焊点减少很多，保证了系统少发生故障和系统稳定运行，减少制冷剂对环境的二次污染。但是机组多加了室外制冷机组和水泵，所以能耗不降反升。

双模节能精密空调的节能工作原理：

1）制冷压缩机：现有机组需要365天不停工作，而本发明机组采用的是当室外环境温度低于18℃时（以南京冬季时间室外温度低于18℃，时长3个月为参照物），室外温度传感器动作，将制冷压缩机停止工作。室内机组风向分流板开始工作，关闭内机蒸发器，将内机冷凝器转换为蒸发器，机组将自动利用水系统循环，将室外冷量置换到室内，以达到降温制冷目的。 

因此减少了制冷压缩机的工作时间30％左右，降低了制冷压缩机能耗30％左右。

2）加热：加热是在机房湿度较大时，机组需要除湿，压缩机工作产生冷量，机组通过减少蒸发面积来达到除湿目的时的工况。机房温度就会急剧下降，机房要保证恒温恒湿，就需要有补偿热量。现有机组是通过电加热器加热,平均在15KW,能耗大。而本发明机组采用热回收利用来补偿热量，不需要电加热。当温度下降时，温度传感器动作，风向分流板开始打开一定开度，让少量的风通过板式冷凝器，将压缩机的自排的热能输入室内，利用将冷凝器的热量回送输入机房的方式，就可以达到加热目的，不产生能耗。

3）加湿：现有加湿是通过加湿罐电极加湿器或远红外线加湿器两种方法加湿，平均能耗在4.5KW-7.5KW,能耗大。而本发明机组采用通过水泵排水压力，将水通过超声雾化喷头得作用下雾化，超声雾化喷头为12W/个，来达到加湿目的。能耗减少95％左右。

所述双模节能精密空调中的“双模”是在一台精密空调内有水冷和风冷这两种工作模式，这两种工作模式，可以相互配合，又可以独立工作。

本发明双模节能精密空调特点是：1）把压缩机制冷技术和冷冻水技术结合，将冷冻水型精密空调的管壳式换热器的管壳放大，变密闭型改为开放型板式蒸发冷凝两用器，夏季是压缩机的冷凝器，冬季是室外冷空气的蒸发器，由风向分流板来切换。2）将电加热改为用压缩机自排热能回收利用，无能耗。3）加湿器改为超声雾化喷头，采用市售多头雾化器机芯，采用高效集成电路，超小型一体化的独特结构设计，重要部件使用进口元件，并使用高性能雾化片。其多方面的优越性能，使加湿器行业技术跨入一个新的阶段。产品特点： 全密封设计，具有高度的防水、防尘功能，使用方便。 法兰式结构，配备防水密封圈，安装方便。 防水垢设计，用户可轻易更换雾化片，减少不必要的售后服务。 有特色的方形结构 用途：用作美容机、香薰机、工业、农业和家用加湿器的制雾机芯，多头雾化器机芯。 产品型号： NRWT-04 雾化头尺寸：45*35mm 雾化片尺寸：直径20mm 耗水量 ≥ 150 ml/h 电源线长：0.35m 功率: DC24V 12W 工作条件：雾化器在5～40摄氏度, 可正常制雾，以达节能降耗得目的。

本发明是在现有精密空调的主要能耗点加以改进，并将风冷和水冷空调优点加以结合，以达到减少环境污染，节能降耗的目的。主要是大幅度降低了能耗。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明；

图1是双模节能精密空调示意图。

图2是双模节能精密空调的室外机示意图。

图3是双模节能精密空调的室内机主视图。

图4是双模节能精密空调的室内机后视图。

图5是双模节能精密空调的室内机左视图。

图6是双模节能精密空调的室内机右视图。

图7是双模节能精密空调的室内机俯视图。

图8是双模节能精密空调的室内机仰视图。

图9是双模节能精密空调的板式冷凝蒸发器示意图。

图中标号：1、进水阀，2、自动补水阀，3、水过滤器，4、回水压表，5、水温表，6、室外冷凝器，7、水阀，8、室外冷凝风机，9、水泵，10、单向阀，11、单向电磁阀，12、风向分流板，13、超声雾化喷头， 14、内机蒸发器，15、液管阀，16、储液灌，17、制冷压缩机，18、高低压力保护器，19、管道连接头，20、膨胀阀，21、过滤器，22、内机风机，23、试液镜，24、板式冷凝蒸发器，25、水膨胀罐，26、自动排气阀，27、过滤网，28、风向分流板导向电机，29、风向挡板，30、电脑控制器，31、配电箱，32、水温传感器，33、水压传感器，34、电源开关，35、室内机箱，36、室外温度传感器，37、出水口，38、回水口，39、出风口，40、室内温湿度传感器，

41、进水管，42、回水管，43、室外冷凝机箱，44、出气口，45、室外冷凝风机接线合，46、室外冷凝风机保护网，47、循环冷却水盘管，48、板式冷凝蒸发器翅片，49、压缩机制冷剂冷凝盘管，50、进气管。

具体实施方式

参照附图1～9，双模节能精密空调由室外机和室内机组成。 室外机包括室外冷凝器6、室外冷凝风机8、室外温度传感器36和室外机箱43。室内机包括室内机箱35、室内机蒸发器14、制冷压缩机17、膨胀阀20、板式冷凝蒸发器24、水泵9、水膨胀罐25、风向分流板12、、超声雾化喷头13和内机风机22。

室外机的室外冷凝器6安装在室外冷凝机箱43内，所述室外冷凝器6具有冷凝器板式翅片外壳，在冷凝器板式翅片外壳内套装有室外冷凝器冷却水盘管。在室外冷凝器6一侧装有室外冷凝风机46，构成室外机，室外冷凝器冷却水盘管通过管道回水管42和水泵9进水口相连接，进水管41和板式冷凝蒸发器24出水口相连接。

室内机的制冷压缩机17和内机风机22安装在室内机箱35的下部，内机风机22包括内风机电机和风筒，内风机电机通过皮带轮和皮带传动风筒，风筒旋转引风，通过室内机箱35顶部的进风口进风，室内机箱35底部出风口出风。水泵9和水膨胀罐25安装在室内机箱35左下部。室内机蒸发器14和板式冷凝蒸发器24分别安装在室内机箱35的中上前部。在室内机蒸发器14和板式冷凝蒸发器24之间装有风向分流板12，在室内机箱35顶部设置有进风口，进风口上装有过滤网，在室内机箱35的一侧装有电脑控制器30和配电箱31，在风向分流板12的上部装有风向挡板29，用于阻挡风流方向。在风向分流板12的中部装有超声雾化喷头13，用于加湿，超声雾化喷头13与水泵9出水口管道相连。

所述板式冷凝蒸发器24具有板式翅片外壳48，在板式翅片外壳内装有循环冷却水盘管47，在循环冷却水盘管47内套装有压缩机制冷剂冷凝盘管49。在循环冷却水盘管内套装有压缩机制冷剂冷凝盘管，使之具有冷凝和蒸发的两种功能，夏季当作冷凝器时，由风向分流板12和风向分流板12上部装有风向挡板29，阻挡板式冷凝蒸发器24风流通过，加以控制。冬季当作蒸发器时，改变风向分流板12和上部装有风向挡板29阻挡住内机蒸发器14风流就可以实现转换。

室内机蒸发器14回气口通过回气铜管与制冷压缩机17进气口连接，在室内机蒸发器14与板式冷凝蒸发器24进气口之间的铜管上装有储液罐16，用于储存制冷液。制冷压缩机17排气口通过排气铜管与板式冷凝蒸发器24的压缩机制冷剂冷凝盘管49进气口50连接，压缩机制冷剂冷凝盘管49出气口44和室内机蒸发器14的进气口通过铜管连接，在室内机蒸发器14和板式冷凝蒸发器24的连接铜管上分别装有膨胀阀20、过滤器21、视液镜23和管道连接头19等部件；在制冷压缩机进、出口上装有高低压力保护器18。制冷压缩机17压缩后排出的制冷气体通过板式冷凝蒸发器24上的循环冷却水盘管冷凝，热量被板式冷凝蒸发器24上的循环冷却水盘管带走，形成高压低温的气液混合态冷凝液，通过回液管、过滤器21、膨胀阀20节流后回到室内机蒸发器14，进行二次蒸发制冷室内空气，制冷后室内空气通过内机风机22的风筒，从室内机箱35出风口排出，来冷却室内环境。

水泵9进水口通过管道与室外机冷凝器6的室外冷凝器冷却水盘管回水口相连，水泵9出水口和板式冷凝蒸发器24中的循环冷却水盘管进水口连接。板式冷凝蒸发器24中的循环冷却水盘管出水口通过管道、水过滤器3和室外机冷凝器6的室外冷凝器冷却水盘管进水口连接。

在水泵9进水管道支管上装有补水管，补水管上装有进水阀1、自动补水阀2、水过滤器3、水膨胀罐25、自动排气阀26和水流单向阀10等部件。

在水泵9出水口管道上安装有单向电磁阀11和超声雾化喷头13，用于室内加湿。所述超声雾化喷头13采用市售瑞春/NRWT-10 型超声雾化喷头。

在制冷压缩机17进、出口管道上分别装有高低压力保护器18，用于保护压缩机。所述高低压力保护器18采用市售丹佛斯高低压力保护器。

在水泵9出水口装有水温传感器32和水压传感器33，分别用于测量水温和水压。所述水温传感器32采用市售XM-t431型温度传感器。所述水压传感器33采用市售PTJ204型压力传感器。

在室内机箱进风口装有室内温度湿度传感器40，用于测量室内温湿度环境。所述温度湿度传感器40采用市售SHT71型温湿度传感器。

在室外冷凝机箱上装有室外温度传感器7，用于测量室外温度环境。

本发明产品优点： 

以下用目前市场上主流的几个品牌机组艾墨生、加力图、菲尼克斯和本发明双模节能精密空调作功耗对比：

    由以上数据可以看到本发明双模节能精密空调对艾默生全年满负荷功耗情况下减少40944KW大约百分之52.7％。对加力图减少71640KW大约百分之71.1％，对菲尼克斯减少78576KW大约百分之73.3％。节约大量的电能，节能降耗非常明显，机组功率越大节能明显。以上机组功率数据都来自各厂家公开销售样本，真实有效，有据可查。在精密空调后期安装上，双模空调内外机采用现有成熟工艺铝塑管连接，接头少、价格低、减少了系统发生故障的风险，因压缩机制冷系统都在工厂完成，检测因而避免二次安装，维修带来的氟利昂对环境的污染。系统在铜材，氟利昂的用量上大幅度减少，对环境有利，也降低了设备成本和后期维护成本。通过吸收，融合，再创新，本发明双模节能精密空调大大地降低了用户的电力能耗和使用成本，降低了厂家对有色金属的使用和制冷剂的用量，降低制造成本节约了资源，减少了精密空调二次维修制冷剂对环境的破坏，优点明显。

Claims (7)

1.一种双模节能精密空调，由室外机和室内机组成，其特征在于室外机包括室外冷凝器、室外冷凝风机、室外温度传感器和室外冷凝机箱；室内机包括室内机箱、室内机蒸发器、制冷压缩机、膨胀阀、板式冷凝蒸发器、水泵、水膨胀罐、风向分流板、超声雾化喷头和内机风机；

室外机的室外冷凝器安装在室外冷凝机箱内，所述室外冷凝器具有冷凝器板式翅片外壳，在冷凝器板式翅片外壳内套装有室外冷凝器冷却水盘管，在室外冷凝器一侧装有室外冷凝风机，室外冷凝器冷却水盘管通过管道回水管和水泵进水口相连接，室外冷凝机箱的进水管和板式冷凝蒸发器出水口相连接；

室内机的制冷压缩机和内机风机安装在室内机箱的下部，内机风机包括内风机电机和风筒，内风机电机通过皮带轮和皮带传动风筒，风筒旋转引风，通过室内机箱顶部的进风口进风，室内机箱底部出风口出风；水泵、水膨胀罐安装在室内机箱左下部，室内机蒸发器和板式冷凝蒸发器分别安装在室内机箱的中上前部，在室内机蒸发器和板式冷凝蒸发器之间装有风向分流板，在室内机箱顶部设置有进风口，进风口上装有过滤网，在风向分流板的上部装有风向挡板，在风向分流板的中部装有超声雾化喷头；

所述板式冷凝蒸发器具有板式翅片外壳，在板式翅片外壳内装有循环冷却水盘管，在循环冷却水盘管内套装有压缩机制冷剂冷凝盘管；

室内机蒸发器回气口通过回气铜管与制冷压缩机进气口连接，在室内机蒸发器与板式冷凝蒸发器之间的铜管上装有储液罐；制冷压缩机排气口通过排气铜管与板式冷凝蒸发器的压缩机制冷剂冷凝盘管进气口连接，压缩机制冷剂冷凝盘管出气口和室内机蒸发器的进气口通过铜管连接，在室内机蒸发器和板式冷凝蒸发器的连接铜管上装有膨胀阀、过滤器和视液镜；在制冷压缩机进、出口上装有高低压力保护器；

水泵进水口通过管道与室外机的室外冷凝器冷却水盘管回水口相连，水泵出水口和板式冷凝蒸发器中的循环冷却水盘管进水口连接，板式冷凝蒸发器中的循环冷却水盘管出水口通过管道和室外机的室外冷凝器冷却水盘管进水口连接。

2.根据权利要求1所述的双模节能精密空调，其特征在于在水泵出水口装有水温传感器和水压传感器。

3.根据权利要求1所述的双模节能精密空调，其特征在于在室内机箱进风口装有室内温度和湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的双模节能精密空调，其特征在于在室外冷凝机箱上装有室外温度传感器。

5.根据权利要求1所述的双模节能精密空调，其特征在于在室内机箱的一侧装有电脑控制器和配电箱。

6.根据权利要求1所述的双模节能精密空调，其特征在于在水泵进水管上装有水过滤器、水膨胀罐和自动排气阀，水泵进水管道上还装有补水管，补水管上装有进水阀和自动补水阀，水泵出水管上装有水流单向阀。

7.根据权利要求1所述的双模节能精密空调，其特征在于在水泵出水口管道上安装有单向电磁阀，用于向超声雾化喷头供水。

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