一種自然冷卻水冷空調系統的製作方法
2023-05-28 00:46:11 1
一種自然冷卻水冷空調系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種自然冷卻水冷空調系統，包括有冷卻塔、連接冷卻塔的換熱器、連接換熱器的冷卻盤管、以及冷水機組；其中，所述冷水機組連接於冷卻塔與換熱器之間形成有冷卻水迴路；而所述冷水機組連接於換熱器與冷卻盤管之間形成有冷凍水迴路；所述冷卻水迴路上設置有冷卻水泵，所述冷凍水迴路上設置有冷凍水泵。本發明全部或部分使用自然界的免費冷源進行製冷，從而減少壓縮機或冷凍機消耗的能量，達到數據中心冷卻系統的節能的目的。
【專利說明】一種自然冷卻水冷空調系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於大型數據中心的製冷【技術領域】，涉及一種自然冷卻水冷空調系統。
【背景技術】
[0002]風冷精密空調是數據中心最傳統的製冷解決方案，單機製冷能力一般都在50到200KW之間，一個數據機房一般都是安裝多臺才能滿足需要。風冷精密空調一般採用渦旋壓縮機製冷(一般安裝在精密空調內)，能效比相對比較低，且風冷精密空調在大型數據中心中使用存在以下不足:
1、安裝困難。大量的室外冷凝器安裝需要非常大的場地，銅管過長不僅影響製冷效率，成本高，安裝難度大，而且影響建築物外觀。室外冷凝器的安裝位置受空間限制，極可能出現熱島效應，大大降低製冷效率；
2、在夏天室外溫度很高時，製冷能力嚴重下降甚至保護停機。目前國內的數據中心一般採用對室外冷凝器噴水霧或增加涼棚來改善其在夏天的製冷效果。因此數據中心在設計時不能按其額定的製冷量計算，需要留有足夠的冗餘；
3、對於傳統多層電信機房，一般把室外冷凝器安裝在每層的四周，下層冷凝器的熱量將不斷向上散發，上層的冷凝器效率將大大降低，熱量散不出去，形成嚴重的熱島效應。據了解，北方某聯通數據中心因為熱島效應夏天機房的溫度高達35°C以上，大約10%的伺服器停機，用戶只好運來冰塊降溫；
4、精密空調內部風機盤管的工作溫度大大低於露點溫度，大量產生冷凝水，為了維持數據中心的溼度，需要啟動加溼功能，除溼和加溼都要消耗大量的能源。
[0003]目前，離心式水冷空調系統或者水冷空調系統為新一代大型數據中心的首選方案，然而該兩者方案均存在不足，其結構設計比較複雜，成本也比較高，維護也有難度，不節能不環保。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明的目的在於提供一種自然冷卻水冷空調系統，其成本低，且節能環保。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案為:
一種自然冷卻水冷空調系統，包括有冷卻塔、連接冷卻塔的換熱器、連接換熱器的冷卻盤管、以及冷水機組；其中，所述冷水機組連接於冷卻塔與換熱器之間形成有冷卻水迴路；而所述冷水機組連接於換熱器與冷卻盤管之間形成有冷凍水迴路；所述冷卻水迴路上設置有冷卻水泵，所述冷凍水迴路上設置有冷凍水泵。
[0006]進一步地，所述換熱器包括有按一定的間隔，通過橡膠墊片壓緊而成的波紋形傳熱板片。
[0007]進一步地,所述冷水機組以及冷卻塔採用變頻電機設計。
[0008]進一步地，所述水泵採用變頻水泵。[0009]進一步地，該自然冷卻水冷空調系統有三種工作模式:夏天通過閥門控制使得板式換熱器不工作，完全靠冷凍機製冷；冬天關閉冷凍機，通過閥門控制冷凍水和冷卻水只通過板式換熱，完全自然冷卻；春秋季節冷卻水和冷凍水首先經過板式換熱器，然後再經過冷凍機組進行部分自然冷卻。
[0010]本發明全部或部分使用自然界的免費冷源進行製冷，從而減少壓縮機或冷凍機消耗的能量，達到數據中心冷卻系統的節能的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的模塊結構框圖。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0013]在本發明的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」、「前」、「後」、「內」、「外」等指示
的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0014]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0015]請參照圖1所示，本發明自然冷卻水冷空調系統包括有冷卻塔、連接冷卻塔的換熱器、連接換熱器的冷卻盤管、以及冷水機組；其中，所述冷水機組連接於冷卻塔與換熱器之間形成有冷卻水迴路；而所述冷水機組連接於換熱器與冷卻盤管之間形成有冷凍水迴路；所述冷卻水迴路上設置有冷卻水泵，而所述冷凍水迴路上設置有冷凍水泵。
[0016]冷卻塔利用水和空氣的接觸，通過蒸發作用來散去工業上或製冷空調中產生的廢熱。換熱器由許多波紋形的傳熱板片，按一定的間隔，通過橡膠墊片壓緊組成。板片組裝時，兩組交替排列，板與板之間用粘結劑把橡膠密封板條固定好，其作用是防止流體洩漏並使兩板之間形成狹窄的網形流道，換熱板片壓成各種波紋形，以增加換熱板片面積和剛性，並能使流體在低流速成下形成湍流，以達到強化傳熱的效果。板上的四個角孔，形成了流體的分配管和洩集管，兩種換熱介質分別流入各自流道，形成逆流或並流通過每個板片進行。
[0017]所述冷水機組採用變頻電機設計，變頻冷水機組不僅能大大降低喘震，而且重啟時間從一般的3到5分鐘減少到25至50秒之間。其次，即使數據中心處於滿負荷狀態，但由於數據中心的冷水機組需要常年運行，而室外的氣溫不斷變化，對應冷卻塔的供水溫度也在不斷變化，壓縮機的工作壓頭也隨之變化，在這種情況下，採用變頻驅動的離心機組能夠不斷的根據壓頭的變化調節轉速，達到節能效果。
[0018]所述冷卻塔採用變頻電機設計，其可以在部分負荷和滿負荷的不同氣象條件下實現節能效果。一般冷卻塔的變頻電機根據冷卻水的溫差進行控制，溫差一般為5度，若高於5度，將降低頻率減少冷量來降低溫差，若低於5度，將增加頻率加大風量來提高溫差。另夕卜，冷卻水的溫度越低，冷水機組的效率就越高。
[0019]所述水泵採用變頻水泵，變頻水泵可以在部分負荷時降低水的流速來節能。一般變頻水泵的變頻電機根據冷卻水或冷凍水的溫差進行控制，溫差一般為5度，若高於5度，將降低頻率減少流量來降低溫差，若低於5度，將增加頻率加大流量來提高溫差。
[0020]本發明自然冷卻水冷空調系統有三種工作模式:夏天完全靠冷凍機製冷，通過閥門控制使得板式換熱器不工作。冬天完全自然冷卻，冷凍機關閉，通過閥門控制冷凍水和冷卻水只通過板式換熱器。冬天室外溫度較低，冷卻塔或者乾式冷卻器內部的冷卻水和冷凍水通過板式換熱器就可以將其降到適宜的溫度，冷水機組不用工作，節省能源。春秋季節部分自然冷卻。這時冷卻水和冷凍水要首先經過板式換熱器，然後再經過冷凍機組，阻力要大一些，水泵的揚程在設計時相應要大一些。春秋季節室外溫度變化較大，冷卻塔或者乾式冷卻器內部的冷卻水和冷凍水通過板式換熱器不足以將其降到適宜的溫度，同時要部分開啟冷水機組，節省一部分能源。
[0021]本發明實施例中，所有閥門建議採用電動閥，在空調系統管道若干位置加裝可以自動採集數據的溫度計、流量計和壓力表等，通過一套自動化控制系統全年按最佳參數自動運行。
[0022]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自然冷卻水冷空調系統，其特徵在於:包括有冷卻塔、連接冷卻塔的換熱器、連接換熱器的冷卻盤管、以及冷水機組；其中，所述冷水機組連接於冷卻塔與換熱器之間形成有冷卻水迴路；而所述冷水機組連接於換熱器與冷卻盤管之間形成有冷凍水迴路；所述冷卻水迴路上設置有冷卻水泵，所述冷凍水迴路上設置有冷凍水泵。
2.根據權利要求1所述的自然冷卻水冷空調系統，其特徵在於:所述換熱器包括有按一定的間隔，通過橡膠墊片壓緊而成的波紋形傳熱板片。
3.根據權利要求2所述的自然冷卻水冷空調系統，其特徵在於:所述冷水機組以及冷卻塔採用變頻電機設計。
4.根據權利要求3所述的自然冷卻水冷空調系統，其特徵在於:所述水泵採用變頻水慄。
5.根據權利要求4所述的自然冷卻水冷空調系統，其特徵在於:該自然冷卻水冷空調系統有三種工作模式:夏天通過閥門控制使得板式換熱器不工作，完全靠冷凍機製冷；冬天關閉冷凍機，通過閥門控制冷凍水和冷卻水只通過板式換熱，完全自然冷卻；春秋季節冷卻水和冷凍水首先經過板式換熱器，然後再經過冷凍機組進行部分自然冷卻。
【文檔編號】F24F5/00GK103912945SQ201410147309
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】王克寧, 滕學軍, 谷俊傑, 肖波, 李金
申請人:浪潮電子信息產業股份有限公司