一種分離式熱管空調機組的製作方法

2023-04-25 12:09:31 1

本新型屬於空調機組的製冷技術領域，尤其涉及利用自然冷源的數據中心機房的製冷空調機組。

背景技術：

隨著我國通信行業的高速發展，通信基站、機房得到了大規模的發展，通信企業的能耗問題越來越突出。據統計資料顯示，機房空調的用電佔到機房總用電量的50％以上。由於機房空調環境的特殊性，機房全年365天都需要製冷，其實，一年中，很多機房有很長時間機房室外溫度低於機房內溫度。機房外的自然冷空氣是一個巨大的天然冷源，如果能合理的加以利用，機房空調的節能將存在很大的空間。

目前，比較常見的利用室外冷源的方式有三種：直接利用新風，乙二醇間接冷卻技術和製冷劑泵技術。直接利用新風沒有換熱器，所以冷卻效果很好。但是，直接利用新風，有以下三點問題：第一，在室外空氣品質不高的地區，即使採用了過濾手段，機房的潔淨度也很難保證。其次，室外新風溼度不好控制。第三，室外空氣的溫溼度變化無常。乙二醇間接冷卻技術間接利用室外空氣冷源，不會影響機房內的潔淨度。但是也會存在三個方面的問題：一是乙二醇溶液直接進機房，對機房造成安全隱患；二是乙二醇系統需要一組室內盤管和一個室外風冷冷凝器，室外乾式冷凝器需要較大的安裝空間，三是整個系統的現場施工的工程量相對較大。

技術實現要素：

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本新型的目的是提供一種分離式熱管空調機組，採用分離式熱管技術，在室外溫度較低的時候，有效地利用室外的自然冷源為機房系統提供冷源，減小常規機房空調機的能耗，降低機房的PUE值，具有顯著的節能效果。

技術方案：為實現上述發明目的，本新型採用的技術方案為：一種分離式熱管空調機組，包括室內機和室外機，所述室內機包括室內風機、壓縮機和蒸發器，所述室外機包括室外風機、室外冷凝器和電控箱，所述蒸發器通過蒸汽上升管與室外冷凝器連接，所述室外冷凝器通過液體下降管與壓縮機連接，所述壓縮機與蒸發器連通從而形成循環，所述室內風機設在蒸發器旁，所述室外風機與室外冷凝器匹配設置。

作為優選，所述液體下降管上還設有製冷劑泵、儲液器和閥門組件。

作為優選，所述蒸發器的出口設有溫度傳感器和壓力傳感器。

作為優選，所述製冷劑泵為變頻泵，並能根據蒸發器出口溫度和壓力進行製冷劑循環流量調節。

作為優選，所述製冷劑泵為全密封泵；所述儲液器還設有兩個以上帶浮球的視液鏡。

作為優選，所述上升熱管為密封管。

作為優選，所述製冷劑泵相對於儲液器的垂直高度要大於製冷劑泵的汽蝕餘量。

附圖說明

圖1為本新型所述分離式熱管空調機組的結構示意圖；

圖2為本新型所述分離式熱管空調機組的優選方案的結構示意圖。

其中，室內風機1、蒸發器2、室外冷凝器3、室外風機4、製冷劑泵5、儲液器6、蒸汽上升管11、液體下降管12。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本新型，應理解這些實施例僅用於說明本新型而不用於限制本新型的範圍，在閱讀了本新型之後，本領域技術人員對本新型的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。

物體的吸熱、放熱是相對的，凡是有溫度差存在的時候，就必然出現熱從高溫處向低溫處傳遞的現象。從熱傳遞的三種方式來看（輻射、對流、傳導），其中熱傳導最快。本新型熱管就是利用蒸發製冷劑，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導，利用製冷劑的潛熱轉移熱量相對於顯熱的熱攜帶效率要高得多。具體而言：熱管一端為蒸發端，另外一端為冷凝端，當熱管一端受熱時，熱管中的液體迅速蒸發，蒸汽在微小的密度差下流向另外一端，並且釋放出熱量，重新凝結成液體，液體再沿流回蒸發端，如此循環不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。

本新型分離式熱管空調機組工作原理：系統主要由蒸發器、冷凝器和熱管組成，室內熱量通過蒸發器傳遞給製冷劑液體，使得製冷劑液體在蒸發器內吸熱蒸發；製冷劑蒸汽通過蒸汽上升管從蒸發器流到冷凝器；然後在冷凝器內冷卻凝結成製冷劑液體；冷凝後的製冷劑液體在重力的作用下，通過液體下降管回流到蒸發器。

如圖1所示，本新型分離式熱管空調機組，由室內機和室外機兩大部分組成。室內機主要由室內風機，壓縮機，蒸發器，電磁閥以及節流元件組成。室外機，主要由室外風機、室外冷凝器以及電器箱組成。室外機放置高度高於室內機放置高度（室外機在上室內機在下），室內機與室外機通過蒸汽上升管和液體下降管連通起來，形成一個自然循環迴路。工作時，工質（製冷劑乙二醇水溶液）在室內蒸發器的吸熱作用下汽化，蒸汽通過蒸汽上升管到達室外冷凝器釋放潛熱而冷卻凝結成液體，而後在重力作用下，經液體下降管流回室內蒸發器，如此循環往復運行，從而實現熱量的傳遞。

在整個機組的循環動力為冷凝器與蒸發器的高度差和密度差，為了保證整個系統順利的運行，需要滿足以下條件：

Pρ+Pg≥Pl（公式1）

Pρ-蒸發器與冷凝器內的密度差，帶來的動力；

Pg-蒸發器與冷凝器的高度差（冷凝器在上，蒸發器在下），帶來的動力；

Pl-系統循環的阻力。

一個性能良好的分離式熱管空調機組需要滿足以下幾方麵條件：1.室內蒸發器與室外冷凝器需要足夠大的高度差，以提供系統循環的動力；2.系統要有較小的液體流動阻力；3.蒸發器與冷凝器需要具有良好的傳熱特性。

當室外機安裝條件有限無法設置在較高位置時，作為優選方案，在液體下降管上還可以設置製冷劑泵、儲液器、手動球閥和單向閥等組件。製冷劑泵置於室外，從室外機出來的管路與製冷劑泵的進液管相連，經過製冷劑泵的內部增壓後，製冷劑確保冷凝成高壓製冷液，然後送入儲液器中，最終送入室內的蒸發器並吸收室內熱量蒸發，該過程製冷劑泵對製冷劑提供強制流動並進行加壓有利在蒸發器中蒸發吸熱。為了穩定控制，在蒸發器的出口處設置溫度傳感器和壓力傳感器，並將採集數據反饋至室外機的控制器中，並通過控制器對製冷劑變頻泵發出信號作出自動調節，控制一定的過熱度，以保證系統具有合適的製冷劑循環量，保證系統高效工作。作為優選的，製冷劑泵採用全密封泵，全泵體焊接，無洩漏隱患，汽蝕餘量小。並在儲液器中設置三個帶浮球的視液鏡，以便清楚的查看儲液器中的液位情況。儲液器具有安全閥接口，滿足GB150-1998(鋼製壓力容器), JB4750-2003 (製冷裝置用壓力容器)相關要求,空調產品的壓力容器必須使用安全閥,以保障人身\設備安全。

為了保證製冷劑泵安全可靠的運行，儲液器與製冷劑泵要保證一定的垂直高度，其高度需要大於製冷劑泵的汽蝕餘量。