专利名称：改进型自然冷源不间断精密空调的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精密空调。
背景技术：
根据中华人民共和国国家标准GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》附录A各级电子信息系统机房技术要求中规定开机时机房内的环境温湿度标准，其中环境温度为A级、B级23土1°C，C级18 28°C ;环境湿度为A级、B级40% 55%，C级35% 75% ;国家标准GB50174-2008第8.1.1条规定A级电子信息系统机房的供电电源应按一级负荷中特别重要的负荷考虑，除应由两个电源供电(一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏)外，还应配置柴油发电机作为备用电源。B级电子信息系统机房的供电电源按一级负荷考虑，当不能满足两个电源供电时，应配置备用柴油发电机系统。国家标准GB50174-2008第3.1. 3条规定B级电子信息系统机房举例科研院所；高等院校；三级医院；大中城市的气象台、信息中心、疾病预防与控制中心、电力调度中心、交通(铁路、公路、水运)指挥调度中心；国际会议中心；大型博物馆、档案馆、会展中心、国际体育比赛场馆；省部级以上政府办公楼；大型工矿企业等的电子信息系统机房和重要的控制室。根据该标准可知大部分机房均属于B级。同时TIA-942标准《数据中心电信基础设施标准》指出空调系统必须保证每天24小时、每年365天提供，空调系统必须连接到备用发电机系统。目前常用的做法是市电正常时，采用精密空调调节机房内的温湿度环境，市电异常时，由于配置了不间断电源和一定数量的蓄电池，机房内的服务器、路由器等设备仍然可以正常运行，同时，由于停电后，机房内存在大量运行着的发热设备，机房温度急剧上升，因此，国家标准GB50174-2008规定B级电子信息系统机房的供电电源按一级负荷考虑，当不能满足两个电源供电时，应配置备用柴油发电机系统。配置了备用柴油发电机系统的机房，市电异常时，采用柴油发电机带动精密空调调节机房温湿度环境，但是采用柴油发电机存在成本闻、耗能闻、污染大、环境要求闻等缺点，与国家节能减排的号召背道而驰。同时随着信息技术的高速发展，云计算、刀片服务器等技术广泛应用于机房设备中，致使机房总热负荷、单位面积热负荷急剧上升，根据国家标准GB50174-2008第7. 2. 2条电子信息设备发热量大(耗电量中的97%都转化为热量)。精密空调的制冷量需求随着机房热负荷的增大而增大，精密空调自身的能耗显著上升，同时，市电异常时，由于采用柴油发电机为精密空调供电存在一定的启动时间，而机房内单位面积的热负荷大，设备温度上升很快，在启动柴油发电机为精密空调供电之前，服务器设备可能已经宕机。根据国家标准GB50174-2008第7. 4. 13条电子信息系统机房内空调系统的用电量约占机房总用电量的20% 50%，可见空调系统的节能措施是机房节能设计中的重要环节。因此，为了响应国家节能减排的号召，急需寻求一种节能型精密空调，该精密空调不仅可保障机房温湿度处于国家标准规定的范围内，而且可有效节约精密空调运行成本，达到节能环保之目的。根据国家气象局提供的数据，中国大部分地区冬季平均气温在10摄氏度以下，而机房温度标准为23±1°C，温差较大，此时，完全可以停止精密空调中压缩机的运行，而直接利用外界自然冷源调节机房环境温度。
发明内容[0003]为了克服现有精密空调能耗高、停电后不能及时制冷，以及启动柴油发电机为精密空调供电带来的高能耗、高维护成本、高噪声、高污染等问题。本实用新型不仅可以利用外界自然冷源调节机房温湿度环境，显著节约精密空调运行成本，而且可以利用夜间低谷负荷电力储存冷量，白天将储存的冷量释放出来，减少电网高峰时段精密空调用电负荷及精密空调系统装机容量，降低精密空调用电成本，为国家电网移峰填谷、减轻电网高峰时段调峰压力做出贡献。同时，又可以在市电异常时，长时间保障机房温湿度环境。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种改进型自然冷源不间断精密空调，包括相变空调、自然冷源空调、精密空调21和控制系统；其中，相变空调包括相变材料箱I和制冷机4，相变材料箱I内填充有相变材料3并设置有翅片管2，制冷机4分别通过设有第三常开电磁阀13、第四常开电磁阀14的管道与翅片管2连接；自然冷源空调包括冷凝器6、蒸发器7和水泵8，蒸发器7的出口端通过分别设有第一常开电磁阀11、第一常闭电磁阀15的管道与冷凝器6的入口端、翅片管2的入口端连接，水泵8的进口端通过分别设有第二常开电磁阀12、第二常闭电磁阀16的管道与冷凝器6的出口端、翅片管2的出口端连接，水泵8的出口端与蒸发器7的进口端管道连接；精密空调21中安装有风机20 ;控制系统包括控制器10、风量调节阀18、不间断电源19、第一温度传感器17和第二温度传感器22，第一温度传感器17设置在相变材料箱I内，第二温度传感器22设置在空调机房室外，自然冷源空调的蒸发器7通过风量调节阀18与精密空调21相连，不间断电源19分别与控制器10、水泵8和风机20相连，控制器10还分别与制冷机4、第一温度传感器17、第二温度传感器22、风量调节阀18和水泵8连接。进一步地，所述相变空调的相变材料3的熔点在15°C -25°C之间。进一步地，相变材料3包括至少一种下列材料CaC12*6H20、Na2S04· 10H20、MgC12*6H20、Na2⑶3·10Η20、KF*4H20、Na2Cr04· 10Η20、Na2HP04· 10H20、LiN03*3H20、Κ2ΗΡ04·6Η20、二氯氟乙烷气体水合物、四氟乙烷气体水合物、三氟乙烷水合物、一氟二氯乙烷水合物或无机与有机混合相变材料。进一步地，所述相变材料箱I顶部开有补充相变材料3的注液孔5。进一步地，所述自然冷源空调中的制冷剂为乙二醇。进一步地，所述水泵8、控制器10和风机20由不间断电源19供电。进一步地，所述自然冷源空调的蒸发器7的上方还安装有过滤器9。进一步地，所述相变材料箱I四周填充保温隔热材料。本实用新型在市电正常且室外温度高于22°C时，停止水泵的运行，打开风量调节阀，机房高温回风直接通过风量调节阀进入精密空调进行制冷，机房温湿度环境完全由精密空调中的压缩机制冷系统调节；在市电正常且室外温度低于ire时，停止精密空调中压缩机的运行，完全利用自然冷源制冷系统调节机房温湿度环境；在市电正常且室外温度介于ire -22°c之间时，启动水泵使得乙二醇制冷剂在冷凝器和蒸发器中流通，蒸发器对通过过滤器的机房高温回风进行初次制冷，制冷后的机房高温回风然后进入精密空调中进一步制冷，机房温湿度环境由精密空调制冷系统和自然冷源制冷系统配合共同调节。当市电异常时，相变材料融解释放冷量来调节机房温度环境，保证机房温度长时间处于正常范围内。当市电正常且相变材料箱中的温度高于25°C时，控制器启动制冷机，将制冷剂泵入翅片管中，通过翅片管将相变材料箱中的相变材料制冷成固态；当市电正常且相变材料箱中的温度低于15°C时，停止制冷机的运行；当市电异常时，相变材料箱中的相变材料融解成液态，释放冷量，释放的冷量传递给翅片管中的制冷剂，冷却后的制冷剂通过水泵导入蒸发器中，通过风机的作用，将蒸发器中制冷剂的冷量传递给机房环境。本实用新型所达到的有益效果是能充分利用外界自然冷源，节约机房空调运行成本，而且在市电异常时可以不间断的调节机房环境温度。本实用新型采用常温相变材料储能，能量损耗少，制冷时间长，制冷量大，能效比高，占地面积小。智能控制功能，控制器可根据相变材料箱内温度和室外温度控制制冷机、水泵和风量调节阀的工作。
图1为本实用新型一实施例的示意图。图中1、相变材料箱，2、翅片管，3、相变材料，4、制冷机，5、注液孔，6、冷凝器，7、
蒸发器，8、水泵，9、过滤网，10、控制器，11、第一常开电磁阀，12、第二常开电磁阀，13、第三常开电磁阀，I 4、第四常开电磁阀，15、第一常闭电磁阀，16、第二常闭电磁阀，17、第一温度传感器，18、风量调节阀，19、不间断电源，20、风机，21、精密空调，22、第二温度传感器。
具体实施方式
图1为本实用新型的一个实施例。市电正常时，第一常开电磁阀11、第二常开电磁阀12、第三常开电磁阀13和第四常开电磁阀14处于连通状态，第一常闭电磁阀15和第二常闭电磁阀16处于断开状态。当第二温度传感器22监测到的室外环境温度高于irC低于22°C时，控制器10启动水泵8使得乙二醇制冷剂在冷凝器6和蒸发器7中流通，蒸发器7对通过过滤器9的机房高温回风进行初次制冷，制冷后的机房高温回风然后进入精密空调21中进一步制冷，最后进入机房用于冷却服务器等设备，蒸发器7中的制冷剂对机房高温回风制冷后，制冷剂温度上升，经水泵8泵入冷凝器6中制冷后再次回流到蒸发器7中；当第二温度传感器22监测到的室外环境温度低于irC时，控制器10停止精密空调21中压缩机的运行，关闭风量调节阀18，启动水泵8，使得乙二醇制冷剂在冷凝器6和蒸发器7中流通，蒸发器7对通过过滤器9的机房高温回风进行制冷，制冷后的冷空气通过精密空调21中的风机20传递给机房环境；当第二温度传感器22监测到室外环境温度高于22°C时，控制器10停止运行水泵8，打开风量调节阀18，启动精密空调21，机房高温回风直接通过风量调节阀18进入精密空调21中，完全由精密空调21调节机房温度环境。在市电正常且第一温度传感器17监测到相变材料箱I中的温度高于25°C时，控制器10启动制冷机4，将制冷剂导入翅片管2中，通过热交换将相变材料箱I中的相变材料3制冷成固态；在市电正常且第一温度传感器17监测到相变材料箱I中的温度低于15°C时，控制器10停止制冷机4的运行。市电异常时，水泵8、控制器10和风机20由不间断电源19供电，第一常开电磁阀11、第二常开电磁阀12、第三常开电磁阀13和第四常开电磁阀14处于断开状态，第一常闭电磁阀15和第二常闭电磁阀16处于连通状态。控制器10通过不间断电源19供电启动水泵8和风机20，相变材料箱I中相变材料3融解释放的冷量传递给翅片管中的制冷剂，水泵8将冷却后的制冷剂导入蒸发器7中，通过风机20的作用，将蒸发器7中制冷剂的冷量传递给机房环境。水泵8、控制器10和风机20由不间断电源19供电，确保市电异常时，上述设备能正常运行。精密空调21与蒸发器7之间为一封闭空间，封闭空间四周为风量调节阀18和帆布，封闭空间上方为蒸发器7，封闭空间下方为精密空调21。
权利要求1.一种改进型自然冷源不间断精密空调，其特征在于，包括相变空调、自然冷源空调、精密空调(21)和控制系统；其中，相变空调包括相变材料箱(I)和制冷机(4)，相变材料箱(O内填充有相变材料(3)并设置有翅片管(2)，制冷机(4)分别通过设有第三常开电磁阀(13)、第四常开电磁阀(14)的管道与翅片管(2)连接；自然冷源空调包括冷凝器(6)、蒸发器(7)和水泵(8)，蒸发器(7)的出口端分别通过设有第一常开电磁阀(11)、第一常闭电磁阀(15)的管道与冷凝器(6)的入口端、翅片管(2)的入口端连接，水泵(8)的进口端通过分别设有第二常开电磁阀(12)、第二常闭电磁阀(16)的管道与冷凝器(6)的出口端、翅片管(2 )的出口端连接，水泵(8 )的出口端与蒸发器(7 )的进口端管道连接；精密空调(21)内安装有风机(20);控制系统包括控制器(10)、风量调节阀(18)、不间断电源(19)、第一温度传感器(17 )和第二温度传感器(22 )，第一温度传感器(17 )设置在相变材料箱(I)内，第二温度传感器(22)设置在空调机房室外，自然冷源空调的蒸发器(7)通过风量调节阀(18)与精密空调(21)相连，不间断电源(19)分别与控制器(10)、水泵(8)和风机(20)相连，控制器(10)还分别与制冷机(4)、第一温度传感器(17)、第二温度传感器(22)、风量调节阀(18)和水泵(8)连接。
2.根据权利要求1所述的改进型自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述相变材料箱(I)顶部开有补充相变材料(3 )的注液孔(5 )。
3.根据权利要求1所述的改进型自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述水泵(8)、控制器(10)和风机(20)由不间断电源(19)供电。
4.根据权利要求1所述的改进型自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述自然冷源空调的蒸发器(7)的上方还安装有过滤器(9)。
5.根据权利要求1所述的改进型自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述相变材料箱(I)的四周填充保温隔热材料。
6.根据权利要求1所述的改进型自然冷源不间断精密空调，其特征在于，所述的精密空调(21)与蒸发器(7)连接之处为封闭空间，封闭空间的一边是风量调节阀(18)，封闭空间上方为蒸发器(7)，封闭空间下方为精密空调(21)。
专利摘要本实用新型公开了一种改进型自然冷源不间断精密空调，包括相变空调、自然冷源空调、精密空调和控制系统。在市电正常且室外温度较高时，由精密空调调节机房环境温度；在市电正常且室外温度较低时，由精密空调和自然冷源空调共同调节机房环境温度；在市电正常室外温度很低时，完全用自然冷源调节室内温度。在市电正常时，相变空调储存冷量；市电异常时，相变材料释放冷量以调节机房的温度。本实用新型能提供一种可利用外界自然冷源的精密空调、在市电异常时也能长时间调节机房温度的精密空调，节能、环保、不间断，适用于通信机房、数据中心等场所的温度调节。
文档编号F24F5/00GK202902505SQ20122025303
公开日2013年4月24日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者厉群, 曾新洲, 刘中, 李怡, 孙小琴, 张泉 申请人:长沙泰和英杰系统集成工程有限责任公司