一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，包括冷卻塔、冷卻水泵、熱水泵、分水器、集水器和供熱設(shè)備末端、水-水熱泵機(jī)組和水冷型機(jī)房專用機(jī)。其中，冷卻塔與水-水熱泵機(jī)組并聯(lián)設(shè)置，通過流量調(diào)節(jié)閥將流出水冷型機(jī)房專用機(jī)冷凝器的冷卻水分配給水-水熱泵機(jī)組蒸發(fā)器和/或冷卻塔，水-水熱泵機(jī)組從水冷型機(jī)房專用機(jī)的冷卻水中取熱，制得高品位熱水送入供熱設(shè)備末端為周邊建筑供熱；水冷型機(jī)房專用機(jī)排出的多余的冷凝熱通過冷卻水由冷卻塔排出。本實用新型在安全、高效地滿足數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷需求的同時，回收機(jī)房的高密度熱量為周邊建筑供熱，實現(xiàn)了冷熱的合理利用，具有顯著的節(jié)能減排、節(jié)約水資源和緩解城市熱島效應(yīng)的效果。
【專利說明】一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，特別適用于周邊建筑有供熱需求的大型數(shù)據(jù)機(jī)房，屬于暖通空調(diào)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國計算機(jī)和通訊行業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是“云計算”理念的興起，大型經(jīng)營性數(shù)據(jù)機(jī)房快速增長。數(shù)據(jù)機(jī)房內(nèi)部通信設(shè)備多，發(fā)熱量大，每平方米發(fā)熱量達(dá)幾千瓦甚至十幾千瓦。為了維持機(jī)房所需的溫濕度要求，數(shù)據(jù)機(jī)房通常要求空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全年供冷，為此消耗了大量的能源。
[0003]目前，數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷絕大多數(shù)采用風(fēng)冷冷卻設(shè)備，風(fēng)冷冷卻設(shè)備雖然安裝靈活方便，但性能差(尤其在夏季)，耗電多，還會導(dǎo)致局部熱島效應(yīng)，進(jìn)一步加劇性能衰減問題
[0004]為了提高機(jī)房全年供冷性能，目前已有采用水冷機(jī)組，利用冷卻塔排熱，在冬季用換熱器將冷凝熱加以回收用于周邊建筑供暖的方案。該方案對節(jié)能減排、降低熱島效應(yīng)具有一定的效果；例如中國實用新型專利公開了 “一種通信機(jī)房熱量回收水冷空調(diào)系統(tǒng)(201672618U)”，為冷凝熱的回收利用提供了可行方案(圖1所示)，但該方案存在如下缺陷:
[0005]①該方案將冷水機(jī)組制取的冷水送入房間內(nèi)的機(jī)房冷卻設(shè)備中制取冷風(fēng)，該機(jī)房冷卻設(shè)備采用冷凍水型機(jī)房冷卻設(shè)備(3)即為水-空氣換熱器，因而具有漏水損毀機(jī)房設(shè)備的隱患；
[0006]②為保證冬季運(yùn)行時冷水機(jī)組的性能不至于太低，故通過板式換熱器(18)回收冷凝熱用于供暖，雖然能夠回收一定的熱量，但冷卻水溫度品位降低，不能滿足室內(nèi)(7)供暖對水溫的需求；
[0007]③沒有充分利用自然冷源，冬季或者過渡季室外溫度較低時，蒸氣壓縮機(jī)械制冷的冷水機(jī)組(6)仍需連續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)房冷卻設(shè)備的能耗過高。
[0008]鑒于上述原因，有必要提出既保證數(shù)據(jù)機(jī)房供冷安全高效，同時滿足周邊建筑室內(nèi)供熱需求的數(shù)據(jù)機(jī)房冷凝熱回收的技術(shù)方案。
實用新型內(nèi)容
[0009]基于上述技術(shù)背景，本實用新型的目的是提出了一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，在實現(xiàn)機(jī)房安全高效全年供冷的同時，解決機(jī)房周邊建筑的供熱問題。即在機(jī)房周邊建筑有供熱需求時，通過機(jī)房冷卻設(shè)備排出的熱量，經(jīng)過水-水熱泵機(jī)組進(jìn)一步提溫，給建筑內(nèi)供熱；當(dāng)沒有供熱需求時，冷卻水環(huán)路與冷卻塔連接進(jìn)行散熱，實現(xiàn)高效供冷。
[0010]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0011]一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，包括冷卻塔4、冷卻水泵5、熱水泵10、分水器15、集水器16和供熱設(shè)備末端7、水-水熱泵機(jī)組6、機(jī)房冷卻設(shè)備3，其特征在于:所述機(jī)房冷卻設(shè)備3為水冷型機(jī)房專用機(jī)，所述冷卻塔與水-水熱泵機(jī)組并聯(lián)設(shè)置，機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷卻水通過第一流量調(diào)節(jié)閥11和第二流量調(diào)節(jié)閥12分別進(jìn)入水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器61和冷卻塔4中；冷卻水泵5將經(jīng)過水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器61或/和冷卻塔4冷卻后的冷卻水送入機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷凝器內(nèi)，吸收機(jī)房內(nèi)的熱量后再送回過水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器61或/和冷卻塔4內(nèi)；從水-水熱泵機(jī)組的冷凝器62中制取的熱水經(jīng)分水器15和熱水泵10送入供熱設(shè)備末端7 ;降溫后的熱水再經(jīng)集水器16返回水-水熱泵機(jī)組6的冷凝器中。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述水冷型機(jī)房專用機(jī)為水冷型蒸氣壓縮式冷風(fēng)機(jī)組、分離式熱管換熱機(jī)組、載冷劑換熱機(jī)組、和熱管-蒸氣壓縮復(fù)合空調(diào)機(jī)組中的一種或幾種機(jī)組的組合。所述的冷卻塔4為開式冷卻塔或閉式冷卻塔。所述的第一流量調(diào)節(jié)閥11和第二流量調(diào)節(jié)閥12為電動調(diào)節(jié)閥或電磁閥，或采用兩個流量調(diào)節(jié)閥為一體的電動三通閥或電磁三通閥。所述的供熱設(shè)備末端為空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管、暖氣片輻射采暖換熱器或生活熱水終端設(shè)備。
[0013]本實用新型的技術(shù)特征還在于:該系統(tǒng)還包括一個供熱源17，該供熱源分別通過管路和閥門和分水器15和集水器16連接。所述的供熱源為城市熱網(wǎng)或小區(qū)鍋爐。通過分集水器上相應(yīng)的閥門調(diào)節(jié)，此系統(tǒng)單獨或者和其它供熱源17聯(lián)合為建筑供熱。
[0014]本實用新型與現(xiàn)有方案相比，具有以下優(yōu)點:①采用水冷-冷風(fēng)型機(jī)房冷卻設(shè)備，制冷劑代替冷凍水進(jìn)入機(jī)房直接冷卻，避免了冷凍水直接進(jìn)入機(jī)房帶來的安全隱患；②采用水-水熱泵，把機(jī)房冷卻設(shè)備的冷卻水進(jìn)一步提升溫度，得到的熱水可以滿足各種供熱末端的要求機(jī)房冷卻設(shè)備采用帶自然供冷功能的空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)室外溫度較低時，通過自然的方式廉價高效的為機(jī)房供冷，可以大大降低機(jī)房全年供冷的能耗。
[0015]總的來說，一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，不僅安全高效地滿足數(shù)據(jù)機(jī)房的全年供冷需求，同時回收機(jī)房的高密度熱量用于周邊建筑供熱，實現(xiàn)了冷熱的合理利用。不但能夠顯著的節(jié)能、節(jié)水、緩解城市熱島效應(yīng)，而且減少了二氧化碳和顆粒物排放。此方案尤其適用于北方地區(qū)的大型數(shù)據(jù)機(jī)房，可以帶來顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為中國實用新型專利201672618U提出的冷凝熱回收裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖2為本實用新型提供的一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖3為本實用新型中水冷型機(jī)房專用機(jī)的第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖(分離式熱管換熱機(jī)組與蒸氣壓縮機(jī)組組合)。
[0019]圖4為本實用新型中水冷型機(jī)房專用機(jī)的第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖(帶液泵的分離式熱管換熱機(jī)組或載冷劑換熱機(jī)組與蒸氣壓縮機(jī)組的組合)。
[0020]圖5為本實用新型中水冷型機(jī)房專用機(jī)的第三種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖(熱管-蒸氣壓縮復(fù)合空調(diào)機(jī)組)。
[0021]圖中:1_冷凍水循環(huán)泵；2_數(shù)據(jù)機(jī)房；3_機(jī)房冷卻設(shè)備；4_冷卻塔；5_冷卻水泵；6-水-水熱泵機(jī)組；61_水-水熱泵機(jī)組蒸發(fā)器；62_水-水熱泵機(jī)組冷凝器；7_供熱末端；10-熱水泵；11-第一流量調(diào)節(jié)閥；12_第二流量調(diào)節(jié)閥；15_集水器；16_分水器；17_其它供熱源；18-板式換熱器。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0023]圖2為本實用新型提供的一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該系統(tǒng)包括冷卻塔4、冷卻水泵5、熱水泵10、分水器15、集水器16和供熱設(shè)備末端7、水-水熱泵機(jī)組6、機(jī)房冷卻設(shè)備3，其特征在于:所述機(jī)房冷卻設(shè)備3為水冷型機(jī)房專用機(jī)，所述冷卻塔與水-水熱泵機(jī)組并聯(lián)設(shè)置，機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷卻水通過第一流量調(diào)節(jié)閥11和第二流量調(diào)節(jié)閥12分別進(jìn)入水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器61和冷卻塔4中；冷卻水泵5將經(jīng)過水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器61或/和冷卻塔4冷卻后的冷卻水送入機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷凝器內(nèi)，吸收機(jī)房內(nèi)的熱量后再送回過水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器61或/和冷卻塔4內(nèi)；從水-水熱泵機(jī)組的冷凝器62中制取的熱水經(jīng)分水器15和熱水泵10送入供熱設(shè)備末端7 ;降溫后的熱水再經(jīng)集水器16返回水-水熱泵機(jī)組6的冷凝器中。
[0024]在冬季或者過渡季，當(dāng)機(jī)房周邊建筑有很大的供熱負(fù)荷時，第一流量調(diào)節(jié)閥閥門11打開，第二流量調(diào)節(jié)閥12關(guān)閉，熱回收環(huán)路完全導(dǎo)通，散熱環(huán)路關(guān)閉。此時，從機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷凝器排出的冷卻水進(jìn)入水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器61，降溫后的冷卻水在冷卻水泵5的作用下回到機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷凝器；水-水熱泵機(jī)組吸收冷卻水中的熱量，在水-水熱泵機(jī)組的冷凝器62中產(chǎn)生更高溫度的熱水，經(jīng)分水器15，在熱水泵10作用下，向建筑內(nèi)各個供熱末端7供熱，降溫后的熱水經(jīng)集水器16重新回到水-水熱泵機(jī)組的冷凝器62中。更進(jìn)一步，為了提高供熱的安全性和可靠性，熱回收制得的熱水可以通過分集水器相應(yīng)的閥門調(diào)節(jié)，和其它熱源17聯(lián)合為建筑供熱。
[0025]當(dāng)機(jī)房周邊建筑沒有供熱需求時，第一流量調(diào)節(jié)閥閥門11關(guān)閉，第二流量調(diào)節(jié)閥12打開，即散熱環(huán)路導(dǎo)通，熱回收環(huán)路關(guān)閉。此時，從機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷凝器排出的冷卻水進(jìn)入冷卻塔4進(jìn)行散熱，降溫后的冷卻水在冷卻水泵5的作用下回到機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷凝器，保證了機(jī)房冷卻設(shè)備安全高效地運(yùn)行。
[0026]當(dāng)建筑有部分供熱需求時，第一流量調(diào)節(jié)閥11和第二流量調(diào)節(jié)閥12同時打開，調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥11和第二流量調(diào)節(jié)閥12的開度，互補(bǔ)的調(diào)節(jié)進(jìn)入水-水熱泵蒸發(fā)器61和冷卻塔4的冷卻水流量。水-水熱泵吸收冷卻水中的熱量，在水-水熱泵冷凝器62中產(chǎn)生更高溫度的熱水用于供熱；進(jìn)入冷卻塔4的冷卻水蒸發(fā)降溫，排除多余的熱量。降溫后的兩部分冷卻水在冷卻水泵的作用下回到機(jī)房冷卻設(shè)備3的冷凝器。這樣，在保證周邊建筑供熱需求的前提下，把剩余熱量通過冷卻塔排除，同時保證了機(jī)房冷卻設(shè)備安全高效的運(yùn)行。
[0027]該系統(tǒng)還包括一個供熱源17，該供熱源分別通過管路和閥門和分水器15和集水器16連接。所述的供熱源為城市熱網(wǎng)或小區(qū)鍋爐。通過分集水器上相應(yīng)的閥門調(diào)節(jié)，此系統(tǒng)單獨或者和其它供熱源17聯(lián)合為建筑供熱。
[0028]機(jī)房冷卻設(shè)備為水冷型機(jī)房專用機(jī)，它具有不同的結(jié)構(gòu)形式，例如水冷型機(jī)房專用機(jī)可采用水冷型蒸氣壓縮式冷風(fēng)機(jī)組、分離式熱管換熱機(jī)組、載冷劑換熱機(jī)組和熱管-蒸氣壓縮復(fù)合空調(diào)機(jī)組中的一種或幾種機(jī)組的組合。[0029]所述的冷卻塔4采用開式冷卻塔或閉式冷卻塔。所述的第一流量調(diào)節(jié)閥11和第二流量調(diào)節(jié)閥12為電動調(diào)節(jié)閥或電磁閥，或采用兩個流量調(diào)節(jié)閥為一體的電動三通閥或電磁三通閥。所述的供熱設(shè)備末端為空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管、暖氣片輻射采暖換熱器或生活熱水終端設(shè)備。
[0030]下面結(jié)合不同的實施例進(jìn)一步說明。
[0031]實施例一，參見圖3所示。本實施例的水冷型機(jī)房專用機(jī)為分離式熱管換熱機(jī)組與蒸氣壓縮機(jī)組的組合。分離式熱管換熱機(jī)組和蒸氣壓縮空調(diào)機(jī)組單獨設(shè)置。當(dāng)室內(nèi)與冷卻水傳熱溫差較大時(①室外溫度低，但沒有供熱需求，進(jìn)行散熱時；②水-水熱泵吸熱量大于機(jī)房內(nèi)蒸氣壓縮機(jī)組排熱量時)，開啟分離式熱管換熱機(jī)組進(jìn)行自然傳熱，充分利用了自然溫差傳熱，提高了系統(tǒng)的節(jié)能性；當(dāng)室內(nèi)與冷卻水傳熱溫差較小時，開啟蒸氣壓縮空調(diào)機(jī)組進(jìn)行強(qiáng)制排熱，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。這樣，在保證機(jī)房供冷安全的基礎(chǔ)下，最大限度的節(jié)約了制冷能耗。與此同時，系統(tǒng)回收機(jī)房的高密度熱量用于周邊建筑供熱，達(dá)到冷熱合理利用，即保證數(shù)據(jù)機(jī)房安全高效的全年冷卻，又解決了周邊建筑的供熱問題。
[0032]實施例二，參見圖4所示。本實施例的水冷型機(jī)房專用機(jī)為帶液泵的分離式熱管換熱機(jī)組或載冷劑換熱機(jī)組與蒸氣壓縮機(jī)組的組合。與普通的重力式熱管換熱器相比，帶熱泵的熱管換熱器不受安裝距離、高度的限制，安裝更加靈活方便，且可靠性更高。當(dāng)室內(nèi)與冷卻水傳熱溫差較大時，開啟帶熱泵的分離式熱管換熱機(jī)組或載冷劑機(jī)組進(jìn)行自然傳熱，當(dāng)室內(nèi)與冷卻水傳熱溫差較小時，開啟蒸氣壓縮空調(diào)機(jī)組進(jìn)行強(qiáng)制傳熱。
[0033]實施例三，參見圖5所示。本實施例的水冷型機(jī)房專用機(jī)為熱管-蒸氣壓縮復(fù)合機(jī)組。該復(fù)合機(jī)組通過共享換熱器，把熱管循環(huán)和蒸氣壓縮循環(huán)融為一體，可以根據(jù)環(huán)境條件自動的選擇機(jī)組工作在熱管模式或者壓縮制冷模式。當(dāng)室內(nèi)與冷卻水傳熱溫差較大時，機(jī)組運(yùn)行在熱管工作模式，利用溫差進(jìn)行自然傳熱；當(dāng)室內(nèi)與冷卻水傳熱溫差較小時，通過三通閥切換，機(jī)組切換到壓縮制冷模式進(jìn)行強(qiáng)制傳熱。該方案不僅同時具有熱管的節(jié)能性，壓縮制冷的可靠性，而且具有節(jié)材、節(jié)地，節(jié)省初投資的優(yōu)勢。
【權(quán)利要求】
1.一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，包括冷卻塔(4)、冷卻水泵(5)、熱水泵(10)、分水器(15)、集水器(16)、供熱設(shè)備末端(7)、水-水熱泵機(jī)組(6)和機(jī)房冷卻設(shè)備(3)，其特征在于:所述機(jī)房冷卻設(shè)備(3)為水冷型機(jī)房專用機(jī)，所述冷卻塔(4)與水-水熱泵機(jī)組(6)并聯(lián)設(shè)置，機(jī)房冷卻設(shè)備(3)的冷卻水通過第一流量調(diào)節(jié)閥(11)和第二流量調(diào)節(jié)閥(12)分別進(jìn)入水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器(61)和冷卻塔(4)中；冷卻水泵(5)將經(jīng)過水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器(61)或/和冷卻塔(4)冷卻后的冷卻水送入機(jī)房冷卻設(shè)備(3)的冷凝器內(nèi)，吸收機(jī)房內(nèi)的熱量后再送回過水-水熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器(61)或/和冷卻塔(4)內(nèi)；從水-水熱泵機(jī)組的冷凝器(62)中制取的熱水經(jīng)分水器(15)和熱水泵(10)送入供熱設(shè)備末端(7);降溫后的熱水再經(jīng)集水器(16)返回水-水熱泵機(jī)組(6)的冷凝器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述水冷型機(jī)房專用機(jī)為水冷型蒸氣壓縮式冷風(fēng)機(jī)組、分離式熱管換熱機(jī)組、載冷劑換熱機(jī)組和熱管-蒸氣壓縮復(fù)合空調(diào)機(jī)組中的一種或幾種機(jī)組的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷卻塔⑷為開式冷卻塔或閉式冷卻塔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一流量調(diào)節(jié)閥(11)和第二流量調(diào)節(jié)閥(12)為電動調(diào)節(jié)閥或電磁閥，或采用兩個流量調(diào)節(jié)閥為一體的電動三通閥或電磁三通閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)還包括一個供熱源(17)， 該供熱源分別通過管路和閥門與分水器(15)和集水器(16)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶冷凝熱回收的數(shù)據(jù)機(jī)房全年供冷空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述的供熱源(17)為城市熱網(wǎng)或小區(qū)鍋爐。
【文檔編號】F24F12/00GK203518141SQ201320372204
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】李先庭, 張朋磊, 王寶龍, 石文星 申請人:清華大學(xué)