水冷換熱模塊的制作方法

本實用新型涉及一種數(shù)據(jù)與通信機房的制冷系統(tǒng)，尤其涉及一種水冷換熱模塊。

背景技術(shù)：

在數(shù)據(jù)與通信的機房制冷系統(tǒng)中，制冷的對象主要是IT設備及支撐其運行的供配電設備、消防設備、安防設備、動環(huán)監(jiān)控設備、BA自控設備等，其特點是高熱密度、高顯熱比、全年不間斷制冷等。

數(shù)據(jù)與通信機房制冷系統(tǒng)分為冷水系統(tǒng)、直接膨脹式、新風自然冷系統(tǒng)和普通空調(diào)系統(tǒng)。冷水系統(tǒng)包含冷源側(cè)、管網(wǎng)系統(tǒng)和末端側(cè)；直接膨脹式制冷包含風冷式和水冷式和氟泵式；新風自然冷系統(tǒng)包含風墻、濕膜新風、智能新風等。該系統(tǒng)中直接膨脹式制冷系統(tǒng)方案中的水冷方式應用比較廣泛，其具體的熱量傳遞原理為：制冷劑直接通過蒸發(fā)器與機房內(nèi)部空氣進行熱量交換，吸收機房內(nèi)的熱量。該熱量再通過蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，在機房空調(diào)水冷冷凝器側(cè)與冷卻水進行熱量交換，熱量傳遞給冷卻水。最后通過冷卻水循環(huán)，利用戶外的冷卻塔裝置蒸發(fā)式冷卻將熱量排放到大氣環(huán)境。具體的應用中，該直接膨脹式制冷系統(tǒng)可以按照不同個方式進行設置。

(1)將水冷換熱模塊內(nèi)置機房空調(diào)內(nèi)部。單個壓縮機對應的水冷換熱器直接內(nèi)置在機房空調(diào)內(nèi)部，冷卻水需要分配到每一臺機房空調(diào)。

(2)將水冷換熱模塊外置獨立機房。單獨設置一個獨立的機房，集中布置水冷換熱器，水冷換熱器與機房空調(diào)之間采取與風冷系統(tǒng)一致的方式銅管連接。同時再通過冷卻水系統(tǒng)與戶外冷卻塔連接起來。

在實際的應用中，上述的直接膨脹閥水冷系統(tǒng)至少存在以下不足：

1、機房進水：因IT設備等對水的高度敏感性，若采用上述方案(1)，容易出現(xiàn)冷卻水直接進入機房的問題，因此需要在管路路由、防水等方面做充分考慮，防止水淹機房事故。

2、水系統(tǒng)設計與工程復雜性：水冷系統(tǒng)相比于風冷系統(tǒng)，工程設計復雜，需要綜合考慮阻力平衡、流量分配等因素，工程實施工藝、技術(shù)要求也更復雜。

3、能耗問題：水冷系統(tǒng)冷卻水循環(huán)功耗較高，通常泵的揚程要求40米以上。

4、長聯(lián)管問題：若采用上述方案(2)，通常水冷換熱器距離機房空調(diào)較遠，存在著冷媒銅管的長聯(lián)管問題(啟動、回油、功耗等)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的是提供一種水冷換熱模塊，能夠避免機房進水，能夠靈活布置，能夠降低能耗。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的一個技術(shù)方案為：提供一種水冷換熱模塊，包括冷卻塔單元、水泵單元、水冷換熱單元及集中控制單元；所述水冷換熱單元包括至少一氟泵及與所述氟泵連通的殼管式換熱器；

所述集中控制單元分別與所述冷卻塔單元、水泵單元以及氟泵電連接；

所述冷卻塔單元與水泵單元相通，以抽出冷卻塔單元中的介質(zhì)；

所述殼管式換熱器與水泵單元相通，以對經(jīng)水泵單元抽入的介質(zhì)進行換熱，并將換熱后的介質(zhì)排出至冷卻塔單元內(nèi)；

所述氟泵與殼管式換熱器連通，利用輸送的制冷劑對殼管式換熱器內(nèi)的介質(zhì)進行熱交換。

優(yōu)選地，所述水冷換熱模塊還包括集裝箱，所述冷卻塔單元、水泵單元、水冷換熱單元及集中控制單元分別安裝于集裝箱內(nèi)，且所述冷卻塔單元位于所述水冷換熱單元、水泵單元及集中控制單元的上方。

優(yōu)選地，所述冷卻塔單元及水泵單元分別安裝于樓頂上，且水泵單元靠近冷卻塔單元設置；所述水冷換熱單元及集中控制單元分別安裝于靠近樓頂?shù)臉菍訖C房內(nèi)。

優(yōu)選地，所述冷卻塔單元及水泵單元分別安裝于樓頂上，且水泵單元靠近冷卻塔單元設置；所述水冷換熱單元包括至少兩個氟泵及殼管式換熱器，一氟泵及一殼管式換熱器對應形成水冷換熱單元組，兩個所述水冷換熱單元組分別安裝于不同的樓層機房內(nèi)。

優(yōu)選地，所述水泵單元包括并列安裝的第一水泵及第二水泵。

本實用新型的技術(shù)方案包括冷卻塔單元、水泵單元、水冷換熱單元及集中控制單元；所述水冷換熱單元包括至少一氟泵及與所述氟泵連通的殼管式換熱器，通過對水冷換熱器進行模塊化設計，能夠與機房空調(diào)分離，水不進機房，避免漏水的問題；各個模塊可以在工廠進行預置，現(xiàn)場僅需連接就可以使用，組裝非常方便；整個的系統(tǒng)布置靈活，可以根據(jù)實際的要求來設置，能夠節(jié)省能耗；水冷換熱單元的氟泵，可在較長時段運行在最低冷凝溫度(26℃)，解決最低冷凝壓力運行和長聯(lián)管問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型水冷換熱模塊一實施例的模塊方框圖；

圖2為本實用新型水冷換熱模塊第一安裝模式的模塊方框圖；

圖3為本實用新型水冷換熱模塊第二安裝模式的模塊方框圖；

圖4為本實用新型水冷換熱模塊第三安裝模式的模塊方框圖；

圖5為改良后的雙壓縮機系統(tǒng)與水冷換熱模塊組合安裝的方框圖。

本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

需要說明，本實用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本實用新型要求的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)術(shù)語解釋：

氟泵：即冷媒泵，用于泵送制冷系統(tǒng)所用制冷劑氟利昂(R22/R134a/R410a)的機械裝置。

殼管式換熱器：一種水-氟利昂的換熱裝置。較大的圓柱形管子(殼)中套若干小銅管(管)，水在小銅管中流動，氟利昂在小銅管外殼內(nèi)流動，達到換熱的目的。

請參照圖1和圖3，在本實用新型實施例中，該水冷換熱模塊，包括冷卻塔單元10、水泵單元20、水冷換熱單元30及集中控制單元40；所述水冷換熱單元30包括至少一氟泵31及與所述氟泵31連通的殼管式換熱器32；

所述集中控制單元40分別與所述冷卻塔單元10、水泵單元20以及氟泵31電連接；

所述冷卻塔單元10與水泵單元20相通，以抽出冷卻塔單元10中的介質(zhì)；

所述殼管式換熱器32與水泵單元20相通，以對經(jīng)水泵單元20抽入的介質(zhì)進行換熱，并將換熱后的介質(zhì)排出至冷卻塔單元10內(nèi)；

所述氟泵31與殼管式換熱器32連通，利用輸送的制冷劑對殼管式換熱器32內(nèi)的介質(zhì)進行熱交換。

本實施例中，冷卻塔單元10介質(zhì)流入的速率最小為100立方米/小時。該水泵單元20包括兩臺水泵，分別為第一水泵21及第二水泵22，根據(jù)設定的要求可以打開第一水泵21及第二水泵22中的任一臺。該水冷換熱單元30中包括至少一組氟泵31與殼管式換熱器32，具體的數(shù)量可以根據(jù)實際的要求來設計。該介質(zhì)通常為水，還可以是其他液體。本實施例中，采用氟泵31與殼管式換熱器32結(jié)合，可較長時段運行在最低冷凝溫度(26℃)，解決最低冷凝壓力運行和長聯(lián)管問題，該壓縮機系統(tǒng)全年運行節(jié)能效果超過40％。

本實用新型的技術(shù)方案包括冷卻塔單元10、水泵單元20、水冷換熱單元30及集中控制單元40；所述水冷換熱單元30包括至少一氟泵31及與所述氟泵31連通的殼管式換熱器32，通過對水冷換熱器進行模塊化設計，能夠與機房空調(diào)分離，水不進機房，避免漏水的問題；各個模塊可以在工廠進行預置，現(xiàn)場僅需連接就可以使用，組裝非常方便；整個的系統(tǒng)布置靈活，可以根據(jù)實際的要求來設置，能夠節(jié)省能耗；水冷換熱單元30的氟泵31，可在較長時段運行在最低冷凝溫度(26℃)，解決最低冷凝壓力運行和長聯(lián)管問題。

請參照圖2，在一具體的實施例中，該實施例為水冷換熱模塊的一體機安裝模式，所述水冷換熱模塊還包括集裝箱50，所述冷卻塔單元10、水泵單元20、水冷換熱單元30及集中控制單元40分別安裝于集裝箱50內(nèi)，且所述冷卻塔單元10位于所述水冷換熱單元30、水泵單元20及集中控制單元40的上方。本實施例中，冷卻塔單元10、水泵單元20、水冷換熱單元30及集中控制單元40可以通過進工廠預置，組合安裝于集裝箱50內(nèi)，形成一體化的模塊，具有布置靈活的優(yōu)點。在一體機模式中，水冷換熱模塊就近安裝時，水泵單元20的揚程僅需15米，大幅降低冷卻水循環(huán)功耗，能耗為現(xiàn)場安裝管路的1/3。

請參照圖3，在一具體的實施例中，該實施例為水冷換熱模塊的錯層安裝模式，所述冷卻塔單元10及水泵單元20分別安裝于樓頂上，且水泵單元20靠近冷卻塔單元10設置；所述水冷換熱單元30及集中控制單元40分別安裝于靠近樓頂?shù)臉菍訖C房內(nèi)。本實施例中，該水冷換熱單元30優(yōu)選為位于冷卻塔單元10的正下方，以盡可能縮小水泵單元20的揚程，能夠降低冷卻水循環(huán)功耗。

請參照圖4，在一具體的實施例中，該實施例為水冷換熱模塊的隨層安裝模式，所述冷卻塔單元10及水泵單元20分別安裝于樓頂上，且水泵單元20靠近冷卻塔單元10設置；所述水冷換熱單元30包括至少兩個氟泵31及殼管式換熱器32，一氟泵31及一殼管式換熱器32對應形成水冷換熱單元組，兩個所述水冷換熱單元組分別安裝于不同的樓層機房內(nèi)。為擴大本方案的應用范圍，本實施例中，可以采用隨層的方式對水冷換熱單元30進行設置?？梢岳斫獾?，該水冷換熱單元30包含多組氟泵31與殼管式換熱器32的組合，一組氟泵31與殼管式換熱器32可以單獨布設在一樓層的機房內(nèi)，該組氟泵31與殼管式換熱器32可接至機房內(nèi)的一臺或多臺空調(diào)上。

請參照圖3至圖4，在一具體的實施例中，所述水泵單元20包括并列安裝的第一水泵21及第二水泵22。本實施例中，第一水泵21可作為使用水泵，第二水泵22可以作為備用水泵，如此，以方便整個模塊的維修，且不會影響正常工作。

請參照圖5，在一具體的實施例中，該實施例為老設備改造模式，對于受風冷冷凝器60分散安裝熱島效應、換熱能力下降頻繁高壓保護、噪音擾民等因素影響，需要改造的直接膨脹式風冷機房空調(diào)系統(tǒng)，以雙壓縮機系統(tǒng)為例，可以采取下述方面。原兩臺風冷冷凝器60并聯(lián)或串聯(lián)聯(lián)合使用，滿足一臺壓縮機70的制冷需求，該壓縮機系統(tǒng)整體節(jié)能10％。另外一個壓縮機70，采取上述一體機模式，該壓縮機系統(tǒng)整體節(jié)能40％。既很好的解決了熱島效應、換熱能力下降、頻繁高壓保護、噪音擾民等問題，又實現(xiàn)更高效與節(jié)能。通過上述的模式，可以采用一個系統(tǒng)使用原風冷冷凝器60并聯(lián)或串聯(lián)組合，最大化利用資產(chǎn)；另一系統(tǒng)采用一體機或錯層安裝模式，最優(yōu)化節(jié)能。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是在本實用新型的發(fā)明構(gòu)思下，利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。