本實用新型涉及空調(diào)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種自然冷機房空調(diào)。

背景技術(shù)：

為維持工業(yè)和信息機房恒定的室內(nèi)溫度，機房空調(diào)的一個特點是全年制冷，在室外溫度低于室內(nèi)溫度時，可直接或間接利用室外的自然冷源。直接利用自然冷源會受到空氣質(zhì)量、地理位置等條件限制；間接使用室外自然冷源是目前機房空調(diào)常用的解決方案。其中，氟泵循環(huán)自然冷卻方案是一種具有競爭力的高效節(jié)能方案。氟泵循環(huán)自然冷空調(diào)系統(tǒng)包括氟泵、節(jié)流器、蒸發(fā)器、冷凝器等部件，并由耐高壓的銅管將之連接成密閉的系統(tǒng)，系統(tǒng)充注一定量的低沸點介質(zhì)，即制冷劑，氟泵循環(huán)制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)。其工作原理為，氟泵強制液體制冷劑經(jīng)過節(jié)流器流向蒸發(fā)器，室內(nèi)熱空氣放熱給蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)的制冷劑，制冷劑吸熱且少部分的制冷劑吸熱汽化，帶氣泡的制冷劑液體循環(huán)到冷凝器內(nèi)，再將其攜帶的熱量釋放到室外的大氣中，制冷劑放熱后變?yōu)檫^冷液體。由此可見，在制冷劑泵循環(huán)中，由于流入節(jié)流器的制冷劑過冷度過大，節(jié)流后進入蒸發(fā)器的制冷劑仍為過冷液體，會導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱面積無法有效利用，制冷量不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種解決制冷劑過冷度過大，蒸發(fā)器換熱不充分等問題的自然冷機房空調(diào)。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種自然冷機房空調(diào)，包括冷凝器、制冷劑泵、節(jié)流器和蒸發(fā)器，所述自然冷機房空調(diào)還包括用于提高節(jié)流器制冷劑輸入端制冷劑溫度的換熱器，所述換熱器設(shè)于所述制冷劑泵和所述節(jié)流器之間。

優(yōu)選地，還包括用于控制流制冷劑流量的調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥設(shè)于所述制冷劑泵和所述換熱器之間。

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)閥為二通閥或三通閥。

優(yōu)選地，還包括與所述調(diào)節(jié)閥連接用于控制所述調(diào)節(jié)閥開度的控制器。

優(yōu)選地，還包括與所述控制器連接用于測量所述節(jié)流器制冷劑輸入端的制冷劑壓力及溫度的傳感器，所述控制器根據(jù)所述傳感器的采樣數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)閥的開度。

優(yōu)選地，所述傳感器包括溫度傳感器與壓力傳感器，所述制冷劑依次流過所述換熱器、所述溫度傳感器、所述壓力傳感器和所述節(jié)流器。

優(yōu)選地，所述換熱器為以熱空氣為熱媒的換熱器，所述換熱器設(shè)置在所述蒸發(fā)器的熱空氣迎風面上。

優(yōu)選地，所述換熱器為翅片式過熱盤管。

優(yōu)選地，所述換熱器為以熱水為熱媒的換熱器，所述換熱器包括換熱箱，所述換熱箱上設(shè)有熱水進口和熱水出口；所述換熱箱內(nèi)的循環(huán)熱水為流入換熱箱的制冷劑加熱。

本實用新型針對自然冷機房空調(diào)在制冷劑泵運行模式下，制冷劑泵輸出的液體制冷劑具有較高的過冷度的問題，采用在節(jié)流器前設(shè)置換熱器的方式，利用溫差換熱將過冷度大的制冷劑的溫度提升，降低實際過冷度至目標過冷度，使理論值與實際值接近，從而保證節(jié)流后的制冷劑能夠進入氣液混合的兩相態(tài)，提高制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的分配均勻度和換熱效率，增加空調(diào)的制冷量。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型第一實施例的過冷度控制電路框圖；

圖3是本實用新型第一實施例的控制流程圖；

圖4是本實用新型第一實施例的以熱空氣為熱媒的換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型第二實施例的以熱水為熱媒的換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型第三實施例的控制流程圖；

圖8是本實用新型第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例一：

如圖1所示，在本實用新型自然冷機房空調(diào)第一實施例中，該空調(diào)包括通過管道連接的制冷劑泵1，換熱器2、節(jié)流器3、蒸發(fā)器4和冷凝器9。制冷劑泵1集成在柜型結(jié)構(gòu)件內(nèi)。該空調(diào)還包括控制制冷劑流入換熱器2流量的調(diào)節(jié)閥7，從冷凝器9流出的制冷劑通過調(diào)節(jié)閥7流向換熱器2和節(jié)流器3。為了實現(xiàn)更好的調(diào)節(jié)效果，調(diào)節(jié)閥7優(yōu)先使用兩個二通閥；第一二通閥71的進口通過制冷劑泵1與冷凝器9的過冷液體制冷劑輸出端連接，其出口與換熱器2的制冷劑進液端連接。第二二通閥7的2進口通過制冷劑泵1與冷凝器9的過冷液體制冷劑輸出端連接，出口與節(jié)流器3的制冷劑輸入端連接。節(jié)流器3的制冷劑輸入端設(shè)有溫度傳感器5和壓力傳感器6。

如圖2所示的過冷度控制電路框圖中，該空調(diào)還包括控制器8，控制器8與溫度傳感器5、壓力傳感器6和調(diào)節(jié)閥7連接。該控制器采用PID控制方法，對流入節(jié)流器3的制冷劑的過冷度進行偏差調(diào)節(jié)，使制冷劑過冷度的實際值與要求的預(yù)定值一致。

本實施例中，自然冷機房空調(diào)控制器8對制冷劑過冷度的控制方法包括以下步驟：

1根據(jù)壓力傳感器的采樣壓力值P1確定對應(yīng)的制冷劑飽和溫度T0；

2根據(jù)溫度傳感器的采樣溫度值T1和步驟S11得到的制冷劑飽和溫度T0確定實際過冷度Ta，即Ta＝T0-T1；

3根據(jù)空調(diào)實際運行環(huán)境，設(shè)定目標過冷度Ts，精度為a，即Ts＝|Ts-a,Ts+a|；如圖3示出的控制流程圖：

4若實際過冷度Ta>Ts+a，說明實際過冷度過大，會導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱不充分，應(yīng)對制冷劑進行加熱以減小過冷度。控制器8關(guān)閉第二二通閥72，打開并增大第一二通閥71的開度，增加流向換熱器2的制冷劑流量；使實際過冷度Ta進入目標過冷度的精度范圍。

若實際過冷度Ta<Ts-a，說明實際過冷度雖然接近目標過冷度，但仍會影響蒸發(fā)器的換熱效率，控制器8開啟第二二通閥72，打開并減小第一二通閥71的開度，減少流向換熱器2的制冷劑流量；使實際過冷度Ta進入目標過冷度的精度范圍。

若實際過冷度Ta在Ts的精度范圍內(nèi)，控制器8關(guān)閉第一二通閥71，制冷劑直接流向節(jié)流器3，無需通過換熱器2加熱。

具體地，在步驟1中確定制冷劑飽和溫度T0的方法為，通過制冷劑屬性表查詢出壓力值P1對應(yīng)的制冷劑飽和溫度T0。

為了實現(xiàn)更好的檢測效果，當實際過冷度Ta超過Ts的范圍時，控制器8每10S檢測一次實際過冷度Ta，并根據(jù)檢測得到的數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)閥7的制冷劑輸出量，使實際過冷度Ta進入目標過冷度的精度范圍，提高蒸發(fā)器4的換熱效率。

如圖4所示，針對換熱器的換熱形式，優(yōu)選利用吹向室內(nèi)蒸發(fā)器4的熱風和機房室內(nèi)溫度對制冷劑加熱，達到精確控制過冷度的目的。換熱器2為過熱盤管，設(shè)置在蒸發(fā)器盤管41的熱風迎風面上。換熱器進液端21設(shè)置在蒸發(fā)器盤管的背風面，換熱器出液端22設(shè)置在蒸發(fā)器盤管的迎風面，盡量增大過熱盤管與熱風的接觸面積。在室內(nèi)風機42的作用下室內(nèi)熱空氣流向蒸發(fā)器4，熱風與蒸發(fā)器接觸換熱的同時也與設(shè)置在蒸發(fā)器盤管41迎風面上的換熱器2接觸，與換熱器2進行熱交換，使換熱器2內(nèi)的制冷劑升溫。

為提高換熱器2的換熱效率，優(yōu)選采用翅片管形式的熱盤管作為換熱器2，增大過熱盤管的外表面積，提升換熱效率。

實施例二：

如圖5所示，為實現(xiàn)穩(wěn)定的換熱效果，對實施例一自然冷機房空調(diào)的換熱器進行改進，采用以熱水作為熱媒的間壁式換熱器。該換熱器設(shè)有換熱箱25，制冷劑依次流過換熱器進液端21、換熱箱25和換熱器出液端22，該箱體上設(shè)有熱水進口23和熱水出口24。此類換熱器通過在換熱箱內(nèi)循環(huán)的熱水對流入換熱箱的制冷劑加熱，減小其過冷度。

實施例三：

如圖6所示，為簡化空調(diào)結(jié)構(gòu)，針對實施例一的調(diào)節(jié)閥7進行改進，采用一個三通閥來調(diào)節(jié)制冷劑流入換熱器2的流量。調(diào)節(jié)閥7為一個三通閥；三通閥7的進口通過制冷劑泵1與冷凝器9的過冷液體制冷劑輸出端連接，三通閥7的第一出口與換熱器2的進液端連接，其第二出口與節(jié)流器3的制冷劑輸入端連接。

該空調(diào)同樣包括控制器8，控制器8與溫度傳感器5、壓力傳感器6和調(diào)節(jié)閥7連接。該控制器采用PID控制方法，對流入節(jié)流器3的制冷劑的過冷度進行偏差調(diào)節(jié)，使制冷劑過冷度的實際值與要求的預(yù)定值一致。

本實施例中，具有自然冷機房空調(diào)控制器8對制冷劑過冷度的控制方式如下：

1根據(jù)壓力傳感器的采樣壓力值P1確定對應(yīng)的制冷劑飽和溫度T0；

2根據(jù)溫度傳感器的采樣溫度值T1和步驟S11得到的制冷劑飽和溫度T0確定實際過冷度Ta，即Ta＝T0-T1；

3根據(jù)空調(diào)實際運行環(huán)境，設(shè)定目標過冷度Ts，精度為a，即Ts＝|Ts-a,Ts+a|；如圖7所示的控制流程圖所示：

4若實際過冷度Ta>Ts+a，說明實際過冷度過大，會導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱不充分，應(yīng)對制冷劑進行加熱減小過冷度。控制器8控制三通閥7增大第一出口的開度，增加流向換熱器2的制冷劑流量；使實際過冷度Ta進入目標過冷度的精度范圍。

若實際過冷度Ta<Ts-a，說明實際過冷度雖然接近目標過冷度，但仍會影響蒸發(fā)器的換熱效率，控制器8控制三通閥7減小第一出口的開度，減少流向換熱器2的制冷劑流量；使實際過冷度Ta進入目標過冷度的精度范圍。

若實際過冷度Ta在Ts的精度范圍內(nèi)，控制器8控制三通閥7關(guān)閉第一出口，制冷劑直接流向節(jié)流器3，無需通過換熱器2加熱。

具體地，在步驟1中確定制冷劑飽和溫度T0的方法為，通過制冷劑屬性表查詢出P1對應(yīng)的制冷劑飽和溫度T0。

為了實現(xiàn)更好的檢測效果，當實際過冷度Ta超過Ts的范圍時，控制器8每10S檢測一次實際過冷度Ta，并根據(jù)檢測得到的數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)閥7的制冷劑輸出量，使實際過冷度Ta進入目標過冷度的精度范圍，提高蒸發(fā)器4的換熱效率。

實施例四：

如圖8所示，對于寒冷地區(qū)的機房空調(diào)，若制冷劑總處于過冷度過大的狀態(tài)?？蓪χ评鋭┝飨驌Q熱器2的流量不做控制，在制冷劑泵運行時，直接開啟換熱器2，加熱流過換熱器的制冷劑，減小其過冷度。

需要指出的是，本實用新型中提及的自然冷機房空調(diào)中的換熱器形式可以為套管、翅片管、微通道及殼管等任意形式。根據(jù)自然冷機房空調(diào)的實際工作情況，可為換熱器設(shè)定相應(yīng)的熱源，并不限于上述的熱空氣和熱水兩種熱源形式。本實用新型中提及的二通閥可以是開關(guān)型二通閥，也可以是可調(diào)節(jié)型二通閥。本實用新型中提及的三通閥可以是手動調(diào)節(jié)型，也可以是電動調(diào)節(jié)型。

本實用新型針對自然冷機房空調(diào)在制冷劑泵運行模式下，制冷劑泵輸出的液體制冷劑具有較高的過冷度的問題，采用在節(jié)流器前設(shè)置換熱器的方式，利用溫差換熱將過冷度大的制冷劑的溫度提升，降低實際過冷度至目標過冷度，使理論值與實際值接近，從而保證節(jié)流后的制冷劑能夠進入氣液混合的兩相態(tài)，提高制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的分配均勻度和換熱效率，增加空調(diào)的制冷量。

可以理解的，以上實施例僅表達了本實用新型的優(yōu)選實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制；應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，可以對上述技術(shù)特點進行自由組合，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍；因此，凡跟本實用新型權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本實用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。