水冷换热模块的制作方法

本实用新型涉及一种数据与通信机房的制冷系统，尤其涉及一种水冷换热模块。

背景技术：

在数据与通信的机房制冷系统中，制冷的对象主要是IT设备及支撑其运行的供配电设备、消防设备、安防设备、动环监控设备、BA自控设备等，其特点是高热密度、高显热比、全年不间断制冷等。

数据与通信机房制冷系统分为冷水系统、直接膨胀式、新风自然冷系统和普通空调系统。冷水系统包含冷源侧、管网系统和末端侧；直接膨胀式制冷包含风冷式和水冷式和氟泵式；新风自然冷系统包含风墙、湿膜新风、智能新风等。该系统中直接膨胀式制冷系统方案中的水冷方式应用比较广泛，其具体的热量传递原理为：制冷剂直接通过蒸发器与机房内部空气进行热量交换，吸收机房内的热量。该热量再通过蒸气压缩式制冷循环，在机房空调水冷冷凝器侧与冷却水进行热量交换，热量传递给冷却水。最后通过冷却水循环，利用户外的冷却塔装置蒸发式冷却将热量排放到大气环境。具体的应用中，该直接膨胀式制冷系统可以按照不同个方式进行设置。

(1)将水冷换热模块内置机房空调内部。单个压缩机对应的水冷换热器直接内置在机房空调内部，冷却水需要分配到每一台机房空调。

(2)将水冷换热模块外置独立机房。单独设置一个独立的机房，集中布置水冷换热器，水冷换热器与机房空调之间采取与风冷系统一致的方式铜管连接。同时再通过冷却水系统与户外冷却塔连接起来。

在实际的应用中，上述的直接膨胀阀水冷系统至少存在以下不足：

1、机房进水：因IT设备等对水的高度敏感性，若采用上述方案(1)，容易出现冷却水直接进入机房的问题，因此需要在管路路由、防水等方面做充分考虑，防止水淹机房事故。

2、水系统设计与工程复杂性：水冷系统相比于风冷系统，工程设计复杂，需要综合考虑阻力平衡、流量分配等因素，工程实施工艺、技术要求也更复杂。

3、能耗问题：水冷系统冷却水循环功耗较高，通常泵的扬程要求40米以上。

4、长联管问题：若采用上述方案(2)，通常水冷换热器距离机房空调较远，存在着冷媒铜管的长联管问题(启动、回油、功耗等)。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种水冷换热模块，能够避免机房进水，能够灵活布置，能够降低能耗。

为实现上述目的，本实用新型采用的一个技术方案为：提供一种水冷换热模块，包括冷却塔单元、水泵单元、水冷换热单元及集中控制单元；所述水冷换热单元包括至少一氟泵及与所述氟泵连通的壳管式换热器；

所述集中控制单元分别与所述冷却塔单元、水泵单元以及氟泵电连接；

所述冷却塔单元与水泵单元相通，以抽出冷却塔单元中的介质；

所述壳管式换热器与水泵单元相通，以对经水泵单元抽入的介质进行换热，并将换热后的介质排出至冷却塔单元内；

所述氟泵与壳管式换热器连通，利用输送的制冷剂对壳管式换热器内的介质进行热交换。

优选地，所述水冷换热模块还包括集装箱，所述冷却塔单元、水泵单元、水冷换热单元及集中控制单元分别安装于集装箱内，且所述冷却塔单元位于所述水冷换热单元、水泵单元及集中控制单元的上方。

优选地，所述冷却塔单元及水泵单元分别安装于楼顶上，且水泵单元靠近冷却塔单元设置；所述水冷换热单元及集中控制单元分别安装于靠近楼顶的楼层机房内。

优选地，所述冷却塔单元及水泵单元分别安装于楼顶上，且水泵单元靠近冷却塔单元设置；所述水冷换热单元包括至少两个氟泵及壳管式换热器，一氟泵及一壳管式换热器对应形成水冷换热单元组，两个所述水冷换热单元组分别安装于不同的楼层机房内。

优选地，所述水泵单元包括并列安装的第一水泵及第二水泵。

本实用新型的技术方案包括冷却塔单元、水泵单元、水冷换热单元及集中控制单元；所述水冷换热单元包括至少一氟泵及与所述氟泵连通的壳管式换热器，通过对水冷换热器进行模块化设计，能够与机房空调分离，水不进机房，避免漏水的问题；各个模块可以在工厂进行预置，现场仅需连接就可以使用，组装非常方便；整个的系统布置灵活，可以根据实际的要求来设置，能够节省能耗；水冷换热单元的氟泵，可在较长时段运行在最低冷凝温度(26℃)，解决最低冷凝压力运行和长联管问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型水冷换热模块一实施例的模块方框图；

图2为本实用新型水冷换热模块第一安装模式的模块方框图；

图3为本实用新型水冷换热模块第二安装模式的模块方框图；

图4为本实用新型水冷换热模块第三安装模式的模块方框图；

图5为改良后的双压缩机系统与水冷换热模块组合安装的方框图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

技术术语解释：

氟泵：即冷媒泵，用于泵送制冷系统所用制冷剂氟利昂(R22/R134a/R410a)的机械装置。

壳管式换热器：一种水-氟利昂的换热装置。较大的圆柱形管子(壳)中套若干小铜管(管)，水在小铜管中流动，氟利昂在小铜管外壳内流动，达到换热的目的。

请参照图1和图3，在本实用新型实施例中，该水冷换热模块，包括冷却塔单元10、水泵单元20、水冷换热单元30及集中控制单元40；所述水冷换热单元30包括至少一氟泵31及与所述氟泵31连通的壳管式换热器32；

所述集中控制单元40分别与所述冷却塔单元10、水泵单元20以及氟泵31电连接；

所述冷却塔单元10与水泵单元20相通，以抽出冷却塔单元10中的介质；

所述壳管式换热器32与水泵单元20相通，以对经水泵单元20抽入的介质进行换热，并将换热后的介质排出至冷却塔单元10内；

所述氟泵31与壳管式换热器32连通，利用输送的制冷剂对壳管式换热器32内的介质进行热交换。

本实施例中，冷却塔单元10介质流入的速率最小为100立方米/小时。该水泵单元20包括两台水泵，分别为第一水泵21及第二水泵22，根据设定的要求可以打开第一水泵21及第二水泵22中的任一台。该水冷换热单元30中包括至少一组氟泵31与壳管式换热器32，具体的数量可以根据实际的要求来设计。该介质通常为水，还可以是其他液体。本实施例中，采用氟泵31与壳管式换热器32结合，可较长时段运行在最低冷凝温度(26℃)，解决最低冷凝压力运行和长联管问题，该压缩机系统全年运行节能效果超过40％。

本实用新型的技术方案包括冷却塔单元10、水泵单元20、水冷换热单元30及集中控制单元40；所述水冷换热单元30包括至少一氟泵31及与所述氟泵31连通的壳管式换热器32，通过对水冷换热器进行模块化设计，能够与机房空调分离，水不进机房，避免漏水的问题；各个模块可以在工厂进行预置，现场仅需连接就可以使用，组装非常方便；整个的系统布置灵活，可以根据实际的要求来设置，能够节省能耗；水冷换热单元30的氟泵31，可在较长时段运行在最低冷凝温度(26℃)，解决最低冷凝压力运行和长联管问题。

请参照图2，在一具体的实施例中，该实施例为水冷换热模块的一体机安装模式，所述水冷换热模块还包括集装箱50，所述冷却塔单元10、水泵单元20、水冷换热单元30及集中控制单元40分别安装于集装箱50内，且所述冷却塔单元10位于所述水冷换热单元30、水泵单元20及集中控制单元40的上方。本实施例中，冷却塔单元10、水泵单元20、水冷换热单元30及集中控制单元40可以通过进工厂预置，组合安装于集装箱50内，形成一体化的模块，具有布置灵活的优点。在一体机模式中，水冷换热模块就近安装时，水泵单元20的扬程仅需15米，大幅降低冷却水循环功耗，能耗为现场安装管路的1/3。

请参照图3，在一具体的实施例中，该实施例为水冷换热模块的错层安装模式，所述冷却塔单元10及水泵单元20分别安装于楼顶上，且水泵单元20靠近冷却塔单元10设置；所述水冷换热单元30及集中控制单元40分别安装于靠近楼顶的楼层机房内。本实施例中，该水冷换热单元30优选为位于冷却塔单元10的正下方，以尽可能缩小水泵单元20的扬程，能够降低冷却水循环功耗。

请参照图4，在一具体的实施例中，该实施例为水冷换热模块的随层安装模式，所述冷却塔单元10及水泵单元20分别安装于楼顶上，且水泵单元20靠近冷却塔单元10设置；所述水冷换热单元30包括至少两个氟泵31及壳管式换热器32，一氟泵31及一壳管式换热器32对应形成水冷换热单元组，两个所述水冷换热单元组分别安装于不同的楼层机房内。为扩大本方案的应用范围，本实施例中，可以采用随层的方式对水冷换热单元30进行设置。可以理解的，该水冷换热单元30包含多组氟泵31与壳管式换热器32的组合，一组氟泵31与壳管式换热器32可以单独布设在一楼层的机房内，该组氟泵31与壳管式换热器32可接至机房内的一台或多台空调上。

请参照图3至图4，在一具体的实施例中，所述水泵单元20包括并列安装的第一水泵21及第二水泵22。本实施例中，第一水泵21可作为使用水泵，第二水泵22可以作为备用水泵，如此，以方便整个模块的维修，且不会影响正常工作。

请参照图5，在一具体的实施例中，该实施例为老设备改造模式，对于受风冷冷凝器60分散安装热岛效应、换热能力下降频繁高压保护、噪音扰民等因素影响，需要改造的直接膨胀式风冷机房空调系统，以双压缩机系统为例，可以采取下述方面。原两台风冷冷凝器60并联或串联联合使用，满足一台压缩机70的制冷需求，该压缩机系统整体节能10％。另外一个压缩机70，采取上述一体机模式，该压缩机系统整体节能40％。既很好的解决了热岛效应、换热能力下降、频繁高压保护、噪音扰民等问题，又实现更高效与节能。通过上述的模式，可以采用一个系统使用原风冷冷凝器60并联或串联组合，最大化利用资产；另一系统采用一体机或错层安装模式，最优化节能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。