СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 1998 года по МПК F25D16/00 F25D1/00 F25B25/00 

Настоящее изобретение относится к системе охлаждения воздуха, такого как воздух в помещении, в которой холодный воздух может использоваться для охлаждения, например, телекоммуникационного оборудования, и в которой воздух используется для отвода тепловой энергии.

В области техники, в которой воздух используется как средство переноса тепла, известны различные системы рассеивания энергии. Признак, являющийся общим для одной группы этих систем, состоит в том, что воздух обрабатывается, т.е. охлаждается и затем поступает обратно в помещение, которое следует охлаждать или же в помещение, в котором должен охлаждаться какой-то объект. Таким образом, помещение, в котором установлено коммуникационное оборудование, может охлаждаться различными путями. Например, воздух внутри помещения или комнатный воздух может охлаждаться с помощью системы охлаждения с компрессором либо с помощью холодной жидкости. Общими признаками у обоих этих способов является то, что теплообменники, используемые для передачи тепла между охладителем и воздухом и между жидкостью и воздухом соответственно, имеют аналогичные конструкции.

Для того чтобы затраты на работу системы были наименьшими, используется свободный холод. Под свободным холодом понимается то, что когда температура за пределами помещения низка, воздух используется непосредственно в этом состоянии охлаждения, такой как, например, система охлаждения, использующая компрессор. Использование свободного холода может существенно снизить затраты энергии. В одном из способов охлаждения с помощью холодного воздуха жидкость циркулирует и охлаждается с помощью холодного воздуха за пределами помещения и затем используется для охлаждения воздуха внутри помещения. Этот метод является эффективным, пока температура воздуха за пределами помещения не достигнет определенного значения, после чего воздух должен охлаждаться с помощью каких-либо других средств, например, с помощью систем охлаждения с компрессором. Система охлаждения с использованием свободного холода может вполне использоваться в качестве резервной системы для системы охлаждения с компрессором и может использоваться в случаях отказа по определенным причинам систем охлаждения с компрессором. В таких случаях система охлаждения со свободным холодом является резервной для систем охлаждения с компрессором.

С целью получения системы охлаждения компактной конструкции, которая может быть размещена в одном устройстве, с резервированием и использованием свободного холода, теплообменник системы охлаждения был скомбинирован таким образом, что воздух в помещении охлаждается в системе охлаждения с помощью холодной жидкости или кипящего хладагента в комбинированном охладителе воздуха с испарителем, и воздух за пределами помещения охлаждает теплую жидкость или сконденсированный хладагент в комбинированном конденсирующе-жидкостном охладителе. Свободный холод может использоваться при достаточно большой разнице температур между воздухом внутри помещения или комнатным воздухом и воздухом за пределами помещения, и воздух за пределами помещения достаточно холодный. При этом для переноса всей тепловой энергии может использоваться жидкость, которая охлаждается с помощью воздуха за пределами помещения в комбинированном жидкостно-конденсирующем охладителе (EC) и затем нагревается комнатным воздухом в комбинированном охладителе воздуха с испарителем (CC). В других случаях воздух может охлаждаться с помощью системы охлаждения с компрессором.

Система охлаждения, использующая свободный холод, должна также быть способна функционировать в качестве резервной системы для системы с компрессором, в случае, если система выйдет из строя. Например, в случае выключения энергии питания вентиляторы системы и насосы жидкости могут работать от батарей через выпрямитель или подобные устройства. При возобновлении подачи энергии система охлаждения с компрессором может снова быть запущена и батареи перезаряжены. Возможна также работа обеих систем одновременно, в определенных условиях так, что получается усиленное охлаждение.

На фиг. 1 представлена система охлаждения для охлаждения воздуха внутри помещения в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 - охлаждающая система управления и контроля в соответствии с изобретением.

На фиг. 1 представлены схематические основные компоненты системы охлаждения, которые могут быть включены в единое устройство, например, в блок телекоммуникационного оборудования, имеющее комбинированный конденсирующе-жидкостный охладитель 1 (EC) и комбинированный охладитель воздуха с испарителем (CC). На фиг. 1 также представлено взаимное соединение этих компонентов. Комбинированный конденсирующе-жидкостный охладитель 1 располагается либо за пределами помещения, как представлено позицией 10, либо устанавливается во внешней стенке 9, и комбинированный охладитель воздуха с испарителем 2 устанавливается внутри помещения, как представлено позицией 11, и работает как теплообменник совместно с каждой из двух отдельных систем трубопроводов, из которых по одной системе трубопроводов 8 протекает жидкость, в то время как по второй системе трубопроводов 7 протекает охладитель. Как показано, между пространством за пределами помещения 10 и пространством внутри помещения 11 может быть установлена разделительная стена 9, в которой может размещаться система охлаждения в виде отдельного устройства. Рассматривая работу системы по направлению движения потока, контур охладителя 7 включает компрессор 5, находящийся ниже по потоку от охладителя воздуха с испарителем 2, и расширительный вентиль 12, находящийся ниже по потоку от конденсирующе-жидкостного охладителя 1. Контур жидкости 8 включает насос жидкости 6. Вентилятор конденсатора 3 соединен с комбинированным конденсирующе-жидкостным охладителем 1. Вентилятор испарителя 4 соединен с комбинированным охладителем воздуха с испарителем 2.

Как указывалось, система охлаждения с компрессором представляет собой основную систему охлаждения указанной выше системы охлаждения комнатного воздуха, хотя в общем можно сказать, что настоящее изобретение относится к системе для использования свободного холода при температурах за пределами помещения, которые позволяют это, а также выполняющей функцию резервной системы, которая может использоваться в случае выхода из строя основной системы охлаждения. Испаритель и конденсатор основной системы охлаждения, таким образом, включают дополнительную систему трубопроводов жидкости, которая включена параллельно с основной системой и которая предназначена для использования при низких температурах за пределами помещения, как было указано выше, и которая будет функционировать для охлаждения воздуха внутри помещения с аппаратурой, например, в случае отказа основной системы. Эти две параллельные системы могут использовать общие теплообменные поверхности для обмена тепла с воздухом. Поскольку один и тот же вентилятор испарителя и тот же вентилятор конденсатора используются во всех случаях работы, становится возможным существенно сэкономить пространство и затраты по сравнению с другими системами охлаждения со свободным холодом и резервными системами, причем такая комбинированная система может быть собрана в одном компактном устройстве.

На фиг. 2 представлена значительно упрощенная система управления и контроля системы охлаждения. Температура за пределами помещения и температура внутри помещения регистрируются с помощью термодатчиков 13 и 14. Кроме того, в случае необходимости может также измеряться уровень температуры в комбинированном конденсирующе-жидкостном охладителе 1 и в комбинированном охладителе воздуха с испарителем 2 соответственно. Как показано, эта система также включает устройство управления 15, которое получает сигналы измерения от различных частей системы и также от температурных датчиков. Эти сигналы измерения обрабатываются и хранятся в блоке управления и могут, например, сравниваться с заданными значениями, такими как вычисляемые, либо хранящиеся в запоминающем устройстве значения, и вырабатывает сигналы управления для различных частей системы, для оптимальной работы систем охлаждения. Сигналы измерения и/или сигналы управления представлены с помощью пунктирных линий на чертеже. В случае прекращения подачи энергии работа системы охлаждения может поддерживаться с помощью батарей, которые подключаются с помощью сигналов управления, вырабатываемых системой.

Изобретение относится к области техники, использующей воздух для переноса тепла. Система охлаждения имеет компактную конструкцию и обеспечивает резервирование холода за счет использования холодного атмосферного воздуха. Система содержит два параллельных контура. Один из них предназначен для прохода хладагента и включает испаритель, компрессор, конденсатор. Второй контур предназначен для прохода поглощающего тепло вещества и включает два охладителя и насос. Испаритель и один из охладителей объединены в теплообменник, размещенный в помещении. Конденсатор и другой охладитель объединены в теплообменник, размещенный на улице. Система снабжена вентиляторами для совместной работы с теплообменниками и блоком управления. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Система охлаждения воздуха, такая, как система охлаждения воздуха внутри помещения, отличающаяся тем, что она включает два с разделенными текучими средами параллельных контура охлаждения (7, 8), которые имеют общие теплообменники (1, 2), из которых один из теплообменников (1) расположен снаружи и содержит комбинированный конденсатор и охладитель, второй теплообменник (2) расположен внутри и содержит комбинированный испаритель и охладитель, один из контуров (7) предназначен для прохода хладагента и включает испаритель в теплообменнике (2), компрессор (5), конденсатор в теплообменнике (1) и расширительный вентиль (12), а второй контур (8) предназначен для прохода поглощающего тепло вещества и включает охладитель в теплообменнике (2), охладитель в теплообменнике (1) и насос (6), причем тепло рассеивается в окружающий воздух посредством конденсатора для хладагента и охладителя для поглощающего тепло вещества в теплообменнике (1) и тепла, поглощенного из окружающего воздуха посредством испарителя для хладагента, и посредством охладителя для поглощающего тепло вещества в теплообменнике (2). 2. Система охлаждения по п.1, отличающаяся тем, что она включает вентиляторы (3, 4) для совместной работы с теплообменниками (1, 2). 3. Система охлаждения по п.1, отличающаяся тем, что она содержит блок управления (15) для контроля и управления системы охлаждения в соответствии с измеряемыми сигналами, получаемыми в различных частях этой системы и от температурных датчиков (13, 14).