空气处理单元和用于控制此类空气处理单元的方法技术

一种用于冷却室内气流的空气处理单元包括在空气处理单元内部使室内气流循环的至少一个风扇，以及第一冷却子系统和第二冷却子系统，其各自包括：‑制冷设备，其包括汽化器和冷凝器；‑第一水回路，其连接到冷凝器且包括暴露于外部空气的至少一个外部热交换器；‑第二水回路，其连接到汽化器且包括暴露于室内气流的至少一个室内热交换器；‑水连接器件，其用于取决于外部空气温度来选择性地：‑在其中制冷设备在操作的机械冷却模式下，将第一水回路连接到冷凝器且将第二水回路连接到汽化器，或‑在其中制冷设备停止的自然冷却模式下，将第一水回路连接到第二水回路，并停用汽化器和冷凝器中的水循环。

【技术实现步骤摘要】
空气处理单元和用于控制此类空气处理单元的方法
本专利技术涉及一种用于冷却吹到建筑物的室中的室内气流的空气处理单元，以及一种用于控制此类空气处理单元的方法。
技术介绍
数据中心配备有空气调节设备，该空气调节设备持久性地运行以冷却安装在IT空间中的信息技术(IT)设备。为最大限度地提高性能系数(COP)，优选地使用自然冷却。自然冷却效率大体上大于机械冷却(用制冷设备)。自然冷却的COP约为15，而机械冷却的COP仅约4至5。由于外部空气的潜在污染，不考虑外部空气直接引入到IT空间。自然冷却必须是间接的。间接的自然冷却可用不同类型的热传递装置(例如：空气/空气热交换器、焓轮、“Kyoto”热交换器或液体循环(hydronic)环路)来执行。为了使用外部空气来间接冷却在IT空间中再循环的气流，外部空气温度需要比IT空间中吹的新鲜空气更冷。两股流之间需要温度梯度，使得可在两股气流(室内空气和外部空气)之间传递热量。例如，对于直接的空气/空气热交换，最小的温度梯度可约4-5°C。因此，对于22°C的室内温度要求，如果环境空气温度低于18°C，可应用“自然冷却效应”。如果环境温度高于18°C，自然冷却必须由不同的冷却技术(例如，使用制冷设备的机械冷却)所替代。对于液体循环环路应用，使用空气到水的交换器，该最小的温度梯度可高达8至10°C(在传统应用中)。例如，可需要4°C的温度梯度以使热量从IT空间传递到液压环路。因此，进入到“室内”热交换器的水需要处于18°C或更低，以获得对于IT空间所需要的22°C空气。为产生18°C的水，需要14°C的环境空气(如果所需要的温度梯度为4°C)。因此，环境空气温度需要为14°C或更低，以产生18°C的水。环境空气温度低于18°C的情况比低于14°C的情况有大体上更加多的操作时数。因此，用液体循环环路的自然冷却通常必须由机械冷却所替代。因此，需要取决于环境空气温度来优化空气处理单元的效率。
技术实现思路
本专利技术的目标在于提供一种新的空气处理单元，无论外部温度条件如何，该空气处理单元最大限度地增加自然冷却的使用来提高它的效率。为此，本专利技术涉及一种用于冷却吹到建筑物的室中的室内气流的空气处理单元，包括在空气处理单元内部使室内气流循环的至少一个风扇，其中该空气处理单元包括第一冷却子系统和第二冷却子系统，第一冷却子系统和第二冷却子系统各自包括：-制冷设备，该制冷设备包括汽化器和冷凝器，-第一水回路，该第一水回路连接到冷凝器且包括暴露于外部空气的至少一个外部热交换器，其中水在风扇的作用下向外部空气释放热量，-第二水回路，该第二水回路连接到汽化器且包括暴露于室内气流的至少一个室内热交换器，其中水从室内气流吸取热量，-水连接件，该水连接件联结第一水回路和第二水回路，-水连接器件，该水连接器件用于选择性地：-在其中制冷设备在操作的机械冷却模式下，将第一水回路连接到冷凝器且将第二水回路连接到汽化器，并停用水连接件，或-在其中制冷设备停止的自然冷却模式下，将第一水回路连接到第二水回路，并停用汽化器和冷凝器中的水循环；其中第一冷却子系统的至少一个室内空气热交换器和第二冷却子系统的至少一个室内空气热交换器相对于室内气流串联放置，且其中空气处理单元包括控制器件，该控制器件用于取决于外部空气温度来操作第一冷却子系统的机械冷却模式或自然冷却模式以及第二冷却子系统的机械冷却模式或自然冷却模式。由于本专利技术，可执行全自然冷却、混合机械和自然冷却或全机械冷却的配置，以更好地适应于环境空气温度，其中特别的优点是具有使用自然冷却来在最常见的温度间隔内使用自然冷却执行主要空气冷却(允许高的年化COP)的可能性。根据本专利技术的另外方面(其为有利的但不是强制性的)，此类空气处理单元可结合以下特征中的一个或若干：-控制器件包括控制第一冷却子系统和第二冷却子系统中的每个的制冷设备和水连接器件的控制单元，以及外部空气温度检测器。-控制单元配置成以至少三种操作配置来操作空气处理单元：-如果外部空气温度低于第一阈值，第一冷却子系统和第二冷却子系统两者在自然冷却模式下运行，-如果外部空气温度高于第一阈值且低于第二阈值，第一冷却子系统在自然冷却模式下运行，而第二冷却子系统在机械冷却模式下运行；-如果外部空气温度高于第二阈值，第一冷却子系统和第二冷却子系统两者在机械冷却模式下运行。-第一冷却子系统和第二冷却子系统的至少一个外部热交换器设在模块化外部空气构件中，该模块化外部空气构件包括至少一个风扇，该风扇迫使外部空气通过所述外部热交换器循环，-第一冷却子系统和第二冷却子系统的制冷设备设在模块化冷却器构件中，-第一冷却子系统的至少一个室内热交换器设在包括空气入口的模块化入口构件中，-第二冷却子系统的至少一个室内热交换器设在包括空气出口的模块化出口构件中，-在空气处理单元内部使室内气流循环的至少一个风扇设在模块化风扇构件中。-模块化冷却器构件安装在空气处理单元的底部后侧中，且模块化外部空气构件安装在空气处理单元的顶部后侧中，高于模块化冷却器构件。-模块化风扇构件安装在空气处理单元的底部前侧中，且模块化入口构件和模块化出口构件安装在空气处理单元的顶部前侧中，高于模块化风扇构件，其中空气入口和空气出口面向空气处理单元的前侧。-模块化风扇构件安装在空气处理单元的底部前侧中，模块化入口构件安装在模块化风扇构件前面的底部前侧中，且模块化出口构件安装在空气处理单元的顶部前侧中，高于入口构件，其中空气入口和空气出口面向空气处理单元的前侧。-第一冷却子系统和第二冷却子系统的至少一个室内热交换器和至少一个外部热交换器由V形交换器形成。本专利技术还涉及一种用于控制空气处理单元的方法，该空气处理单元用于冷却吹到建筑物的室中的室内气流，所述空气处理单元包括在空气处理单元内部使室内气流循环的至少一个风扇，以及第一冷却子系统和第二冷却子系统，第一冷却子系统和第二冷却子系统各自包括：-制冷设备，该制冷设备包括汽化器和冷凝器，-第一水回路，该第一水回路连接到冷凝器且包括暴露于外部空气的至少一个外部热交换器，其中水在风扇的作用下向外部空气释放热量，-第二水回路，该第二水回路连接到汽化器且包括暴露于室内气流的至少一个室内热交换器，其中水从室内气流吸取热量，-水连接件，该水连接件联结第一水回路和第二水回路，-水连接器件，该水连接器件用于选择性地：-在其中制冷设备在操作的机械冷却模式下，将第一水回路连接到冷凝器且将第二水回路连接到汽化器，并停用水连接件，或-在其中制冷设备停止的自然冷却模式下，将第一水回路连接到第二水回路，并停用汽化器和冷凝器中的水循环；第一冷却子系统的至少一个室内空气热交换器和第二冷却子系统的至少一个室内空气热交换器相对于室内气流串联放置，其中方法包括由下者组成的步骤：-如果外部空气温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冷却吹到建筑物的室中的室内气流(A1)的空气处理单元(1)，所述空气处理单元(1)包括在所述空气处理单元(1)内部使所述室内气流(A1)循环的至少一个风扇(3)，其中所述空气处理单元(1)包括第一冷却子系统(5)和第二冷却子系统(15)，所述第一冷却子系统(5)和所述第二冷却子系统(15)各自包括：/n-制冷设备(50、150)，所述制冷设备(50、150)包括汽化器(500、1500)和冷凝器(504、1504)，/n-第一水回路(52、152)，所述第一水回路(52、152)连接到所述冷凝器(504、1504)且包括暴露于外部空气(A5、A15)的至少一个外部热交换器(520、1520)，其中水在风扇(54、154)的作用下向所述外部空气(A5、A15)释放热量，/n-第二水回路(56、156)，所述第二水回路(56、156)连接到所述汽化器(500、1500)且包括暴露于所述室内气流(A1)的至少一个室内热交换器(560、1560)，其中所述水从所述室内气流(A1)吸取热量，/n-水连接件(58、60、158、160)，所述水连接件(58、60、158、160)联结所述第一水回路(52、152)和所述第二水回路(56、156)，/n-水连接器件(62、64、162、164)，所述水连接器件(62、64、162、164)用于选择性地：/n-在其中所述制冷设备(50、150)在操作的机械冷却模式下，将所述第一水回路(52、152)连接到所述冷凝器(504、1504)且将所述第二水回路(56、156)连接到所述汽化器(500、1500)，并停用所述水连接件(58、60、158、160)，或/n-在其中所述制冷设备(50、150)停止的自然冷却模式下，将所述第一水回路(52、152)连接到所述第二水回路(56、156)，并停用所述汽化器(500、1500)和所述冷凝器(504、1504)中的水循环，/n其中所述第一冷却子系统(5)的至少一个室内空气热交换器(560)和所述第二冷却子系统(15)的至少一个室内空气热交换器(1560)相对于所述室内气流(A1)串联放置，/n且其中所述空气处理单元(1)包括控制器件，所述控制器件用于取决于所述外部空气温度来操作所述第一冷却子系统(5)的机械冷却模式或自然冷却模式以及所述第二冷却子系统(15)的机械冷却模式或自然冷却模式。/n...

【技术特征摘要】
20190705 EP 19305923.51.一种用于冷却吹到建筑物的室中的室内气流(A1)的空气处理单元(1)，所述空气处理单元(1)包括在所述空气处理单元(1)内部使所述室内气流(A1)循环的至少一个风扇(3)，其中所述空气处理单元(1)包括第一冷却子系统(5)和第二冷却子系统(15)，所述第一冷却子系统(5)和所述第二冷却子系统(15)各自包括：
-制冷设备(50、150)，所述制冷设备(50、150)包括汽化器(500、1500)和冷凝器(504、1504)，
-第一水回路(52、152)，所述第一水回路(52、152)连接到所述冷凝器(504、1504)且包括暴露于外部空气(A5、A15)的至少一个外部热交换器(520、1520)，其中水在风扇(54、154)的作用下向所述外部空气(A5、A15)释放热量，
-第二水回路(56、156)，所述第二水回路(56、156)连接到所述汽化器(500、1500)且包括暴露于所述室内气流(A1)的至少一个室内热交换器(560、1560)，其中所述水从所述室内气流(A1)吸取热量，
-水连接件(58、60、158、160)，所述水连接件(58、60、158、160)联结所述第一水回路(52、152)和所述第二水回路(56、156)，
-水连接器件(62、64、162、164)，所述水连接器件(62、64、162、164)用于选择性地：
-在其中所述制冷设备(50、150)在操作的机械冷却模式下，将所述第一水回路(52、152)连接到所述冷凝器(504、1504)且将所述第二水回路(56、156)连接到所述汽化器(500、1500)，并停用所述水连接件(58、60、158、160)，或
-在其中所述制冷设备(50、150)停止的自然冷却模式下，将所述第一水回路(52、152)连接到所述第二水回路(56、156)，并停用所述汽化器(500、1500)和所述冷凝器(504、1504)中的水循环，
其中所述第一冷却子系统(5)的至少一个室内空气热交换器(560)和所述第二冷却子系统(15)的至少一个室内空气热交换器(1560)相对于所述室内气流(A1)串联放置，
且其中所述空气处理单元(1)包括控制器件，所述控制器件用于取决于所述外部空气温度来操作所述第一冷却子系统(5)的机械冷却模式或自然冷却模式以及所述第二冷却子系统(15)的机械冷却模式或自然冷却模式。


2.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述控制器件包括控制所述第一冷却子系统(5)和所述第二冷却子系统(15)中的每个的制冷设备(50、150)和水连接器件(62、64、162、164)的控制单元(20)，以及外部空气温度检测器(22)。


3.根据权利要求2所述的空气处理单元，其特征在于，所述控制单元(20)配置成以至少三种操作配置来操作所述空气处理单元(1)：
-如果所述外部空气温度低于第一阈值(Tinf)，所述第一冷却子系统(5)和所述第二冷却子系统(15)两者在自然冷却模式下运行，
-如果所述外部空气温度高于所述第一阈值(Tinf)且低于第二阈值(Tmax)，所述第一冷却子系统(5)在自然冷却模式下运行，而所述第二冷却子系统(15)在机械冷却模式下运行；
-如果所述外部空气温度高于所述第二阈值(Tmax)，所述第一冷却子系统(5)和所述第二冷却子系统(15)两者在机械冷却模式下运行。


4.根据任何前述权利要求所述的空气处理单元，其特征在于：
-所述第一冷却子系统(5)和所述第二冷却子系统(15)的至少一个外部热交换器(520、1520)设在模块化外部空气构件(24)中，所述模块化外部空气构件(24)包括至少一个风扇(54、154)，所述风扇(54、154)迫使外部空气通过所述外部热交换器循环，
-所述第一冷却子系统(5)和所述第二冷却子系统(15)的制冷设备(50、150)设在模块化冷却器构件(26)中，
-所述第一冷却子系统(5)的至少一个室内热交换器(560)设在包括空气入口(280)的模块化入口构件(28)中，
-所述第二冷却子系统(15)的至少一个室内热交换器(1560)设在包括空气出口(300)的模块化...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格拉邦，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US