一种空气流动改进型机房空调

摘要

本发明公开了一种空气流动改进型机房空调，包括空调框架、进风口、风机组件、导流板组件和两组蒸发器，所述进风口设在空调框架的一侧，所述导流板组件包括第一导流板、第二导流板和第三导流板，所述第一导流板为直板并竖直的设在两组蒸发器中间，且底部与蒸发器的底部固定连接，所述第二导流板的两端同向弯折，并设在远离进风口的蒸发器的后下方，所述第三导流板为直板并倾斜的设在第二导流板的上方，所述第三导流板的倾斜角为钝角。本发明提升蒸发器的实际使用效率，在保证制冷系统安全运行的同时，显著提升空调机的制冷剂和能效比，实现了节能提效的目的。

说明书

技术领域

本发明属于机房空调结构设计技术领域，尤其涉及机房空调空气流动的改进和优化。

背景技术

经过数十年的飞速发展，通讯、IT、移动互联网及大数据业务都得到急剧增长。作为中枢系统，IDC数据中心对机房空调的要求不再是最基本的安全、可靠，高效、节能逐渐成为重点。

机房空调节能的关键手段就是在有限的空间内增大蒸发器面积、减少空气流通阻力、降低风机功耗。传统型机房空调在增大蒸发器面积后，出现较为不利的气流组织问题，气流组织混乱导致蒸发器局部流程内的制冷剂蒸发不充分，没有完全蒸发的制冷剂进入压缩机，造成压缩机液击，严重影响了空调机的正常稳定运行，空调机的性能及能效也大大衰减。为了解决该问题，常规手段是大幅度调整蒸发器的流程，过大差异的不等程流程布置又给制冷系统的回油造成严重影响，可能导致压缩机烧毁、空调机宕机。

如图1所示，现有技术的机房空调中，热空气从前门过滤网进入空调机内部，经过蒸发器冷却后，由风机向机组外部输送，为了方便说明，将蒸发器组件拆分为前蒸发器和后蒸发器，且共由6个蒸发器合并组成，标号依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。通过实验测试和模拟，绘制了图1所示的空气流动轨迹线示意图，图中编号为Ⅰ-Ⅵ的蒸发器的出口平均温度（进口状态一致的情况下）分别为20.2℃、17.4℃、19.1℃、8.5℃、9.2℃、13℃。这种无导流板的设计方案中，前侧蒸发器的空气流通量明显大于后侧蒸发器的流通量,前侧蒸发器的出口温度具有很大的过热度。

如图所示，一部分空气经过前侧蒸发器冷却后再次经过后侧蒸发器Ⅴ、Ⅵ处，导致后侧蒸发器Ⅴ、Ⅵ处气流非常混乱，经过Ⅴ、Ⅵ处的热空气的量偏少，即该段蒸发器的负荷偏低。

如图所示，从气流路径上分析，后侧蒸发器Ⅳ处位于淋水盘的后侧，该处存在较大的气流漩涡，造成空气流通的能量损失，该段蒸发器换热效果极差。从实验数据来看，蒸发段Ⅳ、Ⅴ处的出口温度几乎没有过热，其中蒸发段Ⅳ出口液态制冷剂比重极大，而理想状态下，蒸发器出口应该是气态制冷剂，理想温度应该是＞12℃。这部分蒸发器没有发挥其应有的制冷能力,而且，蒸发器出口带液会导致压缩机液击，制冷系统不能安全稳定工作。因此，在传统的无导流板的设计方案中，后侧蒸发器的实际使用效率极低，已严重影响空调机的安全稳定运行。常规的解决方法就是使用更大的蒸发器面积、更大风量和功率的风机以及更大的空调机尺寸。使用这种设计方案的空调机效率偏低，无法满足现行数据中心对节能产品的要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种空气流动改进型机房空调，从气流组织优化入手，针对性地改善蒸发器换热器较差部分的换热效果，提升蒸发器的实际使用效率，在保证制冷系统安全运行的同时，显著提升空调机的制冷剂和能效比，实现了节能提效的目的。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种空气流动改进型机房空调，包括空调框架、进风口、风机组件、导流板组件和两组蒸发器，所述进风口设在空调框架的一侧，所述每组蒸发器由多根翅片换热管水平并排布置形成平板轮廓，两组平板轮廓的蒸发器倾斜的设置在空调框架上并形成“V”字型，所述风机组件设在蒸发器的上方并使气流从下至上流过；所述导流板组件包括第一导流板、第二导流板和第三导流板，所述第一导流板为直板并竖直的设在两组蒸发器中间，且底部与蒸发器的底部固定连接，所述第二导流板的两端同向弯折，并设在远离进风口的蒸发器的后下方，所述第三导流板为直板并倾斜的设在第二导流板的上方，所述第三导流板的倾斜角为钝角。

作为优选，所述第二导流板的两端同向弯折形成第一折边和第二折边，以及第二导流板本体，且所述第一折边水平设置，所述第二导流板本体的倾斜角为锐角。

作为优选，所述蒸发器的高度为H1，所述第一导流板的高度为H2，所述蒸发器底部距离空调框架底部的距离为H3，所述第一折边与蒸发器底部的距离为H4，第二导流板本体的上端与空调框架底部的距离为H5，第三导流板的下端与空调框架底部的距离为H6，第一这边与进风口的距离为L1，蒸发器底部的最远端与进风口的距离为L2，第二导流板本体的下端与进风口的距离为L3，第二导流板本体的上端与蒸发器的距离为L4，第三导流板的上端与蒸发器的距离为L4，第三导流板下端与空调框架的距离为L4，两组蒸发器的夹角为A，第二折边的倾斜角和第三导流板的倾斜角相同，均为B，蒸发器的倾斜角与第二导流板本体的倾斜角相同，均为C，其中，各参数之间的数值关系如下：H2=0.25～0.3*H1；H4<0.4H3；H6>H5>H3；L3>L2>L1；B=135°～145°；C=90-0.5A。

作为优选，所述两组蒸发器的底部设有淋水盘，所述淋水盘与蒸发器底部之间还设有柔性缓冲层。

作为优选，所述“V”字型蒸发器底部的侧边设有向下的折边，所述淋水盘四周设有向上的折边。

有益效果：与现有技术相比，本发明在前侧蒸发器和后侧蒸发器之间设计中间导流板，减少前侧蒸发器出来的冷风对后侧蒸发器的干扰，使得后侧蒸发器不受前侧蒸发器气流影响后，其热风通过量明显增加，显著提升了换热效果；同时在后侧蒸发器后部增加2块导流板，该导流板能够有效减小气流漩涡，减小气流流动能量损失，并通过大量实验进行优化设计，获得最佳的导流板组件的方位设置和尺寸关系，从而最大程度的降低风机功耗，针对性地对蒸发器换热效果较差的部分进行引导通风，显著改善其蒸发器不充分的问题。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明所述空气流动改进型机房空调的结构示意图；

图3为本发明所述空气流动改进型机房空调的导流板组件的尺寸关系示意图；

图4为本发明所述空气流动改进型机房空调的工作原理示意图。

其中，空调框架1、进风口2、风机组件3、蒸发器4、淋水盘5、第一导流板6、第二导流板7、第三导流板8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。以下所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

如附图2所示，本发明的空气流动改进型机房空调，包括空调框架、进风口、风机组件、导流板组件和两组蒸发器，所述进风口设在空调框架的一侧，所述两组蒸发器分为前蒸发器和后蒸发器，均由多根翅片换热管水平并排布置形成平板轮廓，两组平板轮廓的蒸发器倾斜的设置在空调框架上并形成“V”字型，所述风机组件设在蒸发器的上方并使气流从下至上流过；所述导流板组件包括第一导流板、第二导流板和第三导流板，所述第一导流板为直板并竖直的设在两组蒸发器中间，且底部与蒸发器的底部固定连接，所述第二导流板的两端同向弯折，并设在远离进风口的蒸发器的后下方，所述第三导流板为直板并倾斜的设在第二导流板的上方。

如图3所示，所述蒸发器的高度为H1，所述第一导流板的高度为H2，所述蒸发器底部距离空调框架底部的距离为H3，所述第一折边与蒸发器底部的距离为H4，第二导流板本体的上端与空调框架底部的距离为H5，第三导流板的下端与空调框架底部的距离为H6，第一这边与进风口的距离为L1，蒸发器底部的最远端与进风口的距离为L2，第二导流板本体的下端与进风口的距离为L3，第二导流板本体的上端与蒸发器的距离为L4，第三导流板的上端与蒸发器的距离为L4，第三导流板下端与空调框架的距离为L4，两组蒸发器的夹角为A，第二折边的倾斜角与第三导流板的倾斜角相同，均为B，蒸发器的倾斜角与第二导流板本体的倾斜角相同，均为C。其中，挡板组件的方位设置及尺寸关系如下：H2=0.25～0.3*H1；H4<0.4H3；H6>H5>H3；L3>L2>L1；B=135°～145°；C=90-0.5A。优选B为140°。

作为优选方案，在两组蒸发器的底部设置四周设有向上折边的淋水盘，并在淋水盘的上表面设柔性缓冲层，安装时使柔性缓冲层紧贴蒸发器的底部。当气流流过时，由于能最有效地平衡风阻和飘水之间的关系，柔性缓冲层与导水板紧密接触，气流难以从柔性缓冲层与蒸发器底部的接触面间穿过，因而可以避免气流经过造成的飘水。

如图4所示，经过实验测试及CFD模拟，绘制了相应的空气流动迹线示意图,图中标记为Ⅰ-Ⅵ的蒸发器标示段的出口温度平均值（进口状态一致的情况下）分别为13.2℃、14.1℃、17.5℃、12.4℃、13.6℃、16.1℃。

通过设计本发明的导流板，前侧蒸发器的空气流通量相对传统型方案减少，后侧蒸发器空气流通量增加，气流组织明显优化，气流漩涡明显减小，漩涡处位于蒸发器的换热边缘，空气的流通阻力小，风机消耗低。后侧蒸发器Ⅴ、Ⅵ段气流顺畅，不再受前侧蒸发器冷风的影响，出口温度有明显的提升，蒸发器的实际利用率较高。后侧蒸发器第Ⅳ段有一部分热空气经过，蒸发器内部的制冷剂能够完全蒸发。从蒸发器出口温度来看，前侧蒸发器和后侧蒸发器还是很接近的，蒸发器出口没有带液现象，压缩机不存在液击风险。

综上，本发明的导流板设计方案中，蒸发器的实际换热效果及利用率较高，空调机的制冷剂有明显提升，风机功耗较低，整机能效高于行业平均值。