相变蓄能空调 技术领域 本发明涉及散热蓄能设备， 特别涉及利用自然冷源和相变材料应用于户外机房的 空调设备。
背景技术 通信基站是通信系统的重要组成部分， 其内部温湿度和洁净度等环境参数不仅直 接影响着通信设备的可靠运行和使用寿命， 更关系到通信的顺畅与安全。基站面积一般在 2 10 ～ 30m 左右， 但内部散热强烈 ( 一般在 600-2500W)， 属于全年不间断高负荷运行， 每年 在持续消耗着大量的能源， 并形成了巨大的电费开支。因此， 通信基站的空调降温、 空气净 化及其运行管理始终是维护部门的工作重点之一。
基站现行利用的空调设备具有以下特点 ： 第一， 由于设备散热量大、 散热量集中， 同时， 由于基站内没有特定的湿源， 湿量主要来自工作人员及渗入的室外空气， 因此散湿量 很小。第二， 由于空调送风焓差小， 风量大， 并不基站内散热量中 95％以上为显热， 热湿比 近似无穷大， 因此， 空调机的空气处理过程可近似看作等湿降温过程， 由于此工况下的焓差 小， 必然造成送风量偏大。第三， 由于基站内部设备属于全年不间断高负荷运行， 即使在冬 季， 也可能存在散热情况， 因此空调机也必须全年连续不间断运行， 运行周期较长， 另外， 为 保证全年运行的高可靠性， 有时需要考虑备用。
其中， 基站机房空调运行状况存在以下缺点 ：
1. 轻载运行浪费电量和资源 ： 如图 1 所示， 由于四季温度和太阳辐射的变化很大， 基站空调的额定制冷量根据规程比实际的发热量要大， 这样使空调在大部分时间内一直是 轻载运行。
2. 频繁启动 ： 如图 2 所示， 由于轻载造成空调的频繁启动， 在 2-10 次 / 小时左右， 降低了空调的实际效率。
3. 低效制冷 ： 如图 3 所示， 空调的功率随着环境温度的增高， 空调的制冷量随着环 境温度的增高而减小， 在热负载最大的情况下， 空调的实际制冷效率是最低的， 浪费电量。
由上可知， 现有的制冷系统只使用单一的冷媒循环系统， 不管基站外部温度的变 化， 需要持续启动占制冷整体电耗 80％的压缩机， 发生没必要的电力消耗 ； 空气压缩机因 一年持续启动， 寿命大为缩短， 发生维护费用增加等问题。
发明内容 本发明的目的是提供一种通过与自然环境的冷媒交换， 利用自然环境中昼夜温差 的冷源， 实现室内的温度控制要求 ； 同时， 还利用相变材料的潜热用以减少电能消耗， 并有 效减少压缩机的启动次数和运行时间的相变蓄能空调。
本发明的相变蓄能空调的运行原理如下所述 ： 低温时 ( 冬季 )， 使用相变蓄能空调 换热功能， 把自然环境低温冷量置换到机房内， 达到设备运行要求的温度环境。中温时 ( 春 秋 )， 低温时， 给通信机房内部设备降温的同时， 利用相变材料的蓄能特性储存冷源 ； 高温
时， 释放冷源， 实现室内的温度控制要求。高温时 ( 夏季 )， 利用相变材料的蓄能特性， 低温 时启动制冷， 给通信机房内部设备降温的同时储存冷源 ； 高温时， 释放冷源， 实现室内的温 度控制要求。提高压缩机制冷效率， 同时减少压缩机的启停次数和运行时间。
为解决上述技术问题， 本发明的相变蓄能空调， 包括水冷系统， 所述水冷系统包括 室外制冷机， 该室外制冷机由室外风机、 室外换热器和风冷式冷水机并联而成 ； 还包括室内 交换器， 该室内热交换器由室内风机和室内换热器并联而成 ； 所述室外制冷机与所述室内 交换器通过管路相联用以构成封闭的冷媒液循环回路。
作为本发明的一种优选方案， 于所述室外换热器和风冷式冷水机各自的出水端各 连接有控制阀门， 于所述室外换热器和风冷式冷水机共同的出水端连接有阀门。
作为本发明的一种优选方案， 于所述室外换热器和风冷式冷水机共同的进水端连 接有循环水泵， 于该水泵的另一端还连接有阀门。
作为本发明的一种优选方案， 于所述室外制冷机与所述室内交换器之间还装设有 相变材料蓄能箱， 该相变材料蓄能箱内设层状布置的相变材料板。
作为本发明的一种优选方案， 所述相变蓄能箱的相变材料板与冷媒液充分接触浸 于其中。
作为本发明的一种优选方案， 于所述室内交换器或相变材料蓄能箱的进水端连接有阀门。 作为本发明的一种优选方案， 于所述室内交换器的出水端连接有阀门。
本发明的技术效果在于， 对室内外温差的要求低， 从而扩展了设备有效利用室外 冷源的时间。
本发明的又一技术效果在于， 充分利用自然的冷源并利用相变材料的蓄冷性能避 免了空调的频繁启动和长时间运行， 从而延长了空调的使用寿命。
本发明的又一技术效果在于， 室内外完全隔离， 避免灰尘、 湿气等的进入， 满足现 有机房设备对使用环境的要求。
本发明的又一技术效果在于， 安装施工简单， 类似与现有空调的安装。
附图说明
下面结合附图和较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。 图 1 是现有技术基站的热负荷和空调制冷量的关系示意图 ； 图 2 是现有技术基站的空调的起停状况示意图 ； 图 3 是现有技术空调的功率及制冷量与环境温度的关系示意图 ； 图 4 是本发明的相变蓄能空调的原理图 ； 图 5 是本发明的相变蓄能空调的相变材料蓄能箱的示意图 ； 其中， 10 室外制冷机 11 室外风机 12 室外换热器 13 室外风冷式冷水机 20 室内交换器 21 室内风机 22 室内换热器 30 相变材料蓄能箱 31 相变材料板 40 循环水泵51 室外换热器出水端的控制阀门 52 室外风冷式冷水机出水端的控制阀门 53 室外制冷机出水端的阀门 54 相变材料蓄能箱进水端的阀门 55 室内交换器出水端的阀门 56 室外风冷式冷水机进水端的阀门具体实施方式
如图 4 所示， 本发明的相变蓄能空调， 包括水冷系统， 所述水冷系统包括室外制冷 机 10， 该室外制冷机 10 由室外风机 11、 室外换热器 12 和风冷式冷水机 13 并联而成。于 所述室外换热器 12 的出水端连接有一控制阀门 51， 于所述风冷式冷水机 13 的出水端也连 接有一控制阀门 52， 于所述室外换热器 12 和风冷式冷水机 13 共同的出水端连接有一阀门 53。于所述室外换热器 12 和风冷式冷水机 13 共同的进水端连接有一循环水泵 40， 于该水 泵 40 的另一端还连接有阀门 56。
本发明的相变蓄能空调还包括有室内交换器 20， 该室内热交换器由室内风机 21 和室内换热器 22 并联而成。
于所述室外制冷机 10 与所述室内交换器 20 之间还装设有相变材料蓄能箱 30， 请 同时参考图 5， 该相变材料蓄能箱 30 内设层状布置的相变材料板 31， 所述相变材料板 31 竖 直陈列于所述相变材料蓄能箱 30 的容置空间中， 各相变材料板 31， 这样便可以形成风道， 用以散发热量， 同时相变材料板 31 与冷媒液充分接触浸于其中。
于所述相变材料蓄能箱 30 的进水端连接有一阀门 54， 于所述室内换热器的出水 端也连接有一阀门 55。所述室外制冷机 10、 室内交换器 22、 相变材料蓄能箱 30、 循环水泵 40 以及若干阀门 (51、 52、 53、 54、 55、 56) 通过管路相联用以构成封闭的冷媒液循环回路。
低温时 ( 冬季 )， 使用相变蓄能空调换热功能， 把自然环境低温冷量置换到机房 内， 达到设备运行要求的温度环境。 中温时 ( 春秋 )， 低温时， 给通信机房内部设备降温的同 时， 利用相变材料的蓄能特性储存冷源 ； 高温时， 释放冷源， 实现室内的温度控制要求。 高温 时 ( 夏季 )， 利用相变材料的蓄能特性， 低温时启动制冷， 给通信机房内部设备降温的同时 储存冷源 ； 高温时， 释放冷源， 实现室内的温度控制要求。 提高压缩机制冷效率， 同时减少压 缩机的启停次数和运行时间。
为了验证本发明的相变蓄能空调的运行效果， 于进行现场了测试并得出以下分析 结论 ：
1) 节能率随室内外温差的缩小而降低 ；
2) 在环境温度当日最高温度 23 度时， 利用相变材料储能， 仍然可以抑制基站内部 的温度， 不用启动压缩机 ；
3) 在 10 月 -3 月时间内， 几乎不用启动压缩机就可以满足基站设备所需的温度要 求， 节能率在 60％左右 ；
4) 在 4 月和 9 月期间仅仅在日间少量启动压缩机 ；
5) 通过相变蓄能空调的使用， 有效减少压缩机的启动次数和运行时间， 延长了空 调主设备压缩机使用寿命。
由上述分析可知， 本发明的相变蓄能空调相变蓄能空调节能效果显著， 具有以下 优势 ：1) 对室内外温差的要求低， 而换热设备要求内外 8 度以上温差。扩展了设备有效 利用室外冷源的时间 ；
2) 室内外完全隔离， 避免灰尘、 湿气等的进入， 满足现有机房设备对使用环境的要 求；
3) 安装施工简单， 类似与现有空调的安装 ；
4) 有效减少压缩机的启动次数和运行时间， 延长了空调主设备压缩机使用寿命。