本實用新型涉及制冷裝備技術領域，尤其涉及一種冷卻單元及設有該冷卻單元的風冷冷水機組，具體涉及一種能降低空調制冷能耗的冷卻單元及設有該冷卻單元的風冷冷水機組。

背景技術：

近些年隨著互聯網的不斷發展，數據中心大量投入使用，由此產生的巨額耗電量已越來越為人們所關注，數據中心的節能降耗成為關鍵議題。其中，空調的能耗占到數據中心總能耗的近40％。數據中心具有全年不間斷供冷的特性，在使用冷凍水型空調末端的數據中心，冷水機組需要全年運行。在室外溫度很低的情況下還要啟動壓縮機制冷，浪費了大量的自然冷源，造成了能源的極大浪費。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本實用新型的目的是：提供一種能夠利用自然冷源的冷卻單元及設有該冷卻單元的風冷冷水機組，以解決冷水機組需要全年啟動壓縮機制冷造成大量能源浪費的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種冷卻單元，該冷卻單元包括并行設置的自然冷源子單元及冷凝器子單元，所述自然冷源子單元的進口端與空調末端的回水管連接，出口端與冷水機組的冷凍水進水口連接；所述自然冷源子單元包括4個自然冷卻盤管，且所述4個自然冷卻盤管的縱剖面構成W型自然冷源結構；所述冷凝器子單元包括4個冷凝盤管，且所述4個冷凝盤管的縱剖面構成W型冷凝器結構；所述W型自然冷源結構設于所述W型冷凝器結構的外圍。

其中，所述W型自然冷源結構的兩側及底部均設有進風口。

其中，相鄰設置的所述自然冷卻盤管與冷凝盤管間均設有間隙。

其中，所述4個自然冷卻盤管的進口端通過連管連接后與所述空調末端的回水管連接。

其中，所述4個自然冷卻盤管的出口端通過連管連接后與所述冷水機組的冷凍水進水口連接。

其中，所述4個冷凝盤管的進口端通過連管連接后與壓縮機連接。

其中，所述4個冷凝盤管的出口端通過連管連接后與膨脹閥連接。

本實用新型還提供了一種風冷冷水機組，包括上述冷卻單元。

(三)有益效果

本實用新型的上述技術方案具有如下優點：本實用新型提供了一種冷卻單元，該冷卻單元包括并行設置的自然冷源子單元及冷凝器子單元，自然冷源子單元的進口端與空調末端的回水管連接，出口端與冷水機組的冷凍水進水口連接；自然冷源子單元包括4個自然冷卻盤管，且4個自然冷卻盤管的縱剖面構成W型自然冷源結構；冷凝器子單元包括4個冷凝盤管，且4個冷凝盤管的縱剖面構成W型冷凝器結構；W型自然冷源結構設于W型冷凝器結構的外圍。自然冷源子單元內循環的介質是冷凍水，冷凝器子單元內循環的介質是制冷劑；采用上述冷卻單元，在冬季或過渡季節時，只需通過自然冷源獨立供冷或自然冷源、壓縮機機械供冷聯合使用，大大縮短了壓縮機的開啟時間，極大降低了風冷冷水機組的年運行能耗，并根據使用地區氣候條件的不同，能達到20％～70％的節能率。

附圖說明

圖1是本實用新型一種冷卻單元實施例的冷凍水在自然冷源子單元內循環的具體結構布置圖；

圖2是本實用新型一種冷卻單元實施例的制冷劑在冷凝器子單元內循環的具體結構布置圖；

圖3是本實用新型一種設有冷卻單元的風冷冷水機組實施例的運行原理示意圖。

圖中：1：壓縮機；2：冷卻單元；2-1：自然冷卻盤管；2-2：冷凝盤管；3：膨脹閥；4：三通調節閥；5：蒸發器。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

值得說明的是，本實施例中的裝置間均通過管路連接。

如圖1至圖3所示，本實用新型實施例提供了一種冷卻單元2，該冷卻單元2包括并行設置的自然冷源子單元及冷凝器子單元，冷凝器子單元是壓縮機機械制冷的散熱單元，代表壓縮機機械制冷；自然冷源子單元代表自然冷卻盤管的散熱，自然冷卻制冷；這兩部分子單元共用風扇，向室外空氣散熱。其中，并行設置指的是并列且平行，具體地，并列指的是自然冷源子單元及代表壓縮機機械制冷的冷凝器子單元既可以獨立制冷，也可以聯合制冷；結合附圖1及附圖2，自然冷卻盤管2-1與冷凝盤管2-2是平行設置的；空調冷凍水從空調末端的回水管出來，進入自然冷源子單元的進口端，在自然冷卻盤管中散熱，出口端與冷水機組的冷凍水進水口連接，冷凍水從冷水機組出來后再送到空調末端，由此形成自然冷源制冷循環回路；自然冷源子單元包括4個依次連接的自然冷卻盤管2-1，且4個自然冷卻盤管2-1的縱剖面構成W型自然冷源結構；冷凝器子單元包括4個依次連接的冷凝盤管2-2，且4個冷凝盤管2-2的縱剖面構成W型冷凝器結構；其中，縱剖面為與地面及設于最外側的自然冷卻盤管2-1所在面均垂直的切面 得到的結構，具體見附圖1所示；W型自然冷源結構設于W型冷凝器結構的外圍，具體布置形式參見附圖1，如此設置的目的是：當需W型自然冷源結構制冷時，使得自然冷風能先經過自然冷卻盤管2-1，再通過冷凝盤管2-2。其中，自然冷卻盤管2-1內流通的是冷凍水，冷凝盤管2-2內流通的是制冷劑。

具體地，本實施例中的空調冷凍水的循環回路為：冷凍水從空調系統中來，通過空調回水管進入自然冷源子單元的冷凍水進口端，經過自然冷卻盤管2-1降溫后，通過自然冷源子單元的冷凍水出口端進入冷水機組的冷凍水進水口，進一步被冷卻后，冷凍水到空調系統中去(即為空調末端供冷)，最后空調末端的冷凍水回水再次進入自然冷源子單元，由此形成冷凍水循環回路。其中，冷凍水在自然冷源子單元的冷量是直接由自然冷卻盤管2-1與室外低溫交換直接獲得的；而冷凍水在冷水機組的冷量獲得是制冷劑在壓縮機1機械制冷并在蒸發器5中通過盤管換熱得到的。

根據室外環境溫度和空調負荷的不同，本申請中的冷卻單元中可能存在自然冷源子單元單獨工作、冷凝器子單元(壓縮機機械制冷)單獨工作及自然冷源子單元與冷凝器子單元(壓縮機機械制冷)同時工作三種運行狀態，具體如下所述：

自然冷源子單元單獨工作：當自然冷源足夠時，系統可以關閉壓縮機1，僅通過自然冷源獲取冷量，此時空調末端的冷凍水經由自然冷源子單元降溫，并通過冷水機組，送到空調末端。在此過程中壓縮機1、冷凝器子單元均不工作，冷凍水流經冷水機組時在蒸發器沒有獲得冷量，僅是流經，即冷凝器子單元不工作，僅自然冷源子單元工作；

冷凝器子單元單獨工作：在夏季高溫和不具備自然冷源的條件下，通過設置三通調節閥4，空調末端的冷凍水不經過自然冷源子單元，直接進入冷水機組，在蒸發器5中通過換熱獲得冷量，蒸發器5的冷量是制冷劑在壓縮機1、冷凝器子單元、膨脹閥3和蒸發器5的機械制冷循環中獲得的；在此過程中，冷卻單元中的自然冷源子單元不工作， 僅冷凝器子單元工作；

自然冷源子單元與冷凝器子單元同時工作：當具備自然冷源但不足以滿足所需的全部冷量時，空調末端的冷凍水先在自然冷源子單元散熱，獲得部分冷量，再進入冷水機組，進一步獲得壓縮機機械制冷的冷量，供到空調末端，此時自然冷源子單元與冷凝器子單元同時工作。

上述冷卻單元2結構簡單、設計合理，在冬季或過渡季節時，只需通過自然冷源制冷(僅自然冷源子單元工作)或采用自然冷源與壓縮機機械制冷相結合(自然冷源子單元與冷凝器子單元共同工作)的方式制冷，無需壓縮機時刻通電，根據使用地區氣候條件的不同，能達到20％～70％的節能率。

進一步地，相鄰設置的自然冷卻盤管2-1與冷凝盤管2-2間均設有間隙。在本實施例中，W型自然冷源結構設于W型冷凝器結構的外圍，且W型自然冷源結構與W型冷凝器結構間存在間隙，如此設置的目的是：自然冷卻盤管2-1與冷凝盤管2-2設有一定距離以保證冷凝溫度對自然冷卻盤管2-1沒有熱影響，以保證自然冷源制冷的效果。

具體地，4個自然冷卻盤管2-1的進口端通過連管連接后與空調末端的回水管連接；4個自然冷卻盤管2-1的出口端通過連管與冷水機組的冷凍水進水口連接；整個冷凍水循環管路上設置有循環泵。如此，冷凍水自空調末端回水管流出，依次進入自然冷卻盤管2-1的冷凍水進口端，在自然冷源盤管2-1中散熱，通過自然冷卻盤管2-1的冷凍水出口端流出，并通過連管流回冷水機組的冷凍水進水口，再通過冷水機組的冷凍水出水口送至空調末端，最后空調末端的冷凍水回水再次進入自然冷卻盤管2-1的冷凍水進口端，進而形成完整的自然冷源制冷回路。

具體地，4個冷凝盤管2-2的進口端通過連管連接后與壓縮機1連接，出口端通過連管連接后與膨脹閥3連接。在本實施例中，膨脹閥3與壓縮機1間還設有蒸發器5，其中，蒸發器5可為殼管式蒸發器。由 此，制冷劑從壓縮機1、經過冷凝器子單元的制冷劑進口端、冷凝盤管2-2、冷凝器子單元的制冷劑出口端、膨脹閥3及蒸發器5后回到壓縮機1，依次形成制冷劑回路。進一步地，W型自然冷源結構的左右兩側及底部均設有進風口，其中左右兩側指的是附圖1中圖示的左右兩側，底部指的是中間兩個自然冷卻盤管2-1構成倒V型結構的夾角處。在本實施例中，冷卻進風為下進風及兩側進風方式，冷卻風先經過自然冷卻盤管2-1，再通過冷凝盤管2-2，如此，在冬季或過渡季節，先通過自然冷源子單元進行制冷，自然冷卻不能滿足的情況下，再由壓縮機機械制冷(冷凝器子單元工作)補上。

本實用新型還提供了一種風冷冷水機組，包括上述冷卻單元2及三通調節閥4，通過三通調節閥4調節冷凍水全部進入自然冷卻盤管2-1或全部旁通過自然冷卻盤管2-1而直接進入冷水機組，用以調節利用自然冷源制冷工況和僅有壓縮機制冷工況。其中，利用自然冷源的工況會在充分利用自然冷源的基礎上，根據回水溫度相應調節是否開啟壓縮機機械制冷及壓縮機機械制冷的開啟次數及時間。通過自然冷源制冷或采用自然冷源與壓縮機機械制冷相結合的方式制冷，根據使用地區氣候條件的不同，達到20％～70％之間的節能率。

值得說明的是，在本實施例中，自然冷卻盤管及冷凝盤管的數量均為4個，但不局限于4個，根據具體的實施條件，可相應選擇自然冷卻盤管及冷凝盤管的數量及布置方式，其中，布置方式可為多V型。

特別的，本實用新型提供的一種冷卻單元既可替換原有風冷冷水機組的冷凝器部分也可在原有的冷凝器子單元上并行安裝自然冷源換熱單元，具體根據相應的實施條件來選擇相應的安裝方式，結構簡單，安裝方便，節能效果好，實用性強，易于實行標準化生產及推廣。

綜上所述，本實用新型提供了一種冷卻單元，該冷卻單元包括并行設置的自然冷源子單元及冷凝器子單元，自然冷源子單元的進口端與空調末端的回水管連接，出口端與冷水機組的冷凍水進水口連接；自然冷源子單元包括4個自然冷卻盤管，且4個自然冷卻盤管的縱剖 面構成W型自然冷源結構；冷凝器子單元包括4個冷凝盤管，且4個冷凝盤管的縱剖面構成W型冷凝器結構；W型自然冷源結構設于W型冷凝器結構的外圍。自然冷源子單元內循環的介質是冷凍水，冷凝器子單元內循環的介質是制冷劑；采用上述冷卻單元，在冬季或過渡季節時，只需通過自然冷源獨立供冷或自然冷源、壓縮機機械供冷聯合使用，極大縮短了壓縮機的運行時間，降低了風冷冷水機組的年運行能耗，并根據使用地區氣候條件的不同，能達到20％～70％之間的節能率。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。