一种机房空调节能装置论文和设计-廖树彬

全文摘要

本实用新型提供一种机房空调节能装置，包括控制器，包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元；变频器，包括负载接线端子、与第一控制单元连接的开关单元和与第二控制单元连接的调速单元；第一接触器，包括第一主触头和与第三控制单元的第一控制端连接的第一线圈，第一主触头连接在电源接线端子和三相电源之间；第二接触器，包括第二主触头和与第一控制端连接的第一辅助常闭触头，第二主触头连接在压缩机和压缩机的压缩机接触器之间，第一辅助常闭触头与第一线圈串联；继电器，包括动合触点和与压缩机接触器连接的第二线圈，动合触点连接在开关单元和第一控制单元之间。该机房空调节能装置可使传统机房空调制冷系统具有变频控制功能。

主设计要求

1.一种机房空调节能装置，其特征在于，包括：箱体；控制器，所述控制器安装在所述箱体内，所述控制器包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元；变频器，所述变频器安装在所述箱体内，所述变频器包括电源接线端子、负载接线端子、开关单元和调速单元，所述电源接线端子用于与三相电源电连接，所述负载接线端子用于与压缩机电连接，所述开关单元与所述第一控制单元电连接，所述调速单元与所述第二控制单元电连接；第一接触器，所述第一接触器包括第一主触头和第一线圈，所述第一主触头电连接在所述电源接线端子和所述三相电源之间，所述第一线圈与所述第三控制单元的第一控制端电连接；第二接触器，所述第二接触器包括第二主触头和第一辅助常闭触头，所述第二主触头电连接在所述压缩机和所述压缩机的压缩机接触器之间，所述第一辅助常闭触头与所述第一控制端电连接，且所述第一辅助常闭触头与所述第一线圈串联；继电器，所述继电器包括动合触点和第二线圈，所述动合触点电连接在所述开关单元和所述第一控制单元之间，所述第二线圈与所述压缩机接触器电连接，且所述第二线圈设置在所述压缩机接触器和所述第二主触头之间。

设计方案

1.一种机房空调节能装置，其特征在于，包括：

箱体；

控制器，所述控制器安装在所述箱体内，所述控制器包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元；

变频器，所述变频器安装在所述箱体内，所述变频器包括电源接线端子、负载接线端子、开关单元和调速单元，所述电源接线端子用于与三相电源电连接，所述负载接线端子用于与压缩机电连接，所述开关单元与所述第一控制单元电连接，所述调速单元与所述第二控制单元电连接；

第一接触器，所述第一接触器包括第一主触头和第一线圈，所述第一主触头电连接在所述电源接线端子和所述三相电源之间，所述第一线圈与所述第三控制单元的第一控制端电连接；

第二接触器，所述第二接触器包括第二主触头和第一辅助常闭触头，所述第二主触头电连接在所述压缩机和所述压缩机的压缩机接触器之间，所述第一辅助常闭触头与所述第一控制端电连接，且所述第一辅助常闭触头与所述第一线圈串联；

继电器，所述继电器包括动合触点和第二线圈，所述动合触点电连接在所述开关单元和所述第一控制单元之间，所述第二线圈与所述压缩机接触器电连接，且所述第二线圈设置在所述压缩机接触器和所述第二主触头之间。

2.根据权利要求1所述的机房空调节能装置，其特征在于：

所述控制器还包括第四控制单元；

所述变频器还包括报警单元，所述报警单元与所述第四控制单元电连接；

所述第二接触器还包括第三线圈，所述第三线圈与所述第三控制单元的第二控制端电连接；

所述机房空调节能装置还包括第三接触器，所述第三接触器包括第三主触头、第四线圈和第二辅助常闭触头，所述第三主触头电连接在所述负载接线端子和所述压缩机之间，所述第四线圈与所述第一控制端电连接，所述第四线圈与所述第一辅助常闭触头串联，且所述第四线圈与所述第一线圈并联，所述第二辅助常闭触头与所述第二控制端电连接，且所述第二辅助常闭触头与所述第三线圈串联。

3.根据权利要求2所述的机房空调节能装置，其特征在于：

所述控制器还包括电源输入单元；

所述机房空调节能装置还包括变压器，所述变压器电连接在所述电源输入单元和两相电源之间。

4.根据权利要求3所述的机房空调节能装置，其特征在于：

所述第一辅助常闭触头、所述第一线圈和所述第四线圈分别电连接在所述第一控制端和所述两相电源的火线之间；

所述第二辅助常闭触头、所述第三线圈分别电连接在所述第二控制端和所述火线之间。

5.根据权利要求4所述的机房空调节能装置，其特征在于：

所述机房空调节能装置还包括应急开关，所述应急开关电连接在所述第二控制端和所述两相电源的零线之间。

6.根据权利要求5所述的机房空调节能装置，其特征在于：

所述机房空调节能装置还包括：

第一断路器，所述第一断路器电连接在所述两相电源和所述变压器之间；

第二断路器，所述第二断路器电连接在所述第一主触头和所述三相电源之间；

第三断路器，所述第三断路器电连接在所述第二主触头和所述压缩机接触器之间，且所述第二线圈设置在所述第三断路器和所述第二主触头之间。

7.根据权利要求6所述的机房空调节能装置，其特征在于：

所述机房空调节能装置还包括温湿度传感器；

所述控制器还包括第五控制单元，所述第五控制单元与所述温湿度传感器电连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的机房空调节能装置，其特征在于：

所述机房空调节能装置还包括触摸显示屏；

所述控制器还包括第六控制单元，所述第六控制单元与所述触摸显示屏电连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，具体地说，是涉及一种机房空调节能装置。

背景技术

随着互联网的全面普及，数据中心在日常生活、工作中扮演的角色越来越重要，尤其是对于企业、机构而言，数据中心已成为其日常经营中不可缺少的重要部分，然而，当前的数据中心却普遍存在能耗高的问题。据统计，在供给数据中心的电力中，IT设备占据的能耗不足总能耗的二分之一，而基础设备和散热设备则占据了数据中心总能耗的一半以上，其中，机房空调制冷系统占据的能耗高达数据中心总能耗的四成左右，成为数据中心运营的主要支出之一。因此，为了能够有效的降低机房空调系统的能耗，目前的做法是将传统的机房空调系统更换或更改成具有变频控制功能的机房空调制冷系统。但是，若采用更换的方式，需要对整个机房空调制冷系统进行更换，成本高昂，而由于传统的机房空调制冷系统并无变频控制，导致传统的机房空调制冷系统的更改难度大，且还需要对机房空调制冷系统的控制系统进行全面更改，工程量浩大。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种可将传统机房空调制冷系统更改为具有变频控制功能的机房空调制冷系统，且兼容性强、连接方便的机房空调节能装置。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种机房空调节能装置，其中，包括箱体、控制器、变频器、第一接触器、第二接触器和继电器，控制器安装在箱体内，控制器包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，变频器安装在箱体内，变频器包括电源接线端子、负载接线端子、开关单元和调速单元，电源接线端子用于与三相电源电连接，负载接线端子用于与压缩机电连接，开关单元与第一控制单元电连接，调速单元与第二控制单元电连接，第一接触器包括第一主触头和第一线圈，第一主触头电连接在电源接线端子和三相电源之间，第一线圈与第三控制单元的第一控制端电连接，第二接触器包括第二主触头和第一辅助常闭触头，第二主触头连接在压缩机和压缩机的压缩机接触器之间，第一辅助常闭触头与第一控制端电连接，且第一辅助常闭触头与第一线圈串联，继电器包括动合触点和第二线圈，动合触点电连接在开关单元和第一控制单元之间，第二线圈与压缩机接触器电连接，且第二线圈设置在压缩机接触器和第二主触头之间。

由上可见，通过对机房空调节能装置的电路结构设计，使得该机房空调节能装置能够很便捷地与传统的机房空调制冷系统进行连接，从而使得传统的机房空调制冷系统能够被切换成具有变频控制功能的机房空调制冷系统，从而避免需要对机房空调制冷系统进行更换或全面更改，降低对传统的机房空调制冷系统的改进难度和工程量。

进一步的方案是，控制器还包括第四控制单元，变频器还包括报警单元，报警单元与第四控制单元电连接，第二接触器还包括第三线圈，第三线圈与第三控制单元的第二控制端电连接，机房空调节能装置还包括第三接触器，第三接触器包括第三主触头、第四线圈和第二辅助常闭触头，第三主触头电连接在负载接线端子和压缩机之间，第四线圈与第一控制端电连接，第四线圈与第一辅助常闭触头串联，且第四线圈与第一线圈并联，第二辅助常闭触头与第二控制端电连接，且第二辅助常闭触头与第三线圈串联。

由上可见，通过对第二接触器的连接线路设计以及设置第三接触器，使得当变频器出现故障时，机房空调节能装置能够及时将改进后的机房空调制冷系统切换成原系统，从而保证机房空调制冷系统能够继续进行工作。

更进一步的方案是，控制器还包括电源输入单元，机房空调节能装置还包括变压器，变压器电连接在电源输入单元和两相电源之间。

由上可见，变压器用于将两相电源的高电压降压成符合控制器工作的低电压。

更进一步的方案是，第一辅助常闭触头、第一线圈和第四线圈分别电连接在第一控制端和两相电源的火线之间，第二辅助常闭触头、第三线圈分别电连接在第二控制端和火线之间。

更进一步的方案是，机房空调节能装置还包括应急开关，应急开关电连接在第二控制端和两相电源的零线之间。

由上可见，应急开关的设置能够使得当控制器出现故障时，可以通过应急开关将改进后的机房空调制冷系统切换成原系统，从而保证机房空调制冷系统能够继续进行工作。

更进一步的方案是，机房空调节能装置还包括第一断路器、第二断路器和第三断路器，第一断路器电连接在两相电源和变压器之间，第二断路器电连接在第一主触头和三相电源之间，第三断路器电连接在第二主触头和压缩机接触器之间，且第二线圈设置在第三断路器和第二主触头之间。

由上可见，第一断路器能够在当两相电源与控制器之间发生严重过载、短路或欠压等故障时，自动切断两相电源与控制器之间的连接；同理地，第二断路器能够在当三相电源与变频器之间发生过载、短路或欠压等故障时，自动切断三相电源与变频器之间的连接，第三断路器能够在当压缩机接触器与压缩机之间发生过载、短路或欠压等故障时，自动切断压缩机接触器和压缩机之间的连接。

更进一步的方案是，机房空调节能装置还包括温湿度传感器，控制器还包括第五控制单元，第五控制单元与温湿度传感器电连接。

由上可见，机房空调节能装置能够通过温湿度传感器实时了解其工作环境的温湿度，以便及时对该工作环境的温湿度进行调节。

更进一步的方案是，机房空调节能装置还包括触摸显示屏，控制器还包括第六控制单元，第六控制单元与触摸显示屏电连接。

由上可见，触摸显示屏既可以用于显示机房空调节能装置的工作环境参数和机房空调节能装置的当前工作状态，还可以用于对控制器进行参数设置、发送控制指令等操作。

附图说明

图1是本实用新型机房空调节能装置实施例的结构图。

图2是本实用新型机房空调节能装置实施例的电器原理图。

图3是图2中A处的放大图。

图4是图2中B处的放大图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参照图1至图3，机房空调节能装置100包括箱体1、控制器2、变频器3、第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3、变压器4、应急开关SB、第一断路器MCB1、第二断路器MCB2、第三断路器MCB3、温湿度传感器5和触摸显示屏6。其中，控制器2、变频器3、第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3、变压器4、第一断路器MCB1、第二断路器MCB2和第三断路器MCB3均设置在箱体1内。

变频器3包括电源接线端子31、负载接线端子32、开关单元33、调速单元34和报警单元35。变频器3通过电源接线端子31与三相电源电连接，并通过负载接线端子32与原机房空调制冷系统的压缩机7电连接，从而使得变频器3能够对压缩机7转速进行控制和调整，使压缩机7始终保持在最佳的转速状态，从而提高机房空调制冷系统的能效比。

控制器2包括第一控制单元21、第二控制单元22、第三控制单元23、第四控制单元24、第五控制单元25、第六控制单元26和电源输入单元27。外部供电电源通过电源输入单元27对控制器2进行供电，具体地，电源输入单元27通过变压器4与两相电源电连接，其中，变压器4会将两相电源的220伏的电压降压成24伏的电压。

第一控制单元21与变频器3的开关单元33电连接，使控制器2能够通过第一控制单元21控制变频器3进行启动。第二控制单元22与变频器3的调速单元34电连接，使得控制器2能够通过第二控制单元22向变频器3发送不同的调速信号，从而使变频器3在接收到调速信号后，对压缩机7的转速进行相应的调整。而为了避免变频器3对原机房空调制冷系统的压缩机7进行控制时，压缩机7的压缩机接触器71对变频器3造成干扰，因此，需要通过第一接触器KM1和第二接触器KM2对变频器3和压缩机接触器71的驱动进行切换。

具体地，第一接触器KM1包括第一主触头和第一线圈，第一接触器KM1的第一主触头电连接在变频器3的电源接线端子31和三线电源之间，第一接触器KM1的第一线圈与电连接在两相电源的火线和第三控制单元23的第一控制端N03之间。第二接触器KM2包括第二主触头和第一辅助常闭触头，第二接触器KM2的第二主触头电连接在压缩机接触器71和压缩机7之间，第二接触器KM2的第一辅助常闭触头电连接在第三控制单元23的第一控制端N03和两相电源的火线之间，且第二接触器KM2的第一辅助常闭触头与第一接触器KM1的第一线圈串联。

此外，为了避免控制器2对压缩机7进行错误控制，可以采用继电器K对压缩机接触器71和控制器2的第一控制单元21进行电连接。具体地，继电器K包括动合触点和第二线圈，其中，继电器K的动合触点电连接在变频器3的开关单元33和控制器2的第一控制单元21之间，继电器K的第二线圈与压缩机接触器71的三相电连接端子中的两个进行电连接，且继电器K的第二线圈设置在压缩机接触器71和第二接触器KM2的第二主触头之间，从而避免第二接触器KM2的第二主触头在切断压缩机接触器71与压缩机7的电连接时，继电器K的动合触点无法闭合。

变频器3的报警单元35与控制器2的第四控制单元24电连接，从而使得当变频器3出现故障时，控制器2在接收到报警单元35发出的报警信号后，能够切断变频器3对压缩机7的控制，并控制压缩机接触器71重新与压缩机7电连接，从而使得机房空调制冷系统恢复成原系统。

为了能够有效的切断变频器3对压缩机7的控制，以及保证压缩机接触器71能够与压缩机7重新进行可靠的电连接，可通过第二接触器KM2和第三接触器KM3相结合来辅助该控制回路进行控制。具体地，第二接触器KM2还包括第三线圈，第二接触器KM2的第三线圈电连接在第三控制单元23的第二控制端N01和两相电源的火线之间。第三接触器KM3包括第三主触头、第四线圈和第二辅助常闭触头，第三接触器KM3的第三主触头电连接在变频器3的负载接线端子32和压缩机7之间，第三接触器KM3的第四线圈电连接在第三控制单元23的第一控制端N03和两相电源的火线之间。第三接触器KM3的第四线圈与第二接触器KM2的第一辅助常闭触头串联，且第三接触器KM3的第四线圈与第一接触器KM1的第一线圈并联。第三接触器KM3的第二辅助常闭触头电连接第三控制单元23的第二控制端N01和两相电源的火线之间，且第二常闭触头与第二接触器KM2的第三线圈串联，使得第二接触器KM2和第三接触器KM3之间实现互锁。

应急开关SB电连接在第三控制单元23的第二控制端N01和两相电源的零线之间，应急开关SB用于在当控制器2出现故障时，将机房空调制冷系统恢复成原系统，从而保证机房空调制冷系统能够继续进行工作。

第一断路器MCB1电连接在两相电源和变压器4之间，以在当两相电源与控制器2之间发生严重过载、短路或欠压等故障时，自动切断两相电源与控制器2之间的连接。第二断路器MCB2电连接在第一接触器KM1的第一主触头和三相电源之间，以在当三相电源与变频器3之间发生过载、短路或欠压等故障时，自动切断三相电源与变频器3之间的连接。第三断路器MCB3电连接在第二接触器KM2的第二主触头和压缩机接触器71之间，以在当压缩机接触器71与压缩机7之间发生过载、短路或欠压等故障时，自动切断压缩机接触器71和压缩机7之间的连接。

温湿度传感器5与控制器2的第五控制单元25电连接，温湿度传感器5用于检测机房空调节能装置100的工作环境的温湿度，以便于控制器2判断是否需要启动变频器3，并使机房空调节能装置100能够及时对其工作环境的温湿度进行调节。

触摸显示屏6与控制器2的第六控制单元26电连接，触摸显示屏6既可以用于显示机房空调节能装置100的工作环境参数和机房空调节能装置100的当前工作状态，还可以用于对控制器2进行参数设置、发送控制指令等操作。

综上，通过对机房空调节能装置100的电路结构设计，使得该机房空调节能装置100能够具有多个运行模式，包括节能模式、机械制冷模式和应急模式，以下对各模式的工作过程进行简单说明：

闭合第一断路器MCB1、第二断路器MCB2和第三断路器MCB3，以启动机房空调节能装置100。

节能模式：

当控制器2选择节能模式时，第三控制单元23的第一控制端N03输出第一控制信号，使得第一接触器KM1的第一主触头、第三接触器KM3的第三主触头闭合，而由于第二接触器KM2和第三接触器KM3互锁，使得第二接触器KM2的第二主触头断开。此时，控制器2、变频器3与压缩机7之间的节能控制回路生效。

接着，控制器2通过第五控制单元25获取温湿度传感器5发送的检测信号，并通过该检测信号判断是否启动变频器3。当控制器2判断为需要启动变频器3时，第一控制单元21的控制端N06输出第二控制信号，且第二控制单元22的控制端A03根据检测信号输出第三控制信号，此时，变频器3启动并等待原机房空调制冷系统判断是否启动压缩机7。

当原机房空调制冷系统判断为需要启动压缩机7时，与压缩机接触器71电连接的继电器K的第二线圈导通，从而使得与控制器2的第一控制单元21电连接的继电器K的动合触点闭合，此时，接通第一控制单元21和变频器3的开关单元33之间的回路，且第二控制信号生效，变频器3获取有效的启动信号并根据获取的第三控制信号对压缩机7进行调速。

机械制冷模式：

当变频器3出现故障时，变频器3会通过报警单元35向控制器2的第四控制单元24发送报警信号。控制器2在接收到报警信号后，根据预先设置的参数判断是否将机房空调节能装置100切换为机械制冷模式，同时发出警报声。

当机房空调节能装置100需要切换为机械制冷模式时，控制器2自行切换为机械制冷控制模式，此时，控制器2的第三控制单元23的第二控制端N01发送第四控制信号，使得第二接触器KM2的第二主触头闭合，此时，由于第二接触器KM2和第三接触器KM3互锁、第二接触器KM2的第一辅助常闭触头与第一接触器KM1的第一线圈串联，使得第一接触器KM1的第一主触头断开、第三接触器KM3的第三主触头断开，从而切断变频器3和压缩机7之间的节能控制回路。此时，压缩机7与压缩机接触器71之间的机械制冷控制回路生效，压缩机7完全根据原机房空调制冷系统的运行模式进行开启或关闭，且控制器2不参与控制机械制冷模式下的压缩机7。

应急模式：

当控制器2发生故障时，控制器2无法对机房空调节能装置100的运行模式进行切换，此时，可以直接通过操作应急开关SB，是应急开关SB闭合。当应急开关SB闭合时，第二接触器KM2的第三线圈导通，从而使得第二接触器KM2的第二主触头闭合，原机房空调制冷系统按上述机械制冷模式运行，并脱离控制器2的控制进行独立运行。其中，由于第二接触器KM2和第三接触器KM3互锁、第二接触器KM2的第一辅助常闭触头与第一接触器KM1的第一线圈串联，使得第一接触器KM1的第一主触头断开、第三接触器KM3的第三主触头断开。

综上可见，本实用新型提供的机房空调节能装置100可将传统机房空调制冷系统更改为具有变频控制功能的机房空调制冷系统，且具有兼容性强、连接方便的优点。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种机房空调节能装置论文和设计

一种机房空调节能装置论文和设计-廖树彬

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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