CN104006470B - 数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的数据中心用蒸发冷却‑直接膨胀相结合的空调机，包括有机组壳体，机组壳体相对的两侧壁上均设置有新风进风口、回风进风口，机组壳体内中间设置有直接膨胀型空气冷却器，直接膨胀型空气冷却器的左、右两侧分别设置有第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器，第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器与直接膨胀型空气冷却器的下部设置有循环水箱。本发明的空调机不仅能实现全年稳定供冷运行，满足数据中心高洁净度要求，而且能进一步达到节能的目的。
Description
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机，具体涉及一种由露点式间接蒸发冷却器、管式间接蒸发冷却器、直接膨胀型空气冷却器组成的数据中心专用的空调机。
背景技术
目前，随着电子信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个崭新的阶段。根据工业和信息化部联合国家发展和改革委员会、国土资源部、国家电力监管委员会、国家能源局发布的《关于数据中心建设布局的指导意见》，数据中心将会朝着超大型和资源节约型的方向发展。数据中心中空调系统能耗是影响数据中心能耗的重要因素，空调系统的节能技术将直接影响数据中心的PUE值。
蒸发冷却技术是一种利用干空气制取冷风或冷水的技术，将这项技术应用在全年需要供冷量的数据机房空调系统中，同时，与人工冷源配合使用，具有巨大节能潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机，不仅能实现全年稳定供冷运行，满足数据中心高洁净度要求，而且能进一步达到节能的目的。
本发明所采用的技术方案是，数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机，包括有机组壳体，机组壳体相对的两侧壁上均设置有新风进风口、回风进风口，回风进风口设置于新风进风口的上方；机组壳体内中间设置有直接膨胀型空气冷却器，直接膨胀型空气冷却器的左、右两侧分别设置有第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器，第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器与直接膨胀型空气冷却器的下部设置有循环水箱。
本发明的特点还在于，
新风进风口与回风进风口内均设置有风阀。
第一复合式蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有第一排风口；第二复合式蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有第二排风口。
第一排风口与第二排风口内均设置有排风阀。
第一复合式蒸发冷却器，包括有设置于循环水箱上方的第一露点间接蒸发冷却芯体，第一露点间接蒸发冷却芯体的上方依次设置有第一换热管组、第一布水器、第一挡水板、第一冷凝器及第一排风机；
第二复合式蒸发冷却器，包括有设置于循环水箱上方的第二露点间接蒸发冷却芯体，第二露点间接蒸发冷却芯体的上方依次设置有第二换热管组、第二布水器、第二挡水板、第二冷凝器及第二排风机；
直接膨胀型空气冷却器，包括有设置于循环水箱上方的压缩机，压缩机的上方依次设置有蒸发器，蒸发器的上方并排设置有膨胀阀及送风机，膨胀阀及送风机的左、右两侧均设置有隔板，膨胀阀及送风机的下部设置有支撑板，送风机对应的机组壳体侧壁上设置有送风口；
第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器及直接膨胀型空气冷却器之间通过管网连接。
第一露点间接蒸发冷却芯体与第二露点间接蒸发冷却芯体均为叉流式露点间接蒸发冷却芯体。
第一换热管组与第二换热管组均由多根水平设置的圆形换热管组成。
第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器及直接膨胀型空气冷却器之间的管网结构为：
直接膨胀型空气冷却器内的压缩机通过第一水管与第一冷凝器的进水口连接，第一冷凝器的出水口通过第二水管与第二冷凝器的进水口连接，第二冷凝器的出水口通过第三供水管与蒸发器的进水口连接，蒸发器的出水口与压缩机连接，形成闭合回路；
循环水箱通过供水管分别与第一布水器、第二布水器连接。
循环水箱内设有水质过滤器。
供水管上设置有循环水泵。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的空调机，采用两种类型的间接蒸发冷却器与直接膨胀式空气冷却器相结合，将直接膨胀式空气冷却器置于机组壳体内部中央，整个机组内的结构呈左右对称设置，增加了空气的制冷量和送风量，能够满足数据中心全年制冷需求。
2)本发明的空调机中采用两种类型的间接蒸发冷却器，分别是露点式间接蒸发冷却器和管式间接蒸发冷却器；由露点式间接蒸发冷却器先进行预冷，再由管式间接蒸发冷却器冷却工作空气，之后，工作空气经冷凝器排出、产出空气经蒸发器送入数据中心，露点式间接蒸发冷却器和管式间接蒸发冷却器共用一套连通循环水箱的布水系统，实现送风量的平衡。
3)本发明的空调机采用全回风运行模式，工作空气用全新风、产出空气用全回风，全回风能有效预防冬季结露现象，满足了数据中心高洁净度要求，且根据室外气象条件，有三种运行模式，实现了全年稳定运行。
附图说明
图1是本发明数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机的结构示意图。
图中，1.新风进风口，2.回风进风口，3.第一布水器，4.第一挡水板，5.第一冷凝器，6.第一排风机，7.第一排风口，8.第一露点间接蒸发冷却芯体，9.第一换热管组，10.压缩机，11.蒸发器，12.水质过滤器，13.循环水箱，14.循环水泵，15.膨胀阀，16.送风口，17.送风机，18.第二排风口，19.第二露点间接蒸发冷却芯体，20.第二换热管组，21.第二布水器，22.第二挡水板，23.第二冷凝器，24.第二排风机，25.供水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机，其结构如图1所示，包括有机组壳体，机组壳体相对的两侧壁上均设置有新风进风口1、回风进风口2，回风进风口2设置于新风进风口1的上方；机组壳体内设置有直接膨胀型空气冷却器，直接膨胀型空气冷却器的左、右两侧分别设置有第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器，第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器与直接膨胀型空气冷却器的下部设置有循环水箱13。
新风进风口1与回风进风口2内均设置有风阀。
第一复合式蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有第一排风口7；第二复合式蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有第二排风口18；第一排风口7与第二排风口18内均设置有排风阀。
第一复合式蒸发冷却器，其结构如图1所示，包括有设置于循环水箱13上方的第一露点间接蒸发冷却芯体8，第一露点间接蒸发冷却芯体8的上方依次设置有第一换热管组9、第一布水器3、第一挡水板4、第一冷凝器5及第一排风机6。
第二复合式蒸发冷却器，其结构如图1所示，包括有设置于循环水箱13上方的第二第一露点间接蒸发冷却芯体19，第二露点间接蒸发冷却芯体19的上方依次设置有第二换热管组20、第二布水器21、第二挡水板22、第二冷凝器23及第二排风机24。
第一露点间接蒸发冷却芯体8与第二露点间接蒸发冷却芯体19均为叉流式露点间接蒸发冷却芯体；交叉式露点间接蒸发冷却芯体包括垂直的干湿通道，干通道上以一次风进入方向、沿对角线从下到上设置有一行通孔，使空气进入湿通道。
第一换热管组9与第二换热管组20均由多根水平设置的圆形换热管组成。
循环水箱13内设有水质过滤器12，循环水箱13通过供水管25分别与第一布水器3、第二布水器21连接，供水管25上设置有循环水泵14。
直接膨胀型空气冷却器，其结构如图1所示，包括有设置于循环水箱13上方的压缩机10，压缩机10的上方依次设置有蒸发器11，蒸发器11的上方并排设置有膨胀阀15及送风机17，膨胀阀15及送风机17的左右两侧设置有隔板，膨胀阀15及送风机17的下部设置有支撑板，送风机17对应的机组壳体侧壁上设置有送风口16。其中膨胀阀15及送风机17的左右两侧设置隔板，目的在于使得送、排风隔离开，膨胀阀15及送风机17底部的支撑板用于撑起送风机17。
直接膨胀型空气冷却器内的压缩机10通过第一水管与第一复合式蒸发冷却器内第一冷凝器5的进水口连接，第一冷凝器5的出水口通过第二水管与第二复合式蒸发冷却器内第二冷凝器23的进水口连接，第二冷凝器23的出水口通过第三供水管与直接膨胀型空气冷却器内蒸发器11的进水口连接，蒸发器11的出水口与压缩机10连接，形成闭合回路。
本发明数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机的风系统工作过程如下：
(1)在0℃以下的室外气象条件下，关闭循环水泵14，直接膨胀型空气冷却器不运行，第一布水器3和第二布水器21都不喷淋水，即为热回收模式：
室外的冷空气分别经过机组壳体两侧壁上的新风进风口1进入机组壳体内，分别经过第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器后，由第一排风机6经第一排风口7排至室外，由第二排风机24经第二排风口18排至室外；
室内的回风分别经机组壳体两侧壁上的回风进风口2进入机组壳体内，分别流动至第一换热管组9及第二换热管组20处，汇聚后由送风机17经送风口16送入机房内，预防了冬季结冰的现象。
(2)如果室外的干球温度不够低，不能将室内回风冷却至设定温度，则开启循环水泵14，直接膨胀型空气冷却器不运行，即为蒸发冷却模式：
室外的冷空气分别经过机组壳体两侧壁上的新风进风口1进入机组壳体内，分别经第一露点间接蒸发冷却芯体8、第二露点间接蒸发冷却芯体19冷却至接近露点温度，再分别与第一换热管组9、第二换热管组20处的回风交汇，此时只发生热交换不发生质交换，之后由第一排风机6经第一排风口7排至室外，由第二排风机24经第二排风口18排至室外；
室内的回风分别经机组壳体两侧壁上的回风进风口2进入机组壳体内，分别流动至第一换热管组9、第二换热管组20处进行等湿冷却，再由送风机17经送风口16送入机房内。
(3)当室外处于高温高湿环境时，开启循环水泵14，直接膨胀型空气冷却器运行，即联合运行模式：
室外的冷空气分别经过机组壳体两侧壁上的新风进风口1进入机组壳体内，经第一露点间接蒸发冷却芯体8、第二露点间接蒸发冷却芯体19冷却至接近露点温度，再分别与第一换热管组9、第二换热管组20外的水进行热湿交换，分别经第一挡水板4、第二挡水板22过滤空气中携带的水滴后，冷却的空气分别经第一冷凝器5、第二冷凝器23之后，由第一排风机6经第一排风口7排至室外，由第二排风机24经第二排风口18排至室外；
机房内回风分别经机组壳体两侧壁上的回风进风口2进入机组壳体内，分别经第一换热管组9、第二换热管组20处等湿冷却，再汇聚后经过蒸发器11再次冷却之后，由送风机17经送风口16送入机房内。
本发明数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机的水系统的工作过程如下：
循环水箱13中的水通过循环水泵14的作用经供水管分别送到第一布水器3、第二布水器21中，然后在重力的作用下，第一布水器3中的水依次经第一换热管组9、第一露点间接蒸发冷却芯体8，最后落入循环水箱13中，第二布水器21中的水依次经第二换热管组20、第二露点间接蒸发冷却芯体19，最后落入循环水箱13中。
本发明数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机中直接膨胀型空气冷却器的制冷剂工作过程：
压缩机10将气态的制冷剂压缩为高温高压的液态制冷剂，然后分别送到第一冷凝器5、第二冷凝器23，经散热后成为中温中压的液态制冷剂，膨胀阀15实现冷凝压力到蒸发压力的压降，同时控制制冷剂流量，液态制冷剂进入蒸发器11，空间突然增大、压力减小，液态制冷剂就会汽化，吸收大量的热量，蒸发器11就会变冷，然后气态的制冷剂回到压缩机10继续压缩、继续循环。
本发明数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机中，换热管组旁的回风进风口采用全回风、露点间接蒸发冷却芯体旁的新风进风口采用全新风，且直接膨胀型空气冷却器内的冷凝器位于排风机下方，充分利用了工作空气的冷量，实现冷量再次回收利用。本发明的空调机不仅能实现全年稳定供冷运行，满足数据中心高洁净度要求，而且能进一步达到节能的目的。
Claims (5)
1.数据中心用蒸发冷却-直接膨胀相结合的空调机，其特征在于，包括有机组壳体，所述机组壳体相对的两侧壁上均设置有新风进风口(1)、回风进风口(2)，所述回风进风口(2)设置于所述新风进风口(1)的上方；所述机组壳体内中间设置有直接膨胀型空气冷却器，直接膨胀型空气冷却器的左、右两侧分别设置有第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器，所述第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器与直接膨胀型空气冷却器的下部设置有循环水箱(13)；
所述第一复合式蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有第一排风口(7)；所述第二复合式蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有第二排风口(18)；
所述第一复合式蒸发冷却器，包括有设置于循环水箱(13)上方的第一露点间接蒸发冷却芯体(8)，所述第一露点间接蒸发冷却芯体(8)的上方依次设置有第一换热管组(9)、第一布水器(3)、第一挡水板(4)、第一冷凝器(5)及第一排风机(6)；
所述第二复合式蒸发冷却器，包括有设置于循环水箱(13)上方的第二露点间接蒸发冷却芯体(19)，所述第二露点间接蒸发冷却芯体(19)的上方依次设置有第二换热管组(20)、第二布水器(21)、第二挡水板(22)、第二冷凝器(23)及第二排风机(24)；
所述第一露点间接蒸发冷却芯体(8)与第二露点间接蒸发冷却芯体(19)均为叉流式露点间接蒸发冷却芯体；
所述直接膨胀型空气冷却器，包括有设置于循环水箱(13)上方的压缩机(10)，所述压缩机(10)的上方依次设置有蒸发器(11)，所述蒸发器(11)的上方并排设置有膨胀阀(15)及送风机(17)，所述膨胀阀(15)及送风机(17)的左、右两侧均设置有隔板，所述膨胀阀(15)及送风机(17)的下部设置有支撑板，所述送风机(17)对应的机组壳体侧壁上设置有送风口(16)；
所述第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器及直接膨胀型空气冷却器之间通过管网连接；
所述第一复合式蒸发冷却器、第二复合式蒸发冷却器及直接膨胀型空气冷却器之间的管网结构为：
所述直接膨胀型空气冷却器内的压缩机(10)通过第一水管与第一冷凝器(5)的进水口连接，第一冷凝器(5)的出水口通过第二水管与第二冷凝器(23)的进水口连接，所述第二冷凝器(23)的出水口通过第三供水管与蒸发器(11)的进水口连接，所述蒸发器(11)的出水口与压缩机(10)连接，形成闭合回路；所述循环水箱(13)通过供水管(25)分别与第一布水器(3)、第二布水器(21)连接；
所述循环水箱(13)内设有水质过滤器(12)。
2.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，所述新风进风口(1)与回风进风口(2)内均设置有风阀。
3.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，所述第一排风口(7)与第二排风口(18)内均设置有排风阀。
4.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，所述第一换热管组(9)与第二换热管组(20)均由多根水平设置的圆形换热管组成。
5.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，所述供水管(25)上设置有循环水泵(14)。
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