CN104197447B - 转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统 - Google Patents

转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统 Download PDF

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本发明公开的转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,包括蒸发冷却空调机组,蒸发冷却空调机组通过大环境送风管与机房大环境连通,机房大环境通过大环境回风管分别与大环境排风管和大环境回风支管相连接,大环境回风支管与蒸发冷却空调机组相连接;蒸发冷却空调机组通过小环境送风管与机房小环境连通,蒸发冷却空调机组还连接有小环境地排风管,小环境地排风管的多个支管分别与机房小环境地面上的多个风口连通。本发明的机房大小环境空调系统采用大小环境分别送风,能形成机房良好的气流组织,能有效排出设备发热量,利用除湿转轮将设备发热量有效回收,提高能源利用效率。

Description

转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统
技术领域
本发明属于空调设备技术领域,具体涉及一种转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统。
背景技术
通信机房设备发热是形成冷负荷的最主要原因,由于设备发热量很大,因而具有高显热低潜热的特点。
目前,通信机房大多采用传统的全面送风方式,这样容易造成空调系统送风量大、能耗增加、空调规模庞大、设备投资及运行费用显著增加。与此同时,现有的空调系统无法很好的回收利用机柜的发热量,从而造成能量浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,采用大小环境分别送风,形成了机房良好的气流组织,不仅能有效排出设备发热量,还利用除湿转轮将设备发热量有效回收,提高了能源利用效率。
本发明采用的技术方案是,转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,包括有蒸发冷却空调机组,蒸发冷却空调机组通过大环境送风管与机房大环境连通,机房大环境通过大环境回风管分别与大环境排风管和大环境回风支管相连接,大环境回风支管与蒸发冷却空调机组相连接;蒸发冷却空调机组通过小环境送风管与机房小环境连通,蒸发冷却空调机组还连接有小环境地排风管,小环境地排风管的多个支管分别与机房小环境地面上的多个风口连通。
本发明的特点还在于:
其中大环境送风管伸入机房大环境内靠近顶部处,且伸入机房大环境内的大环境送风管上设置有多个大环境送风口。
其中小环境送风管伸入机房小环境内多个机柜的上方,且伸入机房小环境内的小环境送风管上设置有多个小环境送风口。
其中大环境回风管伸入机房大环境内靠近顶部处,且伸入机房大环境内的大环境回风管上设置有多个大环境回风口。
蒸发冷却空调机组,包括有机组壳体,机组壳体一侧壁的上、下分别设置有排风口和进风口,与进风口相对的机组壳体另一侧壁上设置有送风口,大环境送风管的一端与送风口相连通,
机组壳体内按新风进入后流动方向依次设置有过滤器、除湿转轮、管式间接蒸发冷却器、表冷器、直接蒸发冷却器、挡水板a及大环境送风机,除湿转轮与管式间接蒸发冷却器之间形成回风室,的小环境地排风管连接于除湿转轮后方对应的机组壳体侧壁上,回风室下部对应的机组壳体底部设置有回风口,大环境回风支管与该回风口连通,回风室内靠近回风口处设置有百叶风阀,管式间接蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有二次送风口,小环境送风管与该二次送风口相连通,二次送风口内设置有二次风机。
管式间接蒸发冷却器,包括有换热管组,换热管组的上方依次设置有填料a、布水器a及挡水板b;换热管组的下方设置有水箱a,水箱a通过第一供水管与布水器a连接,第一供水管上设置有水泵a;换热管组与水箱a之间形成二次风道,二次风道对应的机组壳体侧壁上设置有二次进风口。
二次风道的上部与百叶风阀等高齐平。
换热管组由多根水平设置的换热管组成。
表冷器上分别连接有冷冻水进管和冷冻水出管。
直接蒸发冷却器,包括有填料b,填料b的上方设置有布水器b,填料b的下方设置有水箱b,水箱b通过第二供水管与布水器b连接;第二供水管上设置有水泵b。
本发明的有益效果在于:
1)本发明的机房大小环境空调系统采用大小环境分别送风,能够形成良好的气流组织,有效排出设备发热量,同时满足工艺和舒适性要求。
2)本发明的机房大小环境空调系统将除湿转轮与蒸发冷却相结合,能够扩大蒸发冷却空调机组的应用范围,提高直接蒸发冷却的效率,同时增大空调机组的温降效果,有效降低大环境的送风温度。
3)本发明的机房大小环境空调系统利用低温高湿的二次空气作为小环境送风,来消除机柜的高显热量,吸收了机柜发热量的二次空气作为转轮除湿的再生空气,提高能源利用效率。
4)本发明的机房大小环境空调系统,在回风室内设置百叶风阀,能够将大环境温度较低的回风一部分用作间接蒸发冷却器的二次空气,提高间接蒸发冷却效率;一部分返回到空调系统,有助于减少新风量,进而减少新风过滤负担、降低新风冷负荷。
5)本发明的机房大小环境空调系统,在间接蒸发冷却器的上部布置填料,一方面能够起到预冷喷淋水的作用,提高间接蒸发冷却效率;另一方面,能够使二次空气与水膜的热湿交换更加充分,降低小环境的送风温度,同时填料的湿式过滤功能,能净化小环境空气,满足机房洁净度要求。
附图说明
图1是本发明转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统的结构示意图。
图中,1.排风口,2.进风口,3.过滤器,4.除湿转轮,5.回风口,6.百叶风阀,7.水箱a,8.二次进风口,9.换热管,10.填料a,11.布水器a,12.水泵a,13.表冷器,14.水泵b,15.水箱b,16.填料b,17.挡水板a,18.大环境送风机,19.挡水板b,20.二次风机,21.冷冻水进管,22.冷冻水出管,23.布水器b,24.机房大环境,25.机柜,26.送风口,G1.大环境送风管,G2.小环境送风管,H.大环境回风管,H1.大环境回风支管,H2.小环境地排风管,P1.大环境排风管。
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。
本发明转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,其结构如图1所示,包括有蒸发冷却空调机组,蒸发冷却空调机组的送风口26通过大环境送风管G1与机房大环境24连通,机房大环境24通过大环境回风管H分别连接有大环境排风管P1和大环境回风支管H1,大环境回风支管H1与蒸发冷却空调机组的回风口5连接;蒸发冷却空调机组的二次送风口通过小环境送风管G2与机房小环境连通;蒸发冷却空调机组内除湿转轮4后方对应的机组壳体上连接有小环境地排风管H2,小环境地排风管H2的多个支管分别与机房小环境地面上的多个风口连接。
大环境送风管G1伸入机房大环境24内靠近顶部处,且伸入机房大环境24内的大环境送风管G1上设置有多个大环境送风口;多个大环境送风口呈均匀设置。
小环境送风管G2伸入机房小环境内多个机柜25的上方,且伸入机房小环境内的小环境送风管G2上设置有多个小环境送风口;多个小环境送风口呈均匀设置。
大环境回风管H伸入机房大环境24内靠近顶部处,且伸入机房大环境24内的大环境回风管H上设置有多个大环境回风口;多个大环境回风口均匀设置。
蒸发冷却空调机组,包括有机组壳体,机组壳体一侧壁上分别设置有排风口1和进风口2,排风口1位于进风口2的上部,与进风口2相对的机组壳体另一侧壁上设置有送风口26;机组壳体内按新风进入后流动方向依次设置有过滤器3、除湿转轮4、管式间接蒸发冷却器、表冷器13、直接蒸发冷却器、挡水板a17及大环境送风机18,除湿转轮4与管式间接蒸发冷却器之间形成回风室,回风室下部对应的机组壳体底部设置有回风口5,回风室内靠近回风口5处设置有百叶风阀6,管式间接蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有二次送风口,二次送风口内设置有二次风机20。
管式间接蒸发冷却器,包括有换热管组,换热管组由多根水平设置的换热管9组成;换热管组的上方依次设置有填料a10、布水器a11及挡水板b19;换热管组的下方设置有水箱a7,水箱a7通过第一供水管与布水器a11连接,第一供水管上设置有水泵a12;换热管组与水箱a7之间形成二次风道,二次风道的上部与百叶风阀6等高齐平,可以直接利用过滤后的新风,可以打开百叶风阀6利用回风;二次风道对应的机组壳体侧壁上设置有二次进风口8。
表冷器13上分别连接有冷冻水进管21和冷冻水出管22。
直接蒸发冷却器,包括有填料b16,填料b16的上方设置有布水器b23,填料b16的下方设置有水箱b15,水箱b15通过第二供水管与布水器b23连接;第二供水管上设置有水泵b14。
本发明转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,其风系统工作流程如下:
(1)大环境送、排风系统:包括四种空气处理模式,可根据室外气象条件和机房大环境空调要求灵活开启机组各功能段,实现不同的运行模式,既满足机房温湿度要求,又能达到节能的目的,这四种空气处理模式具体如下:
1)管式间接与直接两级蒸发冷却空气处理过程:
室外新风由进风口2进入机组壳体内,经过滤器3过滤后,进入除湿转轮4进行吸附除湿,经除湿后的空气与机房大环境24的部分回风在回风室内混合,混合后进入管式间接蒸发冷却器内,在换热管组内实现等湿冷却,然后经表冷器13进一步冷却,再经过直接蒸发冷却器,与填料b16表面的水膜进行热湿交换,实现降温加湿,经挡水板17脱水后,由大环境送风机18沿大环境送风管G1送入机房大环境24内,消除余热。
当机房大环境24内的回风焓值低于室外空气焓值时,回风沿大环境回风管H、大环境回风支管H1进入回风室内,部分回风穿过百叶风阀6与新风混合循环利用,另一部分回风进入管式间接蒸发冷却器,与从二次进风口8进入的室外新风一起作为管式间接蒸发冷却器的二次空气;但当回风的焓值高于室外空气的焓值时,回风全部经大环境排风管P1排出。
2)两级间接与直接的三级蒸发冷却空气处理过程:
采用自然冷源或者蒸发冷却高温冷水机组向表冷器13输送高温冷水,室外新风经除湿转轮4除湿和管式间接蒸发冷却器等湿降温后,进入表冷器13再次等湿降温,最后经直接蒸发冷却器等焓降温处理到送风状态点,由大环境送风机18经大环境送风管G1送入机房大环境24,消除余热余湿。
回风处理流程与空气处理模式1)相同,即当机房大环境24内的回风焓值低于室外空气焓值时,回风沿大环境回风管H、大环境回风支管H1进入回风室内,部分回风穿过百叶风阀6与新风混合循环利用,另一部分回风进入管式间接蒸发冷却器,与从二次进风口8进入的室外新风一起作为管式间接蒸发冷却器的二次空气;但当回风的焓值高于室外空气的焓值时,回风全部经大环境排风管P1排出。
3)间接与表冷除湿的空气处理过程:
当炎热的夏季依靠蒸发冷却不能满足机房温湿度要求时,向表冷器13输送机械制冷制取的低温冷水,关闭直接蒸发冷却器;室外新风经除湿转轮4除湿后,与机房大环境24内的部分回风混合,混合后进入管式间接蒸发冷却器,在换热管组内实现等湿冷却,然后进入表冷器13进行深度冷却除湿,处理到送风状态点,由大环境送风机18经过大环境送风管G1送入机房大环境24内,消除余热余湿。
温度较低的回风沿大环境回风管H、大环境回风支管H1进入回风室内,部分回风穿过百叶风阀6与新风混合循环利用,另一部分回风进入管式间接蒸发冷却器,与从二次进风口8进入的室外新风一起作为管式间接蒸发冷却器的二次空气。
4)当冬季室外空气温度较低时:
关闭间接蒸发冷却器的淋水,只开启直接蒸发冷却器,室外新风由进风口2进入机组壳体内,经过滤器3过滤后,与机房大环境24内的部分回风混合,经过直接蒸发冷却器,与填料b16表面的水膜进行热湿交换,实现等焓加湿,经挡水板17脱水后,由大环境送风机18沿大环境送风管G1送入机房大环境24内。
回风沿大环境回风管H、大环境回风支管H1进入回风室内,部分回风穿过百叶风阀6与新风混合循环利用,另一部分回风进入管式间接蒸发冷却器内,与从二次进风口8进入的温度较低的室外新风混合,由二次风机20向机房小环境送风;回风与室外温度较低的新风混合有效防止结露。
(2)小环境送排风系统,包括两种空气处理模式,具体如下:
1)在夏季和过渡季节,进入间接蒸发冷却器的二次空气与换热管表面的均匀水膜发生热湿交换,降温加湿后经过填料a10,与填料a10表面的水膜发生热湿交换,二次空气经过充分的热湿交换,降温加湿后经挡水板b19收水后,由二次风机20沿小环境送风管G2直接向机房小环境内的机柜25送风,带走机柜25的散热量;吸收了机柜25的热量后,温度较高的排风沿小环境地排风管H2进入除湿转轮4,作为再生空气为除湿转轮4再生提供热量,最后沿排风口1排出室外。
2)冬季,关闭间接蒸发冷却器的淋水,来自大环境的部分回风与从二次进风口8进入的温度较低的室外新风混合,混合后在二次风机20的带动下,经过换热管的外表面,沿小环境送风管G2直接向小环境的机柜25送风;回风与室外温度较低的新风混合有效防止结露。吸收了机柜25的热量后,排风沿小环境地排风管H2经过除湿转轮4,由排风口1排至室外。
本发明转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,其水系统工作流程如下:
(1)水系统流程:
1)管式间接蒸发冷却器循环水系统:
循环水箱a7中的水由水泵a12输送到布水器a11进行喷淋,在换热管9表面形成均匀水膜,水膜与二次空气接触发生热湿交换,并与管内的一次空气间接换热,最后在重力作用下落入循环水箱a7中,重复循环。
2)由外冷源提供的高温冷水或者低温冷水沿冷冻水进管21进入表冷器13内,与经过表冷器13的一次空气进行换热,吸收一次空气的热量,温度升高后沿冷冻水出管22返回到蒸发冷却高温冷水机组放热,依此循环。
3)直接蒸发冷却器循环水系统:
循环水箱b15中的循环水,由水泵b14输送到布水器b23进行喷淋,在填料b16表面形成均匀水膜,与一次空气接触发生热湿交换,最后在重力作用下落入循环水箱b15中,循环往复。
本发明转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,采用大小环境分别送风,能够形成机房良好的气流组织,不仅能够有效排出设备发热量,而且利用除湿转轮将热备发热量有效回收,提高能源利用效率。

Claims (1)

1.转轮除湿与蒸发冷却相结合的机房大小环境空调系统,其特征在于,包括有蒸发冷却空调机组,所述蒸发冷却空调机组通过大环境送风管(G1)与机房大环境(24)连通,所述机房大环境(24)通过大环境回风管(H)分别与大环境排风管(P1)和大环境回风支管(H1)相连接,所述大环境回风支管(H1)与蒸发冷却空调机组相连接;蒸发冷却空调机组通过小环境送风管(G2)与机房小环境连通,蒸发冷却空调机组还连接有小环境地排风管(H2),所述小环境地排风管(H2)的多个支管分别与机房小环境地面上的多个风口连通;
所述大环境送风管(G1)伸入机房大环境(24)内靠近顶部处,且伸入机房大环境(24)内的大环境送风管(G1)上设置有多个大环境送风口;
所述小环境送风管(G2)伸入机房小环境内多个机柜(25)的上方,且伸入机房小环境内的小环境送风管(G2)上设置有多个小环境送风口;
所述大环境回风管(H)伸入机房大环境(24)内靠近顶部处,且伸入机房大环境(24)内的大环境回风管(H)上设置有多个大环境回风口;
所述蒸发冷却空调机组,包括有机组壳体,所述机组壳体一侧壁的上、下分别设置有排风口(1)和进风口(2),与进风口(2)相对的机组壳体另一侧壁上设置有送风口(26),所述大环境送风管(G1)的一端与送风口(26)相连通,
所述机组壳体内按新风进入后流动方向依次设置有过滤器(3)、除湿转轮(4)、管式间接蒸发冷却器、表冷器(13)、直接蒸发冷却器、挡水板a(17)及大环境送风机(18),所述除湿转轮(4)与管式间接蒸发冷却器之间形成回风室,所述的小环境地排风管(H2)连接于除湿转轮(4)后方对应的机组壳体侧壁上,所述回风室下部对应的机组壳体底部设置有回风口(5),所述大环境回风支管(H1)与该回风口(5)连通,所述回风室内靠近回风口(5)处设置有百叶风阀(6),所述管式间接蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有二次送风口,所述小环境送风管(G2)与该二次送风口相连通,所述二次送风口内设置有二次风机(20);
所述管式间接蒸发冷却器,包括有换热管组,所述换热管组的上方依次设置有填料a(10)、布水器a(11)及挡水板b(19),所述填料a(10)一方面能够起到预冷喷淋水的作用,提高间接蒸发冷却效率;另一方面能使二次空气与水膜的热湿交换更加充分,降低小环境的送风温度,同时填料的湿式过滤功能,能净化小环境空气,满足机房洁净度要求;所述换热管组的下方设置有水箱a(7),所述水箱a(7)通过第一供水管与布水器a(11)连接,所述第一供水管上设置有水泵a(12);所述换热管组与水箱a(7)之间形成二次风道,所述二次风道对应的机组壳体侧壁上设置有二次进风口(8);
所述二次风道的上部与百叶风阀(6)等高齐平;
所述换热管组由多根水平设置的换热管(9)组成;
所述表冷器(13)上分别连接有冷冻水进管(21)和冷冻水出管(22);
所述直接蒸发冷却器,包括有填料b(16),所述填料b(16)的上方设置有布水器b(23),所述填料b(16)的下方设置有水箱b(15),所述水箱b(15)通过第二供水管与布水器b(23)连接;所述第二供水管上设置有水泵b(14)。
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