CN106949585A - 一种机房空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机房空调系统，属于数据中心硬件设备技术领域，蒸发器的出口端连接有供水管路，蒸发器的进口端通过三通阀连接有回水管路，三通阀的开口一通过管道与蒸发器连通，三通阀的开口二通过管道与回水管路连接，三通阀的开口三通过管道与自然冷却盘管连接，自然冷却盘管的一侧设置有自然风进管，自然冷却盘管的另一侧设置有自然风出管，自然风进管上设置有凝露温度传感器，自然风进管连接有进风过滤器，进风过滤器内设置有交错设置的一级过滤件和二级过滤件。本发明具有对引入机房内自然冷却的空气采用折线双极过滤，并利用凝露温度传感器，可确保为机房提供洁净的满足温湿度要求的空气，确保三种冷却模式的可靠运行的优点。

Description

一种机房空调系统
技术领域
本发明涉及一种机房空调系统，属于数据中心硬件设备技术领域，尤其适用于带自然冷却风冷的复合型空调系统。
背景技术
云计算时代的数据中心，一方面要求数据中心保持高可用性特点，能高效地、安全地运营；另一方面，用户会尽可能要求数据中心降低能源消耗和运行成本；而且数据中心必须具备灵活的扩展能力，以应对多变的业务需求及未来的不确定因素。根据最新统计，机房空调系统占整个数据中心的电耗比例达到近45%左右，其中冷源部分占到2/3。因此，绿色数据中心的构建，机房空调的节能解决方案成了重中之重。
通过分析发现机房空调具有以下特点：一、显热量大。通信机房中设备散发热量时显热，机房内显热比可高达95%；二、潜热量小。大中型通信机房大多采用人机分离的管理模式，且新风一般是经过温湿度预处理后再进入机房，因此机房内潜热主要来自工作人员及室外空气，潜热量较小；三、风量大、焓差小。由于机房内发热量比较集中，IT设备较密集，所以需要较大的风量将热流量带走，以使机房内温湿度均匀，且在允许的基数及波动范围内；四、不间断运行、全年制冷。机房内设备散热全年365天、全天24小时，不间断运行的稳态热源，即使在冬季，通信机房内也需要制冷，在空调设备的电源供给方面有较高的要求，需要一套不间断制冷的空调保障系统；五、温湿度要求严格。对环境的要求越来越高，是由于IT设备的制造精度越来越高，相对湿度过高会增强磁头的磨损和腐蚀，相对湿度过低引起静电释放的强度增大，造成元器件的故障，温度过高会引起设备故障率升高，甚至直接造成设备宕机等；六、洁净度要求高。灰尘在散热板上堆积也将增加热阻，在高湿环境下会加快设备的腐蚀，腐蚀性气体会快速破坏IT设备，导致末端电阻值增大等。
此外，常规的制冷系统，即便室外温度低于或远低于其循环冷冻水温，冷水机组运行也照常运行，耗能较大。基于节能降耗的环保要求，以及考虑到在室外温度较低，或者华北、西北及东北等特殊地区的低温环境，提出有自然冷却的空调。但是，现有的带自然冷却的空调，经常会出现引入机房内空气不洁净，或者引入空气湿度较大，出现设备凝露以及腐蚀破坏的问题。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种机房空调系统，对引入机房内自然冷却的空气采用折线双极过滤，并利用凝露温度传感器，可确保为机房提供洁净的满足温湿度要求的空气，确保三种冷却模式的可靠运行。
本发明的技术方案如下：一种机房空调系统，包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器的出口端连接有供水管路，所述蒸发器的进口端通过三通阀连接有回水管路，所述三通阀的开口一通过管道与蒸发器连通，三通阀的开口二通过管道与回水管路连接，三通阀的开口三通过管道与自然冷却盘管连接，所述自然冷却盘管的一侧设置有自然风进管，自然冷却盘管的另一侧设置有自然风出管，所述自然风进管上设置有凝露温度传感器，自然风进管连接有进风过滤器，所述进风过滤器内设置有交错设置的一级过滤件和二级过滤件。
本发明的技术方案还包括：所述进风过滤器包括壳体，所述一级过滤件的下端固定在壳体的下端，一级过滤件的上端与壳体上端留有空隙，所述二级过滤件的上端固定在壳体的上端，二级过滤件的下端与壳体下端留有空隙。
本发明的技术方案还包括：所述一级过滤件呈圆形板状结构，一级过滤件的前侧设置有纤维拦截过滤层，一级过滤件的后侧设置有活性炭吸附过滤层。
本发明的技术方案还包括：所述二级过滤件呈矩形板状结构，二级过滤件包括静电过滤层。
本发明的技术方案还包括：所述壳体的出口端设置有渐缩形出风口。
本发明的技术方案还包括：所述自然冷却盘管包括并排设置的冷却单管，相邻的冷却单管之间留有空隙，所述自然风进管的出口端设置有一组出风单管，所述出风单管与冷却单管平行设置。
本发明的有益效果是：首先，采用带有自然冷却风冷的冷水机组，能够根据室外环境进行机械制冷、部分自然冷却、全部自然冷却的三种模式的选择，当室外温度较低时，可以利用冷空气直接冷却循环冷冻水，从而在冬季减少或完全不需要开启压缩机制冷即可为空调室内机提供冷量，利用天然环境的低温空气冷却循环冷冻水，可以实现无压缩机运行制冷，显著节省压缩机的电耗；其次，设计了进风过滤器对引入的空气进行过滤，并且，采用两级折线过滤结构，即进入机房的空气，先后经过交错布置的一级过滤件和二级过滤件，通过对空气的通过路径的改变，可以提高过滤效果；最后，在自然风进管上还设计了凝露温度传感器，可对进入机房空气的温度和湿度进行监测，避免由于引入空气湿度过大对机房内设备的腐蚀破坏。
附图说明
图1是本发明的示意图。
1、供水管路，2、回水管路，3、压缩机，4、冷凝器，5、膨胀阀，6、蒸发器，7、三通阀，8、自然冷却盘管，9、冷却风机，10、凝露温度传感器，11、水泵，12、进风过滤器，13、一级过滤件，14、二级过滤件。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种机房空调系统，包括依次连接的压缩机3、冷凝器4、膨胀阀5和蒸发器6，其中，蒸发器6的出口端连接有供水管路1，在供水管路1上安装有水泵11，用来将从空调系统冷却的冷冻水提供给机房降温。蒸发器6的进口端通过三通阀7连接有回水管路2，用来将从机房循环后的冷却水引入空调系统进行降温。
具体地，三通阀7有三个开口，分别是与蒸发器6连通的开口一C，与供水管路2连通的开口二A，与与自然冷却盘管8连通的开口三B，从而可使空调系统实现三种不同的制冷模式。
本发明的机房空调系统的工作原理是：在控制系统管理下，当冷凝器4的进风温度低于自然冷却启动温度时，自然冷却便开始工作，进入部分自然冷却模式，从数据中心来的回水被送到自然冷却盘管8先利用室外低温空气进行冷却，这是预冷却的阶段；再被送到冷水机组的蒸发器6冷却，减轻了压缩机的工作负荷，此时，自然冷却盘管8与压缩机3机械制冷同时工作。随着冷凝器4的进风温度逐渐降低，自然冷却制冷量逐渐增加，压缩机3机械制冷量自动卸载，逐渐减少；当冷凝器4的进风温度降到完全自然冷却温度时，进入全部自然冷却模式，制冷量由自然冷却盘管8独立提供，压缩机3机械制冷循环停止运行。
具体地三种运行模式为：
一、机械制冷模式：三通阀7在A位正常打开，B位关闭。从回水管路2来的回水直接进蒸发器6冷却。压缩机3与风冷冷凝器4均运行在机械制冷模式。
二、部分自然冷却模式：当位于自然冷却盘管8一侧的自然风进管的空气温度降到低于自然冷却启动温度时，三通阀7在B位打开，A位关闭，从回水管路2来的回水直接进入自然冷却盘管8，在进入蒸发器6前先利用室外空气进行冷却。也就是说，部分自然冷却模式时，回水是靠自然冷却盘管8预冷却再靠压缩机3机械制冷的蒸发器6冷却。
三、全部自然冷却模式：当于自然冷却盘管8一侧的自然风进管的空气温度降到设定值时，三通阀7在B位打开，A位关闭，冷却工作全靠自然冷却盘管8进行，压缩机3机械制冷停止工作。
本发明中，为了提高进入自然风的洁净度，设计了进风过滤器12，并且，采用两级折线过滤结构，即在进风过滤器12内设计交错设置的一级过滤件13和二级过滤件14。当需要向机房内引入洁净空气时，进入的空气先后经过交错布置的一级过滤件13和二级过滤件14，通过对空气的通过路径的改变，可以提高过滤效果。并且，在自然风进管上还设计了凝露温度传感器10，可对进入机房空气的温度和湿度进行监测，避免由于引入空气湿度过大对机房内设备的腐蚀破坏。
多数情况下，与自然冷却盘管8内的冷却水换热后的自然风，通过冷却风机9排向机房，当进入的自然风湿度较大时，可以将部分换热后的自然风与新进的自然风进行混合。
本发明中，进风过滤器12包括壳体，进风过滤器12的壳体的出口端设置有渐缩形出风口，能够提高风速，便于提高换热效率。其中，一级过滤件13的下端固定在壳体的下端，一级过滤件13的上端与壳体上端留有空隙，二级过滤件14的上端固定在壳体的上端，二级过滤件14的下端与壳体下端留有空隙。具体地，一级过滤件13设计呈圆形板状结构，一级过滤件13的前侧设置有纤维拦截过滤层，一级过滤件13的后侧设置有活性炭吸附过滤层，二级过滤件14设计呈矩形板状结构，二级过滤件14包括静电过滤层，采用三种不同的过滤方式，能够提高对进入空气的净化效果。
自然冷却盘管8包括并排设置的冷却单管，在相邻的冷却单管之间留有空隙，在自然风进管的出口端设置有一组出风单管，并且，出风单管与冷却单管平行设置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机房空调系统，包括依次连接的压缩机（3）、冷凝器（4）、膨胀阀（5）和蒸发器（6），所述蒸发器（6）的出口端连接有供水管路（1），其特征在于：所述蒸发器（6）的进口端通过三通阀（7）连接有回水管路（2），所述三通阀（7）的开口一通过管道与蒸发器（6）连通，三通阀（7）的开口二通过管道与回水管路（2）连接，三通阀（7）的开口三通过管道与自然冷却盘管（8）连接，所述自然冷却盘管（8）的一侧设置有自然风进管，自然冷却盘管（8）的另一侧设置有自然风出管，所述自然风进管上设置有凝露温度传感器（10），自然风进管连接有进风过滤器（12），所述进风过滤器（12）内设置有交错设置的一级过滤件（13）和二级过滤件（14）。
2.如权利要求1所述的一种机房空调系统，其特征在于：所述进风过滤器（12）包括壳体，所述一级过滤件（13）的下端固定在壳体的下端，一级过滤件（13）的上端与壳体上端留有空隙，所述二级过滤件（14）的上端固定在壳体的上端，二级过滤件（14）的下端与壳体下端留有空隙。
3.如权利要求2所述的一种机房空调系统，其特征在于：所述一级过滤件（13）呈圆形板状结构，一级过滤件（13）的前侧设置有纤维拦截过滤层，一级过滤件（13）的后侧设置有活性炭吸附过滤层。
4.如权利要求3所述的一种机房空调系统，其特征在于：所述二级过滤件（14）呈矩形板状结构，二级过滤件（14）包括静电过滤层。
5.如权利要求2所述的一种机房空调系统，其特征在于：所述壳体的出口端设置有渐缩形出风口。
6.如权利要求1至5任一所述的一种机房空调系统，其特征在于：所述自然冷却盘管（8）包括并排设置的冷却单管，相邻的冷却单管之间留有空隙，所述自然风进管的出口端设置有一组出风单管，所述出风单管与冷却单管平行设置。
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