CN107367002A - 一种空气冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空气冷却装置，用于数据中心的空气冷却，包括：冷却池、风机和储冰室；冷却池中设置有冷却管道，储冰室中设置有冷却除湿管道；数据中心的空气输出端通过管道与冷却池的冷却管道的输入端连接，储冰室通过冷却除湿管道与数据中心的空气输入端连接，冷却池的冷却管道的输出端与储冰室的冷却除湿管道的输入端通过管道连接；风机为三个，分别设置在数据中心与冷却池之间的管道上、冷却池与储冰室之间的管道上以及储冰室与数据中心之间的管道上，用于促进空气沿数据中心‑冷却池‑储冰室‑数据中心的方向流动。本发明的整个过程利用自然冷源，大幅度降低能源消耗，在温度较低的季节，无须启动任何的制冷设备，即可满足数据中心的冷却要求。

Description

一种空气冷却装置
技术领域
本发明涉及制冷制冷技术领域，特别是涉及一种空气冷却装置。
背景技术
数据中心是一个高能耗的建筑，其总能耗超过社会总能耗的2％以上，而数据中心的有30％以上的能源消耗为空调制冷，数据中心利用自然冷源，来代替机械制冷，是有效降低数据中心的能源消耗的有效途径。现有的可利用自然冷源的新风系统，在气温低的时候直接利用室外的冷空气代替空调，但是由于空气质量不达标而无法利用，即使有过滤系统，空气中的PM2.5依然无法有效过滤，从而对服务器、存储器等设备造成伤害，所以新风系统无法在数据中心制冷中推广和使用。还有，数据中心的运营成本很高，50％以上的运营成本为电费，电网的电费：白天用电高峰电费高，晚上用电谷期电费低，而数据中心的制冷用电与电网用电高峰重叠，造成运营成本高，加重了电网的负荷。所以减少用电高峰的用电量，既可以降低运用费用，也是一种有效的节能减排的手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种空气冷却装置，用于解决现有技术中的数据中心的冷却系统中能耗高、运营成本高和无法有效利用自然冷源的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种空气冷却装置，所述空气冷却装置用于数据中心的空气冷却，所述空气冷却装置包括：冷却池、风机和储冰室；
所述冷却池中设置有冷却管道，所述储冰室中设置有冷却除湿管道，所述数据中心的空气输出端通过管道与所述冷却池的冷却管道的输入端连接，所述储冰室通过冷却除湿管道与所述数据中心的空气输入端连接，所述冷却池的冷却管道的输出端与所述储冰室的冷却除湿管道的输入端通过管道连接；
所述风机为三个，分别设置在所述数据中心与所述冷却池之间的管道上、所述冷却池与所述储冰室之间的管道上以及所述储冰室与所述数据中心之间的管道上，用于促进空气沿数据中心-冷却池-储冰室-数据中心的方向流动。
可选的，所述风机为管道风机，所述风机的进出口与管道直接连接，并且连接处设置有柔性接头。
可选的，所述储冰室包括：第一级冷却除湿管路、第二级冷却除湿管路、第三级冷却除湿管路和输出管路；所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路依次连接，所述第一级冷却除湿管路的输入端通过管道与所述冷却池连接，所述第一级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路连接，所述第二级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路连接，所述第三级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路连接。
可选的，所述储冰室还包括：阀门，所述阀门为3个，分别为第一阀门、第二阀门、第三阀门，所述第一阀门设置在所述第一级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路之间，所述第二阀门设置在所述第二级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路之间，所述第三阀门设置在所述第三级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路之间。
可选的，所述冷却池设置为三个，分别为第一冷却池、第二冷却池、第三冷却池，所述数据中心的空气依次通过所述第一冷却池、所述第二冷却池、所述第三冷却池。
可选的，所述储冰室还包括：
温湿度传感器，分别设置于所述第一级冷却除湿管路内、所述第二级冷却除湿管路内、所述第三级冷却除湿管路内，用于检测所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路内的空气的温度和湿度。
可选的，所述储冰室还包括：控制器，所述控制器与所述阀门电连接，所述控制器通过数据线与所述温湿度传感器连接，用于获取各所述温湿度传感器的温湿度信号，所述控制器将各所述温湿度信号与标准阈值比较，当所述温湿度信号低于所述标准阈值时，控制所述温湿度信号对应的所述阀门打开；当所述温湿度信号高于所述标准阈值时，控制所述温湿度信号对应的所述阀门关闭。
可选的，所述储冰室内装有冰块，所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路与冰块充分接触，用于对所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路内的空气除湿。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的空气冷却装置，将数据中心运行过程中产生的热空气通过管道依次经过冷却池和储冰室，将热空气降到适合的温度，并通过冷凝法除去空气中的湿度，再送入数据中心的冷却系统。整个过程充分利用自然冷源，大幅度降低能源消耗；在温度较低的季节，无须启动任何的制冷设备，即可满足数据中心的冷却要求。在外部气温达不到要求时，数据中心的热空气经过多级水冷，达到较低的温度再进入储冰室，制冰室中用较少的冷源即可让空气达到标准。并且，整个过程循环利用数据中心的空气，不引用外部冷源，空气质量符合标准，不会对服务器、存储器等设备造成伤害。
本发明提供的空气冷却装置，只有风机需要供电，当市电停电时，只需启动低功率的后备电源保障风机正常运行即可，冷却池和储冰室可以长时间不用供电，因此，本发明提供的空气冷却装置即使在断电的情况下，也会在较长时间内保持制冷系统的正常运行，不会造成数据中心因制冷系统故障而无法正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明空气冷却装置的实施例的结构示意图；
图2为本发明空气冷却装置的实施例中储冰室的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种空气冷却装置，用于解决现有技术中的数据中心的冷却系统能耗高、运营成本高和不能有效利用自然冷源的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种空气冷却装置，用于数据中心的空气冷却。
图1为本发明空气冷却装置的实施例的结构示意图，如图1所示，空气冷却装置具体包括：冷却池3、风机2和储冰室4；其中，
冷却池3中设置有冷却管道，储冰室4中设置有除湿管道，数据中心1的空气输出端通过管道与冷却池3的冷却管道的输入端连接，储冰室4通过冷却除湿管道与数据中心1的空气输入端连接，冷却池3的冷却管道的输出端与储冰室4的冷却除湿管道的输入端通过管道连接；
风机为三个，分别设置在数据中心1与冷却池3之间的管道上、冷却池3与储冰室4之间的管道上以及储冰室4与数据中心1之间的管道上，用于促进空气沿数据中心1-冷却池3-储冰室4-数据中心1的方向循环流动。其中，风机2为管道风机，风机的进出口与管道直接连接，并且连接处设置有柔性接头。
图2为本发明空气冷却装置的实施例中储冰室的结构示意图。如图2所示，储冰室4包括：第一级冷却除湿管路、第二级冷却除湿管路、第三级冷却除湿管路和输出管路；第一级冷却除湿管路、第二级冷却除湿管路、第三级冷却除湿管路依次连接，第一级冷却除湿管路的输入端通过管道与冷却池3连接，第一级冷却除湿管路的输出端与输出管路连接，第二级冷却除湿管路的输出端与输出管路连接，第三级冷却除湿管路的输出端与输出管路连接。可选的，储冰室4内装有冰块，第一级冷却除湿管路、第二级冷却除湿管路、第三级冷却除湿管路与冰块充分接触，用于对第一级冷却除湿管路、第二级冷却除湿管路、第三级冷却除湿管路内的空气除湿。可选的，储冰室4还包括3个阀门，分别为第一阀门、第二阀门、第三阀门，第一阀门设置在第一级冷却除湿管路的输出端与输出管路之间，第二阀门设置在第二级冷却除湿管路的输出端与输出管路之间，第三阀门设置在第三级冷却除湿管路的输出端与输出管路之间。
可选的，冷却池3设置为三个，分别为第一冷却池、第二冷却池、第三冷却池，数据中心1的空气依次通过第一冷却池、第二冷却池、第三冷却池。
可选的，储冰室4还包括：温湿度传感器，分别设置于第一级冷却除湿管路内、第二级冷却除湿管路内、第三级冷却除湿管路内，用于检测第一级冷却除湿管路、第二级冷却除湿管路、第三级冷却除湿管路内的空气的温度和湿度。
可选的，储冰室4还包括：控制器，控制器与第一阀门、第二阀门、第三阀门电连接，控制器通过数据线与温湿度传感器连接，用于获取各温湿度传感器的温湿度信号，控制器将各温湿度信号与标准阈值比较，当温湿度信号低于标准阈值时，控制温湿度信号对应的阀门打开；当温湿度信号高于标准阈值时，控制温湿度信号对应的阀门关闭。
进一步的，管道进入储冰室，以不同的管道长度，设计有多个阀门，如图2所示，如果空气的温湿度合格，则第一个阀门打开，冷气经过第一阀门进入数据中心冷气管道系统；如不合规，第一个阀门打开关闭，空气经管道继续在储冰室流动，继续降温除湿，如符合标准，此第二阀门打开，冷气经过第二阀门进入数据中心冷却系统；依次类推。
因数据中心要求进入冷却系统的冷气的温度不会要求太低，10度～15度之间，湿度在30％～55％之间最为理想，空气经过多级水冷，温度已经可以降到20度以下，从20度降到10度，只要控制空气留在储冰室里的热交换时间，空气完全可以达到数据中心使用标准。
本方案因为是使用数据中心的循环空气，且数据中心机房内没有任何水的进入，空气的湿度在此方案中也很容易达到标准。
进一步的：储冰室的制冰过程，错开电网的用电高峰，利用电网在晚上或其他的电网用电低谷时间制冰，一是在此利用电网的过剩电力，助力电网削峰填谷；二是此时电网的电价较低，为数据中心减少电费支出，提高数据中心的运营效益。
本发明的优点在于：1、充分利用自然冷源，按级依次冷却数据中心的循环空气，在以温度较低的空气通过储冰室，让空气达到适合的温度，并通过冷凝法除去空气中的湿度，再送入数据中心冷却设备。整个过程利用自然冷源，并以冰室的人工制冷补充，整个过程消耗能源大幅度降低，在温度较低的季节，更无须启动任何的制冷设备，即可满足数据中心的冷却要求。整个过程无任何化学制剂的使用。另外，本方案也可以充分利用自然界现有的水冷源：如水库水、地下水、江河湖泊等温度较低的冷源。
2、储冰室的制冰过程完全可以避开电网用电高峰，充分利用电网谷期的过剩电能，且可享受较低的电网谷期电价，降低数据中心的运营成本，提高数据中心的运营效益，协助电网削峰填谷也是一种有效的节能减排的有效手段。
3、市电停电，只需启动低功率的后备电源保障风机正常运行即可，因为冷却空气的水和储冰室可以坚持较长的时间。
4、因为数据中心的负载及热量比较稳定，水在冷却空气的过程中，同时取得了空气中的热量，这些已经获取热量的水，可以用来供暖、作为热电厂的预备水源、用来温室植物种植等。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种空气冷却装置，所述空气冷却装置用于数据中心的空气冷却，其特征在于，所述空气冷却装置包括：冷却池、风机和储冰室；
所述冷却池中设置有冷却管道，所述储冰室中设置有冷却除湿管道，所述数据中心的空气输出端通过管道与所述冷却池的冷却管道的输入端连接，所述储冰室通过冷却除湿管道与所述数据中心的空气输入端连接，所述冷却池的冷却管道的输出端与所述储冰室的冷却除湿管道的输入端通过管道连接；
所述风机为三个，分别设置在所述数据中心与所述冷却池之间的管道上、所述冷却池与所述储冰室之间的管道上以及所述储冰室与所述数据中心之间的管道上，用于促进空气沿数据中心-冷却池-储冰室-数据中心的方向流动。
2.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，所述风机为管道风机，所述风机的进出口与管道直接连接，并且连接处设置有柔性接头。
3.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，所述储冰室包括：第一级冷却除湿管路、第二级冷却除湿管路、第三级冷却除湿管路和输出管路；所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路依次连接，所述第一级冷却除湿管路的输入端通过管道与所述冷却池连接，所述第一级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路连接，所述第二级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路连接，所述第三级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路连接。
4.根据权利要求3所述的空气冷却装置，其特征在于，所述储冰室还包括：阀门，所述阀门为3个，分别为第一阀门、第二阀门、第三阀门，所述第一阀门设置在所述第一级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路之间，所述第二阀门设置在所述第二级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路之间，所述第三阀门设置在所述第三级冷却除湿管路的输出端与所述输出管路之间。
5.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，所述冷却池设置为三个，分别为第一冷却池、第二冷却池、第三冷却池，所述数据中心的空气依次通过所述第一冷却池、所述第二冷却池、所述第三冷却池。
6.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，所述储冰室还包括：
温湿度传感器，分别设置于所述第一级冷却除湿管路内、所述第二级冷却除湿管路内、所述第三级冷却除湿管路内，用于检测所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路内的空气的温度和湿度。
7.根据权利要求6所述的空气冷却装置，其特征在于，所述储冰室还包括：控制器，所述控制器与所述阀门电连接，所述控制器通过数据线与所述温湿度传感器连接，用于获取各所述温湿度传感器的温湿度信号，所述控制器将各所述温湿度信号与标准阈值比较，当所述温湿度信号低于所述标准阈值时，控制所述温湿度信号对应的所述阀门打开；当所述温湿度信号高于所述标准阈值时，控制所述温湿度信号对应的所述阀门关闭。
8.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，所述储冰室内装有冰块，所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路与冰块充分接触，用于对所述第一级冷却除湿管路、所述第二级冷却除湿管路、所述第三级冷却除湿管路内的空气冷却和除湿。
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