CN108006855A - 数据机房热回收高效冷却空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据机房热回收高效冷却空调系统，包括新风管道、溶液吸收装置、溶液再生装置、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、再热器及数据机房的用于输送新风的循环风管道和用于送走热风的回风管道，新风管道依次连通于溶液吸收装置、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、再热器、循环风管道；间接蒸发冷却单元的出气端连有二次回风管道，二次回风管道与间接蒸发冷却单元内部连通；回风管道一端与溶液再生装置连通并进行直接换热，另一端连通再热器并提供热源。本发明运行灵活、低耗，能有效回收数据机房的热量，并利用到新风除湿和再热中，通过溶液除湿、复合冷却方式对新风进行降温降湿，再经过再热器送至数据机房。
Description
技术领域
本发明属于制冷领域，具体涉及一种数据机房热回收高效冷却空调系统。
背景技术
随着ICT行业的快速发展，数据中心的空调冷却需求也在显著增加。传统的机房空气冷却处理系统采用低温冷源（如7℃的冷冻水）先将空气降温到饱和状态（即达到露点温度）后再继续降温，进行除湿，再利用再热装置进行升温，以致其达到送风状态，输送至数据中心进行机柜的冷却。然而，整个处理过程中存在着严重的冷热抵消以及除湿加湿抵消带来的能量损失，导致整个系统投资成本高，运行费用高，且系统运行时能耗大。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种数据机房热回收高效冷却空调系统，有效回收数据机房的热量，并利用至新风除湿和再热工作中，以实现充分利用数据机房的免费余热、降低冷却系统的能耗的技术目的，具有运行成本低、高效节能、运行灵活的特点。
为了实现以上提及到的技术目的，本发明采取了以下技术方案：
一种数据机房热回收高效冷却空调系统，包括新风管道、溶液吸收装置、溶液再生装置、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、再热器及数据机房的用于输送新风的循环风管道和用于送走热风的回风管道，所述溶液再生装置的出水端、进水端对应与溶液吸收装置的进水端、出水端连通，所述新风管道依次连通于溶液吸收装置、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、再热器、循环风管道；所述再热器用于完成新风的升温；所述间接蒸发冷却单元的出气端连接有二次回风管道，所述二次回风管道与间接蒸发冷却单元内部连通；所述回风管道的一端与溶液再生装置连通并提供热量，回风管道另一端连通再热器并提供热源。
所述的数据机房热回收高效冷却空调系统中，还包括干燥新风管道；所述干燥新风管道与溶液吸收装置并联连接，干燥新风管道设置有干燥新风控制阀；所述溶液吸收装置的进气端设置有新风控制阀。
所述的数据机房热回收高效冷却空调系统中，所述间接蒸发冷却单元和直接蒸发冷却单元为喷淋室，均设置有喷淋水泵，所述喷淋水泵用于将喷淋室底部的水往顶部输送。
所述的数据机房热回收高效冷却空调系统中，所述间接蒸发冷却单元和直接蒸发冷却单元均设置有用于补充水量的补给水泵。
所述的数据机房热回收高效冷却空调系统中，所述数据机房包括由下自上分布并连通的下层技术夹层、机房中心和上层送风层；所述循环风管道设置在数据机房的下层技术夹层，所述回风管道设置在数据机房的上层送风层。
所述的数据机房热回收高效冷却空调系统中，所述下层技术夹层和机房中心之间设置有过滤器，所述过滤器用于对由下层技术夹层流进至机房中心的新风进行过滤。
所述的数据机房热回收高效冷却空调系统中，所述溶液再生装置的进水端与溶液吸收装置的出水端之间连接有溶液提升泵。
有益效果：
本发明提供了一种数据机房热回收高效冷却空调系统，该系统对新风采用溶液除湿方式进行干燥，然后利用间接蒸发和直接蒸发复合的冷却方式对新风进行等湿降温、降温加湿，最后新风通过再热器升温，输送至数据机房中进行机柜冷却。而在该冷却空调系统中，数据机房的热量得到有效的回收，并利用至新风的溶液除湿和再热工作中，充分利用了数据机房的免费余热，而间接蒸发与直接蒸发复合冷却系统充分利用免费冷源，与溶液吸收装置、溶液再生装置联合实现了冷却空气的温湿度独立控制，提高了冷源需求温度，避免了不必要的能量损失。
该冷却空调系统比传统的数据机房空气冷却处理系统运行更加灵活，可以根据室外空气状态，进行温湿度单独控制；而且，系统初始投资小，运行成本低，运行稳定可靠，使用寿命长，更重要的是，系统能耗降低幅度可达50%左右。
附图说明
图1为本发明提供的数据机房热回收高效冷却空调系统的连接示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种数据机房热回收高效冷却空调系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供了一种数据机房热回收高效冷却空调系统，包括新风管道9、溶液吸收装置11、溶液再生装置12、间接蒸发冷却单元15、直接蒸发冷却单元13、再热器16及数据机房6的循环风管道17和回风管道7，溶液再生装置12的出水端与溶液吸收装置11的进水端连通，溶液再生装置12的进水端与溶液吸收装置11的出水端连通，新风管道9依次连通于溶液吸收装置11、间接蒸发冷却单元15、直接蒸发冷却单元13、再热器16、循环风管道17；溶液吸收装置11用于对新风进行直接换热、除湿干燥；间接蒸发冷却单元15用于对新风进行间接换热、等湿降温；直接蒸发冷却单元13用于对新风进行直接换热、加湿降温；再热器16用于完成新风的升温；循环风管道17用于为数据机房6输送新风；间接蒸发冷却单元15的出气端连接有二次回风管道10，二次回风管道10与间接蒸发冷却单元15内部连通；回风管道7用于为数据机房6送走热风，回风管道7的一端与溶液再生装置12连通并进行直接换热，回风管道7另一端连通再热器16并提供热源。干燥处理后的新风进入间接蒸发冷却单元15，进行间接换热，其温度得到降低，含湿量不变;再进入直接蒸发冷却单元13进行直接蒸发冷却，其温度再进一步的下降，达到饱和状态。其中，间接蒸发冷却单元15、直接蒸发冷却单元13均充分利用了免费冷源，将新风降温冷却，降低了系统运行能耗。
进一步地，该冷却空调系统还包括干燥新风管道8；干燥新风管道8与溶液吸收装置11并联连接，干燥新风管道8设置有干燥新风控制阀（图中未示出）；溶液吸收装置11的进气端设置有新风控制阀（图中未示出）。对于过渡季节，室外空气干燥度较高，那么不需要将新风通入到溶液吸收装置进行干燥，故通过调节新风控制阀和干燥新风控制阀，使得室外新风流经干燥新风管道8再进入到间接蒸发冷却单元15进行等湿降温。
具体地，间接蒸发冷却单元15和直接蒸发冷却单元13为喷淋室，均设置有喷淋水泵（图中未标记），喷淋水泵用于将喷淋室底部的水往顶部输送，实现内部水循环，不断与新风进行热交换。
具体地，间接蒸发冷却单元15和直接蒸发冷却单元13均设置有用于补充水量的补给水泵（图中未示出）。在间接蒸发冷却单元15内，二次回风管道10输送的二次回风与水直接接触换热，水吸收二次回风的热量，蒸发变成水蒸气，然后和二次回风混合，排至间接蒸发冷却单元15的外面；从间接蒸发冷却单元15流出的新风进入直接蒸发冷却单元13内，与喷淋而下的水直接接触换热，蒸发出的水蒸气随着新风一并流出直接蒸发冷却单元13。由于在间接蒸发冷却单元15和直接蒸发冷却单元13均有水蒸发，部分水被带走，因此，通过在间接蒸发冷却单元15和直接蒸发冷却单元13都设置补给水泵，及时补充水量，防止间接蒸发冷却单元15和直接蒸发冷却单元13运行发生异常，无法对新风进行降温处理，导致对数据机房的冷却效果大幅下降。
另外，间接蒸发冷却单元15和直接蒸发冷却单元13均设置有液位检测装置，液位检测装置与补给水泵的驱动电机的开关电性连接，实时检测间接蒸发冷却单元15和直接蒸发冷却单元13内的液位，当检测到的实际液位数值低于低位预设值，则液位检测装置发送信号，控制补给水泵的驱动电机运转，不断输送水量，直至实际液位达到高位预设值才停止。
具体地，数据机房6包括由下自上分布并连通的下层技术夹层2、机房中心20和上层送风层1；循环风管道17设置在数据机房6的下层技术夹层2，回风管道7设置在数据机房6的上层送风层1。在数据机房6内放置若干机柜4，循环风管道17输送的新风从下层技术夹层2流进至机房中心20内，先是进入机柜4之间的冷通道5，通过热交换带走机柜上各层服务器24运行时所产生的热量，然后经过机房中心20的热通道3进入上层送风层1中的回风管道7。
具体地，下层技术夹层2和机房中心20之间设置有过滤器19，过滤器19用于对由下层技术夹层2流进至机房中心20的新风进行水分吸附过滤，将新风的含水量进一步降低。
具体地，溶液再生装置12的进水端与溶液吸收装置11的出水端之间连接有溶液提升泵（图中未标记）。溶液再生装置12内的低浓度溶液与回风管道7内的热风直接接触，完成热传递，低浓度溶液吸收热风的热量，部分水受热蒸发，并随热风排出至外界，同时低浓度溶液的浓度上升，并流入至溶液吸收装置11，喷淋下来的高浓度溶液与新风直接接触，新风所含的水分被高浓度溶液吸收，完成了新风的干燥工作。为了防止溶液吸收装置的液位过低，可以设置补给水管，保证液位正常。
该冷却空调系统的工作流程为：室外的新风通过新风管道进入至溶液吸收装置，经过除湿干燥后，被送入内冷式的间接蒸发冷却单元，然后在间接蒸发冷却单元中与经由二次回风管路下送的二次回风进行间接蒸发冷却、等湿降温处理；从内冷式的间接蒸发冷却单元出来的被等湿冷却的新风进入直接蒸发冷却单元，在直接蒸发冷却单元内完成降温加湿后被送至再热器，与来自回风管道的数据机房热风进行再热交换，达到送风所需的温湿度状态，最终经由循环风管道进入数据机房的下层技术夹层，再通过过滤器进入机房中心为机柜上的服务器进行冷却循环；吸收了服务器所产生的热量的热风流进数据机房的上层送风层的回风管道，一部分热风流到再热器，提供热量，另一部分热风流到溶液再生装置，为其提供热量，促使除湿溶液进行再生。
当过渡季节来临，室外的空气足够干燥，无需经过溶液吸收装置进行除湿处理，可直接经由干燥新风管道被送入内冷式的间接蒸发冷却单元，进行后续阶段的冷却处理循环。
综上所述，本发明提供了一种数据机房热回收高效冷却空调系统，该系统对新风采用溶液除湿方式进行干燥，然后利用间接蒸发和直接蒸发复合的冷却方式对新风进行等湿降温、降温加湿，最后新风通过再热器升温，输送至数据机房中进行机柜冷却。而在该冷却空调系统中，数据机房的热量得到有效的回收，并利用至新风的溶液除湿和再热工作中，充分利用了数据机房的免费余热，而间接蒸发与直接蒸发复合冷却系统充分利用免费冷源，将新风冷却到室外湿球温度和室外露点温度之间，且与溶液吸收装置、溶液再生装置联合实现了冷却空气的温湿度独立控制，提高了冷源需求温度，避免了不必要的能量损失。
该冷却空调系统比传统的数据机房空气冷却处理系统运行更加灵活，可以根据室外空气状态，进行温湿度单独控制；而且，系统初始投资小，运行成本低，运行稳定可靠，使用寿命长，更重要的是，系统能耗降低幅度可达50%左右。
应当理解的是，若其他发明创造采用了多级间接/直接蒸发冷却复合系统，且其能够达到相同的技术效果，那么，也应在本发明的保护范围内。另外，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种数据机房热回收高效冷却空调系统，包括新风管道、溶液吸收装置、溶液再生装置、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、再热器及数据机房的用于输送新风的循环风管道和用于送走热风的回风管道，所述溶液再生装置的出水端、进水端对应与溶液吸收装置的进水端、出水端连通，其特征在于，所述新风管道依次连通于溶液吸收装置、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、再热器、循环风管道；所述再热器用于完成新风的升温；所述间接蒸发冷却单元的出气端连接有二次回风管道，所述二次回风管道与间接蒸发冷却单元内部连通；所述回风管道的一端与溶液再生装置连通并提供热量，回风管道另一端连通再热器并提供热源。
2.根据权利要求1所述的数据机房热回收高效冷却空调系统，其特征在于，还包括干燥新风管道；所述干燥新风管道与溶液吸收装置并联连接，干燥新风管道设置有干燥新风控制阀；所述溶液吸收装置的进气端设置有新风控制阀。
3.根据权利要求1所述的数据机房热回收高效冷却空调系统，其特征在于，所述间接蒸发冷却单元和直接蒸发冷却单元为喷淋室，均设置有喷淋水泵，所述喷淋水泵用于将喷淋室底部的水往顶部输送。
4.根据权利要求3所述的数据机房热回收高效冷却空调系统，其特征在于，所述间接蒸发冷却单元和直接蒸发冷却单元均设置有用于补充水量的补给水泵。
5.根据权利要求1所述的数据机房热回收高效冷却空调系统，其特征在于，所述数据机房包括由下自上分布并连通的下层技术夹层、机房中心和上层送风层；所述循环风管道设置在数据机房的下层技术夹层，所述回风管道设置在数据机房的上层送风层。
6.根据权利要求5所述的数据机房热回收高效冷却空调系统，其特征在于，所述下层技术夹层和机房中心之间设置有过滤器，所述过滤器用于对由下层技术夹层流进至机房中心的新风进行过滤。
7.根据权利要求1所述的数据机房热回收高效冷却空调系统，其特征在于，所述溶液再生装置的进水端与溶液吸收装置的出水端之间连接有溶液提升泵。
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