CN108848655B - 风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统 - Google Patents
风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开的风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统，包括位于机房内的若干个机柜组单元，机房内所有机柜组单元的上部形成回风通道，每相邻的两个机柜组单元之间设置有送风单元；每个机柜组单元均连接位于机房外的板式换热器和蒸发冷却高温冷水机组并形成闭合循环水管网路；每个机柜组单元还依次连接位于机房外的蒸发冷却空调机组及送风单元并形成闭合循环风管网路。本发明数据中心用自然冷却空调系统，采用自然冷源，用风侧——水侧复合型空调系统形式，风侧采用蒸发冷却空调机组，水侧采用蒸发冷却高温冷水机组，增加数据中心冷却系统的可靠性，节省能耗，有很好的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统。
背景技术
我国的数据中心目前还处于粗放式发展期，新建数据中心数量增长较快、且规模不断扩大，服务器散热密度日益增大，加之数据中心要求全年无间断供冷，其制冷负荷达到了普通办公室建筑冷负荷的十倍左右。如果不重视数据中心能源利用与空调系统的优化，数据中心的冷却能耗将成为建筑能耗的沉重负担。
新能源的探索与利用成为数据中心冷却系统的发展方向，目前蒸发冷却技术在数据中心是一项受欢迎的暖通空调新技术。它利用室外干空气能，依靠水的蒸发吸热原理对机柜进行冷却散热，不仅适用于数据中心高显热的负荷特点，而且对环境没有危害，因此蒸发冷却是数据中心冷却系统值得广泛推广应用的新技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统，解决了现有数据中心散热性能不佳，能耗较高的问题。
本发明所采用的技术方案是，风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统，包括位于机房内的若干个机柜组单元，机房内所有机柜组单元的上部形成回风通道，每相邻的两个机柜组单元之间设置有送风单元；
每个机柜组单元均连接位于机房外的板式换热器和蒸发冷却高温冷水机组并形成闭合循环水管网路；
每个机柜组单元还依次连接位于机房外的蒸发冷却空调机组及送风单元并形成闭合循环风管网路。
本发明的特征还在于，
机柜组单元包括相对设置的一组机柜，两个机柜之间形成封闭的热通道，两个机柜不相对的两侧设置有辐射模块，辐射模块上设置有风机墙；
辐射模块由呈连续“S”状分布的毛细管组成；
风机墙由均匀分布的小型轴流风机组成；
每个热通道接通回风通道。
送风单元包括送风柜，送风柜上设置有朝向风机墙的若干第一送风口。
蒸发冷却高温冷水机组包括壳体，壳体上设置有冷却塔，冷却塔左右两侧的壳体内结构相同且对称设置；
壳体两端均设置有进风口，进风口内按照空气流动方向依次设置过滤器a、高温表冷器和第一间接蒸发冷却器，第一间接蒸发冷却器对应的壳体顶部设置有二次出风口；
冷却塔内从上到下依次设置有出风口、挡水板a、布水器a和填料a，冷却塔底部设置有水箱a。
出风口内设置有风机a，二次出风口内设置有风机b。
布水器a通过管A与高温表冷器接通；
水箱a通过机组供水管连接板式换热器、板式换热器通过末端供水管接通辐射模块、辐射模块通过末端回水管回流至板式换热器、板式换热器通过机组回水管回流至高温表冷器。
蒸发冷却空调机组包括外壳，外壳相对两侧分别设置有一次进风口和第二送风口，外壳内按照新风流动方向依次设置有过滤器b、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、挡水板b和风机c；
第二送风口通过送风通道接通送风柜，一次进风口通过回风通道接通机柜组单元。
间接蒸发冷却单元包括第二间接蒸发冷却器，第二间接蒸发冷却器顶部从下到上依次设置有布水器b、风机d和二次送风口，第二间接蒸发冷却器底部设置有水箱b；
第二间接蒸发冷却器底端对应的外壳上还设置有二次进风口。
布水器b通过供水管a连接水箱b，供水管a上设置有水泵a。
直接蒸发冷却单元包括填料b，填料b顶部设置有布水器c，填料b底部设置有水箱c；
布水器c通过供水管b连接水箱c，供水管b上设置有水泵b。
本发明数据中心用自然冷却空调系统的有益效果是：
(1)本发明数据中心用自然冷却空调系统，采用自然冷源，用风侧——水侧复合型空调系统形式，风侧采用蒸发冷却空调机组，水侧采用蒸发冷却高温冷水机组，增加数据中心冷却系统的可靠性；
(2)本发明数据中心用自然冷却空调系统，蒸发冷却高温冷水机组制取的高温冷水通过板式换热器换热，末端供回水温度高于室内露点温度，不会出现室内结露现象，运行更加安全；
(3)本发明数据中心用自然冷却空调系统，设置风机墙与辐射模块组合单元，通过对流与辐射双重作用冷却机柜；
(4)本发明数据中心用自然冷却空调系统，对于风侧，使用间接蒸发冷却空调机组对室内回风降温处理，在室内设置送风柜，减少局部热点与热量堆积的现象，使室内温度场更均匀；
(5)本发明数据中心用自然冷却空调系统，蒸发冷却冷水机组制取的冷水与通往末端的循环水通过板式换热器进行热量交换，采用间接式水系统形式可以杜绝蒸发冷却开式系统影响末端运行效果；
(6)本发明数据中心用自然冷却空调系统，冬季开启自然风冷模式，利用室外新风对室内回风进行冷却，需要时开启直接段对空气等焓加湿。
附图说明
图1是本发明数据中心用自然冷却空调系统的结构示意图；
图2是本发明数据中心用自然冷却空调系统中辐射模块和风机墙的结构示意图；
图3是本发明数据中心用自然冷却空调系统中蒸发冷却高温冷水机组的结构示意图；
图4是本发明数据中心用自然冷却空调系统中蒸发冷却空调机组的结构示意图。
图中，1.蒸发冷却高温冷水机组，2.机组供水管，3.机组回水管，4.板式换热器，5.末端回水管，6.末端供水管，7.机柜，8.第一送风口，9.风机墙，10.辐射模块，11.送风柜，12.回风通道，13.蒸发冷却空调机组，14.机柜组单元，15.冷却塔，16.进风口，17.过滤器a，18.高温表冷器，19.第一间接蒸发冷却器，20.二次出风口，21.挡水板a，22.布水器a，23.填料a，24.出风口，25.水箱a，26.风机a，27.风机b，28.一次进风口，29.第二送风口，30.过滤器b，31.挡水板b，32.风机c，33.第二间接蒸发冷却器，34.布水器b，35.风机d，36.二次送风口，37.水箱b，38.二次进风口，39.供水管a，40.水泵a，41.填料b，42.布水器c，43.水箱c，44.供水管b，45.水泵b。
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。
本发明风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统，如图1所示，包括位于机房内的若干个机柜组单元，机房内所有机柜组单元的上部形成回风通道12，每相邻的两个机柜组单元之间设置有送风单元；每个机柜组单元均连接位于机房外的板式换热器4和蒸发冷却高温冷水机组1并形成闭合循环水管网路；每个机柜组单元还依次连接位于机房外的蒸发冷却空调机组13及送风单元并形成闭合循环风管网路。
机柜组单元包括相对设置的一组机柜7，两个机柜7之间形成封闭的热通道，两个机柜7不相对的两侧设置有辐射模块10，辐射模块10上设置有风机墙9；
如图2所示，辐射模块10由呈连续“S”状分布的毛细管组成；
风机墙9由均匀分布的小型轴流风机组成；
每个热通道接通回风通道12。
送风单元包括送风柜11，送风柜11上设置有朝向风机墙9的若干第一送风口8。
如图3所示，蒸发冷却高温冷水机组1包括壳体，壳体上设置有冷却塔15，冷却塔15左右两侧的壳体内结构相同且对称设置；壳体两端均设置有进风口16，进风口16内按照空气流动方向依次设置过滤器a17、高温表冷器18和第一间接蒸发冷却器19，第一间接蒸发冷却器19对应的壳体顶部设置有二次出风口20；
冷却塔15内从上到下依次设置有出风口24、挡水板a21、布水器a22和填料a23，冷却塔15底部设置有水箱a25。
出风口24内设置有风机a26，二次出风口20内设置有风机b27。
布水器a22通过管A与高温表冷器18接通；
水箱a25通过机组供水管2连接板式换热器4、板式换热器4通过末端供水管6接通辐射模块10、辐射模块10通过末端回水管5回流至板式换热器4、板式换热器4通过机组回水管3回流至高温表冷器18。
如图4所示，蒸发冷却空调机组13包括外壳，外壳相对两侧分别设置有一次进风口28和第二送风口29，外壳内按照新风流动方向依次设置有过滤器b30、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、挡水板b31和风机c32；
第二送风口29通过送风通道14接通送风柜11，一次进风口28通过回风通道12接通机柜组单元。
间接蒸发冷却单元包括第二间接蒸发冷却器33，第二间接蒸发冷却器33顶部从下到上依次设置有布水器b34、风机d35和二次送风口36，第二间接蒸发冷却器33底部设置有水箱b37；
第二间接蒸发冷却器33底端对应的外壳上还设置有二次进风口38。
布水器b34通过供水管a39连接水箱b37，供水管a39上设置有水泵a40。
直接蒸发冷却单元包括填料b41，填料b41顶部设置有布水器c42，填料b41底部设置有水箱c43；
布水器c42通过供水管b44连接水箱c43，供水管b44上设置有水泵b45。
本发明的自然空调系统的工作过程如下：
(1)送风过程
蒸发冷却空调机组13将室内回风引入机组进风口，经过管式间接蒸发冷却单元进行等湿冷却，再经过直接蒸发冷却单元对空气进行等焓加湿处理，之后经过机组风机c沿送风通道14送入室内送风柜11中，送风柜11中的冷空气再从第一送风口8均匀的送入室内。
通过风机墙9的抽吸作用室内空气掠过辐射模块10，室内空气被进一步等湿冷却，之后送入机柜7中冷却散热芯片。
(2)回风过程
冷却散热芯片后的空气从机柜7中出来进入封闭热通道，在蒸发冷却空调机组13的作用下经过回风通道12进入蒸发冷却空调机组13进行降温处理。
(3)水系统工作过程
蒸发冷却高温冷水机组1制取的高温冷水，沿机组供水管2流入板式换热器4中，吸收换热器另一端末端回水的热量后沿机组回水管3回到蒸发冷却高温冷水机组1；回水管3中的回水首先经过的高温表冷器18，吸收部分新风的热量后再通入冷却塔15进行降温。
末端回水管5中来自末端的回水在板式换热器4中被冷却后，通过末端供水管6被送入辐射模块10中，在辐射模块10中的毛细管中，通过辐射与对流双重作用下吸收室内空气的热量，之后汇入末端回水管5中，如此循环。
Claims (4)
1.风机墙与辐射模块结合的数据中心用自然冷却空调系统，其特征在于，包括位于机房内的若干个机柜组单元，机房内所有机柜组单元的上部形成回风通道(12)，每相邻的两个机柜组单元之间设置有送风单元；
每个所述机柜组单元均连接位于机房外的板式换热器(4)和蒸发冷却高温冷水机组(1)并形成闭合循环水管网路；
每个所述机柜组单元还依次连接位于机房外的蒸发冷却空调机组(13)及送风单元并形成闭合循环风管网路；
所述机柜组单元包括相对设置的一组机柜(7)，两个机柜(7)之间形成封闭的热通道，两个机柜(7)不相对的两侧设置有辐射模块(10)，辐射模块(10)上设置有风机墙(9)；所述辐射模块(10)由呈连续“S”状分布的毛细管组成；所述风机墙(9)由均匀分布的小型轴流风机组成；每个热通道接通回风通道(12)；
所述蒸发冷却高温冷水机组(1)包括壳体，壳体上设置有冷却塔(15)，冷却塔(15)左右两侧的壳体内结构相同且对称设置；
壳体两端均设置有进风口(16)，进风口(16)内按照空气流动方向依次设置过滤器a(17)、高温表冷器(18)和第一间接蒸发冷却器(19)，所述第一间接蒸发冷却器(19)对应的壳体顶部设置有二次出风口(20)；
所述冷却塔(15)内从上到下依次设置有出风口(24)、挡水板a(21)、布水器a(22)和填料a(23)，冷却塔(15)底部设置有水箱a(25)；
所述蒸发冷却空调机组(13)包括外壳，外壳相对两侧分别设置有一次进风口(28)和第二送风口(29)，外壳内按照新风流动方向依次设置有过滤器b(30)、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元、挡水板b(31)和风机c(32)；
所述第二送风口(29)通过送风通道(14)接通送风柜(11)，所述一次进风口(28)通过回风通道(12)接通机柜组单元；
所述间接蒸发冷却单元包括第二间接蒸发冷却器(33)，第二间接蒸发冷却器(33)顶部从下到上依次设置有布水器b(34)、风机d(35)和二次送风口(36)，第二间接蒸发冷却器(33)底部设置有水箱b(37)；
所述第二间接蒸发冷却器(33)底端对应的外壳上还设置有二次进风口(38)；
所述布水器a(22)通过管A与高温表冷器(18)接通；
所述水箱a(25)通过机组供水管(2)连接板式换热器(4)、板式换热器(4)通过末端供水管(6)接通辐射模块(10)、辐射模块(10)通过末端回水管(5)回流至板式换热器(4)、板式换热器(4)通过机组回水管(3)回流至高温表冷器(18)；
所述直接蒸发冷却单元包括填料b(41)，填料b(41)顶部设置有布水器c(42)，填料b(41)底部设置有水箱c(43)；
所述布水器c(42)通过供水管b(44)连接水箱c(43)，供水管b(44)上设置有水泵b(45)。
2.根据权利要求1所述的数据中心用自然冷却空调系统，其特征在于，所述送风单元包括送风柜(11)，送风柜(11)上设置有朝向风机墙(9)的若干第一送风口(8)。
3.根据权利要求1所述的数据中心用自然冷却空调系统，其特征在于，所述出风口(24)内设置有风机a(26)，所述二次出风口(20)内设置有风机b(27)。
4.根据权利要求1所述的数据中心用自然冷却空调系统，其特征在于，所述布水器b(34)通过供水管a(39)连接水箱b(37)，供水管a(39)上设置有水泵a(40)。
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