CN110131816A - 一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统 - Google Patents

一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统，包括间接蒸发冷却冷水机组，间接蒸发冷却冷水机组通过循环水管A连接板式换热器且形成闭合管回路；板式换热器通过循环水管B依次连接风冷冷水机组和空调末端且形成闭合管回路；循环水管B上还设置有循环水管C，循环水管C连接间接蒸发冷却冷水机组。本发明水侧蒸发冷却系统，针对不同季节，采用不同的运行模式，充分利用水侧蒸发冷却技术及乙二醇自然冷却技术，降低数据中心全年运行费用，使用能耗低，保证整个制冷系统全年能稳定地为数据机房供冷，有很好的实用价值。

Description

一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统。
背景技术
近年来，数据中心冷却系统能耗高成为暖通空调行业的热点问题。数据中心冷却系统经常使用不同的压缩式制冷机组，但是耗能的焦点部位在于压缩机，特别是针对需要全年运行的数据中心。为此，业内人士探索了很多节能的新方案，比如冬季开启氟泵循环、过渡季节开启冷却塔运行模式等自然冷却方案，这些大多受自然冷却时间的限制，其全年节能能力有限。
传统的数据中心冷却系统在设计初期，都把当地环境设计工况作为放在首要位置，设备选型、系统布置都以满足极端工况为目的来保证数据中心安全稳定运行。在数据中心节能的背景之下应该充分考虑制冷系统全年高能耗环节，开发出适用范围更广的自然冷却方式，在极端工况下用机械制冷辅助制冷，以保证数据组中心的安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统，解决了现有数据中心冷却系统能耗较高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统，包括间接蒸发冷却冷水机组，间接蒸发冷却冷水机组通过循环水管A连接板式换热器且形成闭合管回路；板式换热器通过循环水管B依次连接风冷冷水机组和空调末端且形成闭合管回路；循环水管B上还设置有循环水管C，循环水管C连接间接蒸发冷却冷水机组。
本发明的特征还在于，
间接蒸发冷却冷水机组包括壳体，壳体中心设置有填料塔，填料塔左右两侧的壳体内部结构对称且相同，按照空气流动方向依次设置有进风口，空气过滤器、表冷器和间接蒸发冷却单元；
间接蒸发冷却单元对应的壳体上设置有出风口A。
间接蒸发冷却单元包括间接蒸发冷却器，间接蒸发冷却器底部设置有循环水箱A，间接蒸发冷却器顶部从下到上依次设置有喷淋单元、挡水板A和风机A；
喷淋单元与循环水箱A通过喷淋管连接；
风机A位于出风口A内。
喷淋管上设置有循环水泵C。
填料塔包括循环水箱B，循环水箱B顶部从下到上依次设置有填料、挡水板B、风机B和出风口B。
循环水管A包括机组供水管和机组回水管；
机组供水管一端连接循环水箱B，机组供水管另一端连接板式换热器；
机组回水管一端连接板式换热器，机组回水管另一端伸入填料与挡水板B之间。
机组回水管上设置有循环水泵A。
循环水管C与表冷器连接，循环水管C上设置有阀门D和阀门E，阀门D调控流入表冷器的管路开合，阀门E调控流出表冷器的管路开合。
循环水管B上设置有阀门C和循环水泵B，用于调控流入板式换热器的管路开合；
循环水管B上还设置有阀门A和阀门B，用于调控流入风冷冷水机组的管路开合。
本发明的有益效果是：
(1)本发明水侧蒸发冷却系统，所述间接蒸发冷却冷水机组采用内外冷复合的间接蒸发冷却方式，其出水温度低、制冷能力强，能耗小；
(2)本发明水侧蒸发冷却系统，在使用时全年大部分时间都采用自然冷却方式、蒸发冷却或乙二醇自由冷却，实际运行费用低；
(3)本发明水侧蒸发冷却系统，其中循环水管B与循环水管C中的介质为乙二醇溶液，在寒冷地区冬季可以切换成乙二醇自由冷却模式，避免冬季水管结冰问题；
(4)本发明水侧蒸发冷却系统，在夏季工况，机械制冷冷水机组可进一步降低循环水管B中的冷却液，来弥补间接蒸发冷却冷水机组的不足；各个单元之间通过管路连接，连接方式简单，适用地区多。
附图说明
图1是本发明一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统的结构示意图；
图2是本发明水侧蒸发冷却系统中间接蒸发冷却冷水机组的结构示意图。
图中，1.阀门A，2.风冷冷水机组，3.阀门B，4.阀门E，5.阀门C，6.空调末端，7.循环水泵B，8.阀门D，9.循环水管C，10.间接蒸发冷却冷水机组，11.循环水管A，12.循环水泵A，13.板式换热器，14.循环水管B，15.空气过滤器，16.表冷器，17.间接蒸发冷却器，18.填料塔，19.机组回水管，20.机组供水管，21.壳体，22.循环水箱A，23.挡水板A，24.进风口，25.风机A，26.喷淋管，27.出风口A，28.循环水泵C，29.循环水箱B，30.填料，31.挡水板B，32.风机B，33.出风口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。
本发明一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统，如图1所示，包括间接蒸发冷却冷水机组10，间接蒸发冷却冷水机组10通过循环水管A11连接板式换热器13且形成闭合管回路；板式换热器13通过循环水管B14依次连接风冷冷水机组2和空调末端6且形成闭合管回路；循环水管B14上还设置有循环水管C9，循环水管C9连接间接蒸发冷却冷水机组10。
如图2所示，间接蒸发冷却冷水机组10包括壳体21，壳体21中心设置有填料塔18，填料塔18左右两侧的壳体21内部结构对称且相同，按照空气流动方向依次设置有进风口24、空气过滤器15、表冷器16和间接蒸发冷却单元；间接蒸发冷却单元对应的壳体21上设置有出风口A27。
间接蒸发冷却单元包括间接蒸发冷却器17，间接蒸发冷却器17底部设置有循环水箱A22，间接蒸发冷却器17顶部从下到上依次设置有喷淋单元、挡水板A23和风机A25；喷淋单元包括喷淋管26，喷淋管26位于间接蒸发冷却器17顶板的部分上设置有若干喷嘴，喷嘴朝向间接蒸发冷却器17喷淋循环水。
喷淋单元与循环水箱A22通过喷淋管26连接；
风机A25位于出风口A27内。
喷淋管26上设置有循环水泵C28，循环水泵C28提供动力。
填料塔18包括循环水箱B29，循环水箱B29顶部从下到上依次设置有填料30、挡水板B31、风机B32和出风口B33。
循环水管A11包括机组供水管20和机组回水管19；
机组供水管20一端连接循环水箱B29，机组供水管20另一端连接板式换热器13；
机组回水管19一端连接板式换热器13，机组回水管19另一端伸入填料30与挡水板B31之间。
机组回水管19上设置有循环水泵A12。
循环水管C9与表冷器16连接，循环水管C9上设置有阀门D8和阀门E4，阀门D8调控流入表冷器16的管路开合，阀门E4调控流出表冷器16的管路开合。
循环水管B14上设置有阀门C5和循环水泵B7，用于调控流入板式换热器13的管路开合。
循环水管B14上还设置有阀门A1和阀门B3，用于调控流入风冷冷水机组2的管路开合。
本发明水侧蒸发冷却系统的工作过程可以分为三种，具体如下：
第一种、水侧蒸发冷却模式(适用季节：春季、夏季、秋季)
首先，开启阀门B3和阀门D8，关闭阀门A1、阀门C5和阀门E4。
启动循环水泵B7，此时从空调末端6流出的回水经过循环水管C9进入表冷器16中，进行热量交换之后，回水进入循环水管B14的回水管，最终经板式换热器13冷却后通入空调末端6。
启动间接蒸发冷却冷水机组，室外新风依次经过进风口24、空气过滤器15过滤杂质、表冷器16和间接蒸发冷却器17等湿冷却之后，冷风进入填料塔18中与机组回水管19中喷淋下来的回水热湿交换，最后间接蒸发冷却冷水机组制取的冷水通过机组供水管20送入板式换热器13。
第二种、辅助机械制冷模式(适用于夏季极端工况)
首先开启阀门A1、阀门C5，闭合阀门B3、阀门D8和阀门E4。
此时，启动循环水泵B7，从空调末端6流出的回水经过循环水管B14的回水管进入板式换热器13被冷却，之后由循环水管B14的供水管进入风冷冷水机组2中进一步冷却，最终通入空调末端6中。
关闭间接蒸发冷却冷水机组表冷器16，室外新风依次经过空气过滤器15过滤，间接蒸发冷却器17等湿冷却之后，冷风进入填料塔18与机组回水管19中喷淋下来的回水热湿交换，最后间接蒸发冷却冷水机组制取的冷水通过机组供水管20送入板式换热器13。
第三种、乙二醇自由冷模式(冬季)
首先，开启阀门D8、阀门E4，关闭阀门A1、阀门B3阀门C5。
启动循环水泵B7，此时从空调末端6中流出的回水经过循环水管C9的回水管进入表冷器16中，之后经循环水管C9的供水管回到空调末端6中。
间接蒸发冷却冷水机组只开启表冷器16和风机B32，室外冷空气经过表冷器16自然冷却内部的循环冷却液。
本发明水侧蒸发冷却系统，针对不同季节，采用不同的运行模式，充分利用水侧蒸发冷却技术及乙二醇自然冷却技术，降低数据中心全年运行费用，使用能耗低，保证整个制冷系统全年能稳定地为数据机房供冷，有很好的实用价值。

Claims (9)

1.一种辅助机械制冷的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，包括间接蒸发冷却冷水机组(10)，间接蒸发冷却冷水机组(10)通过循环水管A(11)连接板式换热器(13)且形成闭合管回路；所述板式换热器(13)通过循环水管B(14)依次连接风冷冷水机组(2)和空调末端(6)且形成闭合管回路；所述循环水管B(14)上还设置有循环水管C(9)，循环水管C(9)连接间接蒸发冷却冷水机组(10)。
2.根据权利要求1所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述间接蒸发冷却冷水机组(10)包括壳体(21)，壳体(21)中心设置有填料塔(18)，填料塔(18)左右两侧的壳体(21)内部结构对称且相同，按照空气流动方向依次设置有进风口(24)，空气过滤器(15)、表冷器(16)和间接蒸发冷却单元；
所述间接蒸发冷却单元对应的壳体(21)上设置有出风口A(27)。
3.根据权利要求2所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述间接蒸发冷却单元包括间接蒸发冷却器(17)，间接蒸发冷却器(17)底部设置有循环水箱A(22)，间接蒸发冷却器(17)顶部从下到上依次设置有喷淋单元、挡水板A(23)和风机A(25)；
所述喷淋单元与循环水箱A(22)通过喷淋管(26)连接；
所述风机A(25)位于出风口A(27)内。
4.根据权利要求3所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述喷淋管(26)上设置有循环水泵C(28)。
5.根据权利要求2所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述填料塔(18)包括循环水箱B(29)，循环水箱B(29)顶部从下到上依次设置有填料(30)、挡水板B(31)、风机B(32)和出风口B(33)。
6.根据权利要求5所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述循环水管A(11)包括机组供水管(20)和机组回水管(19)；
所述机组供水管(20)一端连接循环水箱B(29)，所述机组供水管(20)另一端连接板式换热器(13)；
所述机组回水管(19)一端连接板式换热器(13)，所述机组回水管(19)另一端伸入所述填料(30)与挡水板B(31)之间。
7.根据权利要求6所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述机组回水管(19)上设置有循环水泵A(12)。
8.根据权利要求2所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述循环水管C(9)与表冷器(16)连接，所述循环水管C(9)上设置有阀门D(8)和阀门E(4)，所述阀门D(8)调控流入表冷器(16)的管路开合，所述阀门E(4)调控流出表冷器(16)的管路开合。
9.根据权利要求1所述的水侧蒸发冷却系统，其特征在于，所述循环水管B(14)上设置有阀门C(5)和循环水泵B(7)，用于调控流入板式换热器(13)的管路开合；
所述循环水管B(14)上还设置有阀门A(1)和阀门B(3)，用于调控流入风冷冷水机组(2)的管路开合。
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