CN110191619B - 适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统，包括有间接蒸发自然冷却闭式冷却塔及机房，机房内顶部水平设置有回风通道，回风通道底部侧壁上设置有若干个回风口及若干个送风口，回风通道通过回风口及送风口与机房内部空间连通，回风通道内还设置有若干个风机盘管，若干个风机盘管均通过供回水管网与间接蒸发自然冷却闭式冷却塔连接。本发明的模块化送风空调系统，实现自然冷源的充分利用，有效消除机柜形成的局部热点，降低数据中心的能耗。

Description

适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统
技术领域
本发明属于空调系统技术领域，具体涉及一种适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统。
背景技术
近年，我国信息产业高速发展，大型数据中心建设规模快速上升，服务器热密度不断增大，数据中心的能耗在能源消耗中所占的比例不断增加，数据中心的总耗电量快速上升。传统的数据中心建设模式已经很难满足未来可持续发展的社会要求，所以亟需提升制冷节能方案和技术。数据中心传统建设模式采用的风冷精密空调、离心式水冷空调系统正在寻求自然冷却方案和技术的转型。在自然冷却模式下，压缩机功能全部或部分被自然冷却所取代，进而减少了或消除了压缩机的能耗。压缩机主要在部分极端高温季节开启，其余时间均采用风侧、水侧或冷媒自然冷却循环方案，从而极大节约数据中心制冷功耗。数据中心传统的送风方式存在气流分布不均，导致机柜局部形成热点，会对数据中心造成一定的影响。因此，将蒸发自然冷却的模块化送风空调系统技术引入到数据中心应用，可大幅度降低能源的消耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统，能够实现自然冷源的充分利用，有效消除机柜形成的局部热点，降低数据中心的能耗。
本发明所采用的技术方案是，适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统，包括有间接蒸发自然冷却闭式冷却塔及机房，机房内顶部水平设置有回风通道，回风通道底部侧壁上设置有若干个回风口及若干个送风口，回风通道通过回风口及送风口与机房内部空间连通，回风通道内还设置有若干个风机盘管，若干个风机盘管均通过供回水管网与间接蒸发自然冷却闭式冷却塔连接。
本发明的特征还在于，
间接蒸发自然冷却闭式冷却塔包括有机组壳体，机组壳体的相对两侧壁上均设置有进风口，机组壳体内设置有间接蒸发冷却段，间接蒸发冷却段位于两个进风口之间，间接蒸发冷却段与其对应一侧的进风口之间按照空气进入后的流动方向依次设置有第一空气过滤器及表冷器，两个表冷器的出水口均通过水管与间接蒸发冷却段连接，两个表冷器的进水口及间接蒸发冷却段通过供回水管网与若干个风机盘管连接。
间接蒸发冷却段包括有由上至下依次设置的布水器、冷却盘管及集水箱，布水器通过循环水管与集水箱连接，循环水管上设置有循环水泵，冷却盘管的进水口与水管连通，冷却盘管的出水口与供回水管网连通。
供回水管网包括有回水管及供水管，回水管的一端连接有两个第一支路回水管，两个第一支路回水管分别与两个表冷器的进水口连接，回水管的另一端连接有若干个第二支路回水管，若干个第二支路回水管分别与若干个风机盘管的出水口连接；供水管的一端与冷却盘管的出水口连接，供水管的另一端连接有若干个支路供水管，若干个支路供水管分别与若干个风机盘管的进水口连接；供水管上还设置有供水泵。
布水器上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口，排风口内设置有变频排风机。
机房内设置有若干组服务器机组模块，回风通道设置在若干组服务器机组模块上方，每组服务器机组模块均由两个服务器机柜组成，且两个相邻的服务器机组模块的出风侧呈相对设置，在两个相邻的服务器机组模块的出风侧之间形成热通道，每条热通道均通过一个回风口与回风通道连通；每两组服务器机柜之间形成冷通道，每条冷通道均通过一个送风口与回风通道连通；每个回风口上方均设置有一个风机盘管，风机盘管与回风口一一对应设置。
回风口内设置有回风机。
回风机下方设置有第二空气过滤器。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的模块化送风空调系统，采用服务器机组模块的形式将服务器机柜模块化，使服务器机柜形成单独的模块，每一个模块可以单独的进行工作，单独的进行降温冷却，使其在运行维护方面更加的灵活方便；
(2)本发明的模块化送风空调系统，使机房内两个服务器机组模块出风侧之间形成热通道，热通道上部设置空气过滤器和回风口，提高了机房内的洁净度，且空调系统采用全回风模式，不引入新风，防止室外空气中的灰尘及污染物进入机房，损坏电子设备；
(3)本发明的模块化送风空调系统，在不同的季节可根据室外气象条件使用不同的模式，在冬季，间接蒸发自然冷却闭式冷却塔在干工况下运行，不需要喷淋布水，在过渡季节，间接蒸发自然冷却闭式冷却塔正常运行，可充分利用自然冷源，无需额外供冷设备，降低了数据中心的制冷能耗；
(4)本发明的模块化送风空调系统，在炎热的夏季，间接蒸发自然冷却闭式冷却塔不能满足数据机房的制冷量需求时，开启机械制冷做以辅助，这样就能保持数据机房一年四季持续供冷的需求；
(5)本发明的模块化送风空调系统，在间接蒸发自然冷却闭式冷却塔的两侧进风处加了空气过滤段和表冷器，对室外的新风进行过滤和预冷，提高了间接蒸发自然冷却闭式冷却塔的冷却效率。
附图说明
图1本发明适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统的结构示意图；
图2本发明模块化送风空调系统中的间接蒸发自然冷却闭式冷却塔的结构示意图。
图中，1.进风口，2.第一空气过滤器，3.表冷器，4.冷却盘管，5.集水箱，6.循环水泵，7.循环水管，8.布水器，9.变频排风机，10.排风口，11.间接蒸发自然冷却闭式冷却塔，12.回水管，13.供水管，14.供水泵，15.机房，16.风机盘管，17.回风口，18.回风机，19.第二空气过滤器，20.回风通道，21.送风口，22.服务器机组模块，23.热通道，24.服务器机柜，25.水管。
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。
本发明适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统，如图1-2所示，包括有间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11及机房15，机房15内顶部水平设置有回风通道20，回风通道20底部侧壁上设置有若干个回风口17及若干个送风口21，回风通道20通过回风口17及送风口21与机房15内部空间连通，回风通道20内还设置有若干个风机盘管16，若干个风机盘管16均通过供回水管网与间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11连接。
间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11包括有机组壳体，机组壳体的相对两侧壁上均设置有进风口1，机组壳体内设置有间接蒸发冷却段，间接蒸发冷却段位于两个进风口1之间，间接蒸发冷却段与其对应一侧的进风口1之间按照空气进入后的流动方向依次设置有第一空气过滤器2及表冷器3，两个表冷器3的出水口均通过水管25与间接蒸发冷却段连接，两个表冷器3的进水口及间接蒸发冷却段通过供回水管网与若干个风机盘管16连接。
间接蒸发冷却段包括有由上至下依次设置的布水器8、冷却盘管4及集水箱5，布水器8通过循环水管7与集水箱5连接，循环水管7上设置有循环水泵6，冷却盘管4的进水口与水管25连通，冷却盘管4的出水口与供回水管网连通，布水器8为喷嘴布水器。
供回水管网包括有回水管12及供水管13，回水管12的一端连接有两个第一支路回水管，两个第一支路回水管分别与两个表冷器3的进水口连接，回水管12的另一端连接有若干个第二支路回水管，若干个第二支路回水管分别与若干个风机盘管16的出水口连接；供水管13的一端与冷却盘管4的出水口连接，供水管13的另一端连接有若干个支路供水管，若干个支路供水管分别与若干个风机盘管16的进水口连接；供水管13上还设置有供水泵14。
布水器8上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口10，排风口10内设置有变频排风机9。
机房15内设置有若干组服务器机组模块，回风通道20设置在若干组服务器机组模块上方，每组服务器机组模块22均由两个服务器机柜24组成，且两个相邻的服务器机组模块22的出风侧呈相对设置，在两个相邻的服务器机组模块22的出风侧之间形成热通道23，每条热通道23均通过一个回风口17与回风通道20连通；每两组服务器机柜24之间形成冷通道，每条冷通道均通过一个送风口21与回风通道20连通；每个回风口17上方均设置有一个风机盘管16，风机盘管16与回风口17一一对应设置，如此形成循环。
回风口17内设置有回风机18。
回风机18下方设置有第二空气过滤器19。
本发明的模块化送风空调系统工作过程具体如下：
(一)间接蒸发自然冷却闭式冷却塔的工作过程：
(1)冬季运行模式：在寒冷的冬季，室外环境温度远低于室内机房温度，只需间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11就能满足机房15内供冷量需求，由于室外温度过低，间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11干工况运行，所以间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11的循环水泵6关闭，布水器8不再喷淋水，只需变频排风机9工作，就能使室外的自然冷风与冷却盘管4进行间接自然冷却，将间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11制取的冷水经供水泵14通过供水管13输送到机房15空调末端的风机盘管16，通过这种间接的自然冷却技术将机房15内的热量带走，以达到降温的目的，实现数据机房15的100％自然冷却。
(2)过渡季节运行模式：在春秋过渡季节，有很长一段时间室外环境温度低于室内机房15温度，通过间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11将室外低温空气作为冷源将热量带走，这时间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11湿工况运行，室外空气通过进风口1流经空气过滤段2进行空气过滤，再通过表冷器3进行预冷，被预冷后的空气流经冷却盘管4，与布水器8在冷却盘管4表面上喷淋形成的水膜进行间接蒸发冷却，冷却盘管4内的冷却水将热量释放给被预冷后的空气，后经变频排风机9从排风口10排出；同时冷却盘管4内的冷却水温度降低，间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11制取的冷水经供水泵14通过供水管13输送到机房15空调末端的风机盘管16，与机房15内的热回风进行显热交换，风机盘管16内的冷水换完热后，升温的冷水通过回水管12回到间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11的表冷器3再次对室外空气进行预冷，从而实现能量的最大化利用，如此不断的循环。
(3)夏季运行模式：夏季运行时供冷系统与春秋过渡季节工作过程一样，当间接蒸发自然冷却闭式冷却塔11不能满足机房15的供冷需求时，开启机械制冷做以辅助，以满足机房15的降温需求，从而实现机房15一年四季不间断供冷。
(二)机房的的模块化送风工作过程：
在机房15内，被风机盘管16冷却降温的冷空气，通过送风口21进入服务器机组模块，给服务器机组模块内的两个服务器机柜24进行降温，然后携带热量的空气通过服务器机组模块的出风侧进到热通道23中，热回风经热通道23上部的空气过滤器19净化，再通过回风机18和回风口17进入回风通道20，再与回风通道20中的风机盘管16进行显热交换，被降温的冷空气再次通过送风口21进入服务器机组模块22，继续给服务器机柜24进行降温，如此形成循环。

Claims (1)

1.适用于数据中心间接蒸发自然冷却的模块化送风空调系统，其特征在于，包括有间接蒸发自然冷却闭式冷却塔(11)及机房(15)，所述机房(15)内顶部水平设置有回风通道(20)，所述回风通道(20)底部侧壁上设置有若干个回风口(17)及若干个送风口(21)，所述回风通道(20)通过回风口(17)及送风口(21)与机房(15)内部空间连通，所述回风通道(20)内还设置有若干个风机盘管(16)，若干个所述风机盘管(16)均通过供回水管网与间接蒸发自然冷却闭式冷却塔(11)连接；
所述间接蒸发自然冷却闭式冷却塔(11)包括有机组壳体，所述机组壳体的相对两侧壁上均设置有进风口(1)，所述机组壳体内设置有间接蒸发冷却段，所述间接蒸发冷却段位于两个进风口(1)之间，所述间接蒸发冷却段与其对应一侧的进风口(1)之间按照空气进入后的流动方向依次设置有第一空气过滤器(2)及表冷器(3)，两个所述表冷器(3)的出水口均通过水管(25)与间接蒸发冷却段连接，两个所述表冷器(3)的进水口及所述间接蒸发冷却段通过供回水管网与若干个所述风机盘管(16)连接；
所述间接蒸发冷却段包括有由上至下依次设置的布水器(8)、冷却盘管(4)及集水箱(5)，所述布水器(8)通过循环水管(7)与集水箱(5)连接，所述循环水管(7)上设置有循环水泵(6)，所述冷却盘管(4)的进水口与水管(25)连通，冷却盘管(4)的出水口与供回水管网连通；
所述供回水管网包括有回水管(12)及供水管(13)，所述回水管(12)的一端连接有两个第一支路回水管，两个所述第一支路回水管分别与两个所述表冷器(3)的进水口连接，回水管(12)的另一端连接有若干个第二支路回水管，若干个所述第二支路回水管分别与若干个所述风机盘管(16)的出水口连接；所述供水管(13)的一端与冷却盘管(4)的出水口连接，所述供水管(13)的另一端连接有若干个支路供水管，若干个所述支路供水管分别与若干个所述风机盘管(16)的进水口连接；所述供水管(13)上还设置有供水泵(14)；
所述布水器(8)上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口(10)，所述排风口(10)内设置有变频排风机(9)；
所述机房(15)内设置有若干组服务器机组模块，所述回风通道(20)设置在若干组所述服务器机组模块上方，每组所述服务器机组模块(22)均由两个服务器机柜(24)组成，且两个相邻的服务器机组模块(22)的出风侧呈相对设置，在两个相邻的服务器机组模块(22)的出风侧之间形成热通道(23)，每条所述热通道(23)均通过一个回风口(17)与回风通道(20)连通；每两组服务器机柜(24)之间形成冷通道，每条所述冷通道均通过一个送风口(21)与回风通道(20)连通；每个回风口(17)上方均设置有一个所述风机盘管(16)，风机盘管(16)与回风口(17)一一对应设置；
所述回风口(17)内设置有回风机(18)；
所述回风机(18)下方设置有第二空气过滤器(19)。
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