CN112867339B - 换热机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了换热机组，涉及制冷设备技术领域。该方法的一具体实施方式包括：箱体、回风组件和换热组件；所述回风组件包括：送风口和回风口；所述换热组件包括：室外风进风口、室外风出风口、室外侧循环风机和空气‑空气换热器；其中，所述送风口设置在所述箱体的一侧，所述回风口设置在与所述送风口对称的一侧；所述室外风进风口设置在所述箱体的一侧，所述室外风出风口设置在与所述送风口对称的一侧；所述空气‑空气换热器固定在所述箱体的内部。该实施方式避免了现有技术采用直膨式空调进行换热所消耗的电能多、需要配置较多电缆导致的换热机组维护、保养工作量大的技术缺陷，进而达到提高换热效率的同时节省能耗的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备的领域，尤其涉及一种换热机组。
背景技术
在数据中心采用新风间接蒸发冷却方式时，在有冷冻水资源可以使用或机房已设置风冷直膨式精密空调的情况下，仍会在每一个间接蒸发冷却机组内集成间接蒸发冷却模块、风冷直膨式补偿制冷模块(压缩机机械制冷模块)或冷冻水冷却补偿模块，机组安装在数据中心屋面或建筑维护结构外侧，用于满足数据中心全年制冷需求。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
1.现有技术所采用的换热机组结构过于复杂，系统稳定性差；
2.现有技术的配置冷冻水制冷补偿模块的换热机组存在于室外，在冬季容易导致换热机组冻裂，影响数据中心换热工作的正常进行；
3.现有技术在换热机组中配置的风冷直膨式制冷补偿模块。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种换热机组，能够通过将数据中心中温度较高的空气与室外温度较低的空气，利用所述换热机组中的空气-空气换热器进行换热，避免了现有技术采用直膨式空调进行换热所消耗的电能多、需要配置较多电缆导致的换热机组维护、保养工作量大的技术缺陷，进而达到提高换热效率的同时节省能耗的技术效果。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种换热机组，包括：箱体、回风组件和换热组件；
所述回风组件包括：送风口和回风口；所述换热组件包括：室外风进风口、室外风出风口、室外侧循环风机和空气-空气换热器；其中，所述送风口设置在所述箱体的一侧，所述回风口设置在与所述送风口对称的一侧；所述室外风进风口设置在所述箱体的一侧，所述室外风出风口设置在与所述送风口对称的一侧；所述空气-空气换热器固定在所述箱体的内部；室外侧循环风机设置所述箱体内靠近在室外风出风口的位置；在进行换热时，室内风通过进风口空气-空气换热器和回风口形成回路，室外风通过室外风进风口经过空气-空气换热器，从室外风出风口流出。
该换热机组通过将数据中心中温度较高的空气与室外温度较低的空气，利用所述换热机组中的空气-空气换热器进行换热，避免了现有技术采用直膨式空调进行换热所消耗的电能多、结构复杂、维护成本高的技术缺陷，由于本方案的换热机组无需较多电能供应，故也避免了现有技术需要配置较多电缆导致的换热机组维护、保养工作量大的技术缺陷，进而达到提高换热效率的同时节省能耗的技术效果。
特别是在冬季，室外空气温度较低，数据中心的温度较高的情况下，仅采用空气-空气换热器就可以达到较高的换热效率，避免了现有技术采用内置冷冻水表的换热机组存在冻裂带来的风险和损失，进而使得数据中心的温度在预设的温度范围内。
可选地，还包括：喷水口、水喷淋控制阀、泄水阀和干湿球温度传感器；
所述喷水口位于空气-空气换热器之上；所述泄水阀位于室外风进风口处；所述湿球温度传感器位于室外风进风口处。
在夏季时，室外空气较高，仅采用空气-空气进行换热的效果相对于冬季较差，故，在所述换热机组内设置喷水口，利用水进行热交换，进而提高换热效率。所述喷水口，通过对所述空气-空气换热器进行降温，水流在接触较高温度的所述空气-空气换热器时，存在部分水蒸发成水蒸气的情况，吸收空气中的大量热能，进而有利于进一步对数据中心的空气进行降温。
可选地，还包括：室内侧循环风机(210)；
所述室内侧循环风机(210)位于送风口(101)和/或回风口(102)处。
本方案中，通过采用室内侧循环风机可以使得回风速度加快，进而达到仅采用一台或数量不多的几台换热机组就可以达到高效换热的技术效果。相对于对比文件而言，可以达到节约组成数据中心换热系统成本的技术效果。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种用于数据中心换热的方法，包括：
获取室外环境温度；
当所述室外环境温度满足第一预设条件，则利用室内空调箱对数据中心进行换热；
当所述室外环境温度满足第二预设条件，则利用换热机组对数据中心进行换热；
当所述室外环境温度满足第三预设条件，则利用所述室内空调箱和所述换热机组，共同对数据中心进行换热。
可选地，当确定所述室外环境温度满足第一预设条件之后，利用室内空调箱对数据中心进行换热之前，包括：
关闭所述换热机组、数据中心与室外回风管道连接的第一电动阀门和第二电动阀门；
和/或，开启所述数据中心内的回风电动风阀。
可选地，利用换热机组对数据中心进行换热，包括：
判断所述室外环境温度是否满足第四预设条件；
若是，则利用换热机组通过室外空气与数据中心的空气进行热交换；将完成热交换后的数据中心的空气传送到所述数据中心中；
若否，则打开所述换热机组中的喷水口，对所述换热机组中的空气-空气换热器进行降温；将数据中心中的空气通过空气-空气换热器进行热交换；将完成热交换后的数据中心的空气传送到所述数据中心中。
可选地，获取室外环境温度，包括：
利用干湿球温度传感器获取室外的干球温度和湿球温度；
将所述干球温度和湿球温度确定为室外环境温度。
通过在室外温度处于不同的范围时，设置不同的换热方法的技术手段，解决了现有技术没有充分利用室外空气作为冷源所消耗的能源多，不易维护的技术缺陷，进而达到更高效的对数据中心的空气进行换热的技术效果。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种数据中心换热系统，包括：换热机组、室内空调箱、运行控制器和数据中心；
所述换热机组，用于获取室外环境温度；
所述运行控制器，用于判断所述室外环境温度满足的预设条件；当所述室外环境温度满足第一预设条件，则启动室内空调箱对数据中心进行换热；当所述室外环境温度满足第二预设条件，则启动换热机组对数据中心进行换热；当所述室外环境温度满足第三预设条件，则启动所述室内空调箱和所述换热机组，共同对数据中心进行换热。
可选地，所述换热机组与数据中心通过回风室外管道相连。
可选地，所述回风室外管道的材料为金属材料；
所述换热机组中空气-空气换热器的材料为金属材料和/或高分子聚合材料。
上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
本申请采用换热机组，利用室外空气温度低对数据中心的空气进行换热的技术手段，避免了现有技术采用直膨式空调进行换热所消耗的电能多、需要配置较多电缆导致的换热机组维护、保养工作量大的技术缺陷，进而达到提高换热效率的同时节省能耗的技术效果。
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是根据本发明实施例的换热机组的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种用于数据中心换热的方法的主要流程的示意图；
图3是根据本发明实施例的数据中心换热系统的模块示意图；
图4是根据本发明实施例的数据中心换热系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
数据中心是承载物联网信息技术业务的基础平台，是发展云计算、大数据及人工智能等业务的关键支撑，其建设规模及数量持续扩大。为满足IT设备正常运行，需要向数据中心机房提供全年7x24小时不间断供冷，制冷系统本身需要稳定、高效的运行。本申请主要针对已设置冷冻水制冷系统的建筑物内，在数据中心采用新风间接蒸发冷却系统时，提出的一种换热机组，可以有效利用既有冷冻水资源、在室外气温较低时充分利用自然风冷源，且可靠性高。
图1是根据本发明实施例的换热机组的结构示意图；如图所示，提供了一种换热机组，包括：
箱体、回风组件100和换热组件200；
所述回风组件100包括：送风口101和回风口102；
所述换热组件200包括：室外风进风口201、室外风出风口202、室外侧循环风机203和空气-空气换热器204；
其中，所述送风口101设置在所述箱体的一侧，所述回风口102设置在与所述送风口101对称的一侧；所述室外风进风口201设置在所述箱体的一侧，所述室外风出风口202设置在与所述送风口101对称的一侧；所述空气-空气换热器204固定在所述箱体的内部；室外侧循环风机203设置所述箱体内靠近在室外风出风口202的位置；
在进行换热时，室内风通过进风口101、空气-空气换热器204和回风口102形成回路，室外风通过室外风进风口201经过空气-空气换热器204，从室外风出风口202流出。
由于上述换热机组省去了风冷直膨式空调，进而达到简化所述换热机组结构和控制使用方法的技术效果。该换热机组通过将数据中心中温度较高的空气与室外温度较低的空气，利用所述换热机组中的空气-空气换热器进行换热，避免了现有技术采用直膨式空调进行换热所消耗的电能多的技术缺陷，由于本方案的换热机组无需较多电能供应，故也避免了现有技术需要配置较多电缆导致的换热机组维护、保养工作量大的技术缺陷。进而达到提高换热效率的同时节省能耗的技术效果。特别是在冬季，室外空气温度较低，数据中心的温度较高的情况下，仅采用空气-空气换热器就可以达到较高的换热效率，避免了现有技术采用内置冷冻水的换热机组可能存在冻裂带来的风险和损失，进而使得数据中心的温度在预设的温度范围内。
在夏季时，室外空气较高，仅采用空气-空气进行换热的效果相对于冬季较差，故，在所述换热机组内设置喷水口，利用水进行热交换，进而提高换热效率。所述喷水口，通过对所述空气-空气换热器进行降温，水流在接触较高温度的所述空气-空气换热器时，存在部分水蒸发成水蒸气的情况，进而有利于进一步降温。
具体地，所述换热机组还包括：喷水口206、水喷淋控制阀207、泄水阀208和干湿球温度传感器205；所述喷水口206位于空气-空气换热器204之上；所述泄水阀208位于室外风进风口201处；所述干湿球温度传感器205位于室外风进风口201处。
所述干湿球温度传感器，通过实时温度与控制系统设置温度对比，可以实现自动调整系统运行模式或风机转速的技术效果。
具体地，还包括：室内侧循环风机210；
所述室内侧循环风机210位于送风口101和回风口102处。
本方案中，通过采用室内侧循环风机可以使得回风速度更快，进而达到仅采用一台或数量不多的几台换热机组就可以达到高效换热的技术效果。相对于对比文件而言，可以达到节约组成数据中心换热系统成本的技术效果。
图2是根据本发明实施例的一种用于数据中心换热的方法的主要流程的示意图，如图2所示，包括：
步骤S201、获取室外环境温度；其中，利用干湿球温度传感器205获取室外的干球温度和湿球温度；将所述干球温度和湿球温度确定为室外环境温度。通过干湿球温度传感器就可以确定室外的温度和湿度，进而方便确定采用何种方式对数据中心进行换热。
步骤S202、当所述室外环境温度满足第一预设条件，则利用室内空调箱对数据中心进行换热；一般情况下，所述第一预设条件所对应的温度较高，也就是当室外温度较高时，无法通过室外风对换热机组进行换热或需要对所述换热机组进行检修维护时，可以采用室内空调箱对数据中心进行换热。在实际应用中，可以将所述第一预设条件设置为室外温度为28摄氏度。可选地，当确定所述室外环境温度满足第一预设条件之后，利用室内空调箱对数据中心进行换热之前，包括：关闭所述换热机组、数据中心与室外回风管道连接的第一电动阀门和第二电动阀门；开启所述数据中心内的回风电动风阀。进而使得数据中心完全进入室内制冷气流组织模式。
步骤S203、当所述室外环境温度满足第二预设条件，则利用换热机组对数据中心进行换热；一般情况下第二预设条件对应的温度较低。可以通过室外空气与数据中心进行热交换的技术手段实现对数据中心进行换热。在实际情况下，所述第二预设条件对应的室外环境温度为干球温度td≤18℃或湿球温度tw≤20℃时，数据中心进入完全新风间接冷却模式，即数据中心的制冷由设置在室外的换热机组对数据中心回风完全冷却来完成。其中，仅采用换热机组对数据中心进行换热时，需要将所述第一电动阀门和第二电动阀门打开，关闭所述数据中心内的回风电动风阀。
步骤S204、当所述室外环境温度满足第三预设条件，则利用所述室内空调箱和所述换热机组，共同对数据中心进行换热。
所述第三预设条件所对应的室外温度在一般情况下，相对于所述第一预设条件较低，相对于第二预设条件较高。
本申请通过在室外温度处于不同的范围时，设置不同的换热方法的技术手段，解决了现有技术没有充分利用室外空气作为冷源所消耗的能源多，不易维护的技术缺陷，进而达到更高效的对数据中心的空气进行换热的技术效果。
可选地，利用换热机组对数据中心进行换热，包括：
判断所述室外环境温度是否满足第四预设条件；
若是，则利用换热机组通过室外空气与数据中心的空气进行热交换；将完成热交换后的数据中心的空气传送到所述数据中心中；
若否，则打开所述换热机组中的喷水口206，对所述换热机组中的空气-空气换热器204进行降温；将数据中心中的空气通过空气-空气换热器204进行热交换；将完成热交换后的数据中心的空气传送到所述数据中心中。
本方案中采用喷水口对空气-空气换热器进行喷水降温的技术手段，实现利用自然冷源对空气-空气换热器进行降温，进而达到在减少能源消耗的基础上加速对数据中心的空气进行换热的技术效果。
图3是根据本发明实施例的数据中心换热系统的模块示意图，如图3所示，提供了一种数据中心换热系统300，包括：换热机组301、室内空调箱302、运行控制器和数据中心304；
所述换热机组301，用于获取室外环境温度，位于所述数据中心外部；
所述运行控制器，其位置可以设置在数据中心内，用于判断所述室外环境温度满足的预设条件；当所述室外环境温度满足第一预设条件，则启动室内空调箱对数据中心进行换热；当所述室外环境温度满足第二预设条件，则启动换热机组对数据中心进行换热；当所述室外环境温度满足第三预设条件，则启动所述室内空调箱和所述换热机组，共同对数据中心进行换热；
室内空调箱302的位置可以设置在数据中心304外。
下面以一具体实施例详细说明数据中心换热系统的结构。
图4是根据本发明实施例的数据中心换热系统的结构示意图。如4图所述，包括：
换热机组301、室内空调箱302和数据中心304，其中，所述数据中心304包括：回风室外管道3041、第一电动阀门(进风)3042、第二电动阀门(回风)3043、回风电动风阀3044、回风静压箱3045、服务器机柜3046和送风静压箱3047。
其中，所述换热机组与数据中心通过回风室外管道3041相连。
可选地，所述回风室外管道的材料为金属材料；
所述换热机组中空气-空气换热器204的材料为金属材料和/或高分子聚合材料。通过上述材料，可以使得数据中心的空气在回风室外管道3041中就可以实现与室外空气的换热，并且上述材料具备耐腐蚀、不渗漏、高效换热的特点，进而使得数据中心换热系统的维护更容易。
所述数据中心外至少存在一个回风室外管道设置在所述数据中心的外面，一端与数据中心的第一电动阀门(进风)3042相连，另一端与第二电动阀门(回风)3043相连。当采用换热机组进行换热时，回风电动风阀3044处于关闭状态，完成换热的风从第一电动阀门3042进入，然后从送风静压箱3047流入存放服务器机柜3046的位置，并对服务器机柜3046进行降温，并将所述服务器机柜3046中的空气从第二电动阀门3043从回风室外管道3041流出，流入到换热机组进行换热。
当仅需要室内空调箱302进行换热时，需要将第一电动阀门(进风)3042、第二电动阀门(回风)3043进行关闭，将回风电动风阀3044打开，避免室外的高温空气流入到数据中心内，进而达到高效换热的技术效果。
其中，换热机组301与室内空调箱302之间通过无级调速风机进行控制；数据中心内是否设置送风静压箱3047不影响数据中心换热系统的正常运行。
本方案通过将冷量补偿单元与换热机组解耦合配置，设置室内与室外两个制冷循环回路，提供了一个既可合理利用现有制冷资源、也可高效可靠利用室外空气这种自然冷源进行间接冷却来满足数据中心大规模制冷量需求，对换热机组也是一个创新应用，换热机组本身也存在较大的改进。
描述于本发明实施例中所涉及到的控制部分可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括发送模块、获取模块、确定模块和第一处理模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，发送模块还可以被描述为“向所连接的服务端发送图片获取请求的模块”。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种换热机组，其特征在于，位于数据中心外部，且通过回风室外管道与所述数据中心相连，至少一个所述回风室外管道设置在所述数据中心的外面；所述回风室外管道的一端与数据中心的第一电动阀门(3042)相连，另一端与第二电动阀门(3043)相连；所述换热机组包括：箱体、回风组件(100)和换热组件(200)以及室内侧循环风机(210)、喷水口(206)、水喷淋控制阀(207)、泄水阀(208)和干湿球温度传感器(205)；
所述回风组件(100)包括：送风口(101)和回风口(102)；
所述换热组件(200)包括：室外风进风口(201)、室外风出风口(202)、室外侧循环风机(203)和空气-空气换热器(204)；
其中，所述送风口(101)设置在所述箱体的一侧，所述回风口(102)设置在与所述送风口(101)对称的一侧；所述室外风进风口(201)设置在所述箱体的一侧，所述室外风出风口(202)设置在与所述送风口(101)对称的一侧；所述空气-空气换热器(204)固定在所述箱体的内部；室外侧循环风机(203)设置所述箱体内靠近在室外风出风口(202)的位置；所述室内侧循环风机(210)位于送风口(101)和/或回风口(102)处；
所述喷水口(206)位于空气-空气换热器(204)之上；所述泄水阀(208)位于室外风进风口(201)处；所述干湿球温度传感器(205)位于室外风进风口(201)处；所述干湿球温度传感器(205)，通过实时温度与控制系统设置温度对比，可以调整系统运行模式或风机转速；
在进行换热时，所述第一电动阀门(3042)和所述第二电动阀门(3043)开启且所述数据中心内部的回风电动风阀(3044)关闭；室内风通过送风口(101)、空气-空气换热器(204)和回风口(102)形成回路，室外风通过室外风进风口(201)经过空气-空气换热器(204)，从室外风出风口(202)流出。
2.一种用于数据中心换热的方法，其特征在于，包括：
获取室外环境温度；
当所述室外环境温度满足第一预设条件，则利用室内空调箱对数据中心进行换热；并关闭所述换热机组、数据中心与室外回风管道连接的第一电动阀门和第二电动阀门；和/或，开启所述数据中心内的回风电动风阀；所述第一预设条件为室外温度28℃；
当所述室外环境温度满足第二预设条件，则利用如权利要求1所述的换热机组对数据中心进行换热；所述换热机组位于数据中心外部，且通过回风室外管道与所述数据中心相连，至少一个所述回风室外管道设置在所述数据中心的外面，所述回风室外管道的一端与数据中心的第一电动阀门相连，另一端与第二电动阀门相连；以使所述数据中心的空气在所述回风外管道中实现与室外空气的换热；所述第二预设条件对应的室外环境温度为干球温度td≤18℃或湿球温度tw≤20℃；
当所述室外环境温度满足第三预设条件，则利用所述室内空调箱和所述换热机组，共同对数据中心进行换热；所述第三预设条件对应的室外温度低于第一预设条件，且高于所述第二预设条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用换热机组对数据中心进行换热，包括：
判断所述室外环境温度是否满足第四预设条件；所述第四预设条件满足所述第二预设条件且对应的室外温度高于所述第二预设条件的最低温度；
若是，则利用换热机组通过室外空气与数据中心的空气进行热交换；将完成热交换后的数据中心的空气传送到所述数据中心中；
若否，则打开所述换热机组中的喷水口(206)，对所述换热机组中的空气-空气换热器(204)进行降温；将数据中心中的空气通过空气-空气换热器(204)进行热交换；将完成热交换后的数据中心的空气传送到所述数据中心中。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取室外环境温度，包括：
利用干湿球温度传感器(205)获取室外的干球温度和湿球温度；
将所述干球温度和湿球温度确定为室外环境温度。
5.一种数据中心换热系统，其特征在于，包括：如权利要求1所述的换热机组、室内空调箱、运行控制器和数据中心；
所述换热机组，位于所述数据中心外部，用于获取室外环境温度；所述换热机组与数据中心通过回风室外管道相连，且至少一个所述回风室外管道设置在所述数据中心的外面；所述回风室外管道的一端与数据中心的第一电动阀门相连，另一端与第二电动阀门相连；
所述运行控制器，用于判断所述室外环境温度满足的预设条件；当所述室外环境温度满足第一预设条件，则启动室内空调箱对数据中心进行换热，并关闭所述换热机组、数据中心与室外回风管道连接的第一电动阀门和第二电动阀门；和/或，开启所述数据中心内的回风电动风阀；当所述室外环境温度满足第二预设条件，则启动换热机组对数据中心进行换热，并开启所述第一电动阀门和所述第二电动阀门，且关闭所述数据中心内部的回风电动风阀；当所述室外环境温度满足第三预设条件，则启动所述室内空调箱和所述换热机组，共同对数据中心进行换热；所述第一预设条件为室外温度28℃；所述第二预设条件对应的室外环境温度为干球温度td≤18℃或湿球温度tw≤20℃；所述第三预设条件对应的室外温度低于第一预设条件，且高于所述第二预设条件。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述回风室外管道的材料为金属材料；
所述换热机组中空气-空气换热器(204)的材料为金属材料和/或高分子聚合材料。
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