CN114777242A - 一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组 - Google Patents

Abstract

一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，包括外壳，外壳中部固接有隔热板，隔热板将外壳内腔分为室内循环腔和室外循环腔；热交换室内循环腔内安装有室内空气循环系统，室外循环腔内安装有室外空气循环系统；隔热板上安装有热交换组件；本发明保证了在室外与室内进行热量交换的同时，可以实现空气、水、工质三流体换热，最大限度的让热管位于室外循环腔部分内的工质放热，进而使得工质进入热管位于室内循环腔部分时具有最大限度的吸热能力，从而能把数据中心机房内的回风降低至所要求的送风温湿度；不仅满足机房送风要求，而且大大的提高了机组的性能。

Description

一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组

技术领域

本发明涉及空调设备技术领域，特别是涉及一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组。

背景技术

国家倡导节能减排，提高关键技术和重大装备的制造水平，提高设备效率，提高能源利用率，寻找节能可行的绿色环保制冷技术，降低高品位能源的消耗。

近年国家IT行业发展迅速，大量的数据中心建立，数据中心机房主要为交换机、路由器、存储器等IT类设备，这些设备在运行过程中，散发大量的显热，而这些IT类设备对机房环境的温湿度有严格的要求，为了稳定机房内的温度、湿度，数据中心几乎一年四季都要对机房降温。传统的数据中心降温系统普遍采用通过安装多个立式空调来对机房进行降温，但是立式空调需要压缩机来对制冷剂进行压缩，需要消耗非常大的电能；近年来，也有利用直接或间接的蒸发冷却等技术为数据中心机房降温，但由于数据中心机房对空气的温度和湿度要求很严格，经过直接蒸发冷却处理后的空气湿度几乎接近饱和，不满足送风要求，必须对空气进一步的除湿才能送入数据机房内，就相当于对空气进行了加湿后又除湿，不仅造成了工序矛盾，还增加了设备尺寸等弊端。间接蒸发冷却技术又对空气的降温能力有限，空气下降的温度往往达不到使用要求因此，设计一种可替代的节能高效的数据中心降温设备迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，以解决上述现有技术中存在的问题。

一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，包括外壳，所述外壳中部固接有隔热板，所述隔热板,所述隔热板将所述外壳内腔分为室内循环腔和室外循环腔；所述室内循环腔内安装有室内空气循环系统，所述室外循环腔内安装有室外空气循环系统；所述隔热板上安装有热交换组件；

所述热交换组件包括若干个穿设在所述隔热板上的热管，若干所述热管呈矩阵排列，所述热管的两端分别伸入到所述室内循环腔和所述室外循环腔内并密封，所述热管内填充有工质；

所述室内循环腔底面位于所述热管下方的位置安装有第一喷淋组件，所述室外循环腔底面位于所述热管下方的位置安装有第二喷淋组件。

优选的，所述室内空气循环系统包括固定安装在所述室内循环腔一侧的室内风机，所述室内风机的出风口由内向外贯穿所述外壳侧壁；所述室内循环腔远离所述室内风机的一侧开设有室内风入口；所述室内风机的出风口和所述室内风入口均与室内连通。

优选的，所述室外空气循环系统包括固定安装在所述室外循环腔一侧的室外风机，所述室外风机的出风口由内向外贯穿所述外壳侧壁；所述室外循环腔远离所述室外风机的一侧开设有室外风入口；所述室外风机的出风口和所述室外风入口均与室外连通。

优选的，所述第一喷淋组件包括固定安装在所述室内循环腔底面的第一水池，所述第一水池内腔底面固定安装有第一水泵；所述第一水泵的出水端连通有第一竖管，所述第一竖管限定在若干所述热管靠近所述室内风机的一侧；所述第一竖管外壁沿竖向水平固接有若干个平行于所述热管的第一横管，所述第一横管上安装有若干个第一喷头。

优选的，所述第二喷淋组件包括固定安装在所述室外循环腔底面的第二水池，所述第二水池内腔底面固定安装有第二水泵，所述第二水泵的出水端连通有第二竖管，所述第二竖管的顶端向上延伸至若干所述热管上方并固接有第二横管，所述第二横管上水平固接有若干个第一支管，所述第一支管延伸至若干所述热管上方，所述第一支管底部安装有若干个第二喷头。

优选的，所述室内循环腔底面位于若干所述热管与所述室内风入口之间的位置固定安装有表面式冷却器。

优选的，所述室外循环腔位于若干所述热管与所述室外风入口之间的位置固定安装有第三水池，所述第三水池顶面固定安装有填料，所述第三水池内腔底面固定安装有第三水泵，所述第三水泵的出水端连通有第三竖管，所述第三竖管的顶端向上延伸至所述填料的上方并连通有第三横管，所述第三横管连通有若干个第二支管，所述第二支管延伸至所述填料的正上方；所述第二支管底部安装有若干个第三喷头。

优选的，热管外壁位于所述室内循环腔内的部分固接若干有翅片。

优选的，所述室内风入口和所述室外风入口处均固定安装有空气过滤器。

本发明公开了以下技术效果：

1.本发明将室外空气循环系统与室内空气循环系统独立设置，通过填充工质的热管进行热量交换，并在热管设置喷淋，使得在热管冷凝段的管外表面形成一层水薄膜，保证了在室外与室内进行热量交换的同时，可以实现空气、水、工质三流体换热，最大限度的让热管位于室外循环腔部分内的工质放热，进而使得工质进入热管位于室内循环腔部分时具有最大限度的吸热能力，从而能把数据中心机房内的回风降低至所要求的送风温湿度；不仅满足机房送风要求，而且大大的提高了机组的性能。

2.本发明在室内循环腔位于热管出风一侧安装喷淋组件，不仅可以实现对空气的降温加湿，而且还可以对空气进行过滤，增加了空气的洁净度，减少过滤器的使用，可实现节能减排。

3.本发明的各部件根据室内外空气参数的变化，灵活开启各功能段，可以满足一年四季的送风要求。不仅提高机组的降温性能，还大大减少了机组的运行费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明内部结构俯视图；

图2为本发明图1中A-A截面剖视图；

图3为本发明图1中B-B截面剖视图；

图4为本发明另一个实施例热管安装示意图。

其中：

1、外壳；2、隔热板；3、室内循环腔；4、室外循环腔；5、热管；6、室内风机；7、室内风入口；8、室外风机；9、室外风入口；10、第一水池；11、第一水泵；12、第一竖管；13、第一横管；14、第一喷头；15、第二水池；16、第二水泵；17、第二竖管；18、第二横管；19、第一支管；20、第二喷头；21、表面式冷却器；22、第三水池；23、填料；24、第三水泵；25、第三竖管；26、第三横管；27、第三喷头；28、翅片；29、空气过滤器；30、检修门；31、挡板；32、通风槽；33、第二支管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照附图1-4，一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，包括外壳1，外壳1中部固接有隔热板2，隔热板2,隔热板2将外壳1内腔分为室内循环腔3和室外循环腔4；室内循环腔3内安装有室内空气循环系统，室外循环腔4内安装有室外空气循环系统；隔热板2上安装有热交换组件；

热交换组件包括若干个穿设在隔热板2上的热管5，若干热管5呈矩阵排列，热管5的两端分别伸入到室内循环腔3和室外循环腔4内并密封，热管5内填充有工质；

室内循环腔3底面位于热管5下方的位置安装有第一喷淋组件，室外循环腔4底面位于热管5下方的位置安装有第二喷淋组件。

外壳1呈箱型结构，隔热板2与外壳1的竖直中心面重合，隔热板2与外壳1的内腔顶面、底面以及两相对侧面密封连接，热管5与隔热板2固定连接；热管5的两端封闭并且热管5内形成一个密闭容腔，热管5内的工质为现有物质，实现热能和机械能的相互转化，可以将室内循环腔3和室外循环腔4的热量进行交换，进而对室内循环腔3中的空气降温；若干热管5形成的方形矩阵中，竖向相邻两层的若干热管5交错布置，可以使第二喷淋组件喷出的水更好的与热管5接触。

在本申请的另一个实施例中，热管5倾斜设置，热管5位于室内循环腔3一端低于热管5位于室外循环腔4的一端，工质的填充量为热管5内腔容积的一半，这样可以更好的将蒸发后的工质引入到室外循环腔4中进行冷凝放热，在室内循环腔3和室外循环腔4内位于热管5两侧的位置固接有挡板31，挡板31与热管5对应的位置开设有通风槽32，保证流动的风会与热管5充分接触。

进一步优化方案，室内空气循环系统包括固定安装在室内循环腔3一侧的室内风机6，室内风机6的出风口由内向外贯穿外壳1侧壁；室内循环腔3远离室内风机6的一侧开设有室内风入口7；室内风机6的出风口和室内风入口7均与室内连通。

室内风机6与室内风入口7的连线平行于隔热板2侧面；室内风机6固定安装在外壳1的侧壁上。

进一步优化方案，室外空气循环系统包括固定安装在室外循环腔4一侧的室外风机8，室外风机8的出风口由内向外贯穿外壳1侧壁；室外循环腔4远离室外风机8的一侧开设有室外风入口9；室外风机8的出风口和室外风入口9均与室外连通。

室外风机8与室内风机6位于外壳1的同一侧面，室内风入口7与室外风入口9开设外壳1的同一侧面，室外风机8固定安装在外壳1的侧壁上。

进一步优化方案，第一喷淋组件包括固定安装在室内循环腔3底面的第一水池10，第一水池10内腔底面固定安装有第一水泵11；第一水泵11的出水端连通有第一竖管12，第一竖管12限定在若干热管5靠近室内风机6的一侧；第一竖管12外壁沿竖向水平固接有若干个平行于热管5的第一横管13，第一横管13上安装有若干个第一喷头14。

第一水泵11将第一水池10内的水抽出来并从第一喷头14喷出，使经过若干热管5后降温的空气进一步加湿，使其满足数据中心机房对湿度的要求，喷出的水最后可以落回第一水池10内，实现水的循环利用，第一喷头14的朝向与室内循环腔3中空气流动方向相反。

进一步优化方案，第二喷淋组件包括固定安装在室外循环腔4底面的第二水池15，第二水池15内腔底面固定安装有第二水泵16，第二水泵16的出水端连通有第二竖管17，第二竖管17的顶端向上延伸至若干热管5上方并固接有第二横管18，第二横管18上水平固接有若干个第一支管19，第一支管19延伸至若干热管5上方，第一支管19底部安装有若干个第二喷头20。

第二横管18平行于热管5，若干第一支管19等水平间距布置且垂直于热管5，第一支管19远离第二横管18的一端越过若干热管5，第二水泵16可以将第二水池15中的水从第二喷头20喷出，并洒在若干热管5上，热管5上的水蒸发吸热，实现对热管5内工质最大限度的冷凝。

进一步优化方案，室内循环腔3底面位于若干热管5与室内风入口7之间的位置固定安装有表面式冷却器21；表面式冷却器21可以初步对从室内风入口7进来的空气进行预冷，增加降温效果。

进一步优化方案，室外循环腔4位于若干热管5与室外风入口9之间的位置固定安装有第三水池22，第三水池22顶面固定安装有填料23，第三水池22内腔底面固定安装有第三水泵24，第三水泵24的出水端连通有第三竖管25，第三竖管25的顶端向上延伸至填料23的上方并连通有第三横管26，第三横管26连通有若干个第二支管33，第二支管33延伸至所述填料23的正上方；所述第二支管33底部安装有若干个第三喷头27。

填料23与外壳1内腔侧壁和顶面以及隔热板2均密封连接，第三横管26远离所述第三竖管25的一端越过所述填料23顶部，第三水泵24可以将第三水池22内的水从第三喷头27喷出，对填料23加湿，并且可以蒸发降温，进而可以将经过填料23的空气加湿降温，填料23直接蒸发冷却，对室外空气预降温后，室外空气具有更大的吸热能力，再经过热管5时，可以带走更多的热量。

进一步优化方案，热管5外壁位于室内循环腔3内的部分固接若干有翅片28。

翅片28增加了室内空气与热管5的接触面积，使热管5位于室内循环腔3内部分的吸热能力增强，提高了热管5的换热效率；热管5和翅片28一体成型。

进一步优化方案，室内风入口7和室外风入口9处均固定安装有空气过滤器29，可以防止室内和室外的杂质进入外壳1内。

外壳1外壁安装有若干个检修门30。

本发明的工作过程如下：

室内空气在室内风机6的作用下从室内风入口7进入到室内循环腔3后，先经过表面式冷却器21预冷，然后再通过热管5进行深度降温，在这个过程中，进入到室内循环腔3内的室内热空气与热管5进行热交换，热管5内的工质吸热蒸发，将热量带走，进而使室内风温度下降，蒸发后的工质沿热管5进入到室外循环腔4，若降温后的室内风还需要加湿，则开启第一水泵11对室内风进行加湿冷却，然后再由室内风机6送回数据机房；室外空气在室外风机8的作用下从室外风入口9进入到室外循环腔4内，室外风先经过填料23，填料23表面的水膜蒸发吸热，对室外风进行冷却降温加湿，然后经过热管5，将热管5上的热量吸走，热管5内的工质蒸汽冷凝放热，热管5表面的水在蒸发时吸热，进而带走热管5内因工质蒸汽冷凝放出的热量，然后回到室外。

系统具体运行调节过程：系统运行时，先开启室外风机8，再依次开启第三水泵24、第二水泵16、第一水泵11、然后室内风机6。根据季节或室外新风工况，机组开启的功能段不同，具体工况运行如下:

炎热的夏季工况：室外风从室外风入口9进入到室外循环腔4，通过填料23加湿冷却后，再通过热管5带走热管5管内工质释放的热量，然后再由室外风机8送回室外。室内风从室内风入口7进入室内循环腔3，先经过表面式冷却器21一级降温，再经过热管5部分二级降温，然后再经过第一喷头14三级冷却，最后由室内风机6送回数据中心室内。

春秋季工况：依次开启室外风机8、第二水泵16、室内风机6。数据中心室内的风由室内风入口7进入，通过热管5降温，然后由室内风机6送回数据中心室内，同时室外风经过热管5吸走热量，实现热量平衡。

冬季工况：依次开启室外风机8、第一水泵11、室内风机6；新室外风从室外风入口9进入到室外循环腔4后经过热管5吸热后送出室外，数据中心室内的风由室内风入口7进入，通过热管5降温，再经过第一喷头14冷却加湿后再由室内风机送至数据中心室内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于，包括：外壳（1），所述外壳（1）中部固接有隔热板（2），所述隔热板（2）将所述外壳（1）内腔分为室内循环腔（3）和室外循环腔（4）；所述室内循环腔（3）内安装有室内空气循环系统，所述室外循环腔（4）内安装有室外空气循环系统；所述隔热板（2）上安装有热交换组件；

所述热交换组件包括若干个穿设在所述隔热板（2）上的热管（5），若干所述热管（5）呈矩阵排列，所述热管（5）的两端分别伸入到所述室内循环腔（3）和所述室外循环腔（4）内并密封，所述热管（5）内填充有工质；

所述室内循环腔（3）底面位于所述热管（5）下方的位置安装有第一喷淋组件，所述室外循环腔（4）底面位于所述热管（5）下方的位置安装有第二喷淋组件。

2.根据权利要求1所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述室内空气循环系统包括固定安装在所述室内循环腔（3）一侧的室内风机（6），所述室内风机（6）的出风口由内向外贯穿所述外壳（1）侧壁；所述室内循环腔（3）远离所述室内风机（6）的一侧开设有室内风入口（7）；所述室内风机（6）的出风口和所述室内风入口（7）均与室内连通。

3.根据权利要求2所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述室外空气循环系统包括固定安装在所述室外循环腔（4）一侧的室外风机（8），所述室外风机（8）的出风口由内向外贯穿所述外壳（1）侧壁；所述室外循环腔（4）远离所述室外风机（8）的一侧开设有室外风入口（9）；所述室外风机（8）的出风口和所述室外风入口（9）均与室外连通。

4.根据权利要求2所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述第一喷淋组件包括固定安装在所述室内循环腔（3）底面的第一水池（10），所述第一水池（10）内腔底面固定安装有第一水泵（11）；所述第一水泵（11）的出水端连通有第一竖管（12），所述第一竖管（12）限定在若干所述热管（5）靠近所述室内风机（6）的一侧；所述第一竖管（12）外壁沿竖向水平固接有若干个水平设置的第一横管（13），所述第一横管（13）上安装有若干个第一喷头（14）。

5.根据权利要求1所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述第二喷淋组件包括固定安装在所述室外循环腔（4）底面的第二水池（15），所述第二水池（15）内腔底面固定安装有第二水泵（16），所述第二水泵（16）的出水端连通有第二竖管（17），所述第二竖管（17）的顶端向上延伸至若干所述热管（5）上方并固接有第二横管（18），所述第二横管（18）上水平固接有若干个第一支管（19），所述第一支管（19）延伸至若干所述热管（5）上方，所述第一支管（19）底部安装有若干个第二喷头（20）。

6.根据权利要求2所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述室内循环腔（3）底面位于若干所述热管（5）与所述室内风入口（7）之间的位置固定安装有表面式冷却器（21）。

7.根据权利要求3所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述室外循环腔（4）位于若干所述热管（5）与所述室外风入口（9）之间的位置固定安装有第三水池（22），所述第三水池（22）顶面固定安装有填料（23），所述第三水池（22）内腔底面固定安装有第三水泵（24），所述第三水泵（24）的出水端连通有第三竖管（25），所述第三竖管（25）的顶端向上延伸至所述填料（23）的上方并连通有第三横管（26），所述第三横管（26）连通有若干个第二支管（33），所述第二支管（33）延伸至所述填料（23）的正上方；所述第二支管（33）底部安装有若干个第三喷头（27）。

8.根据权利要求1所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述热管（5）外壁位于所述室内循环腔（3）内的部分固接若干有翅片（28）。

9.根据权利要求3所述的一种结合热管的数据中心降温用蒸发冷却空调机组，其特征在于：所述室内风入口（7）和所述室外风入口（9）处均固定安装有空气过滤器（29）。

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