CN203364293U

CN203364293U - 用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置

Info

Publication number: CN203364293U
Application number: CN 201320322784
Authority: CN
Inventors: 王小阵; 袁一军; 肖洪海; 李传宝
Original assignee: Shanghai Chengxin Jianye Energy-Saving Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Chengxin Jianye Energy-Saving Technology Co ltd
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-06-06

Abstract

本实用新型公开了一种用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，即本装置包括布置在室内侧的吸热换热器、布置在室外侧的放热换热器、低压循环桶、循环液泵和控制器，低压循环桶的下部出口与循环液泵的入口连接，循环液泵的出口与吸热换热器的入口连接，吸热换热器的出口与低压循环桶的上部入口连接，放热换热器的入口与低压循环桶的上部出口连接，放热换热器的出口与低压循环桶的下部入口连接，控制器控制循环液泵的运行。本装置在室外温度低于室内温度时，利用自然冷源实现室内外空气的热量交换，降低室内温度，节省室内的空调能耗，达到机房的节能效果。

Description

用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置。

背景技术

随着信息科技的发展，数据中心在人类生活和实体运行中扮演的角色越来越重要，人类对数据中心的建设和运行维护投入越来越大。数据中心机房设置有各类网络设备，如服务器、网络交换机及存储器等，因此数据中心的能耗在所有的电力使用当中所占比重不断上升，数据中心的运行成本被日益增长的电力能耗快速推高，电费成本已成为数据中心最主要的运行成本，且正逐步成为影响数据中心投资回报的最重要因数，因此数据中心的节能和能效改善已成为业界的迫切要求。经相关统计，典型的数据中心能耗分布为网络设备的能耗占数据中心总能耗的50%-52%；数据中心机房空调系统占数据中心总能耗的38%-40%；供电及辅助照明等系统的能耗占数据中心总能耗的8%-10%。

由此可见，空调系统的能耗占总能耗的比重很大，数据中心机房空调系统有别于常规舒适性空调系统，该类空调系统需长年制冷。由于数据中心机房的热量主要是机柜内网络设备发热，在春秋冬季，室外温度明显低于室内温度时，如果能够利用室外自然冷源给数据中心机房降温，则空调系统可以少开甚至不开，具有较大的节能效果。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，本装置在室外温度低于室内温度时，利用自然冷源实现室内外空气的热量交换，降低室内温度，节省室内的空调能耗，达到机房的节能效果。

为解决上述技术问题，本实用新型用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置包括布置在室内侧的吸热换热器、布置在室外侧的放热换热器、低压循环桶、循环液泵和控制器，所述低压循环桶的下部出口与所述循环液泵的入口连接，所述循环液泵的出口与所述吸热换热器的入口连接，所述吸热换热器的出口与所述低压循环桶的上部入口连接，所述放热换热器的入口与所述低压循环桶的上部出口连接，所述放热换热器的出口与所述低压循环桶的下部入口连接，所述控制器控制所述循环液泵的运行。

进一步，本装置还包括两个风机，所述两个风机分别设于所述吸热换热器一侧和放热换热器一侧，所述控制器分别控制所述两个风机的运行。

进一步，上述控制器采用变频方式分别控制所述循环液泵和两个风机的运行。

进一步，本装置还包括供液转换阀门，所述供液转换阀门并联于所述循环液泵的入口和出口，所述控制器调节控制所述供液转换阀门。

进一步，本装置还包括电动调节阀，所述电动调节阀串接于所述循环液泵出口与吸热换热器入口之间，所述控制器调节控制所述电动调节阀。

进一步，本装置还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器串接于所述低压循环桶的下部出口与循环液泵的入口之间。

进一步，本装置还包括五个视液镜，所述五个视液镜分别设于所述循环液泵的入口管道上、吸热换热器的出入口管道上和放热换热器的出入口管道上。

进一步，上述吸热换热器和放热换热器分别为一个或多个并联方式连接的V型蒸发器盘管，所述蒸发器盘管由带内螺纹的铜管和冲缝型翅片组成。

进一步，上述低压循环桶的液位水平线相对循环液泵的水平轴线保持一个静液柱高度H，所述静液柱高度H=NPSH+0.5米，其中NPSH为所述循环液泵的静压吸入压头值。

由于本实用新型用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置采用了上述技术方案，即本装置包括布置在室内侧的吸热换热器、布置在室外侧的放热换热器、低压循环桶、循环液泵和控制器，低压循环桶的下部出口与循环液泵的入口连接，循环液泵的出口与吸热换热器的入口连接，吸热换热器的出口与低压循环桶的上部入口连接，放热换热器的入口与低压循环桶的上部出口连接，放热换热器的出口与低压循环桶的下部入口连接，控制器控制循环液泵的运行。本装置在室外温度低于室内温度时，利用自然冷源实现室内外空气的热量交换，降低室内温度，节省室内的空调能耗，达到机房的节能效果。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置包括布置在室内侧的吸热换热器1、布置在室外侧的放热换热器2、低压循环桶3、循环液泵4和控制器10，所述低压循环桶3的下部出口与所述循环液泵4的入口连接，所述循环液泵4的出口与所述吸热换热器1的入口连接，所述吸热换热器1的出口与所述低压循环桶3的上部入口连接，所述放热换热器2的入口与所述低压循环桶3的上部出口连接，所述放热换热器2的出口与所述低压循环桶3的下部入口连接，所述控制器10控制所述循环液泵4的运行。

进一步，本装置还包括两个风机7，所述两个风机7分别设于所述吸热换热器1一侧和放热换热器2一侧，所述控制器10分别控制所述两个风机7的运行。风机可采用高效全调速大风量风机，既满足了机房要求的大风量、小焓差送回风要求，又能根据机房所需自动调节冷量，更加节能。

进一步，上述控制器10采用变频方式分别控制所述循环液泵4和两个风机7的运行。

进一步，本装置还包括供液转换阀门8，所述供液转换阀门8并联于所述循环液泵4的入口和出口，所述控制器10调节控制所述供液转换阀门8。供液转换阀门可在循环液泵低负荷或发生故障时实现不运行循环液泵而采用重力供液方式直接向吸热换热器供液运行。

进一步，本装置还包括电动调节阀9，所述电动调节阀9串接于所述循环液泵4出口与吸热换热器1入口之间，所述控制器10调节控制所述电动调节阀9。电动调节阀可根据吸热换热器制冷剂出口温度查询的对应饱和压力与蒸发压力差控制进入吸热换热器的制冷剂流量，使得吸热换热器出口处恰好处于气液两相状态，此时本装置的制冷能效比最大。

进一步，本装置还包括干燥过滤器5，所述干燥过滤器5串接于所述低压循环桶3的下部出口与循环液泵4的入口之间。干燥过滤器吸收制冷剂中的水分，阻挡管路中的杂质使其不能通过，保证本装置中制冷剂的流通。

进一步，本装置还包括五个视液镜6，所述五个视液镜6分别设于所述循环液泵4的入口管道上、吸热换热器1的出入口管道上和放热换热器2的出入口管道上。视液镜的设置用以观测本装置中各主要节点制冷剂的变化状态。

进一步，上述吸热换热器1和放热换热器2分别为一个或多个并联方式连接的V型蒸发器盘管，所述蒸发器盘管由带内螺纹的铜管和冲缝型翅片组成。V型蒸发器盘管比采用传统盘管的机组具有更高的传热效率，通过盘管表面的气流更加平稳，最大限度降低机组噪声。

进一步，上述低压循环桶3的液位水平线相对循环液泵4的水平轴线保持一个静液柱高度H，所述静液柱高度H=NPSH+0.5米，其中NPSH为所述循环液泵4的静压吸入压头值。为确保本装置中制冷剂的流动，低压循环桶与循环液泵之间需形成液柱静压，扣除低压循环桶下部出口与循环液泵入口之间的沿程摩擦阻力损失和局部阻力损失，尚应大于循环液泵所要求的净正吸入压头值。

在春秋冬季，即室外温度低于室内温度时，本装置利用室外自然冷源给室内降温，控制器控制循环液泵运行，低压循环桶内的液态制冷剂通过下部出口经循环液泵增压送入吸热换热器内，与空气进行热交换后制取冷风，给室内降温；经吸热蒸发后的气态制冷剂与尚未蒸发的液态制冷剂的混合物进入低压循环桶进行气液分离，分离出来的气态制冷剂经过低压循环桶的上部出口进入放热换热器内进行冷凝，这样避免了制冷剂的气液混合物直接进入放热换热器，从而有效地利用放热换热器的换热面积；放热冷凝后的液态制冷剂返回到低压循环桶内，实现无需压缩机的循环液泵制冷循环。

本装置具有以下显著优点：

（1）一般情况下，空调制冷机组的压缩机功耗占70%左右，蒸发器和冷凝器风机功耗占30%左右，本装置与空调制冷机组相比，取消了压缩机部分，采用了功耗很低的循环液泵制冷，相比空调制冷机组节能效果明显。

（2）循环液泵强制制冷剂液体循环流动，使得本装置将集热管换热器的高效、溶液循环式自然冷却系统的安装灵活等优点集于一身。

（3）采用吸热换热器直接向室内供冷，制冷剂与室内空气和室外空气都不接触，保证了制冷剂和室内空气的洁净度，提高了机房设备使用安全性。

（4）吸热换热器可采用干式空气冷却器，从而不影响室内空气的湿度。

（5）循环液泵强制循环制冷剂液体，使其流过吸热换热器、放热换热器的流速增加，且两个换热器的送回风设计温差仅为4℃，风量特别大，吸热换热器和放热换热器具备更高的换热效率和制冷效果，同时两个换热器安装的相对位置和距离不受限制，安装方便、灵活。

（6）循环液泵及两个风机均可设置变频控制装置，通过控制器实现变频控制，根据室内外温差条件不同自动调节机组性能。

（7）在吸热换热器与放热换热器之间设置低压循环桶，低压循环桶具有气液分离和储液的作用，有效避免了制冷剂的气液混合物直接进入放热换热器所导致的放热换热器中存液过多、继而影响有效换热面积的问题。

（8）本装置具有独立的吸热换热器、放热换热器以及制冷剂输送管道等，不影响常规空调的制冷效率和运行。

（9）机房无水患之忧，机房网络设备运行安全可靠。

（10）本装置可以在室外温度15℃以下开启，辅助常规空调制冷，其制冷能效比高于常规空调，且随着室外温度的降低其制冷能效比将大幅增加，在室外温度10℃时就可以承担机房的全部负荷，常规空调就不需要工作，节能效果明显。

本装置的应用不局限于数据中心机房的室内外空气热量交换，也可应用于其他场合辅助常规空调的室内外空气热量交换，有效减少常规空调的能耗，降低制冷设备的运行成本，有利于节能减排。

Claims

1.一种用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：本装置包括布置在室内侧的吸热换热器、布置在室外侧的放热换热器、低压循环桶、循环液泵和控制器，所述低压循环桶的下部出口与所述循环液泵的入口连接，所述循环液泵的出口与所述吸热换热器的入口连接，所述吸热换热器的出口与所述低压循环桶的上部入口连接，所述放热换热器的入口与所述低压循环桶的上部出口连接，所述放热换热器的出口与所述低压循环桶的下部入口连接，所述控制器控制所述循环液泵的运行。

2.根据权利要求1所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：本装置还包括两个风机，所述两个风机分别设于所述吸热换热器一侧和放热换热器一侧，所述控制器分别控制所述两个风机的运行。

3.根据权利要求1或2所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：所述控制器采用变频方式分别控制所述循环液泵和两个风机的运行。

4.根据权利要求1或2所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：本装置还包括供液转换阀门，所述供液转换阀门并联于所述循环液泵的入口和出口，所述控制器调节控制所述供液转换阀门。

5.根据权利要求4所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：本装置还包括电动调节阀，所述电动调节阀串接于所述循环液泵出口与吸热换热器入口之间，所述控制器调节控制所述电动调节阀。

6.根据权利要求5所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：本装置还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器串接于所述低压循环桶的下部出口与循环液泵的入口之间。

7.根据权利要求5或6所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：本装置还包括五个视液镜，所述五个视液镜分别设于所述循环液泵的入口管道上、吸热换热器的出入口管道上和放热换热器的出入口管道上。

8.根据权利要求7所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：所述吸热换热器和放热换热器分别为一个或多个并联方式连接的V型蒸发器盘管，所述蒸发器盘管由带内螺纹的铜管和冲缝型翅片组成。

9.根据权利要求8所述的用于数据中心机房的室内外空气热量交换装置，其特征在于：所述低压循环桶的液位水平线相对循环液泵的水平轴线保持一个静液柱高度H，所述静液柱高度H=NPSH+0.5米，其中NPSH为所述循环液泵的静压吸入压头值。