CN204373116U - 一种模块化节能制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于对服务器设备间制冷的模块化节能制冷设备，服务器设备间具有冷通道和热通道，冷通道内安装有服务器设备，模块化节能制冷设备包括：连通冷通道的送风腔；连通热通道的回风腔；安装在送风腔的新风进风口处的新风送风模块，用于将外界空气吸入送风腔内；安装在送风腔的冷风送风口处的风墙制冷模块，用于将冷空气抽送到冷通道内来冷却服务器设备；安装在回风腔的热风回风口处的热风回风模块，用于将服务器设备排入到热通道内的热空气抽送到回风腔中；安装在回风腔的热风排风口处的热风排风模块，用于将回风腔内的热空气排放到外界空气中。本实用新型内部空间紧凑，不仅可实现灵活组合和快速搭建；而且运输方便，高效节能。

Description

一种模块化节能制冷设备
技术领域
本实用新型涉及电子、电信机房或数据中心基础设施领域，尤其涉及一种可根据实际规模需求而灵活、快速配置的模块化节能制冷设备。
背景技术
传统机房、数据中心在进行制冷设备选型以及建设的时候，普遍存在以下问题：(1)制冷设备安装与土建工程等界面交互比较多，对建筑结构要求苛刻，从而导致施工工程量大，复杂度高。(2)从需求到建设完毕花费时间过长，满足不了客户应用需求。(3)不能充分利用自然冷源，节能效果差。(4)送风距离短，能耗损失大。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种可以根据不同的规模需求预先拼装成模块的模块化节能制冷设备，该设备内部空间紧凑，不仅可实现灵活组合和快速搭建；而且运输方便，高效节能。
为了实现本实用新型的上述目的，提供以下技术方案：
一种模块化节能制冷设备，用于对服务器设备间制冷，所述服务器设备间具有冷通道和热通道，所述冷通道内安装有服务器设备，模块化节能制冷设备包括：连通服务器设备间的冷通道的送风腔；连通服务器设备间的热通道的回风腔；安装在送风腔的新风进风口处的新风送风模块，用于将外界空气吸入送风腔内；安装在送风腔的冷风送风口处的风墙制冷模块，用于将冷空气抽送到服务器设备间的冷通道内，以便冷却服务器设备；安装在回风腔的热风回风口处的热风回风模块，用于将服务器设备排入到热通道内的热空气抽送到回风腔中；安装在回风腔的热风排风口处的热风排风模块，用于将回风腔内的热空气排放到外界空气中；其中，所述送风腔和回风腔由外壳围成。
此外，还包括：安装在送风腔内的蒸发制冷模块，所述蒸发制冷模块位于新 风送风模块和风墙制冷模块之间，用于对来自新风送风模块的新风进行加湿绝热降温来降低新风的温度。
此外，还包括：安装在送风腔内的机械制冷模块，通过其内的冷媒介质对服务器设备进行降温处理。
此外，还包括：安装在回风腔与送风腔之间用于将回风腔中的热空气送入到送风腔中的循环回风模块。
优选的，所述新风送风模块包括：安装在新风进风口处的新风进风风阀；安装在送风腔内的用于过滤吸入到送风腔内的外界空气的多级过滤装置。
优选的，所述风墙制冷模块包括：安装在冷风送风口处的冷风送风风阀；安装在送风腔内的风墙风机阵列，所述风墙风机阵列由多个小风机组合而成；其中，所述风墙风机阵列安装在多级过滤装置与冷风送风风阀之间。
优选的，所述热风回风模块包括：安装在热风回风口处的热风回风风阀。
优选的，所述热风排风模块包括：安装在热风排风口处的热风排风风阀；紧邻所述热风排风风阀安装在回风腔内的热风排风风机。
优选的，所述循环回风模块包括：安装在循环回风口处的循环回风风阀；其中，所述循环回风口开设在送风腔和回风腔之间的隔断上。
优选的，所述热风排风口和循环回风口均靠近新风进风口设置。
本实用新型的有益效果体现在以下方面：
1)本实用新型通过模块化的拼装方式可实现机房和数据中心的制冷系统的快速搭建及安装；
2)本实用新型的内部结构高度集成，使得内部气流形成固定流道，从而降低了对建筑结构的苛刻要求，降低了现场施工工程量，减少了土建复杂程度；
3)本实用新型采用了风墙送风的制冷方案，可以实现更远的送风距离，并降低送风风机的能耗损失，提升了数据中心的高密度机柜的制冷能力，从而提升数据中心的机柜密度；
4)本实用新型采用蒸发冷却的制冷方案，增加了数据中心全年自然冷却的运行时间，达到了数据中心节能冷却的目标。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1(新风制冷模式)的工作原理图；
图3是本实用新型实施例2(新风+蒸发冷却制冷模式)的工作原理图；
图4是本实用新型实施例3(新风+热通道回风混合制冷模式)的工作原理图；
图5是本实用新型实施例4(机械制冷模式)的工作原理图。
附图标记说明：101-新风进风风阀；102-初级过滤装置；103-中高级过滤装置；104-化学过滤装置；105-蒸发制冷模块；106-机械制冷模块；107-风墙风机阵列；108-冷风送风风阀；109-热风回风风阀；110-回风腔；111-热风排风风阀；112-热风排风风机；113-循环回风风阀；114-送风腔；115-外壳；201-冷通道；202-热通道；203-服务器设备；301-自然空气。 
具体实施方式
本实用新型一种模块化节能制冷设备，用于对服务器设备间制冷。如图2至5所示，服务器设备间具有冷通道201和热通道202，冷通道201内安装有服务器设备203。
如图1至5所示，本实用新型模块化节能制冷设备包括：连通服务器设备间的冷通道201的送风腔114；连通服务器设备间的热通道202的回风腔110；其中，送风腔114和回风腔110由外壳115围成，外壳115优选采用国际标准国际海运集装箱式壳体，可实现便于运输、减少工程施工的目的。
本实用新型内部高度集成，如图1至5所示，将送风腔114、回风腔110、新风送风模块、蒸发制冷模块、机械制冷模块、风墙制冷模块、热风回风模块、热风排风模块和循环回风模块等制冷设备的基本元素按照不同的规模需求完全集成到一个集装箱式模块内进行工厂预装，实现一种空间紧凑、可灵活组合和快速组装的模块化节能制冷设备。
下面结合附图对本实用新型的各个模块进行详细介绍。
如图1至5所示，送风腔114的新风进风口处安装有新风送风模块，该新风送风模块包括：安装在新风进风口处的新风进风风阀101，用于将外界空气吸入送风腔114内；安装在送风腔114内的多级过滤装置，用于过滤新风进风风阀101吸入到送风腔内的外界空气。如图1所示，多级过滤装置包括初级过滤装置 102、中高级过滤装置103和化学过滤装置104，可以将外界空气进行过滤处理，提升风墙制冷模块吸入到服务器设备间的空气的洁净度，以满足设备工作要求。
如图1至5所示，送风腔114的冷风送风口处安装有风墙制冷模块，用于将冷空气抽送到服务器设备间的冷通道201内，以便冷却服务器设备203。该风墙制冷模块包括：安装在冷风送风口处的冷风送风风阀108；安装在送风腔内的风墙风机阵列107。该风墙风机阵列107由多个小风机组合而成，在满足风量与风压要求的条件下，,采用性价比高的合理尺寸的小风机组合来代替传统大型、超大风机，可以提升风墙的冗余可靠性，并降低噪音和能耗，同时减少送风时的气流死区，提供更均匀稳定的送风气流。
具体的，如图1至5所示，风墙风机阵列107安装在多级过滤装置与冷风送风风阀108之间。新风进风口和冷风送风口分别位于送风腔的两侧。
如图1至5所示，送风腔114内还安装有蒸发制冷模块105，该蒸发制冷模块位于新风送风模块和风墙制冷模块之间，用于对来自新风送风模块的新风进行加湿绝热降温来降低新风的温度。该蒸发制冷模块105为选配模块，可根据不同规模的需求进行选配。
如图1至5所示，送风腔114内还安装有机械制冷模块106，该机械制冷模块106位于新风送风模块和风墙制冷模块之间，通过其内的冷媒介质对服务器设备进行降温处理。该机械制冷模块106优选为机械制冷盘管，所采用的冷媒介质可以是冷冻水也可以是R22、R410A等制冷剂。该机械制冷模块106为选配设备，可根据不同规模的需求进行选配。
如图1至5所示，回风腔110的热风回风口处安装有热风回风模块。该热风回风模块包括：安装在热风回风口处的热风回风风阀109，用于将服务器设备203排入到热通道202内的热空气抽送到回风腔110中。
如图1至5所示，回风腔110的热风排风口处安装有热风排风模块，用于将回风腔110内的热空气排放到外界空气中。该热风排风模块包括：安装在热风排风口处的热风排风风阀111；紧邻热风排风风阀111安装在回风腔110内的热风排风风机112。
如图1至5所示，回风腔110与送风腔114之间开设的循环回风口处安装有循环回风模块，用于将回风腔中的热空气送入到送风腔中。该循环回风模块包括： 安装在循环回风口处的循环回风风阀113。
其中，热风排风口和循环回风口均靠近新风进风口设置。
本实用新型的内部还安装有控制器。控制器可以对图1所示的新风进风风阀101、冷风送风风阀108、热风回风风阀109、热风排风风阀111、循环回风风阀113等进行开启或者关闭控制，以实现不同工况下的不同的气流流道。
控制器还可以对图1所示的蒸发制冷模块105、机械制冷模块106、风墙风机阵列107进行开启或者关闭控制，以实现工况下的不同的制冷模式。
下面通过实施例1至4对本实用新型的不同的制冷模式分别介绍。
实施例1
如图2所示，为本实用新型的新风制冷模式工作原理图。该实施例的整个制冷过程中，机械制冷模块106、蒸发制冷模块105均不需要开启，为完全的自然冷却。
当室外环境温度为某个设定值(推荐为10℃～25℃)的时候，本实用新型可以开启新风制冷模式，此时新风送风模块的新风进风风阀101开启，热风回风模块的热风回风风阀109开启，风墙制冷模块工作，热风排风模块的热风排风风阀111和热风排风风机112开启，循环回风风阀113关闭。整个工作流程如下：自然空气301从新风送风模块中经过多级过滤以后形成洁净空气流入到送风腔114中，由于送风腔114中的机械制冷模块106、蒸发制冷模块105关闭，洁净空气通过风墙风机阵列107的风机抽送到服务器设备间的冷通道201供服务器设备203使用；冷空气被服务器设备吸入并加热以后排入到热通道202的回风天花板中，热风回风风阀109打开，热通道202的热空气抽送到回风腔110中，热风排风风阀111此时打开，通过热风排风风机112将热空气排放到室外空气中。
实施例2
如图3所示，为本实用新型的新风+蒸发冷却制冷模式工作原理图。该实施例的整个制冷过程中，蒸发制冷模块105打开进行绝热加湿降温，机械制冷模块106不需要开启，为完全的自然蒸发冷却，增加了服务器设备全年自然冷却的运行时间，达到了节能冷却的目标。
当室外环境温度为某个设定值(推荐为25℃～35℃)同时空气湿度比较低的时候，本实用新型可以开启新风+蒸发冷却制冷模式，此时新风送风模块的新风 进风风阀101开启，热风回风模块的热风回风风阀109开启，蒸发制冷模块105和风墙制冷模块工作，热风排风模块的热风排风风阀111开启，循环回风风阀113关闭。整个工作流程如下：自然空气301从新风送风模块中经过多级过滤以后形成洁净空气流入到送风腔114中，送风腔114中的蒸发制冷模块105打开，通过对洁净空气进行加湿绝热降温降低气流的温度，由于机械制冷模块106关闭，绝热加湿降温后的洁净空气通过风墙风机阵列107的风机抽送到服务器设备间的冷通道201供服务器设备203使用；冷空气被服务器设备吸入并加热以后排入到热通道202的回风天花板中，热风回风风阀109打开，热通道202的热空气抽送到回风腔110中，热风排风风阀111此时打开，通过热风排风风机112将热空气排放到室外空气中。
实施例3
如图4所示，为本实用新型的新风+热通道回风混合制冷模式工作原理图。该实施例的整个制冷过程中，机械制冷的冷源主机不需要开启，机械制冷模块106不工作，蒸发制冷模块105不工作，为完全的自然冷却。
当室外环境温度为某个设定值(推荐为0℃～10℃)的时候，本实用新型可以开启新风+热通道回风混合制冷模式，此时新风送风模块的新风进风风阀101部分开启，风墙制冷模块工作，热风回风模块的热风回风风阀109开启，热风排风模块的热风排风风阀111和热风排风风机112部分开启，循环回风模块的循环回风风阀113部分开启。整个工作流程如下：自然空气301从新风送风模块中经过多级过滤以后形成洁净空气，洁净空气通过风墙风机阵列107的风机抽送到服务器设备间的冷通道201供服务器设备203使用；冷空气被服务器设备吸入并加热以后排入到热通道202的回风天花板中，热风回风风阀109打开，热通道202的热空气抽送到回风腔110中，此时热风排风模块的热风排风风阀111和热风排风风机112部分开启，将回风腔中部分热空气抽送到外界环境中；同时，回风腔中的部分热空气通过部分开启的循环回风风阀113送入到送风腔114；送入送风腔的热空气与引入的自然空气301通过风墙的风机作用进行合理的比例均匀混合，最后形成合适温度的冷气流重新送入到冷通道201供服务器设备203使用。
实施例4
如图5所示，为本实用新型的机械制冷模式工作原理图。该实施例的整个制 冷过程中，蒸发制冷模块105不工作，机械制冷的冷源主机需要开启，机械制冷模块106根据负荷工作，蒸发制冷模块105不工作，热风排风模块的热风排风风阀111和热风排风风机112关闭，为完全的机械制冷。
当室外环境温度高于某个设定值(推荐为35℃)的时候，此时新风温度过高，蒸发冷却无法将气流温度降低到可用温度；或者低于设定值(推荐为0℃)的时候，此时新风温度过低，会导致服务器设备不能正常工作；或者当室外环境的相对湿度大于设定值的时候，为了避免带入过多的水汽进入到服务器设备间，此时不能引入新风。此时本实用新型可以开启完全机械制冷模式，此时新风送风模块的新风进风风阀101关闭，热风回风模块的热风回风风阀109开启，机械制冷模块106工作，机械制冷的冷源主机开启，热风排风模块的热风排风风阀111和热风排风风机112关闭，循环回风模块的循环回风风阀113开启，在本实用新型和服务器设备间内部形成空气内循环。整个工作流程如下：新风进风风阀101关闭，送风腔内的空气401通过通过风墙风机阵列107的风机抽送到服务器设备间的冷通道201供服务器设备203使用；冷空气被服务器设备吸入并加热以后排入到热通道202的回风天花板中，控制器控制热风回风风阀109自身的风阀开度将热通道的热空气抽送到回风腔110中，此时循环回风风阀113开启，将热空气送入到送风腔中，通过机械制冷模块106中的冷媒介质对热空气进行降温处理，最后送出冷气流重新进行下一次的制冷气流循环。
尽管上述对本实用新型做了详细说明，但本实用新型不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本实用新型的原理进行修改，因此，凡按照本实用新型的原理进行的各种修改都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种模块化节能制冷设备，用于对服务器设备间制冷，所述服务器设备间具有冷通道和热通道，所述冷通道内安装有服务器设备，其特征在于，模块化节能制冷设备包括：
连通服务器设备间的冷通道的送风腔；
连通服务器设备间的热通道的回风腔；
安装在送风腔的新风进风口处的新风送风模块，用于将外界空气吸入送风腔内；
安装在送风腔的冷风送风口处的风墙制冷模块，用于将冷空气抽送到服务器设备间的冷通道内，以便冷却服务器设备；
安装在回风腔的热风回风口处的热风回风模块，用于将服务器设备排入到热通道内的热空气抽送到回风腔中；
安装在回风腔的热风排风口处的热风排风模块，用于将回风腔内的热空气排放到外界空气中；
其中，所述送风腔和回风腔由外壳围成。
2.如权利要求1所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，还包括：安装在送风腔内的蒸发制冷模块，所述蒸发制冷模块位于新风送风模块和风墙制冷模块之间，用于对来自新风送风模块的新风进行加湿绝热降温来降低新风的温度。
3.如权利要求1或2所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，还包括：安装在送风腔内的机械制冷模块，通过其内的冷媒介质对服务器设备进行降温处理。
4.如权利要求3所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，还包括：安装在回风腔与送风腔之间用于将回风腔中的热空气送入到送风腔中的循环回风模块。
5.如权利要求4所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，所述新风送风模块包括：
安装在新风进风口处的新风进风风阀；
安装在送风腔内的用于过滤吸入到送风腔内的外界空气的多级过滤装置。
6.如权利要求5所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，所述风墙制冷 模块包括：
安装在冷风送风口处的冷风送风风阀；
安装在送风腔内的风墙风机阵列，所述风墙风机阵列由多个小风机组合而成；
其中，所述风墙风机阵列安装在多级过滤装置与冷风送风风阀之间。
7.如权利要求6所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，所述热风回风模块包括：安装在热风回风口处的热风回风风阀。
8.如权利要求1所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，所述热风排风模块包括：
安装在热风排风口处的热风排风风阀；
紧邻所述热风排风风阀安装在回风腔内的热风排风风机。
9.如权利要求7所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，所述循环回风模块包括：安装在循环回风口处的循环回风风阀；
其中，所述循环回风口开设在送风腔和回风腔之间的隔断上。
10.如权利要求5所述的模块化节能制冷设备，其特征在于，所述热风排风口和循环回风口均靠近新风进风口设置。
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