CN207179872U

CN207179872U - 屋面风管间接自然冷却系统

Info

Publication number: CN207179872U
Application number: CN201720878465.6U
Authority: CN
Inventors: 张宇
Original assignee: Beijing De Lixunda Science And Technology Ltd
Current assignee: Beijing De Lixunda Science And Technology Ltd
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2018-04-03
Anticipated expiration: 2027-07-19

Abstract

屋面风管间接自然冷却系统，通过风机管阀结构实现对室外空气冷量的循环利用，能够有效降低数据机房空调系统的能源使用，并且具有系统简单、初始投资少、能源消耗少、设备维护量少等优点，其特征在于，包括屋面风机和铺设在数据机房屋面上的风管，所述屋面风机的进口端连接所述风管的出口端，所述屋面风机的出口端连接空调间，所述空调间与数据机房之间设置有隔墙，所述隔墙的第一风口上设置有第一风阀，所述风管的进口端通过设置有第二风阀的第二风口连通所述数据机房的内部空间。

Description

屋面风管间接自然冷却系统

技术领域

本实用新型涉及数据机房间接自然冷却技术，特别是一种屋面风管间接自然冷却系统，通过风机管阀结构实现对室外空气冷量的循环利用，能够有效降低数据机房空调系统的能源使用，并且具有系统简单、初始投资少、能源消耗少、设备维护量少等优点。

背景技术

数据机房内布置有大量的机柜即信息通讯设备(ICT)，这些信息通讯设备(ICT)运行时不断释放热量致使数据机房内的环境温度升高，从而使得ICT因过热问题而无法运行。因此，数据机房内一般需要配备空调系统以消除信息通讯设备(ICT)运行时释放的热量。空调系统的运转需要消耗大量的能源。在非夏季时的大部分时间，室外环境温度低于数据机房所需要的环境温度，所以利用较低温度的室外空气冷却数据机房可以有效降低空调系统的能源使用。为此，现有技术中包括多种方式对数据机房或数据中心进行自然冷却。自然冷却技术包括风侧型(Air-Side Economizer)和水侧型(Water-Side Economizer)。风侧型是用室外环境空气冷却数据机房内的空气。水侧型是通过水进行热量传递，先由室外环境空气冷却水，再由水冷却数据机房内的空气。风侧型自然冷却通常采用直接自然冷却，将室外空气引入数据机房的机柜之间进行冷却。直接自然冷却需要投入较大资金对过滤器进行维护和更换，以避免空气内的化学气体和灰尘等对ICT设备造成损害。水侧型自然冷却系统需要增大冷却塔冷却能力、增加水-水换热器；并且相对风侧型自然冷却系统换热级数更多，热效率略低。本发明人认为，如果采用间接室外冷却，仅利用室外空气的冷量与数据机房内空气进行换热，则既可以避免直接自然冷却带来的过滤器负担，又可以避免水侧型自然冷却所增加的水-水换热器等复杂设计。有鉴于此，本发明人构思了属于风侧型间接自然冷却方式的新的技术解决方案。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种屋面风管间接自然冷却系统，通过风机管阀结构实现对室外空气冷量的循环利用，能够有效降低数据机房空调系统的能源使用，并且具有系统简单、初始投资少、能源消耗少、设备维护量少等优点。

本实用新型技术方案如下：

屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，包括屋面风机和铺设在数据机房屋面上的风管，所述屋面风机的进口端连接所述风管的出口端，所述屋面风机的出口端连接空调间，所述空调间与数据机房之间设置有隔墙，所述隔墙的第一风口上设置有第一风阀，所述风管的进口端通过设置有第二风阀的第二风口连通所述数据机房的内部空间。

所述空调间内设置有冷风静压箱，所述冷风静压箱的进口连接所述屋面风机的出口端，所述冷风静压箱的出口连接第三风口，所述第三风口上设置有第三风阀。

所述数据机房内设置有热风静压箱，所述热风静压箱的进口连接所述第二风口，所述热风静压箱的出口连接所述风管的进口端。

所述冷风静压箱的底部和所述热风静压箱的底部均设置有漏斗。

所述空调间的底部和所述数据机房的底部设置有形成冷空气区域的贯通空间，所述冷空气区域的底部为地面或楼板，所述冷空气区域的顶部为架空层，所述架空层位于所述空调间的部分具有冷空气进风通孔，所述架空层位于所述数据机房的部分具有分布风量的冷空气出风通孔阵列。

所述空调间内设置有机房空调内风机，所述机房空调内风机的出口连接所述冷空气进风通孔，所述数据机房内的机柜阵列位于所述冷空气出风通孔阵列之上，所述机柜阵列形成换热区域，所述换热区域的上方形成所述数据机房内的热空气区域。

所述第一风口和所述第二风口均位于所述热空气区域。

所述屋面上设置有第一温度传感器。

所述屋面风机的出口端设置有第二温度传感器。

包括控制装置，所述控制装置分别连接屋面风机、第一风阀、第二风阀、第三风阀、机房空调内风机和制冷设备，并进行以下控制：当室外环境温度高于所述数据机房内的热空气区域温度时，关闭所述屋面风机、所述第二风阀和所述第三风阀，打开所述第一风阀，由制冷设备实现制冷循环；当室外环境温度低于所述数据机房内的热空气区域温度时，关闭所述第一风阀，打开所述第二风阀、第三风阀和所述屋面风机，由屋面风管间接自然冷却使热空气变成冷空气，所述冷空气直接进入机柜换热区域或者由制冷设备继续降温后进入机柜换热区域。

本实用新型的技术效果如下：本实用新型屋面风管间接自然冷却系统，在屋面增设风管，通过对几个装在风口上的风阀进行开闭切换，将机房内的热风引出流过屋面的风管，热风得到冷却。冷却后的风经过屋面风机加压后至空调间，再经由机房空调内的风机送至机房，进入ICT设备，完成循环。只有风机、风管和电动阀，相比其他自然冷却系统的优势是系统简单、初始投资少、能源消耗少、设备维护量少。

附图说明

图1是实施本实用新型屋面风管间接自然冷却系统的结构示意图。

附图标记列示如下：1-风管；2-屋面；3-热风静压箱；4-漏斗；5-第二风口；6-热空气区域；7-换热区域或机柜区域；8-机柜阵列；9-冷空气区域；10-地面或楼板；11-架空层；12-机房空调内风机；13-空调间；14-冷风静压箱；15-第一温度传感器；16-第二温度传感器；17-屋面风机；18-第三风口；19-第一风口；20-隔墙；V1-第一风阀；V2-第二风阀；V3-第三风阀。

具体实施方式

下面结合附图(图1)对本实用新型进行说明。

图1是实施本实用新型屋面风管间接自然冷却系统的结构示意图。如图1所示，屋面风管间接自然冷却系统，包括屋面风机17和铺设在数据机房屋面2上的风管1，所述屋面风机17的进口端连接所述风管1的出口端，所述屋面风机17的出口端连接空调间13，所述空调间13与数据机房之间设置有隔墙20，所述隔墙20的第一风口19上设置有第一风阀V1，所述风管1的进口端通过设置有第二风阀V2的第二风口5连通所述数据机房的内部空间。所述空调间13内设置有冷风静压箱14，所述冷风静压箱14的进口连接所述屋面风机17的出口端，所述冷风静压箱14的出口连接第三风口18，所述第三风口18上设置有第三风阀V3。所述数据机房内设置有热风静压箱3，所述热风静压箱3的进口连接所述第二风口5，所述热风静压箱3的出口连接所述风管1的进口端。所述冷风静压箱14的底部和所述热风静压箱3的底部均设置有漏斗4。所述空调间13的底部和所述数据机房的底部设置有形成冷空气区域9的贯通空间，所述冷空气区域9的底部为地面或楼板10，所述冷空气区域9的顶部为架空层11，所述架空层11位于所述空调间13的部分具有冷空气进风通孔，所述架空层位于所述数据机房的部分具有分布风量的冷空气出风通孔阵列。所述空调间13内设置有机房空调内风机12，所述机房空调内风机12的出口连接所述冷空气进风通孔，所述数据机房内的机柜阵列8位于所述冷空气出风通孔阵列之上，所述机柜阵列8形成换热区域7，所述换热区域7的上方形成所述数据机房内的热空气区域6。所述第一风口19和所述第二风口5均位于所述热空气区域7。所述屋面2上设置有第一温度传感器15。所述屋面风机17的出口端设置有第二温度传感器16。

包括控制装置，所述控制装置分别连接屋面风机17、第一风阀V1、第二风阀V2、第三风阀V3、机房空调内风机12和制冷设备，并进行以下控制：当室外环境温度高于所述数据机房内的热空气区域温度时，关闭所述屋面风机17、所述第二风阀V2和所述第三风阀V3，打开所述第一风阀V1，由制冷设备实现制冷循环；当室外环境温度低于所述数据机房内的热空气区域温度时，关闭所述第一风阀V1，打开所述第二风阀V2、第三风阀V3和所述屋面风机17，由屋面风管间接自然冷却使热空气变成冷空气，所述冷空气直接进入机柜换热区域或者由制冷设备继续降温后进入机柜换热区域。

实施本实用新型包括以下工作：1.数据中心屋面需要有足够的位置用于布置风管。2.数据机房和空调间应有设置循环空气进入室外风管和回到空调间的风管、静压箱、风口和风阀的位置。3.屋面风管的面积足够实现自然冷却功能。4.屋面风管间接自然冷却系统有抵消空气流动阻力的加压设备。5.屋面风管间接自然冷却系统有排出空气凝结水的措施，避免凝结水直接进入数据机房或空调间。

本实用新型工作原理：热能会由高温部分向低温部分传递。通过风管壁的热传导和辐射，实现风管内外不同温度空气的换热。

在室外环境的空气温度较高不能利用进行自然冷却时，机柜排出的热空气，直接通过数据机房与空调间之间的隔墙上的风口进入空调间。热空气通过机房空调冷却为冷空气后进入架空地板下侧，再进入数据机房通过机柜内的ICT设备加热为热空气，完成循环过程。图1中风阀V1开启，风阀V2和V3关闭，屋面风机不运行。

在室外环境的空气温度较低可以利用进行自然冷却时，机柜排出的热空气，通过风阀V2进入屋面上的风管，室外环境冷空气冷却风管内的热空气，热空气降温为冷空气。冷却后的冷空气由屋面风机加压后，进入空调间，通过机房空调内风机再加压后进入架空地板下侧，再进入数据机房通过机柜内的ICT设备加热为热空气，完成循环过程。图1中箭头表示了气流循环方向。图1中风阀V1关闭，风阀V2和V3开启，屋面风机运行。此屋面风管间接自然冷却系统也可做部分自然冷却工况运行。如果风管内热空气在室外经降温后，不能达到机房运行温度要求，则循环空气在机房空调内继续降温，直至达到机房设计温度。部分自然工况情况下，也可以减少空调系统制冷设备的能耗，到达节能效果。

在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims

1.屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，包括屋面风机和铺设在数据机房屋面上的风管，所述屋面风机的进口端连接所述风管的出口端，所述屋面风机的出口端连接空调间，所述空调间与数据机房之间设置有隔墙，所述隔墙的第一风口上设置有第一风阀，所述风管的进口端通过设置有第二风阀的第二风口连通所述数据机房的内部空间。

2.根据权利要求1所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述空调间内设置有冷风静压箱，所述冷风静压箱的进口连接所述屋面风机的出口端，所述冷风静压箱的出口连接第三风口，所述第三风口上设置有第三风阀。

3.根据权利要求1所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述数据机房内设置有热风静压箱，所述热风静压箱的进口连接所述第二风口，所述热风静压箱的出口连接所述风管的进口端。

4.根据权利要求1所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述空调间内设置有冷风静压箱，所述数据机房内设置有热风静压箱，所述冷风静压箱的底部和所述热风静压箱的底部均设置有漏斗。

5.根据权利要求1所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述空调间的底部和所述数据机房的底部设置有形成冷空气区域的贯通空间，所述冷空气区域的底部为地面或楼板，所述冷空气区域的顶部为架空层，所述架空层位于所述空调间的部分具有冷空气进风通孔，所述架空层位于所述数据机房的部分具有分布风量的冷空气出风通孔阵列。

6.根据权利要求5所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述空调间内设置有机房空调内风机，所述机房空调内风机的出口连接所述冷空气进风通孔，所述数据机房内的机柜阵列位于所述冷空气出风通孔阵列之上，所述机柜阵列形成换热区域，所述换热区域的上方形成所述数据机房内的热空气区域。

7.根据权利要求6所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述第一风口和所述第二风口均位于所述热空气区域。

8.根据权利要求1所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述屋面上设置有第一温度传感器。

9.根据权利要求1所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，所述屋面风机的出口端设置有第二温度传感器。

10.根据权利要求1所述的屋面风管间接自然冷却系统，其特征在于，包括控制装置，所述控制装置分别连接屋面风机、第一风阀、第二风阀、第三风阀、机房空调内风机和制冷设备，并进行以下控制：当室外环境温度高于所述数据机房内的热空气区域温度时，关闭所述屋面风机、所述第二风阀和所述第三风阀，打开所述第一风阀，由制冷设备实现制冷循环；当室外环境温度低于所述数据机房内的热空气区域温度时，关闭所述第一风阀，打开所述第二风阀、第三风阀和所述屋面风机，由屋面风管间接自然冷却使热空气变成冷空气，所述冷空气直接进入机柜换热区域或者由制冷设备继续降温后进入机柜换热区域。