CN208572675U - 结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统，包括房间内设置的吊顶层，吊顶层下部分别为蒸发冷却单元部分和数据中心部分，数据中心内并排设置有若干服务器机柜，蒸发冷却单元与数据中心连通；蒸发冷却单元包括壳体，壳体内按照新风流动方向依次设置有混合段、袋式过滤器、表冷器、板翅式间接蒸发冷却器、喷雾式直接蒸发冷却器和送风机。本实用新型自然冷却空调系统对于地下水和地表水资源丰富、夏季空气中蕴含丰富干空气能、冬季空气中蕴含丰富冷量的地区，将水侧间接自然冷却技术、风侧蒸发冷却技术和新风间接自然冷却技术结合在一起，合理利用自然冷源，保证数据中心空调系统可靠运行的前提下大大降低能耗。

Description

结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，具体涉及一种结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统。

背景技术

随着我国“互联网+”行动计划的高效实施，近年来大数据、云计算、互联网、物联网蓬勃发展，他们的发展离不开数据的储存、传输、计算，因此全球数据处理量正呈现出指数型增长之势，数据中心的建设也如火如荼。

但是，目前我国数据中心的用电量已超过全社会用电量的2％，大部分数据中心的电能利用效率大于2.2，节能潜力巨大，高能耗问题已经成为数据中心绿色、可持续发展的瓶颈。由于近年来空调系统的设计存在自然冷源利用率低、气流组织不合理等弊端，造成空调系统能耗占据数据中心总能耗的将近40％左右，成为了数据中心提高电能利用效率的重点节能环节。因此，合理利用自然冷源实现数据中心自然冷却，并且采用冷/热通道封闭的技术保证气流组织的规范化，能够很好的降低数据中心空调系统的能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统，解决了现有数据中心不能充分利用能源、能耗较大、降温效果差的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统，包括房间内设置的吊顶层，吊顶层下部分别为蒸发冷却单元部分和数据中心部分，数据中心内并排设置有若干服务器机柜，蒸发冷却单元与数据中心连通；

蒸发冷却单元包括壳体，壳体相对两侧分别设置有新风进风口和弥漫式送风口，壳体内按照新风流动方向依次设置有混合段、袋式过滤器、表冷器、板翅式间接蒸发冷却器、喷雾式直接蒸发冷却器和送风机；

混合段顶部设置有回风进风口，回风进风口与吊顶层接通；

弥漫式送风口设置于数据中心的侧壁。

每相邻的两个服务器机柜之间形成封闭热通道，封闭热通道与吊顶层连通。

本实用新型的特征还在于，

吊顶层内还设置有若干风阀。

表冷器底部还设置有表冷器用供水管和表冷器用回水管；

表冷器用供水管上设置有表冷器用循环水泵。

板翅式间接蒸发冷却器包括芯体，芯体顶部从下到上依次设置有布水器、挡水板和变频离心排风机，芯体底部设置有水箱，布水器通过供水管a连接；

芯体下端对应的壳体上还设置有二次风进风口。

供水管a上还设置有阀门a、水处理器a以及循环水泵a。

水箱上还设置有自动补水管。

喷雾式直接蒸发冷却器包括竖直设置的供水管b，供水管b上均匀分布有若干朝向板翅式间接蒸发冷却器喷淋的高压微雾器；

供水管b连接有水箱。

供水管b上还依次设置有阀门b、水处理器b以及循环水泵b。

送风机采用无刷直流外转子电机的离心式风机。

本实用新型自然冷却空调系统的有益效果是：

(1)本实用新型自然冷却空调系统，全年以水侧间接自然冷却技术为主导供冷方式，充分利用地下水、地表水，在一定深度范围内水温不受外界环境的影响，全年水温保持12℃左右这一特性为数据中心空调系统提供自然冷源，并且这部分冷水只是供入表冷器内与数据中心回风发生显热交换，并不影响水质，不会破坏生态环境；

(2)本实用新型自然冷却空调系统，夏季以风侧间接蒸发冷却技术为备用制冷方式，利用可再生能源干空气能进行制冷，数据中心回风经过板翅式间接蒸发冷却器实现等湿冷却空气处理过程后，送入数据中心冷却服务器机柜处理热负荷；冬季以新风间接自然冷却技术为备用制冷方式，将室外寒冷新风通入板翅式间接换热芯体的二次流道内用以冷却、一次流道内的数据中心回风，实现多种自然冷却技术的互补，提高空调系统可靠性；

(3)本实用新型自然冷却空调系统，充分利用干燥地区室外空气用以数据中心空调系统的除湿，即数据中心回风通过与室外新风的混合，达到除湿的目的；利用风侧直接蒸发冷却技术用以数据中心空调系统的加湿，即回风经过喷雾式直接蒸发冷却器实现等焓加湿空气处理过程，达到加湿的目的。

附图说明

图1是本实用新型结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统的结构示意图；

图2是本实用新型自然冷却空调系统中板翅式间接蒸发冷却器的结构示意图。

图中，1.数据中心，2.壳体，3.服务器机柜，4.新风进风口，5.回风进风口，6.混合段，7.袋式过滤器，8.表冷器，9.板翅式间接蒸发冷却器，10.喷雾式直接蒸发冷却器，11.送风机，12.弥漫式送风口，13.表冷器用供水管，14.表冷器用回水管，15.循环水泵，16.芯体，17.布水器，18.挡水板，19.变频离心排风机，20.水箱，21.供水管a，22.阀门a，23.水处理器a，24.循环水泵a，25.自动补水管，26.二次风进风口，27.高压微雾器，28.供水管b，29.阀门b，30.水处理器b，31.循环水泵b，32.吊顶层，33.封闭热通道，34.一次风流道，35.二次风流道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统，如图1所示，包括房间内设置的吊顶层32，吊顶层32下部分别为蒸发冷却单元部分和数据中心1部分，数据中心1内并排设置有若干服务器机柜3，蒸发冷却单元与数据中心1连通。蒸发冷却单元与数据中心1相互连接，蒸发冷却单元处理服务器机柜3通过吊顶层32输出的回风，使其满足送风要求并送入数据中心1内的服务器机柜3，构成循环。

蒸发冷却单元与数据中心1相互连接融为一体，蒸发冷却单元处理服务器机柜3通过吊顶层32输出的回风，使其满足送风要求并送入数据中心1内的服务器机柜3，由此构成循环。

蒸发冷却单元包括壳体2，壳体2相对两侧分别设置有新风进风口4和弥漫式送风口12，壳体2内按照新风流动方向依次设置有新风和回风的混合段6、袋式过滤器7过滤空气中的杂质、表冷器8对空气进行降温或者加热、板翅式间接蒸发冷却器9、喷雾式直接蒸发冷却器10和送风机11，送风机11将处理好的空气通过弥漫式送风口12送入数据中心1内部。

混合段6顶部设置有回风进风口5，回风进风口5与吊顶层32接通；

弥漫式送风口12设置于数据中心1的侧壁上。

表冷器8底部还设置有表冷器用供水管13和表冷器用回水管14；表冷器用供水管13上设置有表冷器用循环水泵15。

板翅式间接蒸发冷却器9包括芯体16，芯体16顶部从下到上依次设置有布水器17、挡水板18和变频离心排风机19，芯体16底部设置有水箱20，布水器17通过供水管a21连接；芯体16下端对应的壳体2上还设置有二次风进风口26。

供水管a21上还设置有阀门a22调控水流量、水处理器a23处理掉水垢等杂质，防止阻塞供水管a21，以及循环水泵a24提供动力。

水箱20上还设置有自动补水管25，为水箱20及时补充循环水或者排出循环水。

喷雾式直接蒸发冷却器10包括竖直设置的供水管b28，供水管b28上均匀分布有若干朝向板翅式间接蒸发冷却器9喷淋的高压微雾器27；供水管b28连接有水箱20。

喷雾式直接蒸发冷却器10和板翅式间接蒸发冷却器9共用水箱20。

供水管b28上还依次设置有阀门b29调控水流量、水处理器b30处理掉水垢等杂质，防止阻塞供水管b28，以及循环水泵a24。

送风机11采用无刷直流外转子电机的离心式风机。

每相邻的两个服务器机柜3之间形成封闭热通道33，封闭热通道33与吊顶层32接通，服务器机柜3之间的散热均通过封闭热通道33送入吊顶层32，作为回风输入到吊顶层32。

由于数据中心要求空调系统全年8760小时不间断可靠运行，故本实用新型的自然冷却空调系统有三种运行模式，第一种运行模式以水侧间接自然冷却技术为全年的主导制冷方式；第二种运行模式以风侧间接蒸发冷却技术为夏季的备用制冷方式；第三种运行模式以新风间接自然冷却技术为冬季备用制冷模式。新风进风口的开启和喷雾式直接蒸发冷却器的开启可以除湿和加湿控制。

本实用新型自然冷却空调系统的具体的工作过程如下：

第一种运行模式：

服务器机柜3内的回风通过封闭热通道33、吊顶层32流入蒸发冷却单元中的回风进风口5，随后依次进入混合段6、袋式过滤器7过滤净化、表冷器8实现等湿冷却空气处理过程、板翅式间接蒸发冷却器9的一次风流道、喷雾式直接蒸发冷却器10，最后通过弥漫式送风口12送入服务器机柜3，空气流动过程由送风机11提供动力。

表冷器8实现等湿冷却空气处理过程的工作原理：温度较低的地下水、地表水通过表冷器用供水管13供入表冷器8内冷却回风，水温升高后通过表冷器用回水管14流回地下水、地表水中，水循环由循环水泵15提供动力；

板翅式间接蒸发冷却器9不工作，即变频离心排风机19和循环水泵a 24不开启。

第二种运行模式：

夏季时：当第一种运行模式不足以满足处理要求或者其出现故障时，开启第二种运行模式作为补充或者替代。

服务器机柜3内的回风通过封闭热通道33、吊顶层32流入蒸发冷却单元中的回风进风口5，随后依次进入混合段6、袋式过滤器7过滤净化、表冷器8实现等湿冷却空气处理过程、板翅式间接蒸发冷却器9的一次风流道实现等湿冷却空气处理过程、喷雾式直接蒸发冷却器10，最后通过弥漫式送风口12送入服务器机柜3，空气流动过程由送风机11提供动力；

其中板翅式间接蒸发冷却器9能够实现等湿冷却空气处理过程的工作原理：如图2所示，夏季室外新风通过板翅式间接蒸发冷却器9两侧壳体的二次风进风口26进入芯体16内的二次风流道35向上流动，与布水器17喷淋出来的水实现等焓加湿冷却空气处理过程，使其淋水和二次风流道35内空气的温度降低，从而吸收芯体16内一次风流道34中空气的热量，然后二次风流道35内空气经过挡水板18挡住水滴后排入室外，变频离心排风机19提供二次风流道35内空气流动所需动力；而一次风流道34内的空气则实现等湿冷却空气处理过程；其中水箱20与布水器17通过供水管a21连接，且供水管a21上依次布置阀门a22、水处理器a23和循环水泵a24，分别用于控制水流量、处理水质避免堵塞和提供水循环过程所需动力，水箱20通过自动补水管25补水。

第三种运行模式的工作过程：

冬季时：当第一种运行模式不足以满足处理要求或者其出现故障时，开启第三种运行模式作为补充或者替代。

服务器机柜3内的回风通过封闭热通道33、吊顶层32流入蒸发冷却单元中的回风进风口5，随后依次进入混合段6、袋式过滤器7过滤净化、表冷器8实现等湿冷却空气处理过程、板翅式间接蒸发冷却器9的一次风流道实现等湿冷却空气处理过程、喷雾式直接蒸发冷却器，最后通过弥漫式送风口12送入服务器机柜3，空气流动过程由送风机11提供动力；

其中板翅式间接蒸发冷却器9能够实现等湿冷却空气处理过程的工作原理：

冬季室外新风通过二次风进风口26进入芯体16内的二次风流道35向上流动，与芯体16内的一次风流道34内的空气形成叉流，从而吸收芯体16中一次风流道34中空气的热量，然后二次风流道35内的空气流过挡水板18后排入室外，变频离心排风机19提供二次风流道35内空气流动所需动力；而一次风流道34内的空气则实现等湿冷却空气处理过程，此运行模式下阀门a22和循环水泵a24关闭。

三种运行模式下若需要除湿则开启蒸发冷却单元中的新风进风口4，引入室外干燥的新风与回风进风口5引入的回风混合，达到除湿的目的。

三种运行模式下若需要加湿则开启蒸发冷却单元中的喷雾式直接蒸发冷却器10实现等焓加湿空气处理过程，达到加湿的目的。

其中喷雾式直接蒸发冷却器10实现等焓加湿空气处理过程的工作原理：空气进入喷雾式直接蒸发冷却器10内，与高压微雾器27喷出的水雾传热传质，空气实现等焓加湿空气处理过程，达到加湿的目的；其中水箱20与高压微雾器27通过供水管b28连接，且供水管b28上依次布置阀门b29、水处理器b30和循环水泵b31，分别用于控制水流量，处理水质避免高压微雾器27堵塞，提供水循环过程所需动力。

本实用新型自然冷却空调系统，对于地下水和地表水资源丰富、夏季空气中蕴含丰富干空气能、冬季空气中蕴含丰富冷量的地区，将水侧间接自然冷却技术、风侧蒸发冷却技术和新风间接自然冷却技术结合在一起，从而合理利用自然冷源，并且机房内气流组织应用弥漫式下送风技术和封闭热通道技术的下送上排形式，能够实现数据中心100％自然冷却，实现多种自然冷却技术的互补，保证数据中心空调系统可靠运行的前提下大大降低能耗。

Claims (9)

1.结合封闭热通道的干燥地区数据中心用自然冷却空调系统，其特征在于，包括房间内设置的吊顶层(32)，吊顶层(32)下部分别为蒸发冷却单元部分和数据中心(1)部分，所述数据中心(1)内并排设置有若干服务器机柜(3)，所述蒸发冷却单元与数据中心(1)连通；

所述蒸发冷却单元包括壳体(2)，壳体(2)相对两侧分别设置有新风进风口(4)和弥漫式送风口(12)，壳体(2)内按照新风流动方向依次设置有混合段(6)、袋式过滤器(7)、表冷器(8)、板翅式间接蒸发冷却器(9)、喷雾式直接蒸发冷却器(10)和送风机(11)；

所述混合段(6)顶部设置有回风进风口(5)，回风进风口(5)与吊顶层(32)接通；

所述弥漫式送风口(12)设置于数据中心(1)的侧壁；

每相邻的两个所述服务器机柜(3)之间形成封闭热通道(33)，封闭热通道(33)与吊顶层(32)连通。

2.根据权利要求1所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述吊顶层(32)内还设置有若干风阀。

3.根据权利要求1所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述表冷器(8)底部还设置有表冷器用供水管(13)和表冷器用回水管(14)；

所述表冷器用供水管(13)上设置有表冷器用循环水泵(15)。

4.根据权利要求1-3任一所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述板翅式间接蒸发冷却器(9)包括芯体(16)，芯体(16)顶部从下到上依次设置有布水器(17)、挡水板(18)和变频离心排风机(19)，芯体(16)底部设置有水箱(20)，所述布水器(17)通过供水管a(21)连接；

所述芯体(16)下端对应的壳体(2)上还设置有二次风进风口(26)。

5.根据权利要求4所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述供水管a(21)上还设置有阀门a(22)、水处理器a(23)以及循环水泵a(24)。

6.根据权利要求4所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述水箱(20)上还设置有自动补水管(25)。

7.根据权利要求4所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述喷雾式直接蒸发冷却器(10)包括竖直设置的供水管b(28)，供水管b(28)上均匀分布有若干朝向板翅式间接蒸发冷却器(9)喷淋的高压微雾器(27)；

所述供水管b(28)连接有水箱(20)。

8.根据权利要求7所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述供水管b(28)上还依次设置有阀门b(29)、水处理器b(30)以及循环水泵b(31)。

9.根据权利要求4所述的自然冷却空调系统，其特征在于，所述送风机(11)采用无刷直流外转子电机的离心式风机。