CN208595655U - 适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于数据中心机房的蒸发冷却‑冷凝模块化空调机组，包括有机组壳体，机组壳体内设置有机械制冷单元，机械制冷单元一侧还依次设置有回风单元、初效过滤器、管式间接蒸发冷却单元、蒸发器、直接蒸发冷却单元以及送风单元，机械制冷单元与蒸发器通过管道连接形成闭合回路。本实用新型的适用于数据中心机房的蒸发冷却‑冷凝模块化空调机组，将蒸发冷却与机械制冷结合，提高机组能效的同时增加机组运行稳定性能，夏季持续为室内供冷。

Description

适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，涉及一种适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组。

背景技术

随着经济建设的发展，各种商业、民用、工业建筑大量兴建，但目前国内兴建的建筑所采用的空调设备和系统都普遍存在着高能耗的问题。在国家节能减排政策的号召下、我们需要一种低能耗甚至零能耗的新型空调，来满足人们对工作和生活环境的更多要求。

传统的机械制冷空调，不仅初投资高且系统运行能耗大，在夏季极端天气时，室外空气温度过高，会导致冷凝器散热不畅，使得压缩机开启过热保护，停止为室内供冷。

蒸发冷却空调技术以水作为冷却介质，通过水分蒸发吸热进行冷却及散热，利用“干空气能”，通过空气和水直接或间接的接触，制取冷风或冷水，该技术已在我国西北地区和东南沿海地区得到广泛的应用，但事实上，由于受室外气象条件的影响(干湿球温差的影响)，机组制冷性能不稳定。

当下大数据发展迅速，数据中心的建设呈现井喷式增长，但其能耗之高主要体现在机柜能耗及空调能耗，其中空调能耗占比达50％甚至更高，因此，数据中心的节能主要体现在空调设备上。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组，将蒸发冷却与机械制冷结合，提高了机组的能效同时增加机组运行稳定性能夏季持续为室内供冷。

本实用新型所采用的技术方案是，适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组，包括有机组壳体，机组壳体内设置有机械制冷单元，机械制冷单元一侧还依次设置有回风单元、初效过滤器、管式间接蒸发冷却单元、蒸发器、直接蒸发冷却单元以及送风单元，机械制冷单元与蒸发器通过管道连接形成闭合回路；

机械制冷单元包括设置在机组壳体上部的板管式蒸发冷凝器，管式蒸发冷凝器的上方由下到上依次设置有填料c、布水器c以及冷凝排风机，板管式蒸发冷凝器的下方设置有蓄水池c，布水器c与蓄水池c通过供水管c连接，还包括设置在机组壳体底部的压缩机，板管式蒸发冷凝器通过铜管依次连接压缩机和蒸发器且形成闭合循环回路；

回风单元包括设置在机组壳体侧壁上的回风口a或者设置在机组壳体底部的回风口b。

本实用新型的特征还在于，

板管式蒸发冷凝器和压缩机之间还连接有热力膨胀阀。

供水管c上还设置有循环水泵。

管式间接蒸发冷却单元包括管式间接蒸发冷却器，管式间接蒸发冷却器的上方由下到上依次设置有布水器a、挡水板以及二次排风机，管式间接蒸发冷却器下方设置有蓄水池a，布水器a与蓄水池a通过供水管a连接，供水管a上还设置有循环水泵，还包括设置在管式间接蒸发冷却器下方对应的机组壳体侧壁上的二次空气进风口以及设置在挡水板与二次排风机之间朝向机械制冷单元的二次风阀。

直接蒸发冷却单元包括有填料b，填料b的上方设置有布水器b，填料b的下方设置有蓄水池b，布水器b与蓄水池b通过供水管b连接，供水管b上还设置有循环水泵。

送风单元包括有风机以及设置在机组壳体上的机组出风口。

机组壳体的侧壁上还设置有检修门。

机组壳体内还设置有数控箱，数控箱通过导线分别与压缩机、冷凝排风机、二次排风机、二次风阀、风机以及循环水泵相连。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的空调机组将蒸发冷却与机械制冷结合，蒸发冷却的超低能耗再加机械制冷，提高机组能效的同时增加机组运行稳定性能夏季持续为室内供冷。

(2)机械制冷采用的是板管式蒸发冷凝器，相比圆管来说，水膜在板管表面铺设更为均匀且无干点，减少腐蚀和结垢的可能性，且采用蒸发冷凝，利用水的汽化潜热带走冷凝热，相比于水冷风冷来说能效比更高，在板管式蒸发冷凝器上方设置了填料，使循环水先进行降温，从而提高冷凝器的冷凝效率。

(3)本实用新型能实现干燥季节开启直接蒸发冷却单元加湿、冬季使用自然冷源供冷、过渡季节超低能耗供冷以及夏季低能耗除湿供冷。

(4)空调机组采用模块化设计，将整个部件集成在机组壳体内，既减少了生产组装时间，又简化了安装过程，运输方便，减少了机组的占地面积。

(5)通过开闭二次风阀，将管式间接蒸发冷却单元的二次空气作为板管式蒸发冷凝器的工作空气来使用，实现能量的再利用。

(6)设置了数控箱，通过人工调节选择，数控箱开启不同的部件实现不同工况的工作。

附图说明

图1是本实用新型适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组的结构示意图。

图中，1.数控箱；2.压缩机；3.回风口a；4.初效过滤器；5.蓄水池a；6.二次空气进风口；7.管式间接蒸发冷却器；8.供水管a；9.检修门；10.蒸发器；11.蓄水池b；12.供水管b；13.风机；14.机组出风口；15.机组壳体；16.布水器b；17.填料b；18.布水器a；19.挡水板；20.二次排风机；21.二次风阀；22.供水管c；23.布水器c；24.冷凝排风机；25.填料c；26.板管式蒸发冷凝器；27.蓄水池c；28.回风口b；29.热力膨胀阀。

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。

本实用新型适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组，其结构如图1所示，包括有机组壳体15，机组壳体15内设置有机械制冷单元，机械制冷单元一侧还依次设置有回风单元、初效过滤器4、管式间接蒸发冷却单元、蒸发器10、直接蒸发冷却单元以及送风单元，机械制冷单元与蒸发器10通过管道连接形成闭合回路，其中，初效过滤器4为袋式过滤器。

机械制冷单元包括设置在机组壳体15上部的板管式蒸发冷凝器26，管式蒸发冷凝器26的上方由下到上依次设置有填料c25、布水器c23以及冷凝排风机24，板管式蒸发冷凝器26的下方设置有蓄水池c27，布水器c23与蓄水池c27通过供水管c22连接，还包括设置在机组壳体15底部的压缩机2，板管式蒸发冷凝器26通过铜管依次连接压缩机2和蒸发器10且形成闭合循环回路。

板管式蒸发冷凝器26和压缩机2之间还连接有热力膨胀阀29。

供水管c22上还设置有循环水泵。

回风单元包括设置在机组壳体15侧壁上的回风口a3或者设置在机组壳体15底部的回风口b28，如果是屋顶安装方式，则回风通过回风口b28进入机组壳体内部；如果是地面安装方式，则回风通过回风口a3进入机组壳体内部。

管式间接蒸发冷却单元包括管式间接蒸发冷却器7，管式间接蒸发冷却器7的上方由下到上依次设置有布水器a18、挡水板19以及二次排风机20，管式间接蒸发冷却器7下方设置有蓄水池a5，布水器a18与蓄水池a5通过供水管a8连接，供水管a8上还设置有循环水泵，还包括设置在管式间接蒸发冷却器7下方对应的机组壳体15侧壁上的二次空气进风口6以及设置在挡水板19与二次排风机20之间朝向机械制冷单元的二次风阀21；其中，管式间接蒸发冷却器7其管型为光滑椭圆管，挡水板19的作用是防止水滴通过二次排风机20排走，降低耗水量。

直接蒸发冷却单元包括有填料b17，填料b17的上方设置有布水器b16，填料b17的下方设置有蓄水池b11，布水器b16与蓄水池b11通过供水管b12连接，供水管b12上还设置有循环水泵。

送风单元包括有风机13以及设置在机组壳体15上的机组出风口14。

机组壳体15的侧壁上还设置有检修门9。

机组壳体15内还设置有数控箱1，数控箱1通过导线分别与压缩机2、冷凝排风机24、二次排风机20、二次风阀21、风机13以及循环水泵相连。

本实用新型空调机组的工作原理分为三种工作模式：

(1)在直接蒸发冷却运行模式(IEC)：适合过渡季节和冬季，在此模式下：只需要开启直接蒸发冷却单元和送风单元，数据机房内的回风从回风口a3进入，通过初效过滤器4过滤后进入直接蒸发冷却单元，通过循环水泵抽吸作用，将蓄水池b11里的水通过供水管b12吸到布水器b16中喷出，淋在填料b17表面，与从回风口a3进入的回风进行热湿交换，对空气进行过滤、加湿和降温，然后经过处理的空气通过风机13送入数据机房内。

(2)间接蒸发冷却运行模式(IDEC)：适合冬季运行，此模式下，开启管式间接蒸发冷却单元和送风单元，但不开启管式间接蒸发冷却单元中的循环水泵和二次风阀21，对于像数据中心这样需要全年供冷的建筑，冬季室外温度极低的空气是免费的冷源，此时进行自然冷却，不开启管式间接蒸发冷却单元中的循环水泵，室外新风经二次排风机20从二次风空气进风口6吸入，数据机房内的回风从回风口a3进入，通过初效过滤器4过滤后进入管式间接蒸发冷却器7的干通道内，与室外新风通过管壁进行换热降温后，换热后的二次空气通过二次排风机20排走，降温后的空气由风机13通过机组送风口14送入室内，带走室内余热，此时机组为干工况；

(3)间接蒸发冷却+直接蒸发冷却运行模式(IDEC)：适合过渡季节，此模式下，开启管式间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元和送风单元，但不开启管式间接蒸发冷却单元中的循环水泵和二次风阀21；数据机房内的回风从回风口a3进入，经过初效过滤器4过滤后进入管式间接蒸发冷却器7干通道内，室外新风经二次排风机20从二次风空气进风口6吸入，蓄水池a5中的水通过循环水泵以及供水管a8传送给布水器a18，布水器a18向下喷淋至与管式间接蒸发冷却器7，通过循环水在管式间接蒸发冷却器7的管表面与从二次空气进口6进入的室外空气接触，进行热湿交换，发生等焓降温过程，然后通过管壁的导热将干通道内的空气等湿冷却，换热后的二次空气通过二次排风机20排走，冷却后的空气进入直接蒸发冷却单元，在填料b17表面与喷淋水进行热湿交换，从而对空气达到降温加湿的目的，然后经过处理的空气通过风机13送入数据机房内。

(4)蒸发冷却+机械制冷联合运行模式(IEC+DX)：适合夏季运行，在这种模式下，开启机械制冷单元、管式间接蒸发冷却单元、蒸发器10以及送风单元，也可根据当地干燥情况开启直接蒸发冷却单元；

具体过程是：数据机房内的回风经回风口a3经过初效过滤器4过滤后进入管式间接蒸发冷却器7干通道内，循环水喷淋在管式间接蒸发冷却器7的管表面与从二次空气进口6进入的二次新鲜空气接触，进行热湿交换，发生等焓降温过程，然后通过管壁的导热将干通道内的空气等湿冷却，经间接蒸发冷却器7冷却后的空气流经蒸发器10发生热交换，实现减湿冷却过程后，由风机13抽吸作用将空气送入室内，此时机组为湿工况；冷凝部分，开启二次风阀21，由管式间接蒸发冷却器7排出的二次空气从上方空间进入机械制冷单元的板管式蒸发冷凝器26盘管表面，蓄水池c27中的循环水经供水管c22和循环水泵经布水器c23喷淋至填料c25表面，与排出的二次空气进行热湿交换，通过水的蒸发带走冷凝热，然后空气经由上方的冷凝排风机24排走。

数控箱1上设置有不同的模式按钮：

按下直接蒸发冷却运行模式(IEC)按钮时，数控箱1控制开启直接蒸发冷却单元中的循环水泵以及风机13；

按下间接蒸发冷却运行模式(IDEC)按钮时，数控箱1控制开启风机13以及二次排风机20；

按下间接蒸发冷却+直接蒸发冷却运行模式(IDEC)按钮时，数控箱1控制开启管式间接蒸发冷却单元和直接蒸发冷却单元的循环水泵、风机13、二次排风机20；

按下蒸发冷却+机械制冷联合运行模式(IEC+DX)按钮时，数控箱1控制开启压缩机2、冷凝排风机24、二次排风机20、二次风阀21、风机13、机械制冷单元以及间接蒸发冷却单元的循环水泵。

Claims (8)

1.适用于数据中心机房的蒸发冷却-冷凝模块化空调机组，其特征在于，包括有机组壳体(15)，所述机组壳体(15)内设置有机械制冷单元，所述机械制冷单元一侧还依次设置有回风单元、初效过滤器(4)、管式间接蒸发冷却单元、蒸发器(10)、直接蒸发冷却单元以及送风单元，所述机械制冷单元与所述蒸发器(10)通过管道连接形成闭合回路；

所述机械制冷单元包括设置在机组壳体(15)上部的板管式蒸发冷凝器(26)，所述板管式蒸发冷凝器(26)的上方由下到上依次设置有填料c(25)、布水器c(23)以及冷凝排风机(24)，所述板管式蒸发冷凝器(26)的下方设置有蓄水池c(27)，所述布水器c(23)与所述蓄水池c(27)通过供水管c(22)连接，还包括设置在所述机组壳体(15)底部的压缩机(2)，所述板管式蒸发冷凝器(26)通过铜管依次连接压缩机(2)和蒸发器(10)且形成闭合循环回路；

所述回风单元包括设置在机组壳体(15)侧壁上的回风口a(3)或者设置在机组壳体(15)底部的回风口b(28)。

2.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述板管式蒸发冷凝器(26)和压缩机(2)之间还连接有热力膨胀阀(29)。

3.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述供水管c(22)上还设置有循环水泵。

4.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述管式间接蒸发冷却单元包括管式间接蒸发冷却器(7)，所述管式间接蒸发冷却器(7)的上方由下到上依次设置有布水器a(18)、挡水板(19)以及二次排风机(20)，所述管式间接蒸发冷却器(7)下方设置有蓄水池a(5)，所述布水器a(18) 与所述蓄水池a(5)通过供水管a(8)连接，所述供水管a(8)上还设置有循环水泵，还包括设置在管式间接蒸发冷却器(7)下方对应的机组壳体(15)侧壁上的二次空气进风口(6)以及设置在挡水板(19)与二次排风机(20)之间朝向机械制冷单元的二次风阀(21)。

5.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述直接蒸发冷却单元包括有填料b(17)，所述填料b(17)的上方设置有布水器b(16)，所述填料b(17)的下方设置有蓄水池b(11)，所述布水器b(16)与蓄水池b(11)通过供水管b(12)连接，所述供水管b(12)上还设置有循环水泵。

6.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述送风单元包括有风机(13)以及设置在机组壳体(15)上的机组出风口(14)。

7.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述机组壳体(15)的侧壁上还设置有检修门(9)。

8.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述机组壳体(15)内还设置有数控箱(1)，所述数控箱(1)通过导线分别与压缩机(2)、冷凝排风机(24)、二次排风机(20)、二次风阀(21)、风机(13)以及循环水泵相连。