CN209623005U - 数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的数据中心机房用防冻型蒸发冷却‑冷凝空调机组，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热交换单元、初效过滤器、板管间接蒸发冷却单元、蒸发器、直接蒸发冷却单元以及送风单元，机械制冷单元与所述蒸发器通过管道连接形成闭合回路。本实用新型的空调机组对于不同的室外气象条件，可以选择不同的运行模式，以最节能的运行方式来适应各种室外气候条件，从而调节室内空气的温湿度。

Description

数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，具体涉及一种数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组。

背景技术

十九大后人工智能领域快速发展，中国数据中心的年增速达到35％，预计到2020年中国的数据中心数量将达到8万个，总建筑面积达到3000万m²，数据中心新建项目越来越多，机房规模也越来越大。但是数据中心领域也存在建设周期长、投资额度大、运营门槛高等不容忽视的问题。当下大数据发展迅速，数据中心的建设呈现井喷式增长，其能耗也高，主要体现在机柜能耗及空调能耗，其中空调能耗占比可达50％甚至更高。所以，数据中心的节能主要就是空调设备及系统的节能，同时缩短机房建设的工期也是一种节能的途径。

传统空调有着能耗高，使用制冷剂不环保，设备连接复杂等弊端，而采用水作为制冷剂的蒸发冷却空调，在干空气能富足的干燥地区有着非常广泛的应用。将两者结合起来，可以提高蒸发冷却空调的开启时间，降低传统机械制冷空调的开启时间，从而降低能耗，达到节能减排的目的。同时，在数据中心这种高显发热量，需要全年供冷的场所，蒸发冷却空调有着更大的应用优势，能够为节能减排做出相应的贡献。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，对于不同的室外气象条件，可以选择不同的运行模式，以最节能的运行方式来适应各种室外气候条件，从而调节室内空气的温湿度。

本实用新型所采用的技术方案是，数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，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热交换单元、初效过滤器、板管间接蒸发冷却单元、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。

本实用新型的特征还在于，

机械制冷单元包括设置在机组壳体上部的蒸发式冷凝器，蒸发式冷凝器的上方由下至上依次设置有填料b、布水器c以及冷凝排风机，冷凝排风机上方对应的机组壳体顶壁上设置有第一排风口，蒸发式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G3连接，还包括设置在机组壳体底部的压缩机，蒸发式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。

压缩机与蒸发器之间的铜管上还设置有热力膨胀阀。

供水管G3上还设置有循环水泵c。

板管间接蒸发冷却单元包括有板管间接蒸发冷却器，板管间接蒸发冷却器的上方由下至上依次设置有布水器a、挡水板以及二次排风机，二次排风机上方对应的机组壳体顶壁上设置有第二排风口，板管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G1连接，供水管G1上还设置有循环水泵a，还包括有设置在板管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。

直接蒸发冷却单元包括有填料a，填料a的上方设置有布水器b，填料a的下方设置有蓄水池b，布水器b与蓄水池b通过供水管G2连接，供水管G2上还设置有循环水泵b。

机组壳体的侧壁上还设置有检修门。

送风单元包括有风机以及设置在机组壳体侧壁上的机组出风口。

热交换单元包括有板翅式换热器及设置在机组壳体顶壁的机组进风口。

本实用新型的有益效果是：

(1)本机组由蒸发冷却、蒸发冷凝与机械制冷三种技术复合而成，其具体体现在蒸发冷却和机械制冷的协同耦合以及蒸发冷凝部分，该机组提高了冷凝效率，从而提升了机组整体的能效；

(2)机械制冷单元中的冷凝器部分，采用的是蒸发冷凝器，采用蒸发冷凝技术，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，在蒸发冷凝器上方设置了填料，使喷淋水在填料表面先与空气进行蒸发冷却作用，降低水温后，再在盘管表面进行热值交换，带走冷凝热；

(3)采用板翅式换热器，将机房回风与冷凝进风进行热量交换，既可以在夏季降低冷凝进风温度，又可以在冬季预热冷凝进风，解决了冬季防冻问题；

(4)机组通过开闭7个不同的设备及功能单元，可实现不同的室内环境要求；具体可实现加湿，冬季使用自然冷源供冷，过渡季超低能耗供冷以及夏季低能耗除湿供冷等需求；

(5)机组采用一体化设计，既减少了生产组装时间，又简化了安装过程，运输方便；还可轻松组装不同的功能单元来适应不同的环境需求，模块化设置，减少了机组的占地面积。

附图说明

图1是本实用新型一种数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组的结构示意图；

图2是本实用新型空调机组中机械制冷单元的结构示意图；

图3是本实用新型空调机组中热交换单元的结构示意图；

图4是本实用新型空调机组中带有初效过滤器部分的结构示意图；

图5是本实用新型空调机组中板管间接蒸发冷却单元的结构示意图；

图6是本实用新型空调机组中带有蒸发器部分的结构示意图；

图7是本实用新型空调机组中直接蒸发冷却单元的结构示意图；

图8是本实用新型空调机组中送风单元的结构示意图。

图中，1.压缩机，2.热力膨胀阀，3.板翅式换热器，4.初效过滤器，5.蓄水池a，6.二次空气进风口，7.板管间接蒸发冷却器，8.循环水泵a，9.检修门，10.蒸发器，11.蓄水池b，12.循环水泵b，13.风机，14.机组出风口，15.机组壳体，16.布水器b，17.填料a，18.布水器a，19.挡水板，20.二次排风机，21.机组进风口，22.布水器c，23.冷凝排风机，24.填料b，25.蒸发式冷凝器，26.蓄水池c，27.冷凝进风口，28.循环水泵c，29.第一排风口，30.第二排风口。

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。

本实用新型一种数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，如图1、4及6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热交换单元、初效过滤器4、板管间接蒸发冷却单元、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，初效过滤器4为袋式初效过滤器。

如图2所示，机械制冷单元包括设置在机组壳体15上部的蒸发式冷凝器25，蒸发式冷凝器25采用光滑圆管，蒸发式冷凝器25的上方由下至上依次设置有填料b24、布水器c22以及冷凝排风机23，冷凝排风机23上方对应的机组壳体15顶壁上设置有第一排风口29，蒸发式冷凝器25的下方设置有蓄水池c26，布水器c22与蓄水池c26通过供水管G3连接，还包括设置在机组壳体15底部的压缩机1，蒸发式冷凝器25通过铜管依次连接压缩机1和蒸发器10且形成闭合循环回路。

压缩机1与蒸发器10之间的铜管上还设置有热力膨胀阀2。

供水管G3上还设置有循环水泵c28。

如图5所示，板管间接蒸发冷却单元包括有板管间接蒸发冷却器7，板管间接蒸发冷却器7的上方由下至上依次设置有布水器a18、挡水板19以及二次排风机20，二次排风机20上方对应的机组壳体15顶壁上设置有第二排风口30，板管间接蒸发冷却器7下方设置有蓄水池a5，布水器a18与蓄水池a5通过供水管G1连接，供水管G1上还设置有循环水泵a8，还包括有设置在板管间接蒸发冷却器7下方对应的机组壳体15侧壁上的二次空气进风口6，板管间接蒸发冷却器7的管型为卧式光滑板管，以减少管段在淋水时干点的产生，强化传热，布水器a18的横管上均匀布置喷嘴，进风经板管间接蒸发冷却器7管干通道内侧流出，与管外侧淋水的二次空气进行换热，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。

如图7所示，直接蒸发冷却单元包括有填料a17，填料a17的上方设置有布水器b16，填料a17的下方设置有蓄水池b11，布水器b16与蓄水池b11通过供水管G2连接，供水管G2上还设置有循环水泵b12。

机组壳体15的侧壁上还设置有检修门9。

如图8所示，送风单元包括有风机13以及设置在机组壳体15侧壁上的机组出风口14，风机13采用吸入式风机，能够克服系统及管段阻力进行送风。

如图3所示，热交换单元包括有板翅式换热器3及设置在机组壳体15顶壁的机组进风口21。

本实用新型的空调机组在不同运行模式下的具体实施方式为：

(1)直接蒸发冷却运行模式(DEC)：在此模式下，开启热交换单元、初效过滤器4、直接蒸发冷却单元和送风单元；通过循环水泵b12抽吸作用，将蓄水池b11里的水吸到布水器b16中喷出，淋在填料a17表面，与从机组进风口21进入的空气进行热湿交换，对空气进行加湿、降温及过滤；

(2)间接蒸发冷却+直接蒸发冷却运行模式(IDEC)：此模式下，开启热交换单元、初效过滤器4、板管间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元及送风单元；按照季节不同，还可细分为冬季运行和过渡季运行，冬季运行时，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，室外新风从冷凝进风口27进入，室内回风从机组进风口21进入，在热交换单元中的板翅式换热器3内进行热量交换，两股空气通过壁面进行换热降温后，由风机13通过机组出风口14送入室内，带走室内余热，此时机组为干工况；过渡季运行时，空气从机组进风口21进入，经过初效过滤器4后进入板管间接蒸发冷却器7干通道内，循环水在管表面与从二次空气进风口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，冷却后的空气继续在直接蒸发冷却单元的填料a17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，换热后的二次空气通过二次排风机20从板管间接蒸发冷却器7上方的第二排风口30排走；

(3)蒸发冷却+机械制冷联合运行模式(IEC+DX)：在这种模式下，开启机械制冷单元、热交换单元、初效过滤器4、板管间接蒸发冷却单元、蒸发器10和送风单元，按照需要可开启直接蒸发冷却单元；具体过程是：空气侧，新(回)风经过初效过滤器4后进入板管间接蒸发冷却器7干通道内，循环水喷淋在板管间接蒸发冷却器7的管表面与从二次空气进风口6进入的二次空气接触，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；经板管间接蒸发冷却器7冷却后的空气流经蒸发器10与其盘管内制冷剂通过壁面导热发生热交换，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，夏季运行时，机房回风预冷通过板翅式换热器3预冷冷凝进风；循环水通过循环水泵c28从蓄水池c26抽出，淋在蒸发式冷凝器25的盘管表面，与从板翅式换热器3上部出口出去后进入机械制冷单元的冷凝进风发生热质交换，通过蒸发冷却作用及管壁导热作用吸收冷凝热，由冷凝排风机23从第一排风口29排走，如果出风含湿量过低，还可以开启直接蒸发冷却单元进行加湿、过滤，冬季运行时，冷凝进风通过进入板翅式换热器3与机房回风进行热量交换，机房回风被冷却后可直接送入室内；如果采用室外空气降温的制冷量还达不到室内负荷要求时，则需开启机械制冷单元的蒸发式冷凝器25，此时冷凝进风经过板翅式换热器3被预热，从而有效的解决了冬季防冻问题。

Claims (9)

1.数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，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热交换单元、初效过滤器(4)、板管间接蒸发冷却单元、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。

2.根据权利要求1所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，其特征在于，所述机械制冷单元包括设置在机组壳体(15)上部的蒸发式冷凝器(25)，所述蒸发式冷凝器(25)的上方由下至上依次设置有填料b(24)、布水器c(22)以及冷凝排风机(23)，所述冷凝排风机(23)上方对应的机组壳体(15)顶壁上设置有第一排风口(29)，所述蒸发式冷凝器(25)的下方设置有蓄水池c(26)，所述布水器c(22)与所述蓄水池c(26)通过供水管G3连接；还包括设置在所述机组壳体(15)底部的压缩机(1)，所述蒸发式冷凝器(25)通过铜管依次连接压缩机(1)和蒸发器(10)且形成闭合循环回路。

3.根据权利要求2所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，其特征在于，所述压缩机(1)与所述蒸发器(10)之间的铜管上还设置有热力膨胀阀(2)。

4.根据权利要求2所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，其特征在于，所述供水管G3上还设置有循环水泵c(28)。

5.根据权利要求1所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，其特征在于，所述板管间接蒸发冷却单元包括有板管间接蒸发冷却器(7)，所述板管间接蒸发冷却器(7)的上方由下至上依次设置有布水器a(18)、挡水板(19)以及二次排风机(20)，所述二次排风机(20)上方对应的机组壳体(15)顶壁上设置有第二排风口(30)，所述板管间接蒸发冷却器(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G1连接，所述供水管G1上还设置有循环水泵a(8)；还包括有设置在板管间接蒸发冷却器(7)下方对应的机组壳体(15)侧壁上的二次空气进风口(6)。

6.根据权利要求1所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，其特征在于，所述直接蒸发冷却单元包括有填料a(17)，所述填料a(17)的上方设置有布水器b(16)，所述填料a(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G2连接，所述供水管G2上还设置有循环水泵b(12)。

7.根据权利要求1所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，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所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，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)侧壁上的机组出风口(14)。

9.根据权利要求1所述的数据中心机房用防冻型蒸发冷却-冷凝空调机组，其特征在于，所述热交换单元包括有板翅式换热器(3)及设置在机组壳体(15)顶壁的机组进风口(21)。