CN210202332U - 一种节能冷却机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能冷却机组，其特征是，包括间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统，壳体，间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统均安装在壳体内，间接换热系统包括热交换芯体，室外风和室内风穿过热交换芯体换热；主要有间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统三部分组成，在室外温度较低的时候主要采用室外风对室内风通过热交换芯体换热。当室外温度偏高则配合使用喷淋系统对热交换芯体室外风穿过的空间壁喷淋水，进行蒸发辅助降温。当室外温度更高，蒸发也不能满足降温需求的时候则采用氟冷系统在室内风出口处对吹入室内的风进行降温，机组结构紧凑，根据室外温度有梯度的进行调整降温方式，实现了免费制冷技术，结构紧凑，配合安装占用很小的空间。

Description

一种节能冷却机组

技术领域

本实用新型涉及服务器冷却机组技术领域，具体地说是一种节能冷却机组。

背景技术

数据中心空调用电约占整个数据中心耗能的40％。空调的用量愈大，消耗电力也愈多，直接造成夏季限电危机及大量能源消耗的问题。在这种情况下，惯用方法是采用免费冷却技术，免费冷却技术指全部或部分使用自然界的免费冷源进行制冷从而减少压缩机或冷冻机消耗的能量。目前常用的免费冷源主要是冬季或春秋季的室外空气。在中国，北方地区都是非常适合采用免费制冷技术。但是免费制冷的空调机组技术结构还存在很多问题，尤其是针对数据中心的冷却机组结构布局不够紧凑，在空间狭小集装箱数据中心中使用尤为突出。

发明内容

本实用新型就是为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种节能冷却机组，主要有间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统三部分组成，在室外温度较低的时候主要采用室外风对室内风通过热交换芯体换热。当室外温度偏高则配合使用喷淋系统对热交换芯体室外风穿过的空间壁喷淋水，进行蒸发辅助降温。当室外温度更高，蒸发也不能满足降温需求的时候则采用氟冷系统在室内风出口处对吹入室内的风进行降温，机组结构紧凑，根据室外温度有梯度的进行调整降温方式，精准实现了免费制冷技术，而且喷淋系统、氟冷系统均围绕热交换芯体设置结构紧凑，配合数据中心安装仅占用很小的空间。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种节能冷却机组，包括间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统，壳体，间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统均安装在壳体内，间接换热系统包括热交换芯体，室外风和室内风穿过热交换芯体换热；

喷淋系统包括喷淋装置，喷淋装置的喷头喷水方向是热交换芯体的室外风穿过的空间；

氟冷系统包括蒸发器，蒸发器设在热交换芯体的室内风出口处。

所述的热交换芯体下部的壳体侧面开有第一进风口，热交换芯体上部的壳体侧面开有第一排风口，第一排风口上安装有排风机，所述的喷淋装置设在热交换芯体上部；

热交换芯体一侧的壳体上开有室内回风口，热交换芯体另一侧的壳体上开有室内送风口，室内送风口上安装有送风机。

所述的喷淋系统还包括接水盘、水泵，接水盘设在热交换芯体下方，水泵设在接水盘内，水泵通过管路连接喷淋装置。

所述的氟冷系统还包括氟泵、冷凝器，冷凝器的输出端依次通过储液器、电磁阀、氟泵连接至蒸发器输入端，蒸发器的输出端通过单向阀连接至冷凝器。

所述的氟冷系统还包括压缩机、膨胀阀，膨胀阀与电磁阀、氟泵串联的管路并联；电磁阀、压缩机串联后与所述的单向阀并联。压缩机、氟泵安装在壳体下部。

所述的壳体上部安装冷凝器，冷凝器和间接换热系统之间设有隔板，冷凝器和隔板之间的壳体侧面开有第二进风口，冷凝器上部的壳体开有第二排风口，第二排风口上安装有冷凝风机。

本实用新型的有益效果是：

1、主要有间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统三部分组成，在室外温度较低的时候主要采用室外风对室内风通过热交换芯体换热。当室外温度偏高则配合使用喷淋系统对热交换芯体室外风穿过的空间壁喷淋水，进行蒸发辅助降温。当室外温度更高，蒸发也不能满足降温需求的时候则采用氟冷系统在室内风出口处对吹入室内的风进行降温，机组结构紧凑，根据室外温度有梯度的进行调整降温方式，精准实现了免费制冷技术，而且喷淋系统、氟冷系统均围绕热交换芯体设置结构紧凑，配合数据中心安装仅占用很小的空间。

2、热交换芯体换热方式是，在第一排风口的排风机作用下室外风经第一进风口从热交换芯体下部进入热交换芯体，机房内回风通过室内回风口流入热交换芯体与室外风间接换热制冷，降温后的回风通过在室内送风口的送风机作用下重新送入机房内。仅需四根风管连接热交换芯体即可，达到了结构紧凑的目的。

3、在热交换芯体上方由布置喷淋装置喷头淋水，在热交换芯体的室外风通道壁上形成水膜，室外风自下而上通过热交换芯体，与水膜发生热、湿交换，从而间接降低室内回风温度，经蒸发冷却处理完成的冷空气通过送室内送风口进入数据中心内，对IT设备和配电设备进行降温冷却；冷空气通过IT设备后变为高温的热空气通过室内回风口回到蒸发冷却机组，如此循环。喷淋系统仅有水泵消耗电能，大大节省了电量。

附图说明

图1为本实用新型整体结构视图；

图2为本实用新型氟泵循环线路图；

图3为本实用新型压缩机循环线路图。

图中：1-间接换热系统，2-喷淋系统，3-氟冷系统，4-壳体，11-第一进风口，12-第一排风口，13-热交换芯体，14-室内回风口，15-室内送风口，21-接水盘，22-喷淋装置，31-压缩机，32-氟泵，33-蒸发器，34-第二进风口，35-冷凝器，36-第二排风口，37-冷凝风机，41-隔板。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如附图1所示一种节能冷却机组，包括间接换热系统1、喷淋系统2、氟冷系统3，壳体4，间接换热系统1、喷淋系统2、氟冷系统3均安装在壳体4内，间接换热系统1包括热交换芯体13，室外风和室内风穿过热交换芯体13换热；喷淋系统2包括喷淋装置22，喷淋装置22的喷头喷水方向是热交换芯体13的室外风穿过的空间；氟冷系统3包括蒸发器33，蒸发器33设在热交换芯体13的室内风出口处。

主要有间接换热系统1、喷淋系统2、氟冷系统3三部分组成，在室外温度较低的时候主要采用室外风对室内风通过热交换芯体13换热。当室外温度偏高则配合使用喷淋系统2对热交换芯体13室外风穿过的空间壁喷淋水，进行蒸发辅助降温。当室外温度更高，蒸发也不能满足降温需求的时候则采用氟冷系统3在室内风出口处对吹入室内的风进行降温，机组结构紧凑，根据室外温度有梯度的进行调整降温方式，精准实现了免费制冷技术，而且喷淋系统2、氟冷系统3均围绕热交换芯体13设置结构紧凑，配合数据中心安装仅占用很小的空间。

所述的热交换芯体03下部的壳体4侧面开有第一进风口11，热交换芯体13上部的壳体4侧面开有第一排风口12，第一排风口12上安装有排风机，所述的喷淋装置22设在热交换芯体13上部；热交换芯体13一侧的壳体4上开有室内回风口14，热交换芯体13另一侧的壳体4上开有室内送风口15，室内送风口15上安装有送风机。

热交换芯体13换热方式是，在第一排风口12的排风机作用下室外风经第一进风口11从热交换芯体13下部进入热交换芯体13，机房内回风通过室内回风口14流入热交换芯体13与室外风间接换热制冷，降温后的机房内回风通过在室内送风口15的送风机作用下重新送入机房内。

所述的喷淋系统2还包括接水盘21、水泵，接水盘21设在热交换芯体13下方，水泵设在接水盘21内，水泵通过管路连接喷淋装置2。

在热交换芯体13上方由布置喷淋装置22喷头淋水，在热交换芯体13的室外风通道壁上形成水膜，室外风自下而上通过热交换芯体13，与水膜发生热、湿交换，从而间接降低机房内回风温度，经蒸发冷却处理完成的冷空气通过送室内送风口15进入数据中心内，对IT设备和配电设备进行降温冷却；冷空气通过IT设备后变为高温的热空气通过室内回风口14回到冷却机组，如此循环。

如附图2所示的氟泵循环，所述的氟冷系统3还包括氟泵32、冷凝器35，冷凝器35的输出端依次通过储液器、电磁阀、氟泵32连接至蒸发器33输入端，蒸发器33的输出端通过单向阀连接至冷凝器35。如附图3所示的压缩机循环，膨胀阀与电磁阀、氟泵32串联的管路并联；电磁阀、压缩机31串联后与所述的单向阀并联。压缩机31、氟泵32安装在壳体4下部。

如附图1所示，所述的壳体4上部安装冷凝器35，冷凝器35和间接换热系统1之间设有隔板41，冷凝器35和隔板41之间的壳体4侧面开有第二进风口34，冷凝器35上部的壳体4开有第二排风口36，第二排风口36上安装有冷凝风机37。

氟冷系统3分为两个循环，一个是仅采用氟泵32驱动，第二个采用压缩机31驱动，耐高压的铜管通过串并联将之连接成密闭的系统。

氟泵32循环，制冷剂在系统中循环，氟泵32强制制冷剂通过蒸发器33，蒸发器33内的制冷剂将从热交换芯体13流出的机房内回风再次制冷，制冷剂吸热且少部分的制冷剂吸热汽化，带气泡制冷剂液体循环到冷凝器35内，再将携带的热量释放到大气中，制冷剂放热后变为过冷液体。如此连续工作下去，就可以实现室外冷空气在不接触的情况下冷却室内热空气。在该系统内，氟泵32强制循环制冷剂液体，使其流过蒸发器33，冷凝器35的流速增加，提高换热效率。

压缩机31循环制为传统的制冷方式，制冷剂的低压蒸汽被压缩机31吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器35。同时冷凝风机37吸入的室外空气流经冷凝器35，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器33，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时室内送风口15的送风机使机房内回风不断进入蒸发器33的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向机房。如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。

具体实现方法是：当室外环境温度低于Ta≤5℃时候，仅采用热交换芯体13和低功耗的氟泵32循环制冷，因室外温度较低，不进行喷淋制冷，有效防止热交换芯体13冻裂的风险。由于氟泵32功耗很低，基本实现全部利用自然界免费冷源。

当室外环境5＜Ta≤20℃时，采用热交换芯体13和氟泵32循环制冷，同时喷淋系统2工作，仅水泵和氟泵32耗能，基本实现全部利用自然界免费冷源。

当室外环境20＜Ta≤30℃时，采用热交换芯体13换热和喷淋系统2工作，同时开启压缩机31和氟泵32联合运行制冷，此时所需制冷量较低，所以所需制冷剂压力较低，氟泵32和压缩机31均为可变频，氟泵32配合压缩机31工作可以大大降低压缩机31的功耗。

当室外环境温度Ta＞30℃时，采用热交换芯体13换热和喷淋系统2工作，同时关闭氟泵32，开启压缩机31制冷，此时所需冷量较高，所以所需制冷剂压力较高，氟泵32输出压力已经无法满足，所以选择仅采用压缩机31。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种节能冷却机组，其特征是，包括间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统，壳体，间接换热系统、喷淋系统、氟冷系统均安装在壳体内，间接换热系统包括热交换芯体，室外风和室内风穿过热交换芯体换热；

喷淋系统包括喷淋装置，喷淋装置的喷头喷水方向是热交换芯体的室外风穿过的空间；

氟冷系统包括蒸发器，蒸发器设在热交换芯体的室内风出口处。

2.根据权利要求1所述的一种节能冷却机组，其特征是，所述的热交换芯体下部的壳体侧面开有第一进风口，热交换芯体上部的壳体侧面开有第一排风口，第一排风口上安装有排风机，所述的喷淋装置设在热交换芯体上部；

热交换芯体一侧的壳体上开有室内回风口，热交换芯体另一侧的壳体上开有室内送风口，室内送风口上安装有送风机。

3.根据权利要求1所述的一种节能冷却机组，其特征是，所述的喷淋系统还包括接水盘、水泵，接水盘设在热交换芯体下方，水泵设在接水盘内，水泵通过管路连接喷淋装置。

4.根据权利要求1所述的一种节能冷却机组，其特征是，所述的氟冷系统还包括氟泵、冷凝器，冷凝器的输出端依次通过储液器、电磁阀、氟泵连接至蒸发器输入端，蒸发器的输出端通过单向阀连接至冷凝器。

5.根据权利要求4所述的一种节能冷却机组，其特征是，所述的氟冷系统还包括压缩机、膨胀阀，膨胀阀与电磁阀、氟泵串联的管路并联；电磁阀、压缩机串联后与所述的单向阀并联。

6.根据权利要求5所述的一种节能冷却机组，其特征是，压缩机、氟泵安装在壳体下部。

7.根据权利要求5所述的一种节能冷却机组，其特征是，压缩机为变频压缩机、氟泵为变频氟泵。

8.根据权利要求1所述的一种节能冷却机组，其特征是，所述的壳体上部安装冷凝器，冷凝器和间接换热系统之间设有隔板，冷凝器和隔板之间的壳体侧面开有第二进风口，冷凝器上部的壳体开有第二排风口，第二排风口上安装有冷凝风机。

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