CN210801466U - 数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，包括二次风通道和一次风通道；一次风通道包括一次空气进风口和一次空气送风口，一次空气进风口内壳体按照空气流动方向依次设置有空气过滤器b、第一级间接蒸发冷却单元、第二级间接蒸发冷却单元、蒸发器、加湿单元和一次空气送风机；二次风通道包括设置在一次空气进风口上部的二次空气进风口，以及第二级间接蒸发冷却单元顶部对应壳体上的二次空气排风口；二次风通道还包括位于加湿单元顶部的机械制冷单元。本实用新型复合空调机组，采用双级间接蒸发冷却器，增强间接蒸发冷却换热效率；间接蒸发冷却段采用两级间接蒸发冷却，增强其换热效果，有很好的实用价值。

Description

数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组

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用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组。

背景技术

随着大数据应用、云计算、物联网等新兴产业的快速崛起，促使中国数据中心产业规模不断扩大。近几年，中国数据中心市场以井喷式的速度快速发展，我国数据中心经历了从楼宇式、仓储式到模块化的发展阶段，产业快速发展过程中同时面临着建设周期长、能耗高、运维困难等瓶颈问题，为了应对这些市场产业化的发展需求，对数据中心提出了快速交付、灵活配置及可快速扩展的新要求。

在数据中心巨大的耗电量中，有近半由空调制冷产生，提高冷却效率、大幅降低制冷能耗，才能够做到节约数据中心运营成本。当前为了降低数据中心的高能耗，特别是近年的“间接蒸发冷却技术”更是在业界内广受关注。根据数据中心的全天候运行的特点，数据中心用空调机组采用间接蒸发冷却技术，充分利用自然冷源，以自然冷却为主，机械制冷为辅。与传统空调相比，能使全年90％以上的时间无需开启机械制冷(干热或低温地区)，可节约60％以上的带自然冷源的冷冻水系统能耗，数据中心总运行成本由此可降至最低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，解决了现有数据中心空调系统能耗大、运营成本高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，包括壳体，壳体内从上到下依次分隔成二次风通道和一次风通道；

一次风通道包括设置在壳体对应两侧的一次空气进风口和一次空气送风口，一次空气进风口内壳体按照空气流动方向依次设置有空气过滤器b、第一级间接蒸发冷却单元、第二级间接蒸发冷却单元、蒸发器、加湿单元和一次空气送风机；

二次风通道包括设置在一次空气进风口上部的二次空气进风口，以及第二级间接蒸发冷却单元顶部对应壳体上的二次空气排风口；

二次风通道还包括位于加湿单元顶部的机械制冷单元。

本实用新型的特征还在于，

第一级间接蒸发冷却单元包括第一级间接蒸发冷却换热器，第一级间接蒸发冷却换热器顶部从下到上依次设置有布水器e和空气过滤器a，第一级间接蒸发冷却换热器底部设置有集水箱a，布水器e与集水箱a之间通过管G1连接，管G1上设置有循环水泵a。

第二级间接蒸发冷却单元包括第二级间接蒸发冷却换热器，第二级间接蒸发冷却换热器顶部从下到上依次设置有布水器d和挡水板，第二级间接蒸发冷却换热器底部从上到下依次设置有布水器a和集水箱a，布水器d和布水器a与集水箱a之间均通过管G2连接，管G2上设置有循环水泵b。

布水器a为高压喷雾布水器。

加湿单元包括填料a，填料a顶部设置有布水器b，填料a底部设置有集水箱b，布水器b和集水箱b之间通过管G3连接，管G3上设置有循环水泵c。

机械制冷单元包括冷凝器，冷凝器顶部从下到上依次设置有填料b和布水器c，冷凝器底部设置集水箱c，布水器c与集水箱c之间通过管G4连接，管G4上设置有循环水泵d；

布水器c顶部对应的壳体上还设置有冷凝排风口。

冷凝器通过制冷管道依次连接压缩机、蒸发器、热力膨胀阀并形成闭合管路。

冷凝排风口内设置有冷凝排风机。

压缩机具体为定频或变频涡旋压缩机

二次空气排风口内设置有二次空气排风机；

一次空气送风机和二次空气排风机均为EC风机。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型复合空调机组，采用双级间接蒸发冷却器，增强间接蒸发冷却换热效率，具有高效节能、创新突出、可靠性高、环境适应能力强等特点；

(2)本实用新型复合空调机组，采用预制化和模块化的设计思路，可通过添加或者减少冷却单元，根据制冷需求调整机组模块数量，并且使机组结构更加的紧凑，安装维护更加的简单，运维成本；

(3)本实用新型复合空调机组，采用蒸发冷凝的方式进行降温冷却，在机械运行过程中冷凝器效率显著提高；

(4)本实用新型复合空调机组，间接蒸发冷却段采用两级间接蒸发冷却，以及布水系统采用高压喷雾布水器和喷淋循环水布水器相互结合的形式，两者既可以实现同时布水，又可以独立布水，增强了其换热效果；

(5)本实用新型复合空调机组，间接蒸发冷却换热器采用标准化的可拆卸组件，可以更换不同形式的换热器芯体，如板管、圆管、板翅式等换热器芯体，使机组产品系列化，增加了机组的适用性和灵活性。

附图说明

图1是本实用新型数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的结构示意图。

图中，1.第一级间接蒸发冷却换热器，2.集水箱a，3.循环水泵a，4.第二级间接蒸发冷却换热器，5.布水器a，6.循环水泵b，7.蒸发器，8.集水箱b，9.循环水泵c，10.填料a，11.一次空气送风机，12.一次空气送风口，13.布水器b，14.压缩机，15.循环水泵d，16.冷凝器，17.填料b，18.冷凝排风口，19.冷凝排风机，20.布水器c，21.集水箱c，22.热力膨胀阀，23.二次空气排风机，24.二次空气排风口，25.挡水板，26.布水器d，27.空气过滤器a，28.二次空气进风口，29.布水器e，30.一次空气进风口，31.空气过滤器b，32.壳体。

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。

本实用新型数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，如图1所示，包括壳体32，壳体32内从上到下依次分隔成二次风通道和一次风通道；一次风通道包括设置在壳体32对应两侧的一次空气进风口30和一次空气送风口12，一次空气进风口30内壳体32按照空气流动方向依次设置有空气过滤器b31、第一级间接蒸发冷却单元、第二级间接蒸发冷却单元、蒸发器7、加湿单元和一次空气送风机11；二次风通道包括设置在一次空气进风口30上部的二次空气进风口28，以及第二级间接蒸发冷却单元顶部对应壳体32上的二次空气排风口24；二次风通道还包括位于加湿单元顶部的机械制冷单元。

二次空气的工作过程：室外空气通过二次空气进风口28经过空气过滤器a27净化过滤后，分别流向第一级间接蒸发冷却换热器1与第二级间接蒸发冷却换热器4管内通道进行换热，再经二次空气排风机23提供的动力，最后携带热量的二次空气经挡水板25、从二次空气排风口24排出。

一次空气的工作过程：数据机房的热回风从一次空气进风口30进入、经过空气过滤器b31净化过滤后，依次从第一级间接蒸发冷却换热器1与第二级间接蒸发冷却换热器4管外侧流过，将热量传递给管内侧的二次空气，数据机房的热回风一次空气被冷却降温，再通过一次空气送风机11提供的动力，经过蒸发器7再次进行冷却降温，并在加湿单元加湿，最后被冷却加湿的一次空气从一次空气送风口12送入数据机房，如此循环，对数据机房进行降温。

间接蒸发冷却换热器分为两级，其换热原理为：间接蒸发冷却换热器管内侧通道的室外二次空气与管外侧室内一次空气在间接蒸发冷却换热器处进行热交换。

第一级间接蒸发冷却单元包括第一级间接蒸发冷却换热器1，第一级间接蒸发冷却换热器1顶部从下到上依次设置有布水器e29和空气过滤器a27，第一级间接蒸发冷却换热器1底部设置有集水箱a2，布水器e29与集水箱a2之间通过管G1连接，管G1上设置有循环水泵a3。

第二级间接蒸发冷却单元包括第二级间接蒸发冷却换热器4，第二级间接蒸发冷却换热器4顶部从下到上依次设置有布水器d26和挡水板25，第二级间接蒸发冷却换热器4底部从上到下依次设置有布水器a5和集水箱a2，布水器d26和布水器a5与集水箱a2之间均通过管G2连接，管G2上设置有循环水泵b6。布水器a5为高压喷雾布水器。

加湿单元包括填料a10，填料a10顶部设置有布水器b13，填料a10底部设置有集水箱b8，布水器b13和集水箱b8之间通过管G3连接，管G3上设置有循环水泵c9。

布水过程：

集水箱a2中的循环水经循环水泵a3、b6提供的动力，被输送到布水器e29、布水器d26及布水器a5中，将循环水均匀的喷淋在对应的间接蒸发冷却换热器管内的侧壁上，室外的二次空气与其充分接触，并进行热湿交换，最后循环水回到集水箱a2中，如此循环；

集水箱b8中的循环水经循环水泵c9提供动力，被输送到喷布水器b13，经过喷淋在填料10上形成一层水膜，从而对一次空气进行加湿。

机械制冷单元包括冷凝器16，冷凝器16顶部从下到上依次设置有填料b17和布水器c20，冷凝器16底部设置集水箱c21，布水器c20与集水箱c21之间通过管G4连接，管G4上设置有循环水泵d15；布水器c20顶部对应的壳体32上还设置有冷凝排风口18。冷凝器16通过制冷管道依次连接压缩机14、蒸发器7、热力膨胀阀22并形成闭合管路。

冷凝排风口18内设置有冷凝排风机19。

压缩机14具体为定频或变频涡旋压缩机。

循环水泵d15提供动力，将集水箱c21中的水通过管道输送到布水器c20，通过喷淋会在填料b17上形成水膜，并与室外的二次空气进行热湿交换，进而喷淋的水被降温，然后被淋在冷凝器16的表面，与冷凝器16中的制冷剂进行热交换，实现对冷凝器16的冷却降温，从而提高机组的制冷效率。

二次空气排风口24内设置有二次空气排风机23；

一次空气送风机11和二次空气排风机23均为EC风机。

本实用新型复合空调机组的工作过程如下：

(1)干模式：在冬季，当外界环境温度较低时，机组运行在干模式。此时机械制冷系统都不运行，室外的低温空气从机组送风口28进入，进入两级间接蒸发冷却换热器内侧流道进行换热，后经二次空气排风机23排出室外；数据中心较高温度的回风先通过一次空气进风口30进入机组，经过空气滤器b31过滤，流经两级间接蒸发冷却换热器外侧被室外低温空气直接冷却后，由一次空气送风机11经一次空气送风口12送入数据机房。

(2)湿模式：在过渡季节，当外界环境温度较温和时，机组运行在湿模式。布水器e29、布水器d26向两级间接蒸发冷却换热器喷淋循环水，高压喷雾式布水器a5向第二级间接蒸发冷却换热器4中喷雾；室外的空气从二次空气进风口28进入，先经过第一级间接蒸发冷却换热器1内侧湿通道进行换热，然后经过第二级间接蒸发冷却换热器4再次冷却一次空气，之后经二次空气排风机23排出室外；数据中心较高温度的回风先通过一次空气进风口30进入机组，经过空气滤器b31过滤，流经间接蒸发冷却换热器1和4外侧干通道被等湿冷却，之后由一次空气送风机11经一次空气送风口12送入数据机房。

(3)混合模式：在炎热的夏季，当室外温度较高且湿球温度也较高时，机组运行在混合模式。布水器e29、布水器d26向两级间接蒸发冷却换热器喷淋循环水，布水器a5向第二间接蒸发冷却换热器4中喷雾；室外的空气从二次空气进风口28进入，先经过第一级间接蒸发冷却换热器1内侧湿通道进行换热，然后经过第二级间接蒸发冷却换热器4再次冷却一次空气，之后经二次空气排风机23排出室外；数据中心较高温度的回风先通过一次空气进风口30进入机组，经过空气滤器b31过滤，流经间接蒸发冷却换热器1和4外侧干通道被等湿冷却，再被蒸发器7冷却，被冷却后的数据中心回风，由一次送风机11经一次送风口12送入数据机房，冷凝器16通过蒸发冷却将热量释放给二次空气，再通过冷凝排风机19将冷凝器热量排出，如此循环。

本实用新型复合空调机组集成间接蒸发冷却和蒸发冷凝技术，实现了数据中心节能的技术要求，通过对间接、加湿和机械制冷进行预制化和模块化设计，使机组结构适用场合更多，根据制冷需求调整机组模块数量，使安装维护更加简单，运维成本降低。

Claims (10)

1.数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，包括壳体(32)，壳体(32)内从上到下分隔成二次风通道和一次风通道；

所述一次风通道包括设置在壳体(32)对应两侧的一次空气进风口(30)和一次空气送风口(12)，一次空气进风口(30)内壳体(32)按照空气流动方向依次设置有空气过滤器b(31)、第一级间接蒸发冷却单元、第二级间接蒸发冷却单元、蒸发器(7)、加湿单元和一次空气送风机(11)；

所述二次风通道包括设置在一次空气进风口(30)上部的二次空气进风口(28)，以及第二级间接蒸发冷却单元顶部对应壳体(32)上的二次空气排风口(24)；

所述二次风通道还包括位于加湿单元顶部的机械制冷单元。

2.根据权利要求1所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述第一级间接蒸发冷却单元包括第一级间接蒸发冷却换热器(1)，第一级间接蒸发冷却换热器(1)顶部从下到上依次设置有布水器e(29)和空气过滤器a(27)，第一级间接蒸发冷却换热器(1)底部设置有集水箱a(2)，所述布水器e(29)与集水箱a(2)之间通过管G1连接，所述管G1上设置有循环水泵a(3)。

3.根据权利要求1所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述第二级间接蒸发冷却单元包括第二级间接蒸发冷却换热器(4)，第二级间接蒸发冷却换热器(4)顶部从下到上依次设置有布水器d(26)和挡水板(25)，第二级间接蒸发冷却换热器(4)底部从上到下依次设置有布水器a(5)和集水箱a(2)，所述布水器d(26)和布水器a(5)与集水箱a(2)之间均通过管G2连接，所述管G2上设置有循环水泵b(6)。

4.根据权利要求3所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述布水器a(5)为高压喷雾布水器。

5.根据权利要求1所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述加湿单元包括填料a(10)，填料a(10)顶部设置有布水器b(13)，填料a(10)底部设置有集水箱b(8)，布水器b(13)和集水箱b(8)之间通过管G3连接，管G3上设置有循环水泵c(9)。

6.根据权利要求1所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述机械制冷单元包括冷凝器(16)，冷凝器(16)顶部从下到上依次设置有填料b(17)和布水器c(20)，冷凝器(16)底部设置集水箱c(21)，所述布水器c(20)与集水箱c(21)之间通过管G4连接，所述管G4上设置有循环水泵d(15)；

所述布水器c(20)顶部对应的壳体(32)上还设置有冷凝排风口(18)。

7.根据权利要求6所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述冷凝器(16)通过制冷管道依次连接压缩机(14)、蒸发器(7)、热力膨胀阀(22)并形成闭合管路。

8.根据权利要求6所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述冷凝排风口(18)内设置有冷凝排风机(19)。

9.根据权利要求7所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述压缩机(14)具体为定频或变频涡旋压缩机。

10.根据权利要求1所述的数据中心用间接蒸发冷却与机械制冷复合空调机组，其特征在于，所述二次空气排风口(24)内设置有二次空气排风机(23)；

所述一次空气送风机(11)和二次空气排风机(23)均为EC风机。

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