CN211378633U - 一种机房冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机房冷却系统，涉及空气调节技术领域，可以实现多工况运行，在部分季节可完全替代机械制冷，最大化利用自然冷却资源，降低运营成本。本实用新型提供了一种机房冷却系统，包括冷却塔和冷却装置，冷却塔上设有进风口和出风口，冷却塔内设有第一换热器和第一风机；冷却装置包括壳体以及设置在壳体内的第二风机、第二换热器和第一雾化喷淋装置，壳体上设有室内回风口、室内送风口和室外进风口，室内回风口处设有第一风门，室内送风口处设有第二风门，室外进风口处设有第三风门；第一雾化喷淋装置用于向壳体内喷射自来水进行蒸发降温，第一换热器与第二换热器通过连接管道连通，连接管道上设有循环泵。本实用新型可用于空气调节。

Description

一种机房冷却系统

技术领域

本实用新型涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种机房冷却系统。

背景技术

目前，随着人工智能、云计算、大数据等分布式计算架构的创新和发展，作为信息基础设施的数据中心承担的计算量越来越大，对计算效率的要求越来越高，随之数据中心单机柜功率密度不断攀升，机房散热量增大。为应对机房环境压力，制冷空调系统需提供更多的冷量以满足机房环境要求。

现有技术中，为满足机房可靠性等级要求，机房的空调系统多采用机械制冷，即机房的空调系统包括压缩机、冷凝器、风机以及蒸发器，压缩机、冷凝器、风机以及蒸发器形成换热循环以对机房提供充足的冷量，这样可以常年满足机房环境的要求，但耗能问题突出。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种机房冷却系统，可以实现多工况运行，在部分季节可完全替代机械制冷，最大化利用自然冷却资源，降低运营成本。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种机房冷却系统，包括位于机房外的冷却塔和位于机房内的冷却装置，冷却塔上设有进风口和出风口，冷却塔内设有第一换热器和第一风机，第一风机引入的气流经过第一换热器后由出风口送出；冷却装置包括壳体以及设置在壳体内的第二风机、第二换热器和第一雾化喷淋装置，壳体上设有室内回风口、室内送风口和室外进风口，室内回风口处设有第一风门，室内送风口处设有第二风门，室外进风口处设有第三风门；第二风机引入的气流经过第二换热器后由室内送风口送出至机房内，第一雾化喷淋装置用于向壳体内喷射自来水进行蒸发降温；第一换热器与第二换热器通过连接管道连通，以形成冷媒循环回路，连接管道上设有循环泵。

本实用新型实施例提供的机房冷却系统，根据室外温度，可以运行不同的工况，以最大化的利用自然冷却资源，降低运营成本。具体的，当室外温度小于第一温度时，第一风门、第二风门和第三风门均打开，室外新风和室内回风混合达到所需的温度要求后送入机房；当室外温度大于第一温度且小于第二温度时，第一风门关闭，第二风门和第三风门均打开，室外新风直接送入机房内；当室外温度大于第二温度且小于第三温度时，第一风门关闭，第二风门和第三风门均打开，同时开启第一雾化喷淋装置进行蒸发降温后送入机房；当室外温度大于第三温度时，第一风门和第二风门打开，第三风门关闭，同时冷却塔开始工作，室内回风经第二换热器换热后送入机房。其中，第一温度、第二温度为机房所需的温度条件，第三温度可以根据实际情况进行设定，在此不做限定。与现有技术相比，本实用新型实施例的机房冷却系统，通过室内回风口、室内送风口、室外进风口、冷却塔以及第一雾化喷淋装置的组合，可以根据室外温度运行不同的工况，在部分季节，例如冬季，可完全替代机械制冷，最大化的利用自然冷却资源，降低运营成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机房冷却系统的结构示意图。

附图标记：

100-冷却塔；200-冷却装置；10-第一换热器；11-第一风机；12-第二雾化喷淋装置；13-蓄水槽；14-进水管；15-增压泵；20-壳体；21-第二风机；22-第二换热器；23-第一雾化喷淋装置；24-室内回风口；25-室内送风口；26-室外进风口；27-排水槽；28-排水管；30-连接管道；31-循环泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

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；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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型实施例提供了一种机房冷却系统，如图1所示，包括位于机房外的冷却塔100和位于机房内的冷却装置200，冷却塔100上设有进风口和出风口，冷却塔100内设有第一换热器10和第一风机11，第一风机11引入的气流经过第一换热器10后由出风口送出；冷却装置200包括壳体20以及设置在壳体20内的第二风机21、第二换热器22和第一雾化喷淋装置23，壳体20上设有室内回风口24、室内送风口25和室外进风口26，室内回风口24处设有第一风门，室内送风口25处设有第二风门，室外进风口26处设有第三风门；第二风机21引入的气流经过第二换热器22后由室内送风口25送出至机房内，第一雾化喷淋装置23用于向壳体20内喷射自来水进行蒸发降温；第一换热器10与第二换热器22通过连接管道30连通，以形成冷媒循环回路，连接管道30上设有循环泵31。

由上述可知，本实用新型实施例提供的机房冷却系统，根据室外温度，可以运行不同的工况，以最大化的利用自然冷却资源，降低运营成本。具体的，当室外温度小于第一温度时，第一风门、第二风门和第三风门均打开，室外新风和室内回风混合达到所需的温度要求后送入机房；当室外温度大于第一温度且小于第二温度时，第一风门关闭，第二风门和第三风门均打开，室外新风直接送入机房内；当室外温度大于第二温度且小于第三温度时，第一风门关闭，第二风门和第三风门均打开，同时开启第一雾化喷淋装置23进行蒸发降温后送入机房；当室外温度大于第三温度时，第一风门和第二风门打开，第三风门关闭，同时冷却塔100开始工作，室内回风经第二换热器22换热后送入机房。其中，第一温度、第二温度为机房所需的温度条件，第三温度可以根据实际情况进行设定，在此不做限定。与现有技术相比，本实用新型实施例的机房冷却系统，通过室内回风口24、室内送风口25、室外进风口26、冷却塔100以及第一雾化喷淋装置23的组合，可以根据室外温度运行不同的工况，在部分季节，例如冬季，可完全替代机械制冷，最大化的利用自然冷却资源，降低运营成本。

需要说明的是，上述连接管道30包括进液管和回气管，进液管的一端连接第一换热器10的冷媒出口，另一端连接第二换热器22的冷媒进口；回气管的一端连接第一换热器10的冷媒进口，另一端连接第二换热器22的冷媒出口；此时，上述循环泵31通常设置在进液管上。

为了实现自动化的控制过程，减少人力成本，上述机房冷却系统还包括室外温度传感器和控制单元，室外温度传感器用于检测室外温度，控制单元与室外温度传感器电连接，控制单元能够根据室外温度传感器检测的室外温度控制第一风门、第二风门、第三风门、冷却塔100、第一雾化喷淋装置23的打开与关闭。具体的，室外温度传感器实时检测室外温度，控制单元获取该室外温度，并判断室外温度与第一预设温度、第二预设温度以及第三预设温度的大小。该控制单元可以是多个控制器的集合，也可以是一个控制器，在此不做限定。

其中，当室外温度小于第一预设温度时，控制单元控制第一风门、第二风门和第三风门打开，控制第二风机21启动，同时控制第一风机11、第一雾化喷淋装置23以及循环泵31关闭，即第一雾化喷淋装置23和冷却塔100不工作；此时，室外新风和室内回风混合达到所需的温度要求后送入机房，充分利用了室外空气的冷量以及室内机房的热量，仅启动第二风机21即可，运行成本很低。

当室外温度大于第一预设温度且小于第二预设温度时，控制单元控制第一风门关闭、第二风门和第三风门均打开，同样的，控制第二风机21启动，同时控制第一风机11、第一雾化喷淋装置23以及循环泵31关闭，即第一雾化喷淋装置23和冷却塔100不工作；此时，室外新风符合机房进风温度要求，可以直接送入机房内，仅启动第二风机21即可，运行成本很低。

当室外温度大于第二预设温度且小于第三预设温度时，控制单元控制第一风门关闭、第二风门和第三风门均打开，控制第一雾化喷淋装置23运行，同时控制第一风机11以及循环泵31关闭，即冷却塔100不工作；此时，室外新风经第一雾化喷淋装置23进行蒸发降温后送入机房，冷却塔100不工作，更加有效的利用自然资源、降低系统能耗，运行成本较低。

当室外温度大于第三预设温度时，控制单元控制第一风门和第二风门打开，第三风门关闭，同时冷却塔100开始工作；其中，当第二换热器22的换热效率较低时，还可以控制第一雾化喷淋装置23运行，以提高换热效率。

在一些实施例中，参照图1，冷却塔100还包括第二雾化喷淋装置12，第二雾化喷淋装置12设置在第一换热器10的上方，第二雾化喷淋装置12靠近第一换热器10的一侧设有多个喷淋口，第二雾化喷淋装置12所喷射出的水能够与壳体20内部的空气形成充分的混合接触，提高第一换热器10的散热效率。其中，控制单元能够控制第二雾化喷淋装置12的打开与关闭。具体的，当室外环境温度较高、第一换热器10散热负荷较大时，控制单元控制第二雾化喷淋装置12的打开，能够通过喷淋水与管内循环水发生热交换实现降温，确保较高的换热效率，系统长期运行更加稳定可靠。

其中，为了更加有效的利用自然资源、减少资源浪费，上述冷却塔100的下部设有蓄水槽13，第二雾化喷淋装置12通过进水管14与蓄水槽13连通，进水管14上设有增压泵15。在这种情况下，第二雾化喷淋装置12所使用的水可以进行循环利用，减少资源浪费，降低运行成本。

需要说明的是，为了保证冷却塔100正常工作，上述集水槽上还设有补水管，补水管连通有水资源。当冷却塔100湿工况运行(即第二雾化喷淋装置12工作)时，存在喷淋水的损耗，为了确保冷却效果，保证水的持续供应，可以通过补水管定期向集水槽内进行补水，进而能够保证冷却塔100湿工况的正常运行。

应理解，机房内部的设备长时间运行，机房内的空气会过于干燥，为了调整机房内的空气湿度，本实用新型实施例提供的机房冷却系统，还包括室内湿度传感器，室内湿度传感器与控制单元电联接，控制单元能够根据室内湿度传感器检测的室内湿度控制第一雾化喷淋装置23的打开与关闭。具体的，当室内湿度小于第一预设温度时，控制单元控制第一雾化喷淋装置23打开，以对冷却装置200内的空气进行加湿，进一步的提升系统运行的稳定性。

如图1所示，上述第一风机11设在第二雾化喷淋装置12的上方，以避免第二雾化喷淋装置12喷射出的水进入第一风机11内，进而造成第一风机11损坏，可靠性高。同时，上述第一风机11的转速能够进行调整，这样当系统的散热负荷大时，第一风机11的转速处于高转速状态，保较高的换热效率，系统的稳定性较高；当系统的散热负荷小时，第一风机11的转速处于低转速状态，降低能耗，运行成本较低。示例性的，第一风机11为EC(ElectricalCommutation)风机。

参照图1，本实用新型实施例的机房冷却系统，第一雾化喷淋装置23设置在壳体20的顶部，第一雾化喷淋装置23所喷射出的水能够与壳体20内部的空气形成充分的混合接触，使得壳体20内部的空气温度快速下降，提高换热效率。同时，为了避免第一雾化喷淋装置23所喷射出的水进入第二风机21导致第二风机21损坏，该第二风机21为防水型风机。

进一步的，本实用新型实施例的机房冷却系统，如图1所示，冷却装置200的壳体20的底部设有排水槽27，排水槽27的底部设有排水管28，可以将排水槽27内的积水导流到外部环境。在这种情况下，冷却装置200的壳体20内部不会积存水，避免内部积水渗漏到机房的内部设备导致机房的设备损坏以及渗漏到机房地面导致人员意外受伤的问题的发生；同时，冷却装置200的壳体20内部不积存水，避免不必要的积水渗漏可能导致冷却装置200中的电子元件损坏的问题产生，提高系统的安全性。

在一些实施例中，如图1所示，室外进风口26处还设有过滤装置，过滤装置用于过滤由室外进风口26引入的室外空气，以保证由室外进风口26引入的室外空气的空气质量满足要求。示例性的，上述室外进风口26处设置有过滤棉，该过滤棉的过滤等级大于G4过滤等级，以对室外进风口26引入的室外空气的空气进行过滤除尘，使得送入机房内的空气的空气质量满足要求。

为了减少冷量损失、降低系统能耗，参照图1，本实用新型实施例提供的机房冷却系统的连接管道30为隔热管，以降低冷媒在第一换热器10与第二换热器22之间的连接管道30内流动时与室外空气间接热交换所造成的冷量损失。另外，第一换热器10和第二换热器22的种类不唯一。例如，第一换热器10为板式换热器，第二换热器22为板式换热器；又例如，第一换热器10为管式换热器，第二换热器22为管式换热器。应理解，相比于管式换热器，板式换热器传热效率较高、体积较小、占地面积较小、结构简单，易于搬运安装，且板式换热器热量调节灵活，可随换热需求增加而增多板片而不需要更换任何设备；基于此，上述第一换热器10和第二换热器22通常均采用板式换热器。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机房冷却系统，其特征在于，包括位于所述机房外的冷却塔和位于所述机房内的冷却装置，所述冷却塔上设有进风口和出风口，所述冷却塔内设有第一换热器和第一风机，所述第一风机引入的气流经过所述第一换热器后由所述出风口送出；

所述冷却装置包括壳体以及设置在所述壳体内的第二风机、第二换热器和第一雾化喷淋装置，所述壳体上设有室内回风口、室内送风口和室外进风口，所述室内回风口处设有第一风门，所述室内送风口处设有第二风门，所述室外进风口处设有第三风门；所述第二风机引入的气流经过所述第二换热器后由所述室内送风口送出至所述机房内，所述第一雾化喷淋装置用于向所述壳体内喷射自来水进行蒸发降温；

所述第一换热器与所述第二换热器通过连接管道连通，以形成冷媒循环回路，所述连接管道上设有循环泵。

2.根据权利要求1所述的机房冷却系统，其特征在于，还包括：

室外温度传感器，所述室外温度传感器用于检测室外温度；

控制单元，所述控制单元与所述室外温度传感器电连接，所述控制单元能够根据所述室外温度传感器检测的室外温度控制所述第一风门、所述第二风门、所述第三风门、所述冷却塔、所述第一雾化喷淋装置的打开与关闭。

3.根据权利要求2所述的机房冷却系统，其特征在于，所述冷却塔还包括第二雾化喷淋装置，所述第二雾化喷淋装置设置在所述第一换热器的上方，所述第二雾化喷淋装置靠近所述第一换热器的一侧设有多个喷淋口，所述控制单元能够控制所述第二雾化喷淋装置的打开与关闭。

4.根据权利要求3所述的机房冷却系统，其特征在于，所述冷却塔的底部设有蓄水槽，所述第二雾化喷淋装置通过进水管与所述蓄水槽连通，所述进水管上设有增压泵。

5.根据权利要求3所述的机房冷却系统，其特征在于，还包括室内湿度传感器，所述室内湿度传感器与所述控制单元电联接，所述控制单元能够根据所述室内湿度传感器检测的室内湿度控制所述第一雾化喷淋装置的打开与关闭。

6.根据权利要求3所述的机房冷却系统，其特征在于，所述第一风机设在所述第二雾化喷淋装置的上方，所述第一风机的转速能够进行调整。

7.根据权利要求1所述的机房冷却系统，其特征在于，所述第一雾化喷淋装置设置在所述壳体的顶部，所述第二风机为防水型风机。

8.根据权利要求1所述的机房冷却系统，其特征在于，所述壳体的底部设有排水槽，所述排水槽的底部设有排水管。

9.根据权利要求1所述的机房冷却系统，其特征在于，所述室外进风口处还设有过滤装置，所述过滤装置用于过滤由所述室外进风口引入的室外空气。

10.根据权利要求1～9任一项所述的机房冷却系统，其特征在于，所述连接管道为隔热管。

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