CN213586753U - 数据中心带新风和直膨式补冷的间接蒸发冷却制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种数据中心带新风和直膨式补冷的间接蒸发冷却制冷系统，包括：间接蒸发冷却机组和机房；机房内包括均流百叶风墙、机柜、封闭热通道、回风静压箱、冷池和架空静电地板。利用间接蒸发冷却技术，当室外空气的湿球温度较高时，开启直膨式制冷系统进行补冷，随着室外空气的湿球温度的降低，间接蒸发冷却盘管的制冷量增大，直膨式制冷系统的补冷量逐渐减小直至关闭；并且该系统的新风量可以根据调节回风和新风风阀的比例来调节，保证数据机房的微正压。

Description

数据中心带新风和直膨式补冷的间接蒸发冷却制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种数据中心间接蒸发冷却制冷系统，尤其是一种带新风和直膨式补冷的间接蒸发冷却制冷系统。

背景技术

随着云计算等信息时代的高速发展，数据中心的建设越来越多，规模也越来越大，数据中心能耗也越来越大，相应的节能要求也越来越高，国家以及各地区纷纷出台新政策限定数据中心的电能使用效率 PUE值，降低数据中心的能耗，节约能源。

工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》中指出，到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率PUE值达到1.4以下，高能耗老旧设备基本淘汰，水资源利用效率和清洁能源应用比例大幅提升，废旧电器电子产品得到有效回收利用。

《上海市互联网数据中心建设导则(2019版)》指出，设计方面指标：单项目规模控制在3000至5000个机架，平均机架设计功率不低于6kW,机架设计总功率不小于18000kW。电能使用效率PUE值严格控制不超过1.3。

《北京市新增产业的禁止和限制目录(2018)》指出，北京市全市层面禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和存储支持服务中心(电能使用效率PUE值在1.4以下的云计算数据中心除外)，其中中心城区禁止新建和扩建互联网数据服务中的数据中心。

深圳市发改委颁布《关于数据中心节能审查有关事项的通知》，指出电能使用效率PUE1.4以上的数据中心不享有能源消费的支持；而电能使用效率PUE低于1.25的数据中心则可享有能源消费量40％以上的支持。

《2019中国也起绿色计算与可持续发展研究报告》中指出，我国数据中心电能使用效率PUE有明显的改善；电能使用效率PUE值大于2.0的企业从2012的34.6％下降到了2019年的2％，而电能使用效率PUE值小于1.5的企业从3.7％上升到12.9％，但仍然有85％的受访企业数据中心电能使用效率PUE值在1.5-2.0之间，但未来仍具有很大提升空间。

数据中心影响电能使用效率PUE的因素包括以下部分：数据中心的制冷系统、数据中心的变配电系统、数据中心的IT设备用电和其他辅助用电，而这当中影响数据中心PUE值最大的因素就是制冷系统的全年制冷效率，因此提高数据中心全年制冷效率，是降低数据中心全年PUE的关键。

而且数据中心为恒温恒湿的环境，因此维持数据中心的微正压必不可少，而单独设置一套新风系统，设备和风管占用不少的使用空间，不利于数据中心的综合布置。

发明内容

为了提高数据中心的电能使用效率，降低PUE值，本申请提出一种带有新风和直膨式补冷的数据中心间接蒸发冷却制冷系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案原理是：利用间接蒸发冷却技术，当室外空气的湿球温度较高时，开启直膨式制冷系统进行补冷，随着室外空气的湿球温度的降低，间接蒸发冷却盘管的制冷量增大，直膨式制冷系统的补冷量逐渐减小直至关闭；并且该系统的新风量可以根据调节回风和新风风阀的比例来调节，保证数据机房的微正压。

该技术方案

一种数据中心带新风和直膨式补冷的间接蒸发冷却制冷系统，包括：间接蒸发冷却机组1和机房；机房内包括均流百叶风墙22、机柜23、封闭热通道24、回风静压箱25、冷池26和架空静电地板27；

位置关系为：回风静压箱25布置于机房上空，冷池26布置于机房架空静电地板27上方，冷池26内安置有机柜23；间接蒸发冷却机组1放置在室外的混凝土基础28上，间接蒸发冷却机组1通过回风管21和回风静压箱25相连，间接蒸发冷却机组1通过送风管20 和机房相连，在冷池26中布置均流百叶风墙22，在机柜23的出风位置进行封闭处理形成封闭热通道24；

其中间接蒸发冷却机组1包括排风机5、新风过滤器6、混合风过滤器7，间接蒸发冷却盘管8、存水盘9、供水管道10、循环泵11、 Y型过滤器12、冷凝器13、液管14、气管15，节流阀16、压缩机17、蒸发器18，送风机19；系统的连接关系为：

回风静压箱25经过回风管21与混合室连接，混合室设置有新风过滤器6、混合风过滤器7，混合室经过混合风过滤器7后与间接蒸发冷却盘管8连接；间接蒸发冷却盘管8和蒸发器18相连，蒸发器 18和送风机19相连，送风机19和送风管20相连；

间接蒸发制冷盘却管8连接冷凝器13，冷凝器13和排风机5相连；

间接蒸发冷却盘管盘管8底部设置存水盘9；存水盘9和Y型过滤器12连接，Y型过滤器12和循环泵11连接，循环泵11通过管路连接至间接蒸发冷却盘管盘管8的顶部；

蒸发器18连接压缩机17，经过气管15连接冷凝器13；蒸发器 18经过液管14和冷凝器13连接，液管14上设置有节流阀16。

系统还包括室外进风口2、室内侧回风口3、室内侧送风口4:

间接蒸发冷却机组1的室外新风通过室外侧进风口2吸入。

间接蒸发冷却机组1通过室内侧回风口3与回风管21连接。

间接蒸发冷却机组1通过室内侧送风口4与送风管20连接。

系统还包括电动风阀V1、V2:其中间接蒸发冷却机组1的新风量控制方式为通过调节电动风阀V1和V2的比例，控制机房内的压力为微正压。

有益效果

本实用新型的有益效果是，利用间接蒸发冷却技术，在室外湿球温度较低的情况下，通过自然冷源(室外空气)进行冷却室内空气，减少了压缩机的运行时间，从而提高了数据中心制冷系统全年制冷的 COP，有效的降低了数据中心全年的PUE，降低至1.4以下，甚至1.3 以下，提高了电能使用率，节约了电能。

该系统配置了新风系统，可以维持数据机房的维正压要求，减少了新风系统的单独配置，节省了使用空间。

该系统配置了直膨式制冷系统，该直膨式制冷系统内置在间接蒸发冷却机组内，无需额外的安装空间。

附图说明

图1为本申请系统示意图

1间接蒸发冷却机组，2室外侧进风口，3室内侧回风口，4室内侧送风口，5排风机，6新风过滤器，7混合风过滤器，8间接蒸发冷却盘管，9存水盘，10供水管道，11循环泵，12Y型过滤器，13冷凝器，14液管，15气管，16节流阀，17压缩机，18蒸发器，19送风机，20送风管，21回风管，22均流百叶风墙，23机柜，24封闭热通道，25回风静压箱，26冷池，27架空静电地板，28混凝土基础， V1和V2为电动风阀。

具体实施方式

如图所示：间接蒸发冷却机组1放置在室外的混凝土基础28上，间接蒸发冷却机组1通过回风管21和回风静压箱25相连，间接蒸发冷却机组1通过送风管20和机房冷池26相连，机柜23布置在机房内的架空静电地板27上，在冷池26中布置均流百叶风墙22，机柜 23的出风位置封闭形成封闭热通道24；其中间接蒸发冷却机组1包括室外进风口2、室内侧回风口3、室内侧送风口4、排风机5、新风过滤器6、混合风过滤器7，间接蒸发冷却盘管8、存水盘9、供水管道10、循环泵11、Y型过滤器12、冷凝器13、液管14、气管15，节流阀16、压缩机17、蒸发器18，送风机19和电动风阀V1、V2。

其中间接蒸发冷却机组1的新风量控制方式为通过调节电动风阀V1和V2的比例，控制机房内的压力为微正压。

本系统主要包括以下几个循环:室内侧空气循环、室外侧空气循环、间接蒸发冷却机组1的水循环和直膨式制冷循环。

室内侧空气循环：从回风静压箱25回来的高温空气经过回风管 21、电动风阀V1后与从电动风阀V2和新风过滤器6进来的新风混合，混合后的空气经过混合风过滤器7过滤、间接蒸发冷却盘管8降温，以及蒸发器18进一步降温后经过送风机19加压最后通过送风管20 送入机房内的冷池26内，送入机房内的冷空气经过均流百叶风墙21 后被机柜22吸入换热升温，换热升温后的热空气流入封闭热通道24 内，最后流回回风静压箱25内完成循环。

室外侧空气循环：室外新风被间接蒸发冷却机组1的室外侧进风口2吸入后经过间接蒸发制冷盘却管8换热升温，在经过冷凝器13，最后通过排风机5排出。

间接蒸发冷却机组1的水循环：当室外湿球温度较高时，开启循环泵11，存水盘9的内水经过Y型过滤器12和循环泵11加压后喷洒在间接蒸发冷却盘管8上，一部分水换热蒸发随空气排至室外，另一部分水靠重力流回存水盘9内完成循环；随着室外湿球温度的降低，逐渐减少循环泵11的流量；当湿球温度降低到一定程度后关闭循环泵11，间接蒸发冷却盘管8此时处在干工况下运行。

间接蒸发冷却机组1的直膨式制冷循环为：当室外湿球温度较高，间接蒸发冷却盘管8无法单独承担机房的制冷量时，开启直膨式制冷系统，低温低压的液态制冷剂在蒸发器18中吸热后变成低温低压气态的制冷剂，低温低压的气态制冷剂经过压缩机17缩后变为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂经过气管15进入冷凝器13 中换热降温后变为中温高压的液态制冷剂，中温高压的液态制冷剂经过液管14和节流阀16节流后变为低温低压的液态制冷剂，低温低压的液态制冷剂最后回到蒸发器18中完成一个制冷循环；随着室外湿球温度的降低，间接蒸发冷却盘管8的制冷量增大，逐渐减小直膨式制冷系统的制冷量直至关闭。

Claims (1)

1.一种数据中心带新风和直膨式补冷的间接蒸发冷却制冷系统，其特征是,包括：间接蒸发冷却机组(1)和机房；机房内包括均流百叶风墙(22)、机柜(23)、封闭热通道(24)、回风静压箱(25)、冷池(26)和架空静电地板(27)；

回风静压箱(25)布置于机房上空，冷池(26)布置于机房架空静电地板(27)上方，冷池(26)内安置有机柜(23)；间接蒸发冷却机组(1)放置在室外的混凝土基础(28)上，间接蒸发冷却机组(1)通过回风管(21)和回风静压箱(25)相连，间接蒸发冷却机组(1)通过送风管(20)和机房相连，在冷池(26)中布置均流百叶风墙(22)，在机柜(23)的出风位置进行封闭处理形成封闭热通道(24)；

其中间接蒸发冷却机组(1)包括排风机(5)、新风过滤器(6)、混合风过滤器(7)，间接蒸发冷却盘管(8)、存水盘(9)、供水管道(10)、循环泵(11)、Y型过滤器(12)、冷凝器(13)、液管(14)、气管(15)，节流阀(16)、压缩机(17)、蒸发器(18)，送风机(19)；

回风静压箱(25)经过回风管(21)与混合室连接，混合室设置有新风过滤器(6)、混合风过滤器(7)，混合室经过混合风过滤器(7)后与间接蒸发冷却盘管(8)连接；间接蒸发冷却盘管(8)和蒸发器(18)相连，蒸发器(18)和送风机(19)相连，送风机(19)和送风管(20)相连；

间接蒸发制冷盘却管(8)连接冷凝器(13)，冷凝器(13)和排风机(5)相连；

间接蒸发冷却盘管(8)底部设置存水盘(9)；存水盘(9)和Y型过滤器(12)连接，Y型过滤器(12)和循环泵(11)连接，循环泵(11)通过管路连接至间接蒸发冷却盘管(8)的顶部；

蒸发器(18)连接压缩机(17)，经过气管(15)连接冷凝器(13)；蒸发器(18)经过液管(14)和冷凝器(13)连接，液管(14)上设置有节流阀(16)。

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