CN217135946U - 一种数据中心空调节能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种数据中心空调节能系统，包括机房和热交换系统，所述机房的顶部和底部之间水平设置有水平隔板，所述水平隔板与机房的顶部之间形成热风风道，所述水平隔板与所述机房的底部之间形成安装空间，所述安装空间内设置有多个机柜，所述机柜顶部与所述水平隔板之间竖直设置有竖直隔板，所述竖直隔板和机柜将安装空间分为多个冷通道和热通道，所述冷通道和热通道间隔设置，所述热通道均与所述热风风道连通；所述热交换系统包括壳体，所述壳体包括内循环进风风道和内循环出风风道、外循环进风风道、外循环出风风道，壳体内还设置有空气换热器，通过冷热交换实现对机柜内机组的降温。本申请能在一定程度上降低数据中心空调系统的能耗。
Description
技术领域
本申请涉及空调节能的领域，尤其是涉及一种数据中心空调节能系统。
背景技术
近年来，数据中心发展速度非常快，数据中心向着大规模、高集成、高密度的方向快速发展，给数据中心的空调系统带来了严峻挑战，散热量持续增加，使得传统的机房空调系统在给数据中心机柜降温的过程中，能耗大大增加。
实用新型内容
为了在一定程度上降低数据中心空调系统的能耗，本申请提供了一种数据中心空调节能系统。
本申请提供的一种数据中心空调节能系统采用如下的技术方案：
一种数据中心空调节能系统，包括机房和热交换系统，所述机房的顶部和底部之间水平设置有水平隔板，所述水平隔板与机房的顶部之间形成热风风道，所述水平隔板与所述机房的底部之间形成安装空间，所述安装空间内设置有多个机柜，所述机柜顶部与所述水平隔板之间竖直设置有竖直隔板，所述竖直隔板和机柜将安装空间分为多个冷通道和热通道，所述冷通道和热通道间隔设置，所述热通道均与所述热风风道连通；
所述热交换系统包括壳体，所述壳体包括内循环进风风道和内循环出风风道、外循环进风风道、外循环出风风道，所述内循环进风风道的一端设置有与所述热风风道连通的内循环进风口，所述内循环出风风道的一端设置有内循环风机，所述内循环风机与所述冷通道连通，所述外循环进风风道的一端设置有外循环进风口，外循环出风风道的一端设置有外循环风机，于所述壳体内，设置有空气换热器，所述内循环出风风道和所述内循环进风风道通过所述空气换热器连通；所述外循环出风风道和所述外循环进风风道通过所述空气换热器连通。
通过采用上述技术方案，将机房分为热风风道和安装空间，将安装空间分为热通道和冷通道，且热通道和冷通道间隔设置，冷空气通过冷通道经过机柜对机柜降温后变为热空气进入热通道，热通道与热风风道连通，热空气进入热风风道后进入空气换热器，同时外界冷空气通过外循环进风口、外循环进风风道进入空气交换器与热空气进行冷热交换后，外循环空气通过外循环风机排出并带走从内循环空气中吸收的热量，内循环空气通过空气换热器之后，被外循环空气冷却降温，然后通过内循环风机送入到冷通道再对机柜进行降温，这种对机柜的冷却过程中没有使用能耗较高的制冷技术，仅采用了室内外空气“换热”的方法来实现对机柜的降温，即利用室外较低温度的空气通过换热器“自然地”、“间接地”实现了室内空气的冷却，在一定程度上降低了能耗，实现节能的目的。
可选的，所述热交换系统还包括喷雾降温装置，所述喷雾降温装置设置于外循环进风风道内。
通过采用上述技术方案，通过设置喷雾降温装置，当外界空气温度较高时，外界空气通过外循环进风口进入外循环进风风道内时通过喷雾降温装置对外界空气进行降温，增加了外循环空气与内循环空气之间的温差，便于在空气交换器内进行热交换，增加传热量，降低内循环热空气的温度。
可选的，所述热交换系统还包括机械制冷装置，所述机械制冷装置设置于所述内循环出风风道内。
通过采用上述技术方案，通过设置机械制冷装置，当从空气交换器内出来的冷空气，仍未达到对机柜进行降温所需要的温度时，通过机械制冷装置再次对冷空气进行降温，使其温度达到机柜降温的要求。
可选的，所述热交换系统还包括控制器、室外温度检测模块、回风温度检测模块和送风温度检测模块，所述室外温度检测模块设置于所述外循环进风口处，所述回风温度检测模块设置于内循环进风口处，所述送风温度检测模块设置于内循环出风风道内，所述控制器分别与所述室外温度检测模块、回风温度检测模块、送风温度检测模块、喷雾降温装置和机械制冷装置连接。
可选的，所述室外温度检测模块、送风温度检测模块和回风温度检测模块均为温度传感器。
可选的，所述水平隔板为高架地板。
可选的，所述内循环进风口处设置有内循环风阀，所述外循环进风口处设置有外循环风阀。
可选的，所述内循环风机的出风口通过管道与所述冷通道连通。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
通过将机房分为热风风道和安装空间，将安装空间分为热通道和冷通道，且热通道和冷通道间隔设置，冷空气通过冷通道经过机柜对机柜降温后变为热空气进入热通道，热通道与热风风道连通，热空气进入热风风道后进入空气换热器，同时外界冷空气通过外循环进风口经外循环进风风道进入空气交换器与内循环热空气进行冷热交换后，通过外循环风机排出，内循环空气经过空气换热器被冷却后通过内循环风机送入到冷通道再对机柜进行降温，这种对机柜的冷却过程没有使用能耗较高的制冷技术，仅采用了室内外空气“换热”的方法来实现对机柜的降温，即利用室外较低温度的空气通过换热器“自然地”、“间接地”实现了室内空气的冷却，在一定程度上降低了能耗，实现节能的目的。
附图说明
图1是本申请提供的数据中心空调节能系统的整体结构示意图。
图2是本申请提供的喷雾制冷装置和机械制冷装置的控制系统图。
附图标记说明：1、机房；11、安装空间；111、机柜；112、竖直隔板；113、冷通道；114、热通道；12、热风风道；13、水平隔板；14、管道；2、热交换系统、21、壳体；211、内循环进风风道、2111、内循环进风口；2112、内循环风阀；2113、外循环进风口；2114、外循环风阀；2115、喷雾降温装置；212、内循环出风风道；2121、外循环风机；2122、内循环风机；2123、机械制冷装置；213、空气换热器；214、外循环进风风道；215、外循环出风风道；10、控制器；20、室外温度检测模块；30、回风温度检测模块；40、送风温度检测模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种数据中心空调节能系统。参照图1，数据中心空调节能系统包括机房1和热交换系统2，机房1的顶部和底部之间水平设置有水平隔板13，水平隔板13的设置将机房1分为上下两部分，水平隔板13与机房1底部之间形成安装空间11，在安装空间11内并排布置有多个机柜111，每列机柜111的顶部与水平隔板13之间竖直设置有竖直隔板112，通过每列机柜111与位于该列机柜111上方的竖直隔板112的配合将安装空间11分为若干个冷通道113和热通道114，热通道114和冷通道113间隔设置；水平隔板13和机房1顶部之间所形成的空间为热风风道12，在水平隔板13上开设有多个通风口，通风口的设置使得所有热通道114均与热风风道12连通。本实施例中，水平隔板13采用高架地板，竖直隔板112为隔热板。
热交换系统2包括壳体21，壳体21固定设置于机房1外，本实施例中，壳体21的内部空间通过空气换热器213和分隔装置四个部分，如图1所示，左上部为内循环进风风道211，右下部为内循环出风风道212，右上部为外循环进风风道214，左下部为外循环出风风道215，内循环进风风道211和内循环出风风道212通过空气换热器213连通，外循环进风风道214和外循环出风风道215也通过空气换热器213连通，内循环进风风道211的一端设置有内循环进风口2111，内循环进风口2111通过管道14与热风风道12连通，内循环进风风道211的另一端与空气换热器213的内循环通道连通，然后通过空气换热器213的内循环通道再与内循环出风风道212连通；外循环进风风道214的一端设置有外循环进风口2113以用于供外界的冷空气进入外循环进风风道214；在外循环出风风道215朝向外界的一端设置有外循环风机2121，内循环出风风道212的一端设置有内循环风机2122，内循环风机2122的出风口通过管道14与每一冷通道113连通。
系统工作时，室外的冷空气通过外循环进风口2113进入外循环进风风道214内，然后进入空气换热器213，安装空间11内的热空气通过热通道114，经过热通道114对应的通风口进入到热风风道12内，然后经由管道14、通过内循环进风口2111进入内循环进风风道211之后再进入空气换热器213；安装空间11内产生的热空气与外界进入的冷空气在空气换热器213内进行冷热交换，使安装空间11内产生的热空气温度降低，外界的冷空气经过空气换热器213吸收内循环空气中的热量后，温度升高后进入外循环出风风道215，并通过外循环风机2121排出到外界，温度降低后变成冷空气的安装空间11内的热空气进入内循环出风风道212并通过内循环风机2122经过管道14排入到冷通道113内，进入冷通道113的冷空气由于竖直隔板112的设置只能经由机柜111内部进入到热通道114，在这个过程中对机柜111进行降温，之后产生的热空气再经过热风风道12进入内循环进风风道211，如此循环实现对机柜111的降温。
通过采用上述方案，在对机柜111进行降温时，没有使用能耗较高的制冷技术，仅采用了室内外空气“换热”的方法来实现机房1室内空气的降温，即利用室外较低温度的空气通过换热器“自然地”、“间接地”实现了室内空气的冷却，在一定程度上降低了能耗，实现节能的目的。
为了实现对内循环进风风道211内热空气的进气量和冷空气的进气量的控制，在内循环进风口2111处设置有内循环风阀2112，在外循环进风口2113处设置有外循环风阀2114，通过调节内循环风阀2112可实现对进入内循环进风风道211的热空气的进气量控制，通过调节外循环风阀2114可以实现对进入内循环进风风道211的外界冷空气的进气量控制。
可以了解的是，在对机柜111降温时，要使得机柜111的温度可以到预设的温度，室外进入的冷空气与机柜111的出风温度的温差要达到预设要求，当外界温度较高时，在空气换热器213内进行冷热交换后，进入安装空间11内的冷空气的温度达不到预设要求，不能很好的对机柜111进行降温，为了解决这一问题，在外循环进风风道214内设置有喷雾降温装置2115，在内循环出风风道212内，于空气换热器213与内循环风机2122之间设置有机械制冷装置2123，当外界温度较高时，外界空气进入外循环进风风道214后，首先通过喷雾降温装置2115对外界空气进行降温，之后进行冷热交换，若冷热交换后的冷空气仍不能满足对机柜111降温的需求，此时启动机械制冷装置2123，对空气换热器213出来的冷空气再次降温，用降温后的冷空气对机柜111进行降温。本实施例中，喷雾降温装置2115和机械制冷装置2123均为现有技术，本申请不涉及对其内部结构的改进，在此不做过多赘述。
采用上述方式，即使外界环境温度较高时也可采用此系统对机柜111进行降温，但需要人为反复开启关闭喷雾降温装置2115和机械制冷装置2123，在一定程度上增加了工作人员的工作强度。
参照图2，为了解决这一问题，热交换系统2还包括控制器10、室外温度检测模块20、回风温度检测模块30、送风温度检测模块40，室外温度检测模块20、回风温度检测模块30、送风温度检测模块40、喷雾降温装置2115和机械制冷装置2123均与控制器10连接，室外温度检测模块20设置于外循环进风口2113处，用于检测进入外循环进风风道214的外界空气的温度，输出第一温度检测信号，回风温度检测模块30设置于内循环进风口2111处用于检测热通道114进入内循环进风风道211的空气的温度，输出第二温度检测信号，当第一温度检测信号和第二温度检测信号的差值低于预设温差时，控制器10输出喷雾降温信号，开启喷雾降温装置2115；当该差值高于预设预设温差时，控制器10输出关闭信号，停止喷雾降温装置2115；送风温度检测模块设置于内循环出风风道212，且靠近内循环风机2122用于检测管道14中的送风温度，输出第三温度检测信号，当第三温度检测信号高于预设温度时，控制器10输出机械制冷开启信号，机械制冷装置2123接收到机械制冷开启信号开启进行制冷量调节； 当所检测到的送风温度低于预设温度时，控制器10输出机械制冷停止信号，机械制冷装置2123接收到机械制冷停止信号，关闭机械制冷装置2123。采用这种方式，实现了对喷雾降温装置2115和机械制冷装置2123的自动控制，在一定程度上降低了工作人员的工作强度，并可实现对喷雾制冷与机械制冷的制冷量的调节。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (8)
1.一种数据中心空调节能系统，其特征在于：包括机房(1)和热交换系统(2)，所述机房(1)的顶部和底部之间水平设置有水平隔板(13)，所述水平隔板(13)与机房(1)的顶部之间形成热风风道(12)，所述水平隔板(13)与所述机房(1)的底部之间形成安装空间(11)，所述安装空间(11)内设置有多个机柜(111)，所述机柜(111)顶部与所述水平隔板(13)之间竖直设置有竖直隔板（112），所述竖直隔板（112）和机柜（111）将安装空间(11)分为多个冷通道（113）和热通道（114），所述冷通道（113）和热通道（114）间隔设置，所述热通道（114）均与所述热风风道(12)连通；
所述热交换系统(2)包括壳体（21），所述壳体（21）包括内循环进风风道(211)和内循环出风风道(212)、外循环进风风道（214）、外循环出风风道（215），所述内循环进风风道(211)的一端设置有与所述热风风道(12)连通的内循环进风口(2111)，所述内循环出风风道(212)的一端设置有内循环风机(2122)，所述内循环风机（2122）与所述冷通道（113）连通，所述外循环进风风道(214)的一端设置有外循环进风口(2113)，外循环出风风道（215）的一端设置有外循环风机(2121)，于所述壳体（21）内，设置有空气换热器（213），所述内循环出风风道(212)和所述内循环进风风道(211)通过所述空气换热器（213）连通；所述外循环出风风道(215)和所述外循环进风风道(214)通过所述空气换热器（213）连通。
2.根据权利要求1所述的数据中心空调节能系统，其特征在于：所述热交换系统(2)还包括喷雾降温装置（2115），所述喷雾降温装置（2115）设置于外循环进风风道（214）内。
3.根据权利要求2所述的数据中心空调节能系统，其特征在于：所述热交换系统(2)还包括机械制冷装置(2123)，所述机械制冷装置(2123)设置于所述内循环出风风道(212)内。
4.根据权利要求3所述的数据中心空调节能系统，其特征在于：所述热交换系统(2)还包括控制器(10)、室外温度检测模块(20)、回风温度检测模块(30)和送风温度检测模块（40），所述室外温度检测模块(20)设置于所述外循环进风口(2113)处，所述回风温度检测模块(30)设置于内循环进风口（2111）处，所述送风温度检测模块（40）设置于内循环出风风道（212）内，所述控制器(10)分别与所述室外温度检测模块(20)、回风温度检测模块(30)、送风温度检测模块（40）、喷雾降温装置(2115)和机械制冷装置(2123)连接。
5.根据权利要求4所述的数据中心空调节能系统，其特征在于：所述室外温度检测模块（20）、送风温度检测模块（40）和回风温度检测模块（30）均为温度传感器。
6.根据权利要求1所述的数据中心空调节能系统，其特征在于：所述水平隔板(13)为高架地板。
7.根据权利要求1所述的数据中心空调节能系统，其特征在于：所述内循环进风口(2111)处设置有内循环风阀(2112)，所述外循环进风口(2113)处设置有外循环风阀(2114)。
8.根据权利要求1所述的数据中心空调节能系统，其特征在于：所述内循环风机(2122)的出风口通过管道(14)与所述冷通道（113）连通。
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