聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其在箱体内设置两路空气流路，第一路空气流路设置于数据中心热空气入口和冷空气出口之间且沿数据中心热空气入口依次设置第一空气过滤器、第一空气风机和间接蒸发换热模块，第二路空气流路设置于室外空气入口和室外空气出口之间且间接蒸发换热模块也位于第二路空气流路中，第二路空气流路沿室外空气入口依次设置第二空气过滤器、间接蒸发换热模块和喷淋器；第一路空气流路从所述间接蒸发换热模块的聚合物管道内流过，第二路空气流路从间接蒸发换热模块的聚合物管道外表面流过。本实用新型提出的数据中心冷却系统架构简单，换热效率高，能够大幅度降低数据中心能耗。
【专利说明】
聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及制冷换热技术领域，尤其涉及一种新型的用于大型数据中心的采用聚合物间接蒸发式制冷的数据中心冷却系统。
【背景技术】
[0002]数据中心是大型企事业数据存储、处理与共享核心，数据中心的节能减排已经成为社会重点关注的行业之一。据测算目前数据中心的总能耗占全社会总能耗的I?2%，具体来说，在一个数据中心中，对其冷却制冷的能耗已经占到了数据中心的总能耗的38 %左右的比例，并且已经占到了数据中心基础建设能耗的高达80%的比例，所以对数据中心冷却制冷所采用的制冷系统的节能是数据中心节能最重要的方面，也是降低数据中心能源消耗的重要途径，是实现开发数据中心节能潜力最大的方面。
[0003]数据中心需要全年冷却制冷，因此数据中心比常规的商业建筑具有一个得天独厚的条件，即其可以借助通风或换热的方式利用室外自然界的低温冷源来冷却机房，而不需使用机械制冷来冷却机房。利用自然界的低温冷源来冷却制冷的这类冷却方法可以统称为自然冷却(Free Cooling)，常见的有两种基本自然冷却方式，即:直接自然冷却方式和间接自然冷却方式，这两种自然冷却方式在实际应用中各有优缺点，具体说明如下:I)在换热效率方面，采用直接自然冷却方式可以直接利用自然冷源，故换热效率较高，采用间接自然冷却方式不能够直接利用自然冷源，并且可能利用自然冷源的时间小于采用直接自然冷却方式，故换热效率较低;2)在对数据中心内部影响方面，采用直接自然冷却方式通常是将室外空气直接引入室内，故需要处理灰尘、酸性碱性气体以及盐分等污染物，当利用自然水源时还需要防止对水源的热污染，而采用间接自然冷却方式则对数据中心内部以及周围环境无较大影响;3)运行时间限制方面，在夏季高温高湿、冬季低温或者沙尘天气等条件下将无法使用直接自然冷却方式，需要传统制冷系统作为备份使用，而在夏季高温高湿、冬季低温或者沙尘天气等条件下采用间接自然冷却方式则需要增加额外的换热流程(夏季高温)，或加入防冻剂(冬季防冻)等措施，因此将会导致采用间接自然冷却方式的夏季能耗通常大于传统制冷系统。目前间接自然冷却方式常用的间接换热器件均采用金属作为热交换媒介，即称之为金属热交换器，在实际应用时，该类型的热交换器非常容易产生水垢，因此必须要设置额外的水过滤器过滤产生纯净水以备使用，增加了系统成本和使用复杂度;此外，目前常用的金属热交换器均为板式换热器，通常间隔设置为多层板结构，相邻两层之间依次连通室内及室外空气，这种架构对空气质量要求较高，需要更多的日常维护工作。综上所述，在数据中心冷却应用领域，急需一种方式简单、应用灵活、且能够大幅度降低数据中心能源消耗的冷却途径。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对数据中心采用传统的直接自然冷却方式通常会带来无法控制的灰尘、气体污染或水源热污染，并且在极端气候条件下将无法正常使用的问题，以及采用传统的间接自然冷却方式的金属热交换器结垢带来的换热效率降低，需要水处理及更多的维护工作等问题，提出了一种聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，采用以聚合物管道阵列的间接蒸发换热模块为核心，配合特定结构的两路空气流路的系统架构，结构简单、应用方便、灵活，能够长时间、大范围推广使用，并且大大降低数据中心的能源消耗，且不会给数据中心及周围环境带来污染。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，包括箱体，所述箱体设置有数据中心热空气入口、冷空气出口、室外空气入口和室外空气出口且在箱体内设置两路空气流路，所述两路空气流路交叉设置，第一路空气流路设置于数据中心热空气入口和冷空气出口之间且沿数据中心热空气入口依次设置第一空气过滤器、第一空气风机和间接蒸发换热模块，第二路空气流路设置于室外空气入口和室外空气出口之间且所述间接蒸发换热模块也位于第二路空气流路中，第二路空气流路沿室外空气入口依次设置第二空气过滤器、间接蒸发换热模块和喷淋器;还包括设置在室外空气出口处的第二空气风机;所述间接蒸发换热模块为具有两个以上并排间隔设置的聚合物管道的阵列结构，所述第一路空气流路从所述间接蒸发换热模块的聚合物管道内流过，所述第二路空气流路从所述间接蒸发换热模块的聚合物管道外表面流过。
[0007]所述第二空气风机设置在箱体外侧；
[0008]或所述第二空气风机设置在箱体内侧并位于喷淋器与室外空气出口之间。
[0009]所述第二空气过滤器和室外空气入口均设置在间接蒸发换热模块的下方，所述喷淋器、第二空气风机和室外空气出口均设置在间接蒸发换热模块的上方。
[0010]所述间接蒸发换热模块的聚合物管道的外壁上设置有凸起结构;和/或，所述聚合物管道中设置有支架。
[0011]所述第二路空气流路中还设置有除雾器，所述除雾器设置在喷淋器的上方。
[0012]所述数据中心冷却系统还包括设置在箱体中的制冷机，所述制冷机包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述蒸发器设置在第一路空气流路中并位于间接蒸发换热模块与冷空气出口之间，所述冷凝器设置在第二路空气流路中并位于除雾器上方。
[0013]所述喷淋器包括若干个向间接蒸发换热模块的聚合物管道外表面喷淋水的旋转喷淋头且均设置在间接蒸发换热模块上方。
[0014]所述第二空气过滤器和室外空气入口均为若干个且一一对应设置在箱体下侧面，所述第二空气过滤器为网状过滤器且一一对应覆盖室外空气入口 ；
[0015]和/或，所述数据中心热空气入口和冷空气出口分别设置在箱体底面上两侧相对的位置，且所述数据中心热空气入口处设置数据中心热空气入口风阀，所述冷空气出口处设置冷空气出口风阀。
[0016]所述第一空气风机为2?6个且均为变频离心风机；
[0017]和/或，所述第二空气风机为2?6个且均为变频轴流风机。
[0018]所述箱体在侧面上配置检修门；
[0019]和/或，所述数据中心冷却系统还包括电控柜，所述电控柜设置在箱体中。
[0020]本实用新型的技术效果如下:
[0021]本实用新型涉及的一种新型的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，包括箱体，并且箱体设置有数据中心热空气入口、冷空气出口、室外空气入口和室外空气出口且在箱体内设置两路空气流路，采用以间接蒸发换热模块为冷却换热核心，配合两路空气冷却换热流路的系统架构，结构简单，无需占用数据中心内部空间，从而提高了数据中心内部单位面积的利用率，降低了数据中心单位面积的分摊成本;上述两路空气流路交叉设置，第一路空气流路设置于数据中心热空气入口和冷空气出口之间且沿数据中心热空气入口依次设置第一空气过滤器、第一空气风机和间接蒸发换热模块，第二路空气流路设置于室外空气入口和室外空气出口之间且间接蒸发换热模块也位于第二路空气流路中，第二路空气流路沿室外空气入口依次设置第二空气过滤器、间接蒸发换热模块、喷淋器和第二空气风机，这种系统结构应用方便、灵活，适合于数据中心的长时间、大范围推广使用，采用间接蒸发换热模块，利用向未饱和湿空气加入液态水，液态水蒸发吸收空气中的显热，从而将湿空气冷却的方式，增大间接自然冷却的换热效率，同时增加间接自然冷却的可用时间，从而达到节省制冷能量消耗，结合两路交叉设置的空气流路实现数据中心内部冷热空气间接冷却换热以及室外冷热空气间接冷却换热，两路交叉设置的空气流路中的第一路空气流路从间接蒸发换热模块的聚合物管道内流过，第二路空气流路从间接蒸发换热模块的聚合物管道外表面流过，这种特定结构的两路空气流路的系统架构，大大降低数据中心的能源消耗，并且采用液态水作为换热媒介，蒸发冷却用水水质要求宽泛，无需额外的软化水处理系统，简化了系统架构，节约了系统空间和成本，同时避免了室外空气对数据中心内部污染的问题，杜绝了室外环境污染物侵入数据中心的威胁，特别是在中国空气质量令人堪忧的大环境下，不会给数据中心带来污染以及对周围环境造成二次污染;此外间接蒸发换热模块为具有两个以上并排间隔设置的聚合物管道的阵列结构，数据中心热空气经由数据中心热空气入口进入第一路空气流路从而循环送入间接蒸发换热模块的聚合物管道中，通过外部淋水(即配合喷淋器)实现数据中心热空气间接降温(即等焓加湿蒸发冷却)，冷却换热形成的蒸发水膜附着在聚合物管道的管壁外侧，加速与其外部的空气(即室外空气)的热量交换，进一步提高了冷却换热利用率，并且冷却换热效率高、效果好，并且本实用新型提出的采用聚合物管道阵列的间接蒸发换热模块的使用寿命长且维护简单，其使用寿命能达到15年以上，本实用新型提出的数据中心冷却系统中各设备的使用寿命一般均在10年以上，各设备维护工作主要为清洗或更换过滤器、清洗装载喷淋器喷淋出的水的集水槽以及主要设备部件性能检测维护等，相对于传统冷却系统，本实用新型提出的数据中心冷却系统的维护更简单且费用更低，并且由于本实用新型提出的数据中心冷却系统没有末端设备(即除了主机之外的其他设备，例如风机盘管、调节阀，消声器或通风器等)，数据中心冷却系统机组仅需安装固定到位，通电即可使用，安装施工便捷，成本较传统的冷却系统而言大大降低，一般为传统冷却系统安装费用的三分之一;在实际应用中，采用本实用新型提出的数据中心冷却系统，可以实现较高的局部电能利用效率，即实现较低的PPUE，全年平均pPUE可以小于1.1，同时实现超高的节能效率，可以实现保持超过75%的节能效率，相对于传统的以机械冷却方式为主的冷却系统，本实用新型提出的数据中心冷却系统可适当降低制冷系统的配电需求，从而降低了配电成本或在相同的成本下增大IT设备使用量。
[0022]本实用新型提出的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统采用的间接蒸发换热模块为具有两个以上并排间隔设置的聚合物管道的阵列结构，并且在间接蒸发换热模块的聚合物管道的外壁上设置凸起结构以增大换热面积，进一步提高换热效率;此外，还可以在聚合物管道中设置若干个支架，以起到支撑聚合物管道，增强聚合物管道抵抗力的效果，并且进一步支架的个数和布置方式可以依据实际应用需求优化设置。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的一个优选实施例的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统的纵截面结构示意图。
[0024]图2是图1的A-A方向剖面图。
[0025]图3是本实用新型的另一个优选实施例的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统的纵截面结构示意图。
[0026]图4是本实用新型的间接蒸发换热模块的结构示意图。
[0027]图5是图4中的间接蒸发换热模块中的某聚合物管道的结构示意/应用状态示意图。
[0028]图6是图4和图5中的间接蒸发换热模块中的某聚合物管道的横截面结构示意图。
[0029]图7是本实用新型的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统的工作原理示意图。
[0030]图中各标号列示如下:
[0031]1-箱体;2 —数据中心热空气入口； 201 —数据中心热空气入口风阀；3 —第一空气过滤器;4一第一空气风机；5-间接蒸发换热模块；501 —聚合物管道；5011 —凸起结构；5012 —支架;6—喷淋器;601 —旋转喷淋头；7—冷空气出口； 701—冷空气出口风阀；8—室外空气入口 ；9一第二空气过滤器；10—第二空气风机；11 一室外空气出口；12—除雾器；1301—压缩机;1302—蒸发器;1303—冷凝器;14一检修门；15—电控柜；
[0032]箭头方向—空气流动方向。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本实用新型进行说明。
[0034]图1-2是本实用新型的一个优选实施例的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统的结构示意图，其中，图1为该数据中心冷却系统的纵截面结构示意图，图2是图1的A-A方向剖面图。如图1和图2所示，该数据中心冷却系统包括箱体1、数据中心热空气入口 2、第一空气过滤器3、第一空气风机4、间接蒸发换热模块5(也即是聚合物热交换器，Polymer HeatExchangers，PHE，或蒙特公司的蒸发聚合物换热器，Evaporat 1n Polymer HeatExchanger，EPX)、喷淋器6、冷空气出口 7、室外空气入口 8、第二空气过滤器9、第二空气风机
10、室外空气出口 11、除雾器12、制冷机(包括压缩机1301、蒸发器1302和冷凝器1303)、检修门14和电控柜15，其中，如图1所示，箱体I设置有数据中心热空气入口2、冷空气出口7、室外空气入口 8和室外空气出口 11，且在箱体I内设置两路空气流路，两路空气流路交叉设置，第一路空气流路设置于数据中心热空气入口 2和冷空气出口 7之间且沿数据中心热空气入口 2依次设置第一空气过滤器3、第一空气风机4和间接蒸发换热模块5，第二路空气流路设置于室外空气入口8和室外空气出口 11之间且间接蒸发换热模块5也位于第二路空气流路中，第二路空气流路沿室外空气入口 8依次设置第二空气过滤器9、间接蒸发换热模块5和喷淋器6，第二空气风机10设置在室外空气出口 11处;如图1和图2所示，数据中心热空气入口 2和冷空气出口 7分别设置在箱体I的底面的两侧相对的位置上，并且在数据中心热空气入口 2处设置有数据中心热空气入口风阀201以通过数据中心热空气入口风阀201控制数据中心热空气入口 2的热空气流动速率(即进风量)，在冷空气出口 7处设置有冷空气出口风阀701以通过冷空气出口风阀701控制冷空气出口 7的冷空气流动速率(即出风量)；第一空气过滤器3布置在箱体I的靠近数据中心热空气入口 2的一侧以对数据中心热空气入口 2处进入的热空气进行过滤处理，第一空气过滤器3优选可以采用能够实现G4/F7等级空气洁净的高效空气过滤器;第一空气风机4可以设置2?6个(如图1和图2所示的系统设置了 4个第一空气风机4，分别布置在矩形的四角上)且均设置在第一路空气流路中的第一空气过滤器3之后，上述第一空气风机4可以选用变频离心风机，优选可以采用具有调速功能的EC直流无刷直联后倾离心风机，因此可以根据不同需求的不同设定，调整整个数据中心冷却系统的制冷容量以及出口风压，以满足不同数据中心的不同的冷却换热要求，同时EC直流无刷直联后倾离心风机的其本身的高效性能也保障了整个数据中心冷却系统的节能效果；间接蒸发换热模块5为具有两个以上并排间隔设置的聚合物管道的阵列结构，第一路空气流路从间接蒸发换热模块5的聚合物管道内流过，间接蒸发换热模块5将进入其聚合物管道内部的空气(即数据中心热空气)通过外部淋水(即配合喷淋器6)实现数据中心热空气间接降温(即等焓加湿蒸发冷却)，可以比传统的间接热交换器获得更低的气体温度，第二路空气流路从间接蒸发换热模块5的聚合物管道外表面流过，通过间接蒸发换热模块5配合喷淋器6被加湿升温，间接蒸发换热模块5的外表面和喷淋器6喷淋的水被冷却降温，进而将进入间接蒸发换热模块5的聚合物管道内的数据中心热空气冷却降温，更进一步增大室内室外两路空气的温差(也即是处理后的数据中心热空气即冷空气与处理后的排出至室外的两路空气的温差)，从而提高冷却换热效率;喷淋器6设置在间接蒸发换热模块5上方，喷淋器6优选可以根据实际应用需求设置为若干个旋转喷淋头601(如图5所示)，旋转喷淋头601高速旋转，向间接蒸发换热模块5的聚合物管道外表面喷水，由于喷水水流的反作用力，将水均匀地喷洒在间接蒸发换热模块5的聚合物管道外表面上，并且该若干个旋转喷淋头601可以采用合适的角度和排布布置在间接蒸发换热模块5的上方，以通过最优化布局实现最优化冷却换热即能耗控制，更进一步，本实用新型的间接蒸发换热模块5可以直接与未软化处理的水接触，采用喷淋器6喷淋的水可以为工业用水或自来水等直接取用即可的各种水源，即其水质要求较宽泛，可以在硬水域水源地使用，无需进行离子反渗透等软化水处理等，因此可以不需要传统的金属类型间接蒸发冷却系统中的额外的水过滤装置，简化了系统架构，节约了系统空间和成本;除雾器12布置在喷淋器6上方，可以起到把一些小水滴阻挡回来的“挡水板”作用，进而节约了用水，并且可以防止水滴进入其他模块或组件(例如冷凝器)以防腐防锈，防止模块或组件腐蚀损坏;如图1所示，室外空气入口 8和第二空气过滤器9均可以设置若干个且一一对应设置在箱体I的下侧面上(间接蒸发换热模块5的下方)，并且第二空气过滤器9可以为网状过滤器等初级低效过滤器且一一对应覆盖在室外空气入口8上，以实现对室外进入的空气进行初步过滤，例如仅仅过滤一些树叶、碎纸片等较大杂物;第二空气风机10布置至除雾器12上方且可以设置2?6个(如图1和图2所示的系统设置了 3个第二空气风机10，布置在同一水平线上)，第二空气风机10设置在箱体I外，可以设置在箱体I的框架外侧，也可以说是通过第二空气风机10将室外空气出口 11延伸至箱体I外，并且在实际应用中，第二空气风机10的风口与室外空气出口 11相当于同一概念，上述第二空气风机10可以选用变频轴流风机，优选可以采用同样具有调速功能的EC直流无刷轴流风机，可以根据室外空气温度自动变速，以进一步调节聚合物蒸发冷却的制冷效果，节省能耗;进一步，还可以在各个第二空气风机10出口处(即室外空气出口 11处)——配置相应的烟囱(图1中未示出)，以进一步将蒸发换热后的高温高湿室外空气远远排出。本实用新型提出的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特定结构的的两路空气流路的系统架构，适合推广应用于数据中心冷却应用领域，其系统结构简单、应用灵活，能够大幅度降低数据中心能源消耗。
[0035]图3是本实用新型的另一个优选实施例的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统的结构示意图，其中，如图3所示，与图1不同之处是该实施例是将设置在室外空气出口 11处的第二空气风机10设置在箱体I内侧并位于喷淋器6与室外空气出口 11之间，此时可理解为该第二空气风机10也布置在箱体I内的第二路空气流路中，以进一步合理布置和优化系统空间，并且该系统的其他组件的布置和功能与图1和图2中所示的组件相同。
[0036]图1和图3中所示的本实用新型涉及的间接蒸发换热模块5的具体结构示意如图4所示，其主要是由两个以上并排间隔设置的聚合物管道501的阵列结构构成，例如图4中若干个水平设置的聚合物管道501的阵列结构，图5是图4中的间接蒸发换热模块5中的某聚合物管道501的结构示意图，也是其应用状态示意图，图6是图4和图5中的间接蒸发换热模块5中的某聚合物管道501的横截面结构示意图，实际应用中是由若干个如图5这样的聚合物管道501阵列结构形成，该实施例中的第一路空气流路在聚合物管道501内的空气流动方向理解为水平方向从左向右，第二路空气流路在聚合物管道501外表面的空气流动方向为竖直方向从下向上，如图5所示，本实用新型涉及的实施例采用的间接蒸发换热模块5的聚合物管道501可以优选具有耐腐蚀特性的材料制作而成，例如各种塑料、合成橡胶等以高聚物为基础的合成材料，并且采用类似“跑道”形状的轮廓，以减少空气流动阻力，若干个聚合物管道501布置为阵列结构，从而构成间接蒸发换热模块5的主体，其中，如图5所示，单个聚合物管道501优选可以在其外壁上设置波纹状或其他类似形状的凸起结构5011，以增大换热面积，提高换热效率;此外，还可以在聚合物管道501中设置若干个支架5012，如图6中在聚合物管道501中等间距布置了3个支架5012，以起到支撑聚合物管道501，增强聚合物管道501抵抗力的效果，支架5012的个数和布置方式可以依据实际应用需求优化选择与设置。
[0037]如图1和图3所示，本实用新型涉及的数据中心冷却系统还包括在箱体I中设置的制冷机，当室外天气情况为高温高湿时和/或间接蒸发换热模块5制冷能力不足时，可以选择开启机制冷机，以补充聚合物蒸发冷却不足的制冷量。该制冷机可以为机械式制冷机，主要包括均设置在箱体I中且分体布置的压缩机1301、蒸发器1302(优选可以是蒸发盘管)和冷凝器1303，其中，压缩机1301优选采用高效数码涡旋压缩机以及环保制冷剂，压缩机1301可以设置在箱体I中的一角，且靠近蒸发器1302和冷凝器1303布置，蒸发器1302设置在第一路空气流路中并位于间接蒸发换热模块5与冷空气出口 7之间，即蒸发器1302设置第一路空气流路中的空气从间接蒸发换热模块5流出的方向上，被第一空气风机4吸入加压送至间接蒸发换热模块5进行冷却降温后，送入蒸发器1302被继续冷却，冷凝器1303设置在第二路空气流路中并位于除雾器12上方，即设置在除雾器12与第二空气风机10之间，靠近室外空气出口 11布置，从室外空气入口 8进入的室外空气被加热加湿后进入冷凝器1303，吸收冷凝器1303中的压缩机制冷循环中的热量，即用经过聚合物蒸发冷却后的较低温度的空气来冷凝以获得更高的压缩机效率，同时避免在高温天气出现因冷凝压力过高而导致的压缩机停机现象。
[0038]优选地，如图2所示，本实用新型涉及的数据中心冷却系统还可以在箱体I的侧面上配置若干个检修门14，以方便数据中心冷却系统的日常检修维护;进一步，该数据中心冷却系统还可以配置电控柜15，电控柜15可以设置在箱体I中，以实现本实用新型涉及的数据中心冷却系统中各模块或组件的供电控制。
[0039]在实际应用中，上述本实用新型涉及的数据中心冷却系统被封装在箱体I中，通常箱体I采用符合EN1886和EN13053标准的箱体结构，具体来说即采用满足箱体强度:Dl等级；热桥因数:TB3;箱体漏风:L2等级；空调箱漏风:L2等级;过滤器旁通泄露:F9;传热系数:T3的箱体;并且箱体I的外形结构设计便于海运等运输条件，即优选设计为装载于标准40尺集装箱中即可运输的箱体。此外，本实用新型采用的间接蒸发换热模块5、喷淋器6和除雾器12，以及其他周围组件，诸如不锈钢水槽、水箱、循环水栗、上下水开关阀门、过滤器、流量计、电导传感器和管路等组成具有上述工作原理的蒸发水循环系统，此外，不锈钢水槽可以由不锈钢全焊接制作而成，保证了承载喷淋器6喷洒出来的水的水槽的结构强度和长期运行的防腐防锈问题；电导传感器则用于监测水槽内的离子浓度，随着水分不断的蒸发，循环水中的离子浓度不断增加，将会出现难溶离子化合物析出的问题，此时通过电导传感器检测离子浓度，当循环水中的离子达到容易结垢的浓度时，通过循环水栗、上下水开关阀门和管路等组件配合过滤器和流量计等组件自动处理并排出水箱中的高离子浓度水，同时自动补充更新。
[0040]参考图5，本实用新型涉及的间接蒸发换热模块5的工作原理具体说明如下:
[0041]首先将需要冷却降温的空气(即数据中心热空气)经由数据中心热空气入口2进入第一路空气流路从而循环送入间接蒸发换热模块5的若干个聚合物管道501中，通过外部淋水(即配合喷淋器6的若干个旋转喷淋头601，如图5中的实心水滴状黑点所示的即为旋转喷淋头601喷淋的水)实现数据中心热空气间接降温(即等焓加湿蒸发冷却)，蒸发水膜附着在聚合物管道501管壁外侧，加速与其外部的空气(即室外空气)的热量交换，此外聚合物管道501通过其外壁上设置的凸起结构5011，增大换热面积，进一步提高换热效率，从而获得更低的气体温度，最终被冷却降温的室内数据中心热空气即换热后的冷空气被送出至数据中心内部换热；同时，另一路室外空气(低温外界空气)流经间接蒸发换热模块5的外表面(SP各聚合物管道501外表面)，通过间接蒸发换热模块5配合喷淋器6被加湿升温，间接蒸发换热模块5的外表面和喷淋器6喷淋的水被冷却降温，进而将进入间接蒸发换热模块5的数据中心热空气冷却降温，更进一步增大处理后两路空气的温差，也即是处理后的数据中心热空气即冷空气与处理后的排出至室外的两路空气的温差，该温差可以达到10?15度，提高了冷却换热效率。当间接蒸发换热模块5正常运行时，其外表面温度一般不会高于30度，通常不会迅速和大量结垢，而且通常设置为2米多长的聚合物管道501的细管在运行时会产生轻微的震动(即室内室外两路空气的两股气流在聚合物管道501管壁内外两侧高速流动产生轻微震动)把附着在聚合物管道501管壁外表面的薄层水垢整体震落，从而使得间接蒸发换热模块5可以一直处于安全、可靠、高效的工作状态，保持热交换效率长期处在较高的状
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[0042]本实用新型涉及的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统的工作原理具体说明如下:
[0043]首先说明如下:本实用新型涉及的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统采用间接自然冷却方式以实现低功耗的数据中心冷却系统。I)当室外环境偏冷的时候，运行方式为空气一空气热交换方式，仅靠室外较低的空气温度进行数据中心内部空气的冷却处理，即直接自然冷却方式;2)当室外环境较暖的时候，运行方式为间接蒸发冷却方式，利用空气的吸水降温原理，最大限度地利用室外自然冷源进行数据中心内部空气的冷却处理;3)当室外环境炎热潮湿的时候，运行方式为间接蒸发冷却方式同时结合直接膨胀制冷方式。直接膨胀制冷循环仅提供间接蒸发冷却不足的部分制冷量。直接膨胀制冷可以采用传统的直接膨胀制冷系统，也可由冷冻水表冷盘管替代。
[0044]上述后两种冷却方式工作原理具体说明如下:
[0045]I)间接蒸发冷却方式
[0046]室内空气流(参见图1和图3中实心箭头方向):
[0047]数据中心内部的热空气，从数据中心热空气入口 2进入，经过第一空气过滤器3过滤后，被第一空气风机4吸入加压送至间接蒸发换热模块5进行冷却降温至预先设定温度后，从冷空气出口 7被送入数据中心内部进行换热降温。
[0048]室外空气流(参见图1和图3中空心箭头方向):
[0049]室外环境空气从室外空气入口8进入，被第二空气过滤器9过滤，进入间接蒸发换热模块5区域被喷淋等焓加湿降温，并将间接蒸发换热模块5的聚合物管道501中的数据中心热空气冷却，被加热加湿的室外空气被第二空气风机10吸入从室外空气出口 11排出至外界。
[0050]II)间接蒸发冷却方式同时结合直接膨胀制冷方式
[0051]室内空气流(参见图1和图3中实心箭头方向以及图7中水平箭头方向):
[0052]数据中心内部的热空气，从数据中心热空气入口 2(即图7中的A点)进入，经过第一空气过滤器3(即图7中的B点)过滤后，被第一空气风机4(即图7中的C点)吸入加压送至间接蒸发换热模块5进行冷却降温(即图7中的D点)，然后送入蒸发器1302(即蒸发盘管)被继续冷却(即图7中的E点)(即根据外界气象条件例如当室外环境炎热潮湿的时候，且在间接蒸发换热模块5制冷能力不足时，开启制冷机制冷循环以补充间接蒸发换热模块5蒸发制冷不足的部分)至预先设定温度后，从冷空气出口 7被送入数据中心内部进行换热降温。
[0053]室外空气流(参见图1和图3中空心箭头方向以及图7中垂直箭头方向):
[0054]室外环境空气从室外空气入口8(即图7中的F点)进入，被第二空气过滤器9(即图7中的G点)过滤，进入间接蒸发换热模块5区域被喷淋等焓加湿降温(即图7中的H点)，并将间接蒸发换热模块5的聚合物管道501中的数据中心热空气冷却，被加热加湿的室外空气进入冷凝器1303(即图7中的I点)，吸收冷凝器1303中的压缩机制冷循环中的热量之后，被第二空气风机10(即图7中的J点)吸入并从室外空气出口 11排出至外界。
[0055]应当指出，以上所述【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
【主权项】
1.一种聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，包括箱体，所述箱体设置有数据中心热空气入口、冷空气出口、室外空气入口和室外空气出口且在箱体内设置两路空气流路，所述两路空气流路交叉设置，第一路空气流路设置于数据中心热空气入口和冷空气出口之间且沿数据中心热空气入口依次设置第一空气过滤器、第一空气风机和间接蒸发换热模块，第二路空气流路设置于室外空气入口和室外空气出口之间且所述间接蒸发换热模块也位于第二路空气流路中，第二路空气流路沿室外空气入口依次设置第二空气过滤器、间接蒸发换热模块和喷淋器;还包括设置在室外空气出口处的第二空气风机;所述间接蒸发换热模块为具有两个以上并排间隔设置的聚合物管道的阵列结构，所述第一路空气流路从所述间接蒸发换热模块的聚合物管道内流过，所述第二路空气流路从所述间接蒸发换热模块的聚合物管道外表面流过。2.根据权利要求1所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二空气风机设置在箱体外侧； 或所述第二空气风机设置在箱体内侧并位于喷淋器与室外空气出口之间。3.根据权利要求2所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二空气过滤器和室外空气入口均设置在间接蒸发换热模块的下方，所述喷淋器、第二空气风机和室外空气出口均设置在间接蒸发换热模块的上方。4.根据权利要求2所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述间接蒸发换热模块的聚合物管道的外壁上设置有凸起结构;和/或，所述聚合物管道中设置有支架。5.根据权利要求3所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二路空气流路中还设置有除雾器，所述除雾器设置在喷淋器的上方。6.根据权利要求5所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述数据中心冷却系统还包括设置在箱体中的制冷机，所述制冷机包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述蒸发器设置在第一路空气流路中并位于间接蒸发换热模块与冷空气出口之间，所述冷凝器设置在第二路空气流路中并位于除雾器上方。7.根据权利要求1至6之一所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述喷淋器包括若干个向间接蒸发换热模块的聚合物管道外表面喷淋水的旋转喷淋头且均设置在间接蒸发换热模块上方。8.根据权利要求1至6之一所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二空气过滤器和室外空气入口均为若干个且一一对应设置在箱体下侧面，所述第二空气过滤器为网状过滤器且一一对应覆盖室外空气入口 ； 和/或，所述数据中心热空气入口和冷空气出口分别设置在箱体底面上两侧相对的位置，且所述数据中心热空气入口处设置数据中心热空气入口风阀，所述冷空气出口处设置冷空气出口风阀。9.根据权利要求1至6之一所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述第一空气风机为2?6个且均为变频离心风机； 和/或，所述第二空气风机为2?6个且均为变频轴流风机。10.根据权利要求1至6之一所述的聚合物间接蒸发式数据中心冷却系统，其特征在于，所述箱体在侧面上配置检修门；和/或，所述数据中心冷却系统还包括电控柜，所述电控柜设置在箱体中。
【文档编号】F24F13/28GK205690636SQ201620583216
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月15日 公开号201620583216.X, CN 201620583216, CN 205690636 U, CN 205690636U, CN-U-205690636, CN201620583216, CN201620583216.X, CN205690636 U, CN205690636U
【发明人】保罗·迪纳吉, 胡迪
【申请人】蒙特空气处理设备(北京)有限公司