一种数据中心机房双冷蒸发冷却-冷凝一体化空调机组的制作方法

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机房双冷蒸发冷却-冷凝一体化空调机组。

背景技术：

随着我国经济的不断发展，我国能源面临诸多挑战，节能减排已经成为我国的一项基本国策，而数据中心则是能源消耗的大户。在数据中心，为了维持机房内常年恒温恒湿而由此给数据中心带来了巨大的能耗。在节能减排和降低运营成本的双重压力下，寻找低能耗降温方式称为数据中心节能减排的重要问题。

传统的机械制冷空调，不仅初投资高且系统运行能耗大。在夏季极端天气时，室外空气温度过高，会导致冷凝器散热不畅，使得压缩机开启过热保护，停止为室内供冷。蒸发冷却空调技术以水作为冷却介质，通过水分蒸发吸热进行冷却及散热，利用“干空气能”，通过空气和水直接或间接的接触，制取冷风或冷水。

为了提高蒸发冷却机组制冷性能的稳定性，特将两种制冷方式协同耦合分别给空气降温和通过水分蒸发给冷凝器散热。由于蒸发式冷凝器冬季在数据中心使用时，会产生冻裂布水器的危害。故对蒸发式冷凝器进行了一定的创新。该空调系统充分利用“干空气能”，通过蒸发冷却对机房回风进行预冷，并且在过渡季节可以根据室外气象条件选择性开启间接蒸发冷却器和直接蒸发冷却器。将蒸发冷却与机械制冷相结合，可以大大延长蒸发冷却降温设备的使用时间，减少机械制冷开启时间，大大降低能耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种数据中心机房双冷蒸发冷却-冷凝一体化空调机组，对于不同的室外气象条件，可以选择不同的运行模式，以最节能的运行方式来适应各种室外气候条件，从而调节室内空气的温湿度。

本实用新型所采用的技术方案是，一种数据中心机房双冷蒸发冷却-冷凝一体化空调机组，包括有机组壳体，机组壳体内设置有机械制冷单元，机械制冷单元一侧还依次设置有初效过滤器、板管间接蒸发冷却单元、蒸发器、直接蒸发冷却单元以及送风单元，机械制冷单元与蒸发器通过管道连接形成闭合回路。

本实用新型的特征还在于，

机械制冷单元与初效过滤器之间的机组壳体侧壁上设置有回风口。

机械制冷单元包括由下至上设置在机组壳体内部的压缩机、蓄水池c、填料b、冷凝盘管及冷凝排风机，冷凝排风机上方对应的机组壳体顶壁上设置有第一排风口，冷凝盘管中两个相邻的冷凝管之间设置有布水器c，布水器c将冷凝盘管分隔成上下两部分，布水器c通过供水管g1与蓄水池c连接，填料b下方对应的机组壳体侧壁上设置有冷凝进风口，冷凝盘管通过铜管依次连接压缩机和蒸发器且形成闭合循环回路。

压缩机与蒸发器之间的铜管上还设置有热力膨胀阀。

供水管g1上还设置有循环水泵c。

板管间接蒸发冷却单元包括有板管间接蒸发冷却器，板管间接蒸发冷却器的上方由下至上依次设置有布水器a、挡水板以及二次排风机，二次排风机上方对应的机组壳体顶壁上设置有第二排风口，板管间接蒸发冷却器下方设置有蓄水池a，布水器a与蓄水池a通过供水管g2连接，供水管g2上还设置有循环水泵a；还包括有设置在板管间接蒸发冷却器下方对应的机组壳体侧壁上的二次空气进风口。

直接蒸发冷却单元包括有填料a，填料a的上方设置有布水器b，填料a的下方设置有蓄水池b，布水器b与蓄水池b通过供水管g1连接，供水管g1上还设置有循环水泵b。

机组壳体的侧壁上还设置有检修门。

送风单元包括有风机以及设置在机组壳体侧壁上的机组出风口。

本实用新型的有益效果是：

(1)本机组由蒸发冷却-冷凝与机械制冷两种技术复合而成，其具体体现在蒸发冷却和机械制冷的协同耦合以及蒸发冷凝部分，结合蒸发冷却这种超低能耗的技术，在一定程度上减少了机组能耗，提高了机组的能效；

(2)机械制冷单元，采用的是蒸发冷凝器，其有益效果一是将冷凝盘管分为上下两个部分，既有蒸发冷凝部分也有风冷部分，从而根据气候变化，选择性的合理使用两种冷却方式，既提高了冷凝器的散热效率，也解决了冬季防冻问题；二是采用蒸发冷凝技术，利用水的汽化潜热带走冷凝热，相比于水冷风冷来说能效比更高；三是在冷凝器下方设置了填料，使发生热质交换后的循环水进行降温，从而提高冷凝器的冷凝效率；

(3)采用双冷冷凝器既可以在夏季进行高能效的散热，由机房回风预热冷凝进风，有效的解决冬季防冻问题；

(4)机组通过开闭7个不同的功能单元及设备，可适应不同的室内环境要求；具体可实现加湿，冬季使用自然冷源供冷，过渡季超低能耗供冷以及夏季低能耗除湿供冷；

(5)机组采用一体化设计，机组整体由集装箱式外壳包裹，既减少了生产组装时间，又简化了安装过程，运输方便；还可轻松组装不同的功能段来适应不同的环境需求，模块化设置，减少了机组的占地面积。

附图说明

图1是本实用新型一种数据中心机房双冷蒸发冷却-冷凝一体化空调机组的结构示意图；

图2是本实用新型空调机组中机械制冷单元的结构示意图；

图3是本实用新型空调机组中带有回风口部分的结构示意图；

图4是本实用新型空调机组中带有初效过滤器部分的结构示意图；

图5是本实用新型空调机组中板管间接蒸发冷却单元的结构示意图；

图6是本实用新型空调机组中带有蒸发器部分的结构示意图；

图7是本实用新型空调机组中直接蒸发冷却单元的结构示意图；

图8是本实用新型空调机组中送风单元的结构示意图；

图9是本实用新型空调机组中板管间接蒸发冷却器的正视图。

图中，1.压缩机，2.热力膨胀阀，3.回风口，4.初效过滤器，5.蓄水池a，6.二次空气进风口，7.板管间接蒸发冷却器，8.循环水泵a，9.检修门，10.蒸发器，11.蓄水池b，12.循环水泵b，13.风机，14.机组出风口，15.机组壳体，16.布水器b，17.填料a，18.布水器a，19.挡水板，20.二次排风机，21.循环水泵c；22.冷凝排风机；23.布水器c；24.冷凝盘管；25.填料b；26.冷凝进风口；27.蓄水池c；28.第一排风口，29.第二排风口。

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。

本实用新型一种数据中心机房双冷蒸发冷却-冷凝一体化空调机组，如图1、4、6所示，包括有机组壳体15，机组壳体15内设置有机械制冷单元，机械制冷单元一侧还依次设置有初效过滤器4、板管间接蒸发冷却单元、蒸发器10、直接蒸发冷却单元以及送风单元，机械制冷单元与蒸发器10通过管道连接形成闭合回路。

初效过滤器4为袋式初效过滤器。

如图3所示，机械制冷单元与初效过滤器4之间的机组壳体15侧壁上设置有回风口3，采用地面安装方式，通过回风口3进风，机组应用在数据中心中，只对机房回风进行处理。

如图2所示，机械制冷单元包括由下至上设置在机组壳体15内部的压缩机1、蓄水池c27、填料b25、冷凝盘管24及冷凝排风机22，冷凝排风机22上方对应的机组壳体15顶壁上设置有第一排风口28，冷凝盘管24中两个相邻的冷凝管之间设置有布水器c23，布水器c23将冷凝盘管24分隔成上下两部分，布水器c23只给下部冷凝盘管进行喷淋，布水器c23通过供水管g1与蓄水池c27连接，填料b25下方对应的机组壳体15侧壁上设置有冷凝进风口26，冷凝盘管24通过铜管依次连接压缩机1和蒸发器10且形成闭合循环回路。

压缩机1与蒸发器10之间的铜管上还设置有热力膨胀阀2。

供水管g1上还设置有循环水泵c21，循环水通过循环水泵c21从蓄水池c27抽出，淋在下部冷凝盘管表面，与从冷凝进风口26进入的空气发生热质交换，通过蒸发冷却作用及管壁导热作用吸收冷凝热，冷凝排风先经过上部冷凝盘管，预冷盘管中的制冷剂后，再由冷凝排风机22排走。

如图5、9所示，板管间接蒸发冷却单元包括有板管间接蒸发冷却器7，采用卧式光滑板管，以减少管段在淋水时干点的产生，强化传热，板管间接蒸发冷却器7的上方由下至上依次设置有布水器a18、挡水板19以及二次排风机20，二次排风机20上方对应的机组壳体15顶壁上设置有第二排风口29，板管间接蒸发冷却器7下方设置有蓄水池a5，布水器a18与蓄水池a5通过供水管g2连接，供水管g2上还设置有循环水泵a8；布水器横管上均匀布置喷嘴。进风经管式间接蒸发冷却器管干通道内侧流出，与管外侧淋水的二次空气进行换热；板管间接蒸发冷却单元还包括有设置在板管间接蒸发冷却器7下方对应的机组壳体15侧壁上的二次空气进风口6。

如图7所示，直接蒸发冷却单元包括有填料a17，填料a17的上方设置有布水器b16，填料a17的下方设置有蓄水池b11，布水器b16与蓄水池b11通过供水管g1连接，供水管g1上还设置有循环水泵b12。

机组壳体15的侧壁上还设置有检修门9。

如图8所示，送风单元包括有风机13以及设置在机组壳体15侧壁上的机组出风口14，风机13为吸入式风机，克服系统及管段阻力进行送风。

本实用新型的空调机组具有不同的运行模式，具体实施方式如下：

(1)直接蒸发冷却运行模式(dec)：在此模式下，开启回风口3、初效过滤器4、直接蒸发冷却单元和送风单元；通过循环水泵b12抽吸作用，将蓄水池b11里的水吸到布水器b16中喷出，淋在直接蒸发冷却单元中的填料a17表面，与从回风口3进入的空气进行热湿交换，对空气进行加湿、降温、过滤作用；

(2)间接蒸发冷却+直接蒸发冷却运行模式(idec)：此模式下，开启回风口3、初效过滤器4、板管间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却单元和送风单元；按照季节不同，还可细分为冬季运行和过渡季运行，冬季运行时，对于像数据中心这样需要全年供冷的建筑，冬季室外温度极低的空气是免费的冷源，此时进行自然冷却，室外新风由二次排风机20从二次风空气进风口6吸入，室内回风从回风口3进入，通过初效过滤器4进入板管间接蒸发冷却器7干通道内，与室外新风通过管壁进行换热降温后，由风机13通过机组出风口14送入室内，带走室内余热，此时机组为干工况；过渡季运行时，空气从回风口3进入，经初效过滤器4后进入板管间接蒸发冷却器7干通道内，循环水在管表面与从二次空气进风口6进入的室外空气接触，进行热湿交换，发生等焓降温过程，然后通过管壁的导热将干通道内的空气等湿冷却，冷却后的空气继续在直接蒸发冷却单元中的填料a17表面与喷淋水进行热湿交换，从而对空气达到降温加湿的目的，换热后的二次空气通过二次排风机20排走；

(3)蒸发冷却+机械制冷联合运行模式(iec+dx)：在这种模式下，开启机械制冷单元、回风口3、初效过滤器4、板管间接蒸发冷却单元、蒸发器10和送风单元，按照需要可开启直接蒸发冷却单元，具体过程是：空气侧，新(回)风经过初效过滤器4后进入板管间接蒸发冷却器7干通道内，循环水喷淋在板管间接蒸发冷却器7的管表面与从二次空气进风口6进入的二次空气接触，进行热湿交换，发生等焓降温过程，然后通过管壁的导热将干通道内的空气等湿冷却，经板管间接蒸发冷却器7冷却后的空气流经蒸发器10与其盘管内制冷剂通过壁面导热发生热交换，实现减湿冷却过程后，由风机13抽吸作用将空气送入室内，此时机组为湿工况；冷凝部分，夏季运行时，室外空气从冷凝进风口26进入机械制冷单元上部冷凝盘管24表面，与通过布水器c23淋到板管表面的水进行热湿交换，通过水的蒸发带走冷凝热，排风继续向上掠过上部冷凝盘管24表面给管内制冷剂进行预冷后，由上方的冷凝排风机22从第一排风口28排走，如果出风含湿量过低，还可以开启直接蒸发冷却单元进行加湿、过滤；冬季运行时，机械制冷冷凝部分只采用风冷进行散热，不对冷凝盘管进行布水，这样可以有效的解决冬季防冻问题。