数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统的制作方法

本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统。

背景技术：

不断上涨的能源价格给数据中心领域带来了一轮新技术的应用，未来将得到广泛的认同。但新型创新技术同时也被视为数据中心稳定运行的一大风险，必须谨慎采用。例如，为确保数据中心可以全年稳定运行，使用蒸发冷却空调系统的同时，常常采用机械制冷作为备份以防止系统出现问题。

现在，蒸发冷却技术还不能被大部分数据中心使用方所接受，不仅是因为蒸发冷却空调的冷却效果随室外气象参数变化而变化，而主要原因是因为其系列化应用程度还没有到达一定的规模，人们还没有充分理解如何使用蒸发冷却空调技术来为数据中心节约能源及费用。

数据中心用蒸发冷却制冷系统的节能潜力主要体现在系统运行费用上，单独运行蒸发冷却空调系统，其用电部件少，能耗低。在很多地区，蒸发冷却适用于数据中心全年运行的大部分时间，特别是中国西北、西南等较干燥的地区。蒸发冷却空调系统能够充分利用室外的干空气能这一可再生能源，其若能与机械制冷相结合，则既能保证数据中心安全运行的要求，又能节省大部分空调系统运行费用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，能够充分利用蒸发冷却技术，降低数据中心全年运行费用。

本发明所采用的技术方案是，数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，包括有设置于机房内顶部的热风通道、机房内地板下方形成的冷风通道、设置在机房内地板上的多个服务器机柜单元及设置于机房内的室内精密空调；

每个服务器机柜单元由两个服务器机柜构成，每个服务器机柜单元中的两个服务器机柜出风侧呈相对设置，两个服务器机柜出风侧之间形成封闭热通道，每个封闭热通道均与热风通道连通，相邻两个服务器机柜单元之间形成封闭冷通道，每条封闭冷通道下部对应的地板上设置有冷风出风口，每个封闭冷通道通过冷风出风口与冷风通道连通；

室内精密空调分别与冷风通道及热风通道连通，室内精密空调还连接有设置在机房外的蒸发冷却空调机组。

本发明的特点还在于，

还包括设置在机房侧墙壁上的机房排风口，机房排风口与热风通道连通。

室内精密空调包括有空调壳体，空调壳体顶部设置有回风口，回风口与热风通道连通；空调壳体相对的两侧壁上分别设置有出风口a及出风口b，出风口a与冷风通道连通，出风口b通过风管与蒸发冷却空调机组连接；

空调壳体内按回风流动方向分别设置有空气过滤器b、制冷剂直接膨胀式空气冷却器及送风机。

出风口b及回风口内均设置有电动调节阀门。

制冷剂直接膨胀式空气冷却器的出气口通过管道依次连接有设置在机房外的压缩机及冷凝器，冷凝器的出气口与制冷剂直接膨胀式空气冷却器的进气口通过管道相连，冷凝器设置在蒸发冷却空调机组上方。

冷凝器的出气口与制冷剂直接膨胀式空气冷却器的进气口之间的管道上还设置有节流阀。

蒸发冷却空调机组包括有机组壳体，机组壳体的顶部设置有二次风排风口，机组壳体靠近室内精密空调一端的侧壁上设置有出风口c，出风口c通过风管与出风口b连接；机组壳体远离室内精密空调一端的侧壁上设置有一次风进风口及二次风进风口，一次风进风口设置在二次风进风口上方；

机组壳体内按一次风流动方向分别设置有空气过滤器a、间接蒸发冷却器及直接蒸发冷却器，间接蒸发冷却器设置在二次风排风口下方，冷凝器设置在二次风排风口上方。

出风口c与直接蒸发冷却器之间还设置有挡水板。

二次风排风口内还设置有二次风排风机。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，其中蒸发冷却空调机组与室内精密空调互为备份，系统不需要再过多冗余相同的空调设备，即可保证机房的安全及稳定使用；

(2)本发明的数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，利用蒸发冷却空调机组间接段二次风带走机械制冷冷凝器的热量，与传统风冷式相比其冷凝效果大大增强；

(3)本发明的数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，其中蒸发冷却空调机组与室内精密空调有机耦合，根据不同工况系统开启不同的功能段，避免单一的制冷模式，使数据中心制冷系统全年运行费用大大降低；

(4)本发明的数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，其中蒸发冷却空调机组与室内精密空调共同使用一套送风机，既保证了冷风能够被稳定地送到冷通道内，又减少了设备初期投资；

(5)本发明的数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，其中蒸发冷却空调机组含有湿膜加湿功能，在数据中心机房湿度较低时可以实现给机房加湿的功能。

附图说明

图1是本发明数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统的结构示意图；

图2是本发明数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统中室内精密空调与蒸发冷却空调机组的结构示意图。

图中，1.蒸发冷却空调机组，2.冷风通道，3.冷风出风口，4.机房排风口，5.封闭热通道，6.室内精密空调，7.制冷剂直接膨胀式空气冷却器，8.出风口a，9.送风机，10.出风口b，11.挡水板，12.直接蒸发冷却器，13.间接蒸发冷却器，14.空气过滤器a，15.二次风进风口，16.一次风进风口，17.二次风排风机，18.二次风排风口，19.冷凝器，20.节流阀，21.压缩机，22.回风口，23.空气过滤器b，24.热风通道，25.封闭冷通道，26.风管，27.出风口c。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，如图1所示，包括有设置于机房内顶部的热风通道24、机房内地板下方形成的冷风通道2、设置在机房内地板上的多个服务器机柜单元及设置于机房内的室内精密空调6。

每个服务器机柜单元由两个服务器机柜构成，每个服务器机柜单元中的两个服务器机柜出风侧呈相对设置，两个服务器机柜出风侧之间形成封闭热通道5，每个封闭热通道5均与热风通道24连通，相邻两个服务器机柜单元之间形成封闭冷通道25，每条封闭冷通道25下部对应的地板上设置有冷风出风口3，每个封闭冷通道25通过冷风出风口3与冷风通道2连通。

室内精密空调6分别与冷风通道2及热风通道24连通，室内精密空调6还连接有设置在机房外的蒸发冷却空调机组1。

还包括设置在机房侧墙壁上的机房排风口4，机房排风口4与热风通道24连通。

如图2所示，室内精密空调6包括有空调壳体，空调壳体顶部设置有回风口22，回风口22与热风通道24连通；空调壳体相对的两侧壁上分别设置有出风口a8及出风口b10，出风口a8与冷风通道2连通，出风口b10通过风管26与蒸发冷却空调机组1连接。

空调壳体内按回风流动方向分别设置有空气过滤器b23、制冷剂直接膨胀式空气冷却器7及送风机9。

制冷剂直接膨胀式空气冷却器7呈“v”字型，设置于空气过滤器b23的下方。

出风口b10及回风口22内均设置有电动调节阀门，电动阀门由机房的控制系统控制。

制冷剂直接膨胀式空气冷却器7的出气口通过管道依次连接有设置在机房外的压缩机21及冷凝器19，冷凝器19的出气口与制冷剂直接膨胀式空气冷却器7的进气口通过管道相连，冷凝器19设置在蒸发冷却空调机组1上方。

冷凝器19的出气口与制冷剂直接膨胀式空气冷却器7的进气口之间的管道上还设置有节流阀20，；制冷剂直接膨胀式空气冷却器7与机械制冷冷凝器19通过冷媒管与压缩机21、节流阀20构成一个机械制冷循环。

如图2所示，蒸发冷却空调机组1包括有机组壳体，机组壳体的顶部设置有二次风排风口18，机组壳体靠近室内精密空调6一端的侧壁上设置有出风口c27，出风口c27通过风管26与出风口b10连接；机组壳体远离室内精密空调6一端的侧壁上设置有一次风进风口16及二次风进风口15，一次风进风口16设置在二次风进风口15上方。

机组壳体内按一次风流动方向分别设置有空气过滤器a14、间接蒸发冷却器13及直接蒸发冷却器12，间接蒸发冷却器13设置在二次风排风口18下方，冷凝器19设置在二次风排风口18上方。

空气过滤器a14为粗效或中效过滤单元。

出风口c27与直接蒸发冷却器12之间还设置有挡水板11。

二次风排风口18内还设置有二次风排风机17。

本发明的数据中心用蒸发冷却与机械制冷复合型空调系统，其运行模式可分为三种，具体如下：

(1)全回风模式

数据中心机房内封闭热通道5的回风全部通过回风口22进入室内精密空调6内，回风经过制冷剂直接膨胀式空气冷却器7降温，被冷却的回风在送风机9的作用下，首先经过出风口a8进入机房冷风通道2，之后通过冷风出风口3进入机房带走机柜的热量，最后再进入机房封闭热通道5内，如此循环。

(2)全新风模式

室外新风在送风机9的作用下，从一次风进风口16进入蒸发冷却空调机组1，先经过空气过滤器a14过滤，再依次经过间接蒸发冷却器13等湿冷却、直接蒸发冷却器12等焓冷却处理、挡水板11挡水及挡风后，由出风口a8进入机房冷风通道2，之后通过冷风出风口3进入机房带走机柜的热量，最后通过机房排风口4排出室外。

(3)新回风混合模式

数据中心机房封闭热通道5的回风一部分直接通过机房排风口4排出室外，另一部分通过回风口22进入室内精密空调6内，经过制冷剂直接膨胀式空气冷却器7降温；同时室外新风也经过蒸发冷却空调机组1处理后进入室内精密空调6内，与新回风混合后，由出风口a8进入到机房冷风通道2，之后再通过冷风出风口3进入机房带走机柜的热量，最后进入机房封闭热通道5。