一种预冷热管间接蒸发冷却器及控制方法与流程

[0001]
本发明涉及空调设备技术领域，更具体的涉及一种预冷热管间接蒸发冷却器及控制方法。


背景技术：

[0002]
随着idc(internet data center，互联网数据中心)产业的发展和科技水平的不断进步，idc能源效率的问题得到越来越多的关注。我国已经对idc的能耗做出了明确限制要求，未来数据中心能源使用系数需要低于1.4，这要求idc的空调尽可能使用自然冷源。间接蒸发冷却技术因为其节电、环保、高效、采用空气冷源的优点，逐渐进入idc空调市场。
[0003]
间接蒸发冷却是通过空气对水的蒸发吸热来制冷，当所使用的空气具有较大的干湿球温度差时，能得到良好的空气冷却效果。因此，间接蒸发冷却技术极为适合室外常年干湿球温度相差较大的地区。相比于直接蒸发冷却，间接蒸发冷却具有空气湿度可控，室内外空气不接触，室内空气质量能得到保证等优点。总体而言，使用间接蒸发冷却器后，干燥地区和中等湿度地区可在不使用压缩制冷的情况下将空气处理到规定的温湿度，达到大大减少电能消耗的目的。
[0004]
间接蒸发冷却技术由间接蒸发冷却器来完成。目前市场上的间接蒸发冷却器主要有板式间接蒸发冷却器和热管式间接蒸发冷却器两种形式。板式间接蒸发冷却器优点是换热效率高、制造工艺比较成熟，目前应用较多。存在的主要问题是流道窄小，容易堵塞，尤其是空气含尘量大的场合，随着运行时间的增加，换热效率急剧降低，流动阻力大，布水不均匀、浸润能力较差。同时使用的金属材料易被腐蚀，造成结垢、维护困难等。热管式间接蒸发冷却器优点是布水均匀，容易形成稳定水膜，有利于蒸发冷却的进行。存在的主要问题是占地空间较大。
[0005]
为更好地节能环保，如何把间接蒸发冷却技术应用到不同场景，实现有效利用自然冷、最大限度提升能源利用率是当前急需解决的问题。


技术实现要素：

[0006]
本发明实施例提供一种预冷热管间接蒸发冷却器及控制方法，可以有效利用自然冷风，最大限度提升能源利用率。
[0007]
本发明实施例提供一种预冷热管间接蒸发冷却器，包括：机组壳体，所述机组壳体上设置有二次风进风口，二次风排风口；
[0008]
所述机组壳体按照二次进风流向依次设置二次风进风口、二次风进气过滤器、第一温度传感器、二次风进气百叶开关、二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室、湿膜加湿器、热管式主换热器、二次风出口旁通百叶开关、二次风回风管、二次风排风口；
[0009]
且二次风进风口、二次风进气过滤器、第一温度传感器、二次风进气百叶开关、二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室、湿膜加湿器、热管式主换热器、二次风出口旁通百叶开关、二次风回风管、二次风排风口连接形成循环回路。
[0010]
优选地，还包括：二次风出口百叶开关；
[0011]
所述二次风排风口包括第一二次风排风口和第二二次风排风口；
[0012]
所述二次风出口百叶开关和所述二次风出口旁通百叶开关的进气端与所述热管式主换热器连通；
[0013]
所述二次风出口百叶开关出气端与所述第一二次风排风口连通；
[0014]
所述二次风出口旁通百叶开关的出气端通过所述二次风回风管与所述第二二次风排风口连通。
[0015]
优选地，还包括二次风排风腔；
[0016]
所述二次风排风腔的进气端与所述热管式主换热器连通，二次风排风腔的出气端分别与所述二次风出口百叶开关和所述二次风出口旁通百叶开关连通，其中，所述二次风出口百叶开关和所述二次风出口旁通百叶开关位于所述二次风排风腔的两个相邻的侧壁上。
[0017]
优选地，还包括一次风进风口和一次风排风口；
[0018]
所述一次风进风口和所述第一二次风排风口均设置在所述机组壳体的第一侧壁上，且所述第一二次风排风口位于所述一次风进风口的上方；
[0019]
所述一次风排风口和所述二次风进风口均设置在所述机组壳体的第二侧壁上，且所述二次风进风口位于所述一次风排风口的上方；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁相互对称。
[0020]
优选地，还包括循环冷却水，所述循环冷却水设置的一端与水箱连通，设置在水箱内的变频水泵将所述循环冷却水依次送入所述二次风表冷器、所述喷淋室和所述湿膜加湿器；
[0021]
所述喷淋室包括细水雾喷头、接水盘和回水管；所述细水雾喷头位于所述喷淋室的顶端，所述接水盘位于所述喷淋室的底端，且与所述回水管连通。
[0022]
优选地，还包括第一温度传感器、第二温度传感器和第二温度传感器；
[0023]
所述第一温度传感器设置在二次风排风腔内，用于检测从所述热管式主换热器换热后的二次风的温度；
[0024]
所述第二温度传感器设置在所述二次风进气过滤器之后，用于检测从所述二次风进风口进入的二次风的温度。
[0025]
优选地，还包括：一次风排风扇和二次风排风扇；
[0026]
所述一次风排风扇设置在一次风排风口上；
[0027]
所述二次风排风扇设置在二次风排风口上。
[0028]
本发明实施例还提供了一种控制方法，用于上述预冷热管间接蒸发冷却器，所述方法包括：
[0029]
当从二次风进气口进入的二次进风的温度高于设定温度时，将二次风进气百叶开关和二次风旁通百叶开关打开，以使二次进风依次通过二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室和热管式主换热器；
[0030]
通过所述热管式主换热器的二次风与通过一次风进气口进入的一次风进行换热形成二次出风，若二次出风温度低于所述二次进风温度时，关闭二次风出口百叶开关，以使所述二次出风经过二次风回风管、二次风预冷热管式换热器和第二二次风排风口排出。
[0031]
优选地，所述通过所述热管式主换热器的二次风与通过一次风进气口进入的一次风进行换热形成二次出风之后，还包括：
[0032]
若二次出风温度高于所述二次进风温度时，打开二次风出口百叶开关，关闭二次风旁通百叶开关，以使所述二次出风经第一二次风排风扇排出。
[0033]
优选地，所述方法还包括：
[0034]
当从二次风进气口进入的二次进风的温度低于设定温度时，将二次风进气百叶开关和二次风排风百叶开关打开，并将二次风旁通百叶开关关闭，以使二次进风依次通过二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室和热管式主换热器并经第一二次风排风口排出。
[0035]
本发明实施例提供一种预冷热管间接蒸发冷却器，包括：机组壳体，所述机组壳体上设置有二次风进风口，二次风排风口；所述机组壳体按照二次进风流向依次设置二次风进风口、二次风进气过滤器、第一温度传感器、二次风进气百叶开关、二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室、湿膜加湿器、热管式主换热器、二次风出口旁通百叶开关、二次风回风管、二次风排风口；且二次风进风口、二次风进气过滤器、第一温度传感器、二次风进气百叶开关、二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室、湿膜加湿器、热管式主换热器、二次风出口旁通百叶开关、二次风回风管、二次风排风口连接形成循环回路。该冷却器将通过二次风进风口进入的二次风依次流经二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室和湿膜加湿器，在流经过程中分别二次出风、循环冷却水进行预冷换热，从而可以将二次风的温度进一步降低，实现制冷效果。与现有技术中的直接蒸发相比，间接蒸发冷却器处理空气不受外部介质的污染，湿度不会增加，不会引起处理空气室内湿负荷增加，冷却温度随间接蒸发方式可能比湿球温度低。因此，该间接蒸发冷却器依靠循环冷却水获取冷量，无需使用压缩机和制冷剂，绿色环保。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]
图1为本发明实施例提供的一种预冷热管间接蒸发冷却器主视图；
[0038]
图2为本发明实施例提供的一种预冷热管间接蒸发冷却器俯视图；
[0039]
其中，一次风进风口101、一次风进气过滤器101-1、一次风排气口102、一次风排气扇102-1、二次风进风口103、二次风进气过滤器103-1、第二温度传感器103-2、第一二次风排风口104-1、第一二次风排风扇104-2、第二二次风排风口105-1、第二二次风排风扇105-2、二次风进气百叶开关106-1、二次风旁通百叶开关106-2、二次风排风百叶开关106-3、热管式主换热器107-1、二次风预冷热管式换热器107-2、二次风表冷器108、喷淋室109、湿膜加湿器110、二次风回风管111-1、水箱112-1、压力传感器112-2、一次风排风腔113-1、二次风排风腔113-2。
具体实施方式
[0040]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]
图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种预冷热管间接蒸发冷却器主视图，图2示例性的示出了本发明实施例提供的一种预冷热管间接蒸发冷却器俯视图，以下结合图1和图2，详细介绍本发明实施例提供的间接蒸发冷却器。
[0042]
如图1所示，该间接蒸发冷却器主要包括机组壳体，在机组壳体的两侧设置有一次风进风口101、一次风排气口102、二次风进风口103、二次方排风口；在机组壳体内部主要设置有二次风预冷热管式换热器107-2、二次风表冷器108、喷淋室109、湿膜加湿器110、热管式主换热器107-1、二次风回风管111-1等设备。
[0043]
具体地，如图1和图2所示，二次风进风口103和一次风排气口102均设置在机组壳体的一个侧壁上，且二次风进风口103位于一次风排气口102的正上方。与二次风进风口103连通的二次风管路上设置有二次风进气过滤器103-1，该二次风进气过滤器103-1可以选择具有初级过滤效果或者中级过滤效果的过滤器，其具体选择方式可以根据间接蒸发冷却器的适应场景来确定，在本发明实施例中，对二次风进气过滤器103-1的具体过滤效果不做限定。
[0044]
进一步地，为了能够时刻确认通过二次风进风口103流入的二次进风的温度，优选地，在二次风进气过滤器103-1与二次风进风口103之间或者在二次风进气过滤器103-1的后面设置有第二温度传感器103-2，该温度传感器用于检测从二次风进风口103进入到二次进风的实时温度。在本发明实施例中，对第二温度传感器103-2的具体型号不做限定。
[0045]
当二次进风通过二次风管路内的二次风进气过滤器103-1之后，则可以通过设置在二次风进气过滤器103-1一侧的二次风进气百叶开关106-1进入到二次风预冷热管式换热器107-2内。在本发明实施例中，为了确认进入的二次进风是否需要与来自于二次风回风管内的二次出风进行换热，需要确认二次进风的温度与二次出风的温度，当二次进风的温度高于二次出风的温度时，则在打开二次风进气百叶开关106-1的同时，打开二次风旁通百叶开关106-2并关闭二次风排风百叶开关106-3，通过上述操作，可以使得二次进风进入到二次风预冷热管式换热器107-2内时与通过二次风预冷热管式换热器107-2准备从第二二次风排风口105-1排出的二次出风进行换热；当二次进风的温度低于二次出风的温度时，则在打开二次风进气百叶开关106-1的同时，关闭二次风旁通百叶开关106-2，通过上述操作，可以使得二次进风通过二次风预冷热管式换热器107-2，直接流入到与二次风预冷热管式换热器107-2连接的二次风表冷器108内。
[0046]
进一步地，通过二次风进气百叶的二次进风会流入到二次风预冷热管式换热器107-2，与通过二次风回风管111-1流出且准备从二次风排风口排出的二次出风进行换热，这次换热也可以称为二次进风的第一次预冷；需要说明的是，如图1所示，本发明实施例提供的二次风排风口包括两个，分别为第一二次风排风口104-1和第二二次风排风口105-1。具体地，第一二次风排风口104-1与一次风进风口101均设置在机组壳体第一侧壁上，且第一二次风排风口104-1位于一次风进风口101的上方，其中，在一次风进风口101的外侧还设
置有一次风进气过滤器101-1。一次风排风口102和二次风进风口103均设置在机组壳体的第二侧壁上，第二二次风排风口105-1位于机组壳体的顶端，且靠近设置二次风进风口103的第二侧壁。第二二次风排风口105-1上还设置有第二二次风排风扇105-2，通过该第二二次风排风扇105-2，可以加速二次出风从第二二次风排风口105-1排出。
[0047]
进一步地，二次进风完成第一次预冷之后，则会进入到二次风表冷器108，在本发明实施例中，二次风表冷器108类似暖气片一样，包括多个表冷片，与表冷片连通的水管的进水端设置有二次风表冷器108进水阀，并且还设置有二次风表冷器108旁通管和二次风表冷器108旁通阀。在本发明实施例中，二次风表冷器108内流动循环冷却水，当二次进风通过二次风表冷器108之后，与二次风表冷器108进行的第二次预冷换热。
[0048]
当二次进风通过二次风表冷器108之后，进入喷淋室109，如图1所示，喷淋室109包括的顶端设置有多个细水雾喷头，在喷淋室109的下方设置有接水盘以及在接水盘的底部安装有回水管。
[0049]
具体地，细水雾喷头的进水端流入循环冷却水，二次风在喷淋室109与喷淋的水汽做全热换热，即部分水汽蒸发进入到二次进风，并吸热降温，因此，二次进风通过喷淋室109时，进行了第三次换热，通过喷淋室109的二次进风的温度接近露点温度。
[0050]
进一步地，通过喷淋室109的二次进风继续进入到湿膜加湿器110，进一步地吸湿降温。在本发明实施例中，湿膜加湿器110的管道中设置有温湿度传感器，通过该温湿度传感器，可以测量二次进风的温度和湿度。再者，湿膜加湿器110的进水端还设置有压力传感器112-2和流量调节阀。
[0051]
需要说明的是，上述循环冷却水来自于水箱112-1，具体地，循环冷却水的进水端延伸至水箱112-1，与水箱112-1连通，该设置在水箱112-1内的变频水泵用于向循环冷却水提供动力，将循环冷却水依次送入二次风表冷器108、喷淋室109和湿膜加湿器110。
[0052]
具体地，循环冷却水的一个出水管与二次风表冷器108的进水端连通，且设置在二次风表冷器108进水端的二次风表冷器108进水阀用于控制循环冷却水进入二次风表冷器108流量。
[0053]
循环冷却水的一个出水管与细水雾喷头的进水端连通，细水雾喷头将循环冷却水喷洒在喷淋室109，而设置在喷淋室109下方的接水盘可以对喷淋室109的水进行回收，设置在接水盘底部的回水管可以将回收水流出。循环冷却水的另一个出水管与湿膜加湿器110的进水端连通。
[0054]
经过四次换热的二次进风流入热管式主换热器107-1，与通过一次风进风口101进入的一次进风相遇，二次进风吸收一次进风的热量，即进行了第五次换热，此次二次进风的温度高于露点温度，形成二次出风。
[0055]
需要说明的是，如图1所示，由于一次风进风口101位于第一二次风排风口104-1的下方，当二次风旁通百叶开关106-2打开时，则通过一次风进风口101进入的一次风可以通过二次风旁通百叶开关106-2进入到二次风排风腔113-2，而通过热管式主换热器107-1的二次进风也会进入到二次风排风腔113-2内，因此，二次进风与一次进风在二次风排风腔113-2内进行了第五次换热，然后形成二次出风。
[0056]
当吸收热量的二次出风的温度低于二次进风的温度时，则二次出风依次通过二次风旁通百叶开关106-2，流入二次风回风管111-1内，然后依次通过二次风预冷热管式换热
器107-2、第二二次风排风扇105-2和第二二次风排风口105-1排出。
[0057]
在实际应用中，当二次出风进入到二次风预冷热管式换热器107-2内时，可以与通过二次风进风口103进入的二次进风进行第一次换热。
[0058]
需要说明的是，在第一二次风排风口104-1上从内至外依次二次风排风百叶和第一二次风排风风扇，该二次风排风百叶通过二次风排风百叶开关106-3控制，即通过对二次风排风百叶开关106-3的控制，可以确定二次出风是否通过第一二次风排风口104-1排出。
[0059]
如图1所示，二次风回风管111-1的入口位于二次风旁通百叶开关106-2对应的二次风旁通百叶的一侧，二次风回风管111-1的另一端通过二次风预冷热管式换热器107-2，然后与第二二次风排风口105-1相连。
[0060]
在本发明实施例中，还包括有第一温度传感器和第三温度传感器，第一温度传感器设置在热管式主换热器107-1的一侧，即设置在二次风排风腔113-2内，用于检测从热管式主换热器107-1换热后的二次风的温度；第三温度传感器设置在一次风进风口101和第一二次风排风口104-1之间，用于检测从一次风进风口101进入的一次进风的温度。
[0061]
为了更详细的介绍该间接蒸发冷却器，以下介绍该间接蒸发冷却器的控制方法，具体包括以下步骤：
[0062]
步骤101，当从二次风进气口进入的二次风的温度高于设定温度和第二二次风排风温度时，将二次风进气百叶开关打开并关闭二次风旁通百叶开关，以使二次风依次通过二次风预冷热管式换热器、二次风二次风表冷器、喷淋室和热管式主换热器；
[0063]
步骤102，通过所述热管式主换热器的二次风与通过一次风进气口进入的一次风进行换热形成二次出风，若二次出风温度低于所述二次风温度时，关闭或部分关闭二次风排风百叶开关，所述二次出风经过二次风回风管、二次风预冷热管式换热器和第二二次风排风口排出。
[0064]
在步骤101中，根据设置的第二温度传感器103-2判断二次进风的实时温度，当二次进风温度高于第二二次风排风口105-1的排风温度时，打开二次风进气百叶开关106-1、二次风旁通百叶开关106-2，并关闭二次风出口百叶开关106-3，使二次进风先流经二次风预冷热管式换热器107-2，与通过二次风回风管111-1流出的二次出风进行换热，即二次进风与二次出风进行了第一次换热，称为二次进风第一次预冷。
[0065]
二次进风经过第一次预冷之后，进入到二次风表冷器108，二次风表冷器108的管内装有循环冷却水，因此，二次进风通过二次风表冷器108之后，与二次风表冷器108进行了第二次预冷换热。
[0066]
二次预冷后的二次进风从二次风表冷器108通过之后，进入喷淋室109，与喷淋室109内有喷淋的水汽做全热换热，即部分水汽蒸发进入二次进风，并吸热降温。因此，二次进风通过喷淋室109时，进行了第三次换热，二次进风的温度接近露点温度；然后二次进风继续进入湿膜加湿器110，进一步吸湿降温。
[0067]
经四次换热的二次进风流入热管式主换热器107-1，与通过一次风进风口101进入的一次进风相遇，进行了第五次换热，二次进风吸收了一次进风的温度，变成二次出风，二次出风的温度高于露点温度。
[0068]
在步骤101中，还包括一种情况，根据设置的第二温度传感器103-2判断二次风的实时温度，若确定二次风进气温度低于二次出风温度，则打开二次风进气百叶开关106-1和
二次风排风百叶开关106-3，关闭二次风旁通百叶开关106-2，二次进风经二次风进气过滤器103-1后直接流向二次风表冷器108，二次进风与二次风表冷器108进行第一次换热；
[0069]
第一换热之后的二次进风从而二次风表冷器108通过之后，进入喷淋室109，进入喷淋室109，与喷淋室109内有喷淋的水汽做全热换热，即部分水汽蒸发进入二次进风，并吸热降温。因此，二次进风通过喷淋室109时，进行了第二次换热，二次进风的温度接近露点温度；然后二次进风继续进入湿膜加湿器110，进一步吸湿降温。
[0070]
二次进风在主换热器吸热后直接经第一二次风排风扇104-2排入环境空气。
[0071]
在步骤102中，若确定二次出风温度低于二次风温度时，则二次出风需要经过二次风回风管111-1、二次风预冷热管式换热器107-2和第二二次风排风口105-1排出。
[0072]
进一步地，若二次出风的温度高于二次进风的温度时，则需要打开二次风排风百叶开关106-3，关闭二次风旁通百叶开关106-2，二次出风经第一二次风排风扇104-2排入环境空气。
[0073]
综上所述，本发明实施例提供一种预冷热管间接蒸发冷却器，包括：机组壳体，所述机组壳体上设置有二次风进风口，二次风排风口；所述机组壳体按照二次进风流向依次设置二次风进风口、二次风进气过滤器、第一温度传感器、二次风进气百叶开关、二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室、湿膜加湿器、热管式主换热器、二次风出口旁通百叶开关、二次风回风管、二次风排风口；
[0074]
且二次风进风口、二次风进气过滤器、第一温度传感器、二次风进气百叶开关、二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室、湿膜加湿器、热管式主换热器、二次风出口旁通百叶开关、二次风回风管、二次风排风口连接形成循环回路。该冷却器将通过二次风进风口进入的二次风依次流经二次风预冷热管式换热器、二次风表冷器、喷淋室和湿膜加湿器，在流经过程中分别二次出风、循环冷却水进行预冷换热，从而可以将二次风的温度进一步降低，实现制冷效果。与现有技术中的直接蒸发相比，间接蒸发冷却器处理空气不受外部介质的污染，湿度不会增加，不会引起处理空气室内湿负荷增加，冷却温度随间接蒸发方式可能比湿球温度低。因此，该间接蒸发冷却器依靠循环冷却水获取冷量，无需使用压缩机和制冷剂，绿色环保。
[0075]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0076]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。