一种间接蒸发冷却设备的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种制冷设备技术领域，特别是指一种间接蒸发冷却设备。


背景技术：

[0002]
在各种数据中心或计算机房中，维持内部环境的温度对数据中心的运行、提高服务器和各类设备的可靠性是必要的。据统计，为维持数据中心温度所采用的空调设备，耗电量占到数据中心总能耗的 40％以上。所以，在数据中心采用更高效节能的制冷解决方案是势在必行的。
[0003]
目前常规的数据中心用制冷设备采用风冷、水冷等机械压缩式机房空调，或冷水机组加冷冻水末端机房空调的制冷方案。
[0004]
随着间接蒸发冷却技术在数据中心制冷领域的引入，一些新建数据中心采用了间接蒸发冷却设备做为制冷方案。在目前常规的间接蒸发冷却设备上，换热器方案通常采用金属材质的空气-空气换热器，间接蒸发方案通常采用单独喷淋的方式进行。
[0005]
在以上用于数据中心的冷却控制方案中，机械压缩式机房空调方案和使用冷水机组加冷冻水型机房空调末端方案，功耗较大的压缩机部件常年运行，设备能耗较高，数据中心ppue仅能达到1.4或 1.3左右。


技术实现要素：

[0006]
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种节能的间接蒸发冷却设备，在制冷的同时节省制冷能源的消耗，减少制冷成本。
[0007]
本实用新型一种间接蒸发冷却设备，包括外壳、位于所述外壳内的风循环系统和支撑其的内框架，所述风循环系统包括空气-空气换热器，设置在所述空气-空气换热器的回风进风口的将室内回风通过所述回风进风口引入所述空气-空气换热器内与引入其内的室外冷风换热后通过所述回风排风口排回室内的送回风风机组件，以及设置在所述空气-空气换热器的室外排风口的将所述室外冷风通过所述空气-空气换热器的室外进风口引入所述空气-空气换热器内与引入其内的所述室内回风换热后通过所述室外排风口排出室外的进排风风机组件，
[0008]
还包括设置在所述内框架上的喷雾系统，所述喷雾系统包括设置在所述空气-空气换热器的室外进风口处的通过管道将高压水输送其内的多个喷雾管，每个所述喷雾管上设置多个可以将所述高压水喷成水雾的朝向所述空气-空气换热器的室外进风口内设置的喷雾孔。
[0009]
由上，本申请通过风机循环制冷和喷雾管喷雾制冷的方式使室内温度降低，以达到对室内控温的目的，该冷却方式用外界的自然低温风源和常温水源与室内高温回风换热，减少制冷能源的消耗，节省制冷成本。
[0010]
较佳的，所述喷雾系统还包括将水源升压变成所述高压水的高压泵，所述高压泵通过管道与所述喷雾管相连。
[0011]
较佳的，还包括设置在所述内框架上的喷淋系统，所述喷淋系统包括设置在所述空气-空气换热器的室外进风口侧的通过管道将水输送其内的多个喷淋管，所述喷淋管上设置有多个将水喷出形成水滴的朝向所述空气-空气换热器的室外进风口内设置的喷淋孔。
[0012]
由上，所述进排风风机组件通过所述室外进风口将室外冷风、在所述室外进风口形成的所述水雾和所述水滴引入所述空气-空气换热器内与所述送回风风机组件通过所述回风进风口引入所述空气-空气换热器内的室内回风换热以降低室内的温度；本申请通过风机循环制冷、喷雾管喷雾制冷和喷淋管喷水制冷相结合的方式使室内温度降低，以达到对室内控温的目的，该冷却方式用外界的自然低温风源和常温水源与室内高温回风换热，进一步减少制冷能源的消耗，更加节省制冷成本。
[0013]
较佳的，所述喷淋系统还包括与水源相连的水盘、以及从水盘抽取水进行循环的循环泵，所述循环泵通过管道与所述喷淋管相连。
[0014]
较佳的，所述喷雾管和所述喷淋管平行设置在喷雾架上。
[0015]
由上，喷雾管和喷淋管都设置在同一喷雾架上，不用再另外设置支架支撑喷淋管，充分利用空间使得结构布置紧凑，减少该冷却设备的整体尺寸。
[0016]
较佳的，还包括压缩机制冷系统，所述压缩机制冷系统包括蒸发器和冷凝器，
[0017]
所述空气-空气换热器沿着其长度方向相对于所述内框架的底部周向倾斜45度设置在所述内框架上，
[0018]
所述蒸发器设置在所述空气-空气换热器的回风排风口处并可拆卸的固定在所述内框架上，所述冷凝器设置在所述空气-空气换热器的室外排风口处并可拆卸的固定在所述内框架上。
[0019]
由上，本申请通过风机循环制冷、喷雾管喷雾制冷和压缩机制冷相结合或制冷风机循环制冷、喷雾管喷雾制冷、喷淋管喷水制冷和压缩机制冷相结合的方式使室内温度降低，以达到对室内控温的目的，该冷却方式用外界的自然低温风源和常温水源与室内高温回风换热，进一步减少制冷能源的消耗，更加节省制冷成本；另外空气
-ꢀ
空气换热器沿着其长度方向相对于内框架的底部周向倾斜一定角度的设置在所述内框架上，蒸发器设置所述空气-空气换热器的回风排风口处，冷凝器设置在所述空气-空气换热器的室外进风口处，在需要压缩机制冷系统时，通过送回风风机抽取的室内高温空气通过管道经过蒸发器吸收热量使空气-空气换热器的回风排风口处的空气降温后通过该回风排风口送回室内，进排风风机抽取室外低温空气进入空气-空气换热器内，通过管道送入设置在空气-空气换热器的室外排风口处的冷凝器放出热量后通过该室外排风口排出室外，该设置通过空气-空气换热器既能实现单独的风机循环制冷，也能实现单独的压缩机制冷或压缩机制冷+风机循环制冷，同时使整个冷却设备结构布置紧凑，减少了该冷却设备的整体尺寸，从而便于搬运和减少其占用面积。
[0020]
较佳的，所述送回风风机组件包括其排风口朝向所述回风进风口同时沿着所述空气-空气换热器的长度方向设置的第二送回风风机，以及其吸风口与所述第二送回风风机的吸风口相邻且两者中心线垂直的第一送回风风机。
[0021]
由上，当有两个或更多送回风风机时，一部分竖直放置，另一部分侧向放置，这样第一、二送回风风机的中心线垂直设置，相比将送回风风机整体竖直放置或整体侧向放置
的布置方式减少了该冷却设备的高度和宽度尺寸，使得该冷却设备结构更为紧凑，减少其占用面积。
[0022]
较佳的，所述内框架包括上下相连的第一内框架和第二内框架，
[0023]
所述第二送回风风机竖直设置在所述第二内框架上，
[0024]
所述第一送回风风机侧向设置在所述第一内框架上，
[0025]
所述进排风风机组件包括侧向沿着所述空气-空气换热器的长度方向同平面设置在所述第二内框架上其吸风口朝向所述室外排风口设置的多个进排风风机。
[0026]
由上，内框架分为上下两段，将第一送回风风机侧向沿着空气
-ꢀ
空气换热器的长度方向同平面设置在所述第一内框架上，其他设置在第二内框架上，在该设备的高度超高时，分成两段便于搬运；另外将第一送回风风机侧向沿着空气-空气换热器的长度方向同平面设置也减少了与空气-空气换热器的长度方向相垂直的方向上的尺寸。
[0027]
较佳的，所述外壳包括容纳所述内框架的外框架和设置在所述外框架上的组合发泡面板，
[0028]
所述组合发泡面板包括u形的第一薄板，设置在所述第一薄板的隔热材料，设置在所述隔热材料的上部并将其密封在第一薄板内的第二薄板，以及沿着所述第一薄板、所述第二薄板的边缘将其固连为一体的包边薄板。
[0029]
较佳的，所述包边薄板的横截面为开口朝向所述第一薄板、所述第二薄板的边缘设置的u形槽。
[0030]
由上，包边薄板的横截面为u形，这样将包边薄板卡在第一、二薄板的边缘并将其粘接才能使第一、二薄板和设置在第一薄板内的隔热材料形成一个整体，便于隔热。
附图说明
[0031]
图1为一种间接蒸发冷却设备的三维图；
[0032]
图2为图1所示的间接蒸发冷却设备第一部分的侧视图；
[0033]
图3为图1所示的间接蒸发冷却设备第一部分的三维图；
[0034]
图4为图1所示的间接蒸发冷却设备第二部分的侧视图；
[0035]
图5为图1所示的间接蒸发冷却设备第二部分的三维图；
[0036]
图6为图1所示的间接蒸发冷却设备的喷雾管组件和喷淋管组件的三维图；
[0037]
图7为图1所示的间接蒸发冷却设备的外壳的三维图；
[0038]
图8为图1所示的间接蒸发冷却设备的外壳上的组合发泡面板的主视图；
[0039]
图9为图1所示的间接蒸发冷却设备的外壳上的组合发泡面板的侧视图；
[0040]
图10为图1所示的间接蒸发冷却设备的外壳上的组合发泡面板的结构示意图；
[0041]
图11为图1所示的间接蒸发冷却设备的内外框架之间的保温材料的安装示意图。
[0042]
附图标记说明
[0043]
1风循环系统；
[0044]
11送回风风机组件，12空气-空气换热器，13进排风风机组件；
[0045]
111第一送回风风机，112第二送回风风机；
[0046]
2内框架，21第一内框架，22第二内框架；
[0047]
3喷雾系统；
[0048]
31高压泵，32管路组件，33喷雾组件；
[0049]
331喷雾输水管，332喷雾管；
[0050]
4喷淋系统；
[0051]
41循环泵组件，42喷淋组件，43水盘；
[0052]
411循环泵，412水位开关；
[0053]
421喷淋输水管，422喷淋管；
[0054]
5压缩机制冷系统，51压缩机，52蒸发器，53冷凝器；
[0055]
6外壳，61外框架，62组合发泡面板，63门锁构件，64保温材料；
[0056]
621第一薄板，622第二薄板，623隔热材料，624u形包边薄板；
[0057]
7电控箱。
具体实施方式
[0058]
如图1至图5所示，一种间接蒸发冷却设备，包括风循环系统1 以及支撑风循环系统1的内框架2，其中为了安装运输方便，可将该冷确设备分成上下相连的两个部分，即内框架2包括第一内框架21 和第二内框架22。第一、二内框架21，22承载整个冷却设备，其由不锈钢型材、不锈钢板材焊接而成，结构牢固，不易变形。
[0059]
风循环系统1包括送回风风机组件11、空气-空气换热器12和进排风风机组件13。
[0060]
如图1所示，空气-空气换热器12为矩形立方体结构，沿其长度方向相对于第二内框架22的底部倾斜45度后设置在第二内框架22 的底板上，沿其长度方向的左右相对的面上分别设置室外排风口和室外进风口，沿其长度方向的上下相对的面上分别设置回风进风口和回风排风口，送回风风机组件11和进排风风机组件13分别设置在空气-空气换热器12的回风进风口侧和室外出风口侧。
[0061]
送回风风机组件11包括设置在第一内框架21上的沿着空气-空气换热器12长度方向侧向设置的三个第一送回风风机111和设置在第二内框架22上的也沿着空气-空气换热器12的长度方向竖直设置的三个第二送回风风机112，这样第一、二送回风风机111，112中心轴线是相互垂直设置的，两者的吸风口也相邻；即第二送回风风机112的吸风口向上设置，其出风口向下设置在空气-空气换热器12 的回风进风口侧；从图1所示的方向来看，第一送回风风机111的吸风口可设置在第二送回风风机112的吸风口的左侧或右侧，本实施例中如图1所示第一送回风风机111的吸风口设置在第二送回风风机112吸风口的左侧。这样，第二送回风风机112从上向下将数据中心内的高温回风(以下简称室内回风)送到空气-空气换热器12 内，第一送回风风机111从右向左将室内回风吸入，由于第一送回风风机111的排风口的后部被挡住，从第一送回风风机111的排风口排出的室内回风也被送入空气-空气换热器12内，然后送入空气
-ꢀ
空气换热器12内的室内回风与后述的室外冷风换热后从与第二送回风风机112相对的空气-空气换热器12的回风排风口排出。
[0062]
第一、二送回风风机111，112中心轴线垂直设置，即送回风风机在狭窄的进风通道内，采用第二送回风风机112竖直设置，第一送回风风机111侧向设置的l型布置形式，和送回风风机全部竖直设置或全部侧向设置相比减小了送回风风机的占用空间，既减小了冷却设备的宽度，也减小了其高度，使该冷却设备结构更为紧凑。同时减弱多台送回风风机并列放置时产生的相互干扰，提高了风机效率。
[0063]
在第一、二送回风风机111，112的吸风通道里还设置有过滤器 14，如图2和图3所示，用于在将室内回风送入空气-空气换热器12 之前对其进行过滤，以便对室内的空气进行净化。
[0064]
进排风风机组件13包括上下两排共6个进排风风机沿着空气
-ꢀ
空气换热器12的长度方向侧向设置在空气-空气换热器12的室外排风口侧的第二内框架22的同一立板上，该设置充分利用冷却设备内的有限空间，减小冷却设备的与空气-空气换热器12的长度方向垂直的尺寸。进排风风机组件13将数据中心外的低温空气(以下简称室外低温空气)通过与进排风风机相对的空气-空气换热器12的室外进风口引入空气-空气换热器12内，在空气-空气换热器12内室外低温空气与室内回风换热后通过空气-空气换热器12的室外排风口排出室外。
[0065]
风机循环控温
[0066]
在数据中心外的空气温度和湿度都达到设置要求时，送回风风机组件11和进排风风机组件13以额定转速运行。室外低温空气通过进排风风机组件13引入空气-空气换热器12内，室内回风通过送回风风机组件11引入空气-空气换热器12内，在空气-空气换热器12 内，室外低温空气与室内回风换热后分别从空气-空气换热器12的回风排风口排到室内和通过空气-空气换热器12的室外排风口排到室外，依靠室外低温空气与数据中心内的回风气流进行热量交换，将室外的自然冷源冷量通过换热引入室内，实现仅通过送回风风机和进排风风机运行就可对数据中心内的温度进行控温的效果，节能且不引入新风，对室内环境的洁净度无影响。
[0067]
风机循环+喷雾系统控温
[0068]
在室外环境干球温度升高，完全依靠风机运行不能满足控温效果时，需要将喷雾系统3加入运行，因此该间接蒸发冷却设备还包括于与进排风风机组件13相对的空气-空气换热器12的室外进风口处可拆卸的固定在第二内框架22上的喷雾系统3，喷雾系统3包括设置在第二内框架22底板上的将低压水升压成高压水的高压泵31、包括进水管路和送水管路的管路组件32、以及设置在空气-空气换热器 12的室外进风口处的将高压水喷出后形成雾的喷雾组件33。如图6 所示，喷雾组件33包括与送水管路相连的喷雾输水管331和通过接头与喷雾输水管331相连的多个平行的喷雾管332，每个喷雾管332 上都有间隔设置多个细小的喷雾孔，多个喷雾管332上下平行间隔设置在喷雾架333上，喷雾架333固定在第二内框架22上。
[0069]
需要喷雾系统3喷雾时，高压泵31开始工作。高压泵31通过进水管路引入外界水源，将水压升高后，通过送水管路送入喷雾管332 中，然后从其上的较小的喷雾孔急速喷出，形成锥形细小的水雾。水雾通过进排风风机组件13引入空气-空气换热器12后迅速蒸发吸热实现制冷，在空气-空气换热器12中与送回风风机组件11引入的室内回风换热，实现制冷。
[0070]
根据制冷需求的不同，高压泵31通过变频器(未图示)调节其转速，实现对水压压力和流量的调节，进而实现喷雾蒸发量的调节，以取得较好的节能效果。
[0071]
风机循环+喷雾系统+喷淋系统控温
[0072]
进一步的，在室外环境湿球温度升高，在风机循环和微雾经过空气-空气换热器12换热后还不能满足控温要求时，需要在喷雾系统3 中加入喷淋系统4，喷淋系统4包括设置
在第二内框架22底板上的循环泵组件41、设置在喷雾架333上的喷淋组件42、进水电磁阀(未图示)和设置在循环泵组件41下部的水盘43。
[0073]
喷淋组件42包括多个一一对应的喷淋输水管421和喷淋管422，每个喷淋输水管421与送水管路322相连，喷淋输水管421通过接头与喷淋管422的端部相连，多个喷淋管422水平平行设置在喷雾架333上，且每个喷淋管422上都设置有多个比喷雾孔大的喷淋孔。
[0074]
此时喷雾系统3工作的同时，进水电磁阀开启，外界水通过进水管路321进入设置在循环泵411下部的水盘43中，水盘43中的水位高度通过水位开关412控制，当水位高度到达循环泵411的启动高度后启动循环泵411，循环泵411将其泵出的水通过管路输送到喷淋管422中，从喷淋管422上的喷淋孔通过排风风机组件13被吸入空气-空气换热器12内，少部分水被蒸发吸收送回风风机组件引入的回风的热量，大部分通过较低水温和高温回风换热，实现数据中心内的降温。
[0075]
循环泵411采用防水型水泵，并放置在水盘43内，无需单独设置循环泵411安装空间，并简化水管连接，提高冷却设备内部的空间利用率，减小冷却设备尺寸。
[0076]
压缩机制冷控温或风机循环+喷雾系统+喷淋系统+压缩机制冷控温
[0077]
当风机循环、喷雾系统和喷淋系统无法工作或全部一起工作也无法达到控制数据中心内的温度时，需要启动传统的制冷模式，所以该间接蒸发冷却设备还包括压缩机制冷系统5，压缩机制冷系统5 包括设置在第二内框架22底板上的压缩机51、设置在空气-空气换热器12回风排风口侧的蒸发器52、设置在空气-空气换热器12室外排风口侧的冷凝器53以及相关制冷组件。由于空气-空气换热器12 从其长度方向看采用倾斜45
°
的方式安装在第二内框架22的底板上，该设置使得蒸发器52、冷凝器53、喷雾管332和喷淋管422可以紧贴空气-空气换热器12的表面安装在第二内框架22上，其中蒸发器52和冷凝器53均与出风口紧密贴合，以缩小安装空间，同时使蒸发器52、冷凝器53表面风速更加均匀，提高换热效率，该设置充分利用内部结构空间，使该冷却设备结构紧凑。
[0078]
在需要压缩机制冷系统时，通过送回风风机抽取的室内高温空气通过管道经过蒸发器52吸收热量使空气-空气换热器12的回风排风口处的空气降温后通过该回风排风口送回室内，进排风风机抽取室外低温空气进入空气-空气换热器12内，通过管道送入设置在空气
-ꢀ
空气换热器12的室外排风口处的冷凝器53放出热量后通过该室外排风口排出室外，该设置通过空气-空气换热器12既能实现单独的风机循环制冷，也能实现单独的压缩机制冷或压缩机制冷和其他任何一种节能制冷组合方式，同时使整个冷却设备结构布置紧凑，减少了该冷却设备的整体尺寸，从而便于搬运和减少其占用面积
[0079]
如图7所示，冷却设备设置在一方形外壳6中，该方形外壳6 包括由铝型材加工而成的外框架61，以及安装在外框架61上的由铝板、pvc板、pvc型材加工组合加工成的组合发泡面板62。其中无需打开的发泡面板62从内部与外框架61铆接在一起。具有外观新颖、密封性好、无外露螺钉、防冷桥等优点。
[0080]
进排风风机、送回风风机、高压泵31、循环泵411等需要检修的零部件的外侧的组合发泡面板62上装有门锁构件63，如图8和图 9所示，无需拆卸螺钉，使用专用钥匙便可快速便捷的打开组合发泡面板62，对零部件进行检修。同时防止户外无关人员使用螺丝刀等常用工具打开冷却设备门板。
[0081]
如图10所示，组合发泡面板62包括u形的由铝板加工而成的第一薄板621，发泡剂
作为隔热材料623的一种设置在第一薄板621 内，由pvc板加工而成的第二薄板622设置在隔热材料623的上部并将其密封在第一、二薄板621，622形成的空间内，该组合发泡面板62的边缘设置有pvc型材的u形包边薄板624，其将第一、二薄板621和隔热材料623包成一个整体。在该组合发泡面板62上设置多个专用的门锁构件63，用于打开该活动的组合发泡面板方便对检修零部件进行维修。
[0082]
该方形外壳6的外侧还设置有外置式的电控箱7，无需打开冷却设备门板即可对电控箱内部进行检查、操作。
[0083]
如图11所示，内框架2的外侧设置有由铝合金型材加工的外框架61，内框架2与外框架61之间、外框架61型材的内孔内均安装有柔性保温材料64，使得内、外框架2,61间密封严密。
[0084]
以上实施例中结构分为两段安装，主要是考虑运输搬运方便，在进排风风机、送回风风机没有那么多的情况下内框架2可以作为一个整体设计。
[0085]
以上的风机循环、喷雾系统、喷淋系统和压缩机制冷控温中，从实现制冷功能上的任何一种压缩机制冷是常设的制冷模式，在下面的节能模式中的任何一种都不能使数据中心内的温度达到设定温度时使用，所述的节能模式包括风机循环，风机循环+喷雾系统，风机循环+喷雾系统+喷淋系统或风机循环+喷淋系统中的任何一种模式。
[0086]
该冷却设备不仅可以对存有大量运行的机器设备的数据中心内的温度进行控制，还可以对其他任何需要控温的室内环境进行温度控制。
[0087]
本实用新型提供一种结构紧凑又节能的间接蒸发冷却设备，结构上采用分段式的结构设计，解决部分情况下进排风风机、送回风风机设置较多导致该冷却设备超高超重带来的搬运、安装不便的问题；该冷却设备的空气-空气换热器12沿其长度方向周向旋转45度后安装在第二内框架22上，使得喷雾管332和喷淋管422、蒸发器52、冷凝器53可以依次紧贴空气-空气换热器12的沿其长度方向的室外进风口、回风排风口和室外排风口设置，该设置使得冷却设备紧凑，减少冷却设备的长度和高度；第二送回风风机竖直设置、第一送回风风机侧向设置，两者的中心线垂直，在第一、二送回风风机设置多个时，相比将第一、二送回风风机全部竖直设置或全部侧向设置，减少了冷却设备的尺寸。
[0088]
节能上采用以传统的压缩机制冷模式为补充，以风机循环，风机循环+喷雾系统，风机循环+喷雾系统+喷淋系统或风机循环+喷淋系统中的任何一种节能模式运行的制冷方式控温。采用这类制冷方案的数据中心ppue约为1.2～1.3。
[0089]
采用双层内框架的结构，改善普通装配式内框架结构强度不够、尺寸较大时易变形的问题；内部结构布局紧凑、灵巧，解决同类产品外形尺寸大，生产、运输、安装不便，且成本高的问题；外部面板采用铝合金、pvc型材+铝板、pvc板组合发泡的形式，改善普通钣金加工面板观感质量、密封、保温效果，并取消外露螺钉，防止产生冷桥；机组内部需要维护的部件外侧采用快拆式面板，提高维护、检修的工作效率。
[0090]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。