聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的製作方法
2023-05-31 18:55:51 4
聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種新型的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其在箱體內設置兩路空氣流路，第一路空氣流路設置於數據中心熱空氣入口和冷空氣出口之間且沿數據中心熱空氣入口依次設置第一空氣過濾器、第一空氣風機和間接蒸發換熱模塊，第二路空氣流路設置於室外空氣入口和室外空氣出口之間且間接蒸發換熱模塊也位於第二路空氣流路中，第二路空氣流路沿室外空氣入口依次設置第二空氣過濾器、間接蒸發換熱模塊和噴淋器；第一路空氣流路從所述間接蒸發換熱模塊的聚合物管道內流過，第二路空氣流路從間接蒸發換熱模塊的聚合物管道外表面流過。本實用新型提出的數據中心冷卻系統架構簡單，換熱效率高，能夠大幅度降低數據中心能耗。
【專利說明】
聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及製冷換熱技術領域，尤其涉及一種新型的用於大型數據中心的採用聚合物間接蒸髮式製冷的數據中心冷卻系統。
【背景技術】
[0002]數據中心是大型企事業數據存儲、處理與共享核心，數據中心的節能減排已經成為社會重點關注的行業之一。據測算目前數據中心的總能耗佔全社會總能耗的I?2%，具體來說，在一個數據中心中，對其冷卻製冷的能耗已經佔到了數據中心的總能耗的38 %左右的比例，並且已經佔到了數據中心基礎建設能耗的高達80%的比例，所以對數據中心冷卻製冷所採用的製冷系統的節能是數據中心節能最重要的方面，也是降低數據中心能源消耗的重要途徑，是實現開發數據中心節能潛力最大的方面。
[0003]數據中心需要全年冷卻製冷，因此數據中心比常規的商業建築具有一個得天獨厚的條件，即其可以藉助通風或換熱的方式利用室外自然界的低溫冷源來冷卻機房，而不需使用機械製冷來冷卻機房。利用自然界的低溫冷源來冷卻製冷的這類冷卻方法可以統稱為自然冷卻(Free Cooling)，常見的有兩種基本自然冷卻方式，即:直接自然冷卻方式和間接自然冷卻方式，這兩種自然冷卻方式在實際應用中各有優缺點，具體說明如下:I)在換熱效率方面，採用直接自然冷卻方式可以直接利用自然冷源，故換熱效率較高，採用間接自然冷卻方式不能夠直接利用自然冷源，並且可能利用自然冷源的時間小於採用直接自然冷卻方式，故換熱效率較低;2)在對數據中心內部影響方面，採用直接自然冷卻方式通常是將室外空氣直接引入室內，故需要處理灰塵、酸性鹼性氣體以及鹽分等汙染物，當利用自然水源時還需要防止對水源的熱汙染，而採用間接自然冷卻方式則對數據中心內部以及周圍環境無較大影響;3)運行時間限制方面，在夏季高溫高溼、冬季低溫或者沙塵天氣等條件下將無法使用直接自然冷卻方式，需要傳統製冷系統作為備份使用，而在夏季高溫高溼、冬季低溫或者沙塵天氣等條件下採用間接自然冷卻方式則需要增加額外的換熱流程(夏季高溫)，或加入防凍劑(冬季防凍)等措施，因此將會導致採用間接自然冷卻方式的夏季能耗通常大於傳統製冷系統。目前間接自然冷卻方式常用的間接換熱器件均採用金屬作為熱交換媒介，即稱之為金屬熱交換器，在實際應用時，該類型的熱交換器非常容易產生水垢，因此必須要設置額外的水過濾器過濾產生純淨水以備使用，增加了系統成本和使用複雜度;此外，目前常用的金屬熱交換器均為板式換熱器，通常間隔設置為多層板結構，相鄰兩層之間依次連通室內及室外空氣，這種架構對空氣品質要求較高，需要更多的日常維護工作。綜上所述，在數據中心冷卻應用領域，急需一種方式簡單、應用靈活、且能夠大幅度降低數據中心能源消耗的冷卻途徑。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型針對數據中心採用傳統的直接自然冷卻方式通常會帶來無法控制的灰塵、氣體汙染或水源熱汙染，並且在極端氣候條件下將無法正常使用的問題，以及採用傳統的間接自然冷卻方式的金屬熱交換器結垢帶來的換熱效率降低，需要水處理及更多的維護工作等問題，提出了一種聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，採用以聚合物管道陣列的間接蒸發換熱模塊為核心，配合特定結構的兩路空氣流路的系統架構，結構簡單、應用方便、靈活，能夠長時間、大範圍推廣使用，並且大大降低數據中心的能源消耗，且不會給數據中心及周圍環境帶來汙染。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]一種聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，包括箱體，所述箱體設置有數據中心熱空氣入口、冷空氣出口、室外空氣入口和室外空氣出口且在箱體內設置兩路空氣流路，所述兩路空氣流路交叉設置，第一路空氣流路設置於數據中心熱空氣入口和冷空氣出口之間且沿數據中心熱空氣入口依次設置第一空氣過濾器、第一空氣風機和間接蒸發換熱模塊，第二路空氣流路設置於室外空氣入口和室外空氣出口之間且所述間接蒸發換熱模塊也位於第二路空氣流路中，第二路空氣流路沿室外空氣入口依次設置第二空氣過濾器、間接蒸發換熱模塊和噴淋器;還包括設置在室外空氣出口處的第二空氣風機;所述間接蒸發換熱模塊為具有兩個以上並排間隔設置的聚合物管道的陣列結構，所述第一路空氣流路從所述間接蒸發換熱模塊的聚合物管道內流過，所述第二路空氣流路從所述間接蒸發換熱模塊的聚合物管道外表面流過。
[0007]所述第二空氣風機設置在箱體外側；
[0008]或所述第二空氣風機設置在箱體內側並位於噴淋器與室外空氣出口之間。
[0009]所述第二空氣過濾器和室外空氣入口均設置在間接蒸發換熱模塊的下方，所述噴淋器、第二空氣風機和室外空氣出口均設置在間接蒸發換熱模塊的上方。
[0010]所述間接蒸發換熱模塊的聚合物管道的外壁上設置有凸起結構;和/或，所述聚合物管道中設置有支架。
[0011]所述第二路空氣流路中還設置有除霧器，所述除霧器設置在噴淋器的上方。
[0012]所述數據中心冷卻系統還包括設置在箱體中的制冷機，所述制冷機包括壓縮機、冷凝器和蒸發器，所述蒸發器設置在第一路空氣流路中並位於間接蒸發換熱模塊與冷空氣出口之間，所述冷凝器設置在第二路空氣流路中並位於除霧器上方。
[0013]所述噴淋器包括若干個向間接蒸發換熱模塊的聚合物管道外表面噴淋水的旋轉噴淋頭且均設置在間接蒸發換熱模塊上方。
[0014]所述第二空氣過濾器和室外空氣入口均為若干個且一一對應設置在箱體下側面，所述第二空氣過濾器為網狀過濾器且一一對應覆蓋室外空氣入口 ；
[0015]和/或，所述數據中心熱空氣入口和冷空氣出口分別設置在箱體底面上兩側相對的位置，且所述數據中心熱空氣入口處設置數據中心熱空氣入口風閥，所述冷空氣出口處設置冷空氣出口風閥。
[0016]所述第一空氣風機為2?6個且均為變頻離心風機；
[0017]和/或，所述第二空氣風機為2?6個且均為變頻軸流風機。
[0018]所述箱體在側面上配置檢修門；
[0019]和/或，所述數據中心冷卻系統還包括電控櫃，所述電控櫃設置在箱體中。
[0020]本實用新型的技術效果如下:
[0021]本實用新型涉及的一種新型的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，包括箱體，並且箱體設置有數據中心熱空氣入口、冷空氣出口、室外空氣入口和室外空氣出口且在箱體內設置兩路空氣流路，採用以間接蒸發換熱模塊為冷卻換熱核心，配合兩路空氣冷卻換熱流路的系統架構，結構簡單，無需佔用數據中心內部空間，從而提高了數據中心內部單位面積的利用率，降低了數據中心單位面積的分攤成本;上述兩路空氣流路交叉設置，第一路空氣流路設置於數據中心熱空氣入口和冷空氣出口之間且沿數據中心熱空氣入口依次設置第一空氣過濾器、第一空氣風機和間接蒸發換熱模塊，第二路空氣流路設置於室外空氣入口和室外空氣出口之間且間接蒸發換熱模塊也位於第二路空氣流路中，第二路空氣流路沿室外空氣入口依次設置第二空氣過濾器、間接蒸發換熱模塊、噴淋器和第二空氣風機，這種系統結構應用方便、靈活，適合於數據中心的長時間、大範圍推廣使用，採用間接蒸發換熱模塊，利用向未飽和溼空氣加入液態水，液態水蒸發吸收空氣中的顯熱，從而將溼空氣冷卻的方式，增大間接自然冷卻的換熱效率，同時增加間接自然冷卻的可用時間，從而達到節省製冷能量消耗，結合兩路交叉設置的空氣流路實現數據中心內部冷熱空氣間接冷卻換熱以及室外冷熱空氣間接冷卻換熱，兩路交叉設置的空氣流路中的第一路空氣流路從間接蒸發換熱模塊的聚合物管道內流過，第二路空氣流路從間接蒸發換熱模塊的聚合物管道外表面流過，這種特定結構的兩路空氣流路的系統架構，大大降低數據中心的能源消耗，並且採用液態水作為換熱媒介，蒸發冷卻用水水質要求寬泛，無需額外的軟化水處理系統，簡化了系統架構，節約了系統空間和成本，同時避免了室外空氣對數據中心內部汙染的問題，杜絕了室外環境汙染物侵入數據中心的威脅，特別是在中國空氣品質令人堪憂的大環境下，不會給數據中心帶來汙染以及對周圍環境造成二次汙染;此外間接蒸發換熱模塊為具有兩個以上並排間隔設置的聚合物管道的陣列結構，數據中心熱空氣經由數據中心熱空氣入口進入第一路空氣流路從而循環送入間接蒸發換熱模塊的聚合物管道中，通過外部淋水(即配合噴淋器)實現數據中心熱空氣間接降溫(即等焓加溼蒸發冷卻)，冷卻換熱形成的蒸發水膜附著在聚合物管道的管壁外側，加速與其外部的空氣(即室外空氣)的熱量交換，進一步提高了冷卻換熱利用率，並且冷卻換熱效率高、效果好，並且本實用新型提出的採用聚合物管道陣列的間接蒸發換熱模塊的使用壽命長且維護簡單，其使用壽命能達到15年以上，本實用新型提出的數據中心冷卻系統中各設備的使用壽命一般均在10年以上，各設備維護工作主要為清洗或更換過濾器、清洗裝載噴淋器噴淋出的水的集水槽以及主要設備部件性能檢測維護等，相對於傳統冷卻系統，本實用新型提出的數據中心冷卻系統的維護更簡單且費用更低，並且由於本實用新型提出的數據中心冷卻系統沒有末端設備(即除了主機之外的其他設備，例如風機盤管、調節閥，消聲器或通風器等)，數據中心冷卻系統機組僅需安裝固定到位，通電即可使用，安裝施工便捷，成本較傳統的冷卻系統而言大大降低，一般為傳統冷卻系統安裝費用的三分之一;在實際應用中，採用本實用新型提出的數據中心冷卻系統，可以實現較高的局部電能利用效率，即實現較低的PPUE，全年平均pPUE可以小於1.1，同時實現超高的節能效率，可以實現保持超過75%的節能效率，相對於傳統的以機械冷卻方式為主的冷卻系統，本實用新型提出的數據中心冷卻系統可適當降低製冷系統的配電需求，從而降低了配電成本或在相同的成本下增大IT設備使用量。
[0022]本實用新型提出的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統採用的間接蒸發換熱模塊為具有兩個以上並排間隔設置的聚合物管道的陣列結構，並且在間接蒸發換熱模塊的聚合物管道的外壁上設置凸起結構以增大換熱面積，進一步提高換熱效率;此外，還可以在聚合物管道中設置若干個支架，以起到支撐聚合物管道，增強聚合物管道抵抗力的效果，並且進一步支架的個數和布置方式可以依據實際應用需求優化設置。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的一個優選實施例的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的縱截面結構示意圖。
[0024]圖2是圖1的A-A方向剖面圖。
[0025]圖3是本實用新型的另一個優選實施例的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的縱截面結構示意圖。
[0026]圖4是本實用新型的間接蒸發換熱模塊的結構示意圖。
[0027]圖5是圖4中的間接蒸發換熱模塊中的某聚合物管道的結構示意/應用狀態示意圖。
[0028]圖6是圖4和圖5中的間接蒸發換熱模塊中的某聚合物管道的橫截面結構示意圖。
[0029]圖7是本實用新型的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的工作原理示意圖。
[0030]圖中各標號列示如下:
[0031]1-箱體;2 —數據中心熱空氣入口； 201 —數據中心熱空氣入口風閥；3 —第一空氣過濾器;4一第一空氣風機；5-間接蒸發換熱模塊；501 —聚合物管道；5011 —凸起結構；5012 —支架;6—噴淋器;601 —旋轉噴淋頭；7—冷空氣出口； 701—冷空氣出口風閥；8—室外空氣入口 ；9一第二空氣過濾器；10—第二空氣風機；11 一室外空氣出口；12—除霧器；1301—壓縮機;1302—蒸發器;1303—冷凝器;14一檢修門；15—電控櫃；
[0032]箭頭方向—空氣流動方向。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本實用新型進行說明。
[0034]圖1-2是本實用新型的一個優選實施例的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的結構示意圖，其中，圖1為該數據中心冷卻系統的縱截面結構示意圖，圖2是圖1的A-A方向剖面圖。如圖1和圖2所示，該數據中心冷卻系統包括箱體1、數據中心熱空氣入口 2、第一空氣過濾器3、第一空氣風機4、間接蒸發換熱模塊5(也即是聚合物熱交換器，Polymer HeatExchangers，PHE，或蒙特公司的蒸發聚合物換熱器，Evaporat 1n Polymer HeatExchanger，EPX)、噴淋器6、冷空氣出口 7、室外空氣入口 8、第二空氣過濾器9、第二空氣風機
10、室外空氣出口 11、除霧器12、制冷機(包括壓縮機1301、蒸發器1302和冷凝器1303)、檢修門14和電控櫃15，其中，如圖1所示，箱體I設置有數據中心熱空氣入口2、冷空氣出口7、室外空氣入口 8和室外空氣出口 11，且在箱體I內設置兩路空氣流路，兩路空氣流路交叉設置，第一路空氣流路設置於數據中心熱空氣入口 2和冷空氣出口 7之間且沿數據中心熱空氣入口 2依次設置第一空氣過濾器3、第一空氣風機4和間接蒸發換熱模塊5，第二路空氣流路設置於室外空氣入口8和室外空氣出口 11之間且間接蒸發換熱模塊5也位於第二路空氣流路中，第二路空氣流路沿室外空氣入口 8依次設置第二空氣過濾器9、間接蒸發換熱模塊5和噴淋器6，第二空氣風機10設置在室外空氣出口 11處;如圖1和圖2所示，數據中心熱空氣入口 2和冷空氣出口 7分別設置在箱體I的底面的兩側相對的位置上，並且在數據中心熱空氣入口 2處設置有數據中心熱空氣入口風閥201以通過數據中心熱空氣入口風閥201控制數據中心熱空氣入口 2的熱空氣流動速率(即進風量)，在冷空氣出口 7處設置有冷空氣出口風閥701以通過冷空氣出口風閥701控制冷空氣出口 7的冷空氣流動速率(即出風量)；第一空氣過濾器3布置在箱體I的靠近數據中心熱空氣入口 2的一側以對數據中心熱空氣入口 2處進入的熱空氣進行過濾處理，第一空氣過濾器3優選可以採用能夠實現G4/F7等級空氣潔淨的高效空氣過濾器;第一空氣風機4可以設置2?6個(如圖1和圖2所示的系統設置了 4個第一空氣風機4，分別布置在矩形的四角上)且均設置在第一路空氣流路中的第一空氣過濾器3之後，上述第一空氣風機4可以選用變頻離心風機，優選可以採用具有調速功能的EC直流無刷直聯後傾離心風機，因此可以根據不同需求的不同設定，調整整個數據中心冷卻系統的製冷容量以及出口風壓，以滿足不同數據中心的不同的冷卻換熱要求，同時EC直流無刷直聯後傾離心風機的其本身的高效性能也保障了整個數據中心冷卻系統的節能效果；間接蒸發換熱模塊5為具有兩個以上並排間隔設置的聚合物管道的陣列結構，第一路空氣流路從間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道內流過，間接蒸發換熱模塊5將進入其聚合物管道內部的空氣(即數據中心熱空氣)通過外部淋水(即配合噴淋器6)實現數據中心熱空氣間接降溫(即等焓加溼蒸發冷卻)，可以比傳統的間接熱交換器獲得更低的氣體溫度，第二路空氣流路從間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道外表面流過，通過間接蒸發換熱模塊5配合噴淋器6被加溼升溫，間接蒸發換熱模塊5的外表面和噴淋器6噴淋的水被冷卻降溫，進而將進入間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道內的數據中心熱空氣冷卻降溫，更進一步增大室內室外兩路空氣的溫差(也即是處理後的數據中心熱空氣即冷空氣與處理後的排出至室外的兩路空氣的溫差)，從而提高冷卻換熱效率;噴淋器6設置在間接蒸發換熱模塊5上方，噴淋器6優選可以根據實際應用需求設置為若干個旋轉噴淋頭601(如圖5所示)，旋轉噴淋頭601高速旋轉，向間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道外表面噴水，由於噴水水流的反作用力，將水均勻地噴灑在間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道外表面上，並且該若干個旋轉噴淋頭601可以採用合適的角度和排布布置在間接蒸發換熱模塊5的上方，以通過最優化布局實現最優化冷卻換熱即能耗控制，更進一步，本實用新型的間接蒸發換熱模塊5可以直接與未軟化處理的水接觸，採用噴淋器6噴淋的水可以為工業用水或自來水等直接取用即可的各種水源，即其水質要求較寬泛，可以在硬水域水源地使用，無需進行離子反滲透等軟化水處理等，因此可以不需要傳統的金屬類型間接蒸發冷卻系統中的額外的水過濾裝置，簡化了系統架構，節約了系統空間和成本;除霧器12布置在噴淋器6上方，可以起到把一些小水滴阻擋回來的「擋水板」作用，進而節約了用水，並且可以防止水滴進入其他模塊或組件(例如冷凝器)以防腐防鏽，防止模塊或組件腐蝕損壞;如圖1所示，室外空氣入口 8和第二空氣過濾器9均可以設置若干個且一一對應設置在箱體I的下側面上(間接蒸發換熱模塊5的下方)，並且第二空氣過濾器9可以為網狀過濾器等初級低效過濾器且一一對應覆蓋在室外空氣入口8上，以實現對室外進入的空氣進行初步過濾，例如僅僅過濾一些樹葉、碎紙片等較大雜物;第二空氣風機10布置至除霧器12上方且可以設置2?6個(如圖1和圖2所示的系統設置了 3個第二空氣風機10，布置在同一水平線上)，第二空氣風機10設置在箱體I外，可以設置在箱體I的框架外側，也可以說是通過第二空氣風機10將室外空氣出口 11延伸至箱體I外，並且在實際應用中，第二空氣風機10的風口與室外空氣出口 11相當於同一概念，上述第二空氣風機10可以選用變頻軸流風機，優選可以採用同樣具有調速功能的EC直流無刷軸流風機，可以根據室外空氣溫度自動變速，以進一步調節聚合物蒸發冷卻的製冷效果，節省能耗;進一步，還可以在各個第二空氣風機10出口處(即室外空氣出口 11處)——配置相應的煙囪(圖1中未示出)，以進一步將蒸發換熱後的高溫高溼室外空氣遠遠排出。本實用新型提出的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特定結構的的兩路空氣流路的系統架構，適合推廣應用於數據中心冷卻應用領域，其系統結構簡單、應用靈活，能夠大幅度降低數據中心能源消耗。
[0035]圖3是本實用新型的另一個優選實施例的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的結構示意圖，其中，如圖3所示，與圖1不同之處是該實施例是將設置在室外空氣出口 11處的第二空氣風機10設置在箱體I內側並位於噴淋器6與室外空氣出口 11之間，此時可理解為該第二空氣風機10也布置在箱體I內的第二路空氣流路中，以進一步合理布置和優化系統空間，並且該系統的其他組件的布置和功能與圖1和圖2中所示的組件相同。
[0036]圖1和圖3中所示的本實用新型涉及的間接蒸發換熱模塊5的具體結構示意如圖4所示，其主要是由兩個以上並排間隔設置的聚合物管道501的陣列結構構成，例如圖4中若干個水平設置的聚合物管道501的陣列結構，圖5是圖4中的間接蒸發換熱模塊5中的某聚合物管道501的結構示意圖，也是其應用狀態示意圖，圖6是圖4和圖5中的間接蒸發換熱模塊5中的某聚合物管道501的橫截面結構示意圖，實際應用中是由若干個如圖5這樣的聚合物管道501陣列結構形成，該實施例中的第一路空氣流路在聚合物管道501內的空氣流動方向理解為水平方向從左向右，第二路空氣流路在聚合物管道501外表面的空氣流動方向為豎直方向從下向上，如圖5所示，本實用新型涉及的實施例採用的間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道501可以優選具有耐腐蝕特性的材料製作而成，例如各種塑料、合成橡膠等以高聚物為基礎的合成材料，並且採用類似「跑道」形狀的輪廓，以減少空氣流動阻力，若干個聚合物管道501布置為陣列結構，從而構成間接蒸發換熱模塊5的主體，其中，如圖5所示，單個聚合物管道501優選可以在其外壁上設置波紋狀或其他類似形狀的凸起結構5011，以增大換熱面積，提高換熱效率;此外，還可以在聚合物管道501中設置若干個支架5012，如圖6中在聚合物管道501中等間距布置了3個支架5012，以起到支撐聚合物管道501，增強聚合物管道501抵抗力的效果，支架5012的個數和布置方式可以依據實際應用需求優化選擇與設置。
[0037]如圖1和圖3所示，本實用新型涉及的數據中心冷卻系統還包括在箱體I中設置的制冷機，當室外天氣情況為高溫高溼時和/或間接蒸發換熱模塊5製冷能力不足時，可以選擇開啟機制冷機，以補充聚合物蒸發冷卻不足的製冷量。該制冷機可以為機械式制冷機，主要包括均設置在箱體I中且分體布置的壓縮機1301、蒸發器1302(優選可以是蒸發盤管)和冷凝器1303，其中，壓縮機1301優選採用高效數碼渦旋壓縮機以及環保製冷劑，壓縮機1301可以設置在箱體I中的一角，且靠近蒸發器1302和冷凝器1303布置，蒸發器1302設置在第一路空氣流路中並位於間接蒸發換熱模塊5與冷空氣出口 7之間，即蒸發器1302設置第一路空氣流路中的空氣從間接蒸發換熱模塊5流出的方向上，被第一空氣風機4吸入加壓送至間接蒸發換熱模塊5進行冷卻降溫後，送入蒸發器1302被繼續冷卻，冷凝器1303設置在第二路空氣流路中並位於除霧器12上方，即設置在除霧器12與第二空氣風機10之間，靠近室外空氣出口 11布置，從室外空氣入口 8進入的室外空氣被加熱加溼後進入冷凝器1303，吸收冷凝器1303中的壓縮機製冷循環中的熱量，即用經過聚合物蒸發冷卻後的較低溫度的空氣來冷凝以獲得更高的壓縮機效率，同時避免在高溫天氣出現因冷凝壓力過高而導致的壓縮機停機現象。
[0038]優選地，如圖2所示，本實用新型涉及的數據中心冷卻系統還可以在箱體I的側面上配置若干個檢修門14，以方便數據中心冷卻系統的日常檢修維護;進一步，該數據中心冷卻系統還可以配置電控櫃15，電控櫃15可以設置在箱體I中，以實現本實用新型涉及的數據中心冷卻系統中各模塊或組件的供電控制。
[0039]在實際應用中，上述本實用新型涉及的數據中心冷卻系統被封裝在箱體I中，通常箱體I採用符合EN1886和EN13053標準的箱體結構，具體來說即採用滿足箱體強度:Dl等級；熱橋因數:TB3;箱體漏風:L2等級；空調箱漏風:L2等級;過濾器旁通洩露:F9;傳熱係數:T3的箱體;並且箱體I的外形結構設計便於海運等運輸條件，即優選設計為裝載於標準40尺貨櫃中即可運輸的箱體。此外，本實用新型採用的間接蒸發換熱模塊5、噴淋器6和除霧器12，以及其他周圍組件，諸如不鏽鋼水槽、水箱、循環水慄、上下水開關閥門、過濾器、流量計、電導傳感器和管路等組成具有上述工作原理的蒸發水循環系統，此外，不鏽鋼水槽可以由不鏽鋼全焊接製作而成，保證了承載噴淋器6噴灑出來的水的水槽的結構強度和長期運行的防腐防鏽問題；電導傳感器則用於監測水槽內的離子濃度，隨著水分不斷的蒸發，循環水中的離子濃度不斷增加，將會出現難溶離子化合物析出的問題，此時通過電導傳感器檢測離子濃度，當循環水中的離子達到容易結垢的濃度時，通過循環水慄、上下水開關閥門和管路等組件配合過濾器和流量計等組件自動處理並排出水箱中的高離子濃度水，同時自動補充更新。
[0040]參考圖5，本實用新型涉及的間接蒸發換熱模塊5的工作原理具體說明如下:
[0041]首先將需要冷卻降溫的空氣(即數據中心熱空氣)經由數據中心熱空氣入口2進入第一路空氣流路從而循環送入間接蒸發換熱模塊5的若干個聚合物管道501中，通過外部淋水(即配合噴淋器6的若干個旋轉噴淋頭601，如圖5中的實心水滴狀黑點所示的即為旋轉噴淋頭601噴淋的水)實現數據中心熱空氣間接降溫(即等焓加溼蒸發冷卻)，蒸發水膜附著在聚合物管道501管壁外側，加速與其外部的空氣(即室外空氣)的熱量交換，此外聚合物管道501通過其外壁上設置的凸起結構5011，增大換熱面積，進一步提高換熱效率，從而獲得更低的氣體溫度，最終被冷卻降溫的室內數據中心熱空氣即換熱後的冷空氣被送出至數據中心內部換熱；同時，另一路室外空氣(低溫外界空氣)流經間接蒸發換熱模塊5的外表面(SP各聚合物管道501外表面)，通過間接蒸發換熱模塊5配合噴淋器6被加溼升溫，間接蒸發換熱模塊5的外表面和噴淋器6噴淋的水被冷卻降溫，進而將進入間接蒸發換熱模塊5的數據中心熱空氣冷卻降溫，更進一步增大處理後兩路空氣的溫差，也即是處理後的數據中心熱空氣即冷空氣與處理後的排出至室外的兩路空氣的溫差，該溫差可以達到10?15度，提高了冷卻換熱效率。當間接蒸發換熱模塊5正常運行時，其外表面溫度一般不會高於30度，通常不會迅速和大量結垢，而且通常設置為2米多長的聚合物管道501的細管在運行時會產生輕微的震動(即室內室外兩路空氣的兩股氣流在聚合物管道501管壁內外兩側高速流動產生輕微震動)把附著在聚合物管道501管壁外表面的薄層水垢整體震落，從而使得間接蒸發換熱模塊5可以一直處於安全、可靠、高效的工作狀態，保持熱交換效率長期處在較高的狀
??τ O
[0042]本實用新型涉及的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統的工作原理具體說明如下:
[0043]首先說明如下:本實用新型涉及的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統採用間接自然冷卻方式以實現低功耗的數據中心冷卻系統。I)當室外環境偏冷的時候，運行方式為空氣一空氣熱交換方式，僅靠室外較低的空氣溫度進行數據中心內部空氣的冷卻處理，即直接自然冷卻方式;2)當室外環境較暖的時候，運行方式為間接蒸發冷卻方式，利用空氣的吸水降溫原理，最大限度地利用室外自然冷源進行數據中心內部空氣的冷卻處理;3)當室外環境炎熱潮溼的時候，運行方式為間接蒸發冷卻方式同時結合直接膨脹製冷方式。直接膨脹製冷循環僅提供間接蒸發冷卻不足的部分製冷量。直接膨脹製冷可以採用傳統的直接膨脹製冷系統，也可由冷凍水錶冷盤管替代。
[0044]上述後兩種冷卻方式工作原理具體說明如下:
[0045]I)間接蒸發冷卻方式
[0046]室內空氣流(參見圖1和圖3中實心箭頭方向):
[0047]數據中心內部的熱空氣，從數據中心熱空氣入口 2進入，經過第一空氣過濾器3過濾後，被第一空氣風機4吸入加壓送至間接蒸發換熱模塊5進行冷卻降溫至預先設定溫度後，從冷空氣出口 7被送入數據中心內部進行換熱降溫。
[0048]室外空氣流(參見圖1和圖3中空心箭頭方向):
[0049]室外環境空氣從室外空氣入口8進入，被第二空氣過濾器9過濾，進入間接蒸發換熱模塊5區域被噴淋等焓加溼降溫，並將間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道501中的數據中心熱空氣冷卻，被加熱加溼的室外空氣被第二空氣風機10吸入從室外空氣出口 11排出至外界。
[0050]II)間接蒸發冷卻方式同時結合直接膨脹製冷方式
[0051]室內空氣流(參見圖1和圖3中實心箭頭方向以及圖7中水平箭頭方向):
[0052]數據中心內部的熱空氣，從數據中心熱空氣入口 2(即圖7中的A點)進入，經過第一空氣過濾器3(即圖7中的B點)過濾後，被第一空氣風機4(即圖7中的C點)吸入加壓送至間接蒸發換熱模塊5進行冷卻降溫(即圖7中的D點)，然後送入蒸發器1302(即蒸發盤管)被繼續冷卻(即圖7中的E點)(即根據外界氣象條件例如當室外環境炎熱潮溼的時候，且在間接蒸發換熱模塊5製冷能力不足時，開啟制冷機製冷循環以補充間接蒸發換熱模塊5蒸發製冷不足的部分)至預先設定溫度後，從冷空氣出口 7被送入數據中心內部進行換熱降溫。
[0053]室外空氣流(參見圖1和圖3中空心箭頭方向以及圖7中垂直箭頭方向):
[0054]室外環境空氣從室外空氣入口8(即圖7中的F點)進入，被第二空氣過濾器9(即圖7中的G點)過濾，進入間接蒸發換熱模塊5區域被噴淋等焓加溼降溫(即圖7中的H點)，並將間接蒸發換熱模塊5的聚合物管道501中的數據中心熱空氣冷卻，被加熱加溼的室外空氣進入冷凝器1303(即圖7中的I點)，吸收冷凝器1303中的壓縮機製冷循環中的熱量之後，被第二空氣風機10(即圖7中的J點)吸入並從室外空氣出口 11排出至外界。
[0055]應當指出，以上所述【具體實施方式】可以使本領域的技術人員更全面地理解本發明創造，但不以任何方式限制本發明創造。因此，儘管本說明書參照附圖和實施例對本發明創造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發明創造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發明創造的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明創造專利的保護範圍當中。
【主權項】
1.一種聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，包括箱體，所述箱體設置有數據中心熱空氣入口、冷空氣出口、室外空氣入口和室外空氣出口且在箱體內設置兩路空氣流路，所述兩路空氣流路交叉設置，第一路空氣流路設置於數據中心熱空氣入口和冷空氣出口之間且沿數據中心熱空氣入口依次設置第一空氣過濾器、第一空氣風機和間接蒸發換熱模塊，第二路空氣流路設置於室外空氣入口和室外空氣出口之間且所述間接蒸發換熱模塊也位於第二路空氣流路中，第二路空氣流路沿室外空氣入口依次設置第二空氣過濾器、間接蒸發換熱模塊和噴淋器;還包括設置在室外空氣出口處的第二空氣風機;所述間接蒸發換熱模塊為具有兩個以上並排間隔設置的聚合物管道的陣列結構，所述第一路空氣流路從所述間接蒸發換熱模塊的聚合物管道內流過，所述第二路空氣流路從所述間接蒸發換熱模塊的聚合物管道外表面流過。2.根據權利要求1所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述第二空氣風機設置在箱體外側； 或所述第二空氣風機設置在箱體內側並位於噴淋器與室外空氣出口之間。3.根據權利要求2所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述第二空氣過濾器和室外空氣入口均設置在間接蒸發換熱模塊的下方，所述噴淋器、第二空氣風機和室外空氣出口均設置在間接蒸發換熱模塊的上方。4.根據權利要求2所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述間接蒸發換熱模塊的聚合物管道的外壁上設置有凸起結構;和/或，所述聚合物管道中設置有支架。5.根據權利要求3所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述第二路空氣流路中還設置有除霧器，所述除霧器設置在噴淋器的上方。6.根據權利要求5所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述數據中心冷卻系統還包括設置在箱體中的制冷機，所述制冷機包括壓縮機、冷凝器和蒸發器，所述蒸發器設置在第一路空氣流路中並位於間接蒸發換熱模塊與冷空氣出口之間，所述冷凝器設置在第二路空氣流路中並位於除霧器上方。7.根據權利要求1至6之一所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述噴淋器包括若干個向間接蒸發換熱模塊的聚合物管道外表面噴淋水的旋轉噴淋頭且均設置在間接蒸發換熱模塊上方。8.根據權利要求1至6之一所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述第二空氣過濾器和室外空氣入口均為若干個且一一對應設置在箱體下側面，所述第二空氣過濾器為網狀過濾器且一一對應覆蓋室外空氣入口 ； 和/或，所述數據中心熱空氣入口和冷空氣出口分別設置在箱體底面上兩側相對的位置，且所述數據中心熱空氣入口處設置數據中心熱空氣入口風閥，所述冷空氣出口處設置冷空氣出口風閥。9.根據權利要求1至6之一所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述第一空氣風機為2?6個且均為變頻離心風機； 和/或，所述第二空氣風機為2?6個且均為變頻軸流風機。10.根據權利要求1至6之一所述的聚合物間接蒸髮式數據中心冷卻系統，其特徵在於，所述箱體在側面上配置檢修門；和/或，所述數據中心冷卻系統還包括電控櫃，所述電控櫃設置在箱體中。
【文檔編號】F24F13/28GK205690636SQ201620583216
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月15日 公開號201620583216.X, CN 201620583216, CN 205690636 U, CN 205690636U, CN-U-205690636, CN201620583216, CN201620583216.X, CN205690636 U, CN205690636U
【發明人】保羅·迪納吉, 胡迪
【申請人】蒙特空氣處理設備(北京)有限公司