蒸发空调设备及机房空调系统的制作方法

1.本发明涉及空调的技术领域，尤其涉及一种蒸发空调设备，以及包含所述蒸发空调设备的机房空调系统。


背景技术：

2.随着大数据时代的到来，通讯行业迅速崛起，5g建设、云计算、物联网、人工智能等领域百花齐放。数据中心是通讯行业重要的基础设施，其能耗随通讯行业的发展急剧增加，据统计，2015年仅数据中心年用电量超过全社会用电量的1.5％。就数据中心而言，其众多的电子设备的运行伴随着热量的产生，数据中心的能耗中约40％是冷却系统能耗，做好冷却系统节能是降低通讯行业基础设施能耗的有力途径。
3.为了降低数据中心的冷却系统的能耗，现有技术中出现了利用自然冷源的绿色节能空调产品，其中较为普遍和可靠的为蒸发冷却空调系统。
4.现有的蒸发冷却空调一般由间接蒸发冷却系统和直膨式补冷系统(dx补冷系统)组成。在冬天等室外空气的干球温度和湿球温度较低的情况下，可以单独依靠间接蒸发冷却系统对数据中心的机房回风进行降温，在降温后重新送风到机房内，以此循环往复满足对数据中心的冷却需；而在夏天等室外空气的干球温度较高或湿度温度较高的情况下，就基本完全依靠dx补冷系统对机房进行冷却。
5.这样的结构和方案存在一定的问题，即在室外空气湿球温度较高时必须开启dx补冷系统，导致蒸发冷却空调产品节能性不足，在高温高湿地区推广使用受限。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种蒸发空调设备及机房空调系统，以解决上述现有技术中室外空气的湿球温度较高时需要启动dx补冷系统，消耗的能量较高的技术问题。
7.本发明提供的蒸发空调设备，包括蒸发冷却器、与所述蒸发冷却器连通的室内回风管道和室内送风管道、与所述蒸发冷却器连通的室外进风管道和室外排风管道，所述蒸发空调设备还包括除湿装置和补冷装置；所述除湿装置设置在室外进风管道和蒸发冷却器之间；所述除湿装置能够降低自所述室外进风管道进入所述蒸发冷却器的空气的湿度；所述补冷装置设置在所述蒸发冷却器和室内送风管道之间；所述补冷装置能够对自所述蒸发冷却器进入到室内送风管道的空气进行降温。
8.其中，所述除湿装置用于向自所述室外进风管道进入所述蒸发冷却器的空气喷洒除湿剂，以降低自所述室外进风管道进入到所述蒸发冷却器的空气中的湿度。
9.其中，所述蒸发空调设备还包括再生装置；所述再生装置与所述除湿装置之间具有第一连接管路，所述第一连接管路用于将所述除湿装置喷洒的除湿剂输送到所述再生装置中；所述再生装置能够降低除湿剂中的水分；所述再生装置与所述除湿装置之间还具有第二连接管路，所述第二连接管路用于将所述再生装置干燥处理后的除湿剂输送到所述除湿装置中。
10.其中，所述再生装置设置在所述室内回风管道和蒸发冷却器之间，且所述再生装置具有喷淋机构，所述喷淋机构用于向自所述室内回风管道进入所述蒸发冷却器的空气喷洒除湿剂。
11.其中，所述再生装置包括换热器，所述换热器设置在所述第二连接管路上。
12.其中，所述补冷装置包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，以及将所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器连接的冷媒管路。
13.其中，所述蒸发空调设备还包括第一风机，所述第一风机设置在所述室内回风管道和所述蒸发冷却器之间。
14.其中，所述蒸发空调设备还包括第二风机，所述第二风机设置在所述室外排风管道的出风口处。
15.其中，所述蒸发空调设备还包括喷淋装置，所述喷淋装置包括水箱、喷淋泵和喷嘴，所述水箱、喷淋泵和喷嘴之间通过管路连接，所述喷嘴用于在所述蒸发冷却器内喷水，以降低至所述室内回风管道经所述蒸发冷却器进入所述室内送风管道的空气的温度。
16.本发明提供的机房空调系统，其采用上述的蒸发空调设备。
17.本发明实施例提供的上述蒸发空调设备及机房空调系统与现有技术相比具有如下优点：
18.本发明实施例提供的蒸发空调设备，其包括蒸发冷却器、除湿装置，除湿装置设置在室外进风管道和蒸发冷却器之间；除湿装置能够降低自室外进风管道进入蒸发冷却器的空气的湿度。根据上述设置，就可以在室外空气的湿球温度较高的情况下，通过除湿装置降低经室外进风管道进入到蒸发冷却器的室外空气的湿度，用于与自室内回风管道进入到蒸发冷却器内的气体进行换热，降低自室内回风管道进入到蒸发冷却器内的气体的温度，将该部分气体的温度降低至设定值以下，能够满足通入到室内空间对室内空间进行冷却的要求。与现有技术相比，本发明提供的蒸发空调设备能够在更多的场景下，特别是在室外空气的湿球温度较高的环境下，不依赖补冷系统就能将室内回风管道进入到蒸发冷却器内的气体的温度降低至符合要求的范围内，减少了补冷系统的介入，从而就能够在达到冷却要求的情况下减少能量的消耗，实现更高的能耗，更节能。
19.本发明实施例提供的机房空调系统，其采用上述的蒸发空调设备，与上述蒸发空调设备的技术效果相同，不再赘述。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
21.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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例1中蒸发空调设备的结构示意图。
23.图中：
24.10
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蒸发冷却器；20
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室内回风管道；21
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室内送风管道；22
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第一风机；30
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室外进风管道；31
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室外排风管道；32
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第二风机；40
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喷淋装置；50
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除湿装置；60
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补冷装置；70
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再生
装置；
25.400
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水箱；401
‑
喷淋泵；402
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喷嘴；403
‑
管路；
26.600
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压缩机；601
‑
冷凝器；602
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膨胀阀；603
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蒸发器；
27.71
‑
第一连接管路；72
‑
第二连接管路；73
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喷淋机构；74
‑
换热器。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
29.下面结合附图对本发明提供的蒸发空调设备和机房空调系统的实施例进行说明。
30.(1)蒸发空调设备的实施例1
31.参看图1，蒸发空调设备包括蒸发冷却器10、与所述蒸发冷却器10连通的室内回风管道20和室内送风管道21、与所述蒸发冷却器10连通的室外进风管道30和室外排风管道31。其中，室内回风管道20用于从被冷却的室内空间抽取空气，室内送风管道21用于向被冷却的室内空间输入空气；室外进风管道30用于从室外引入空气，输入到蒸发冷却器10内，室外排风管道31用于向室外排出空气。室内回风管道20与室内送风管道21经蒸发冷却器10连通，室外进风管道30和室外排风管道31经蒸发冷却器10连通，且室内回风管道20、室内送风管道21与室外进风管道30、室外排风管道31之间在蒸发冷却器10内互相独立，不发生气体的混合。换言之，室内回风管道20内的空气会全部地进入到室内送风管道21内，被输入到被冷却的室内空间，室外进风管道30内的空气会全部地进入到室外排风管道31内，被排出到室外空间。
32.所述蒸发空调设备还包括第一风机22和第二风机32。所述第一风机22设置在所述室内回风管道20和所述蒸发冷却器10之间，第一风机22用于从被空间的室内空间中抽风，并将抽出的空气送向蒸发冷却器10，进而送入向室内送风管道21内。所述第二风机32设置在所述室外排风管道31的出风口处，第二风机32用于将室外排风管道31内的空气向外排出，在该过程中，还使室外进风管道30内的空气向室外排风管道31内流动，以及使室外进风管道30的入风口处的室外空气进入到室外进风管道30内。
33.继续参看图1，所述蒸发空调设备还包括喷淋装置40、除湿装置50和补冷装置60。
34.所述喷淋装置40包括水箱400、喷淋泵401和喷嘴402，所述水箱400、喷淋泵401和喷嘴402之间通过管路403连接，所述喷嘴402用于在所述蒸发冷却器10内喷水，以降低至所述室内回风管道20经所述蒸发冷却器10进入所述室内送风管道21的空气的温度。具体地，水箱400设置在蒸发冷却器10的下方，且水箱400的朝向蒸发冷却器10的一侧，即水箱400的上侧为敞开式结构，这样设置可以收集喷嘴402在蒸发冷却器10中所喷出的水，从而可以实现水的循环利用，减少对水的消耗。喷嘴402位于蒸发冷却器10的上侧，喷淋泵401将水箱400内的水通过管路403泵送到喷嘴402处，以使喷嘴402可以在蒸发冷却器10中自上而下地喷水，对自室内回风管道20向室内送风管道21流动的空气冷却。
35.所述除湿装置50设置在室外进风管道30和蒸发冷却器10之间；所述除湿装置50能够降低自所述室外进风管道30进入所述蒸发冷却器10的空气的湿度。具体地，所述除湿装
置50用于向自所述室外进风管道30进入所述蒸发冷却器10的空气喷洒除湿剂，以降低自所述室外进风管道30进入到所述蒸发冷却器10的空气中的湿度。
36.所述补冷装置60设置在所述蒸发冷却器10和室内送风管道21之间；所述补冷装置60能够对自所述蒸发冷却器10进入到室内送风管道21的空气进行降温。补冷装置具体为直膨式补冷系统，即dx补冷系统。具体地，所述补冷装置60包括压缩机600、冷凝器601、膨胀阀602、蒸发器603，以及将所述压缩机600、冷凝器601、膨胀阀602和蒸发器603连接的冷媒管路。由上述及结合附图可知，补冷装置为通常的制冷系统或空调系统，其结构和工作原理是已知的，在此不再赘述。
37.所述蒸发空调设备还包括再生装置70。所述再生装置70与所述除湿装置50之间具有第一连接管路71，所述第一连接管路71用于将所述除湿装置50喷洒的除湿剂输送到所述再生装置70中。所述再生装置70能够降低除湿剂中的水分。所述再生装置70与所述除湿装置50之间还具有第二连接管路72，所述第二连接管路72用于将所述再生装置70干燥处理后的除湿剂输送到所述除湿装置50中。可以理解的是，在除湿装置50中，向经室外进风管道30进入蒸发冷却器10的空气喷洒除湿剂后，空气中的水分被除湿剂吸收，除湿剂中的水分含量增加，这种状态下其除湿效果或降低乃至丧失除湿效果。在本实施例中，将吸收了空气中的水分的除湿剂收集起来，并经第一连接管路71输送到再生装置70中。在再生装置70内，降低甚至去除除湿剂中的水分，从而恢复除湿剂的除湿能力，将恢复除湿能力的除湿剂通过第二连接管路72输送到除湿装置50中，从而实现了对除湿剂的循环利用，降低了所需的除湿剂的量。
38.具体地，所述再生装置70设置在所述室内回风管道20和蒸发冷却器10之间，且所述再生装置70具有喷淋机构73，所述喷淋机构73用于向自所述室内回风管道20将要进入所述蒸发冷却器10的空气喷洒除湿剂。这样设置通过喷淋机构73所喷洒的除湿剂中所含有的水分吸收自室内回风管道20进入蒸发冷却器10的空气中的热量，一方面对进入蒸发冷却器10的空气进行预冷却，降低自室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的空气的温度，另一方面使除湿剂中含有的水分被吸收热量蒸发出去，也降低乃至去除了除湿剂中的水分，从而恢复了除湿剂的除湿能力。
39.具体地，所述再生装置70包括换热器74，所述换热器74设置在所述第二连接管路72上。换热器74可以对第二连接管路72中的除湿剂降温，可以增强除湿剂的除湿能力，还可以在除湿的同时具有一定的冷却功能，从而降低室外进风管道30内的空气的温度。
40.下面结合附图对本发明实施例中的蒸发空调设备的工作原理和过程进行详细描述。
41.在不同的温度和湿度场景下，本发明实施例中的蒸发空调设备具有不同的工作模式。
42.具体而言，在室外空气干球温度较低时，例如冬天的气温条件下，喷淋装置40、除湿装置50和补冷装置60均不工作，只需第一风机22、第二风机32以及蒸发冷却器10工作即可。第一风机22在工作时将被冷却的室内空间中需要排出的气体抽出，进入到室内回风管道20，并将该气体送入向蒸发冷却器10和室内送风管道21。第二风机32在工作时将室外空气送入到室外进风管道30，并将该气体送入向蒸发冷却器10和室外排风管道31。在上述过程中，从室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的气体具有较高的温度，而从室外进风管
道30进入到蒸发冷却器10内的室外空气的温度较低，在蒸发冷却器10中，从室内回风管道20进入的气体和从室外进风管道30进入的空间进行换热，在换热之后，从室内回风管道20进入的气体的温度降低，并且由于室外空气的温度较低，从室内回风管道20进入的气体的温度降低的幅度较大，降温之后的气体满足对被冷却的室内空间进行冷却的需求，该部分气体被送入到室内送风管道21内，并进一步输入到室内空间，用于对室内空间进行降温和冷却。而在换热之后，从室外进风管道30进入的空气的温度会升高，该部分气体进入到室外排风管道31，并进一步排出到外界空间。
43.在室外空气的干球温度较高，湿球温度较低时，喷淋装置40启动工作。室内回风管道20内的较高温的气体被输入到蒸发冷却器10内，喷淋装置40的喷嘴402向蒸发冷却器10内喷水，与从室内回风管道20输入的气体进行换热；同时，室外进风管道30内的气体也输入到蒸发冷却器10内，促使喷嘴402喷出的水蒸发，更快的吸收热量，使从室内回风管道20输入的气体的温度能够快速降低到设定温度以下，满足能够送入室内空间进行冷却的要求，之后，该部分降温后的气体进入到室内送风管道21内，并进一步进入到室内空间，对室内空间进行降温和冷却。与上一模式相同，从室外进风管道30进入的空气仍然从室外排风管道31排出到外界空间。
44.在室外空气的干球温度较高，湿球温度也较高时，喷淋装置40和除湿装置50、再生装置70启动工作。室内回风管道20内的较高温的气体在进入到蒸发冷却器10之前，首先经过再生装置70，再生装置70中的喷淋机构73向室内回风管道20内的气体喷洒除湿剂，所喷洒的除湿剂能够吸收室内回风管道20内的气体的热量，对室内回风管道20内的气体在进入到蒸发冷却器10之前进行预冷却。同时，所喷洒的除湿剂在吸收热量之后，其中所含有的水分会蒸发，从而降低乃至消除除湿剂中含有的水分。之后，完成预冷却的室内回风管道20内的气体进入到蒸发冷却器10中，在蒸发冷却器10内，一方面喷淋装置40的喷嘴402向其喷水，与室内回风管道20进入到蒸发冷却器10的气体进行换热；同时，外界空气进入到室外进风管道30内，在进入到室外进风管道30之前，经过除湿装置50，在除湿装置50中，向将要进入室外进风管道30的室外空气喷洒除湿剂，喷洒的除湿剂可以降低室外空间中含有的水分，从而降低进入到室外进风管道30内的空气的湿度。室外进风管道30内的空气进一步进入到蒸发冷却器10内，促使喷淋装置40的喷嘴402所喷出的水吸收热量，加速蒸发，从而加快降低室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的气体的温度，使从室内回风管道20输入的气体的温度能够快速降低到设定温度以下，满足能够送入室内空间进行冷却的要求，之后，该部分降温后的气体进入到室内送风管道21内，并进一步进入到室内空间，对室内空间进行降温和冷却。与上一模式相同，从室外进风管道30进入的空气仍然从室外排风管道31排出到外界空间。
45.在室外空气的干球温度和湿球温度更高的情况下，依靠喷淋装置40、除湿装置50和再生装置70不足以将室内回风管道20内的气体的温度降低至设定温度以下的情况下，补冷装置60启动工作。在上述喷淋装置40、除湿装置50和再生装置70按照上述模式各自工作的基础上，在气体从蒸发冷却器10进入室内送风管道21前，气体的温度还没有降低到设定温度以下，还不能满足通入到室内空间进行冷却的要求，此时，补冷装置60对该部分气体进行进一步的冷却，通过压缩机600、冷凝器601、膨胀阀602和蒸发器603各自作用于冷媒管路中的冷媒，实现一个制冷循环，对气体进行冷却，将待要进入到室内送风管道21内的气体的
温度降低至设定温度以下，以满足通入到室内空间进行冷却的要求。
46.根据上述本实施例中的蒸发空调设备的各工作模式的说明可知，在本实施例中，不仅在室外空气的干球温度较低时，而且在室外空气的干球温度较高和湿球温度较高时，只要干球温度和湿球温度没有过高，超出一定值时，只需要利用经由室外进风管道30将室外空气通入到蒸发冷却器10内，与室内回风管道20内的气体进行换热，以及，喷淋装置40向蒸发冷却器10内喷水，以及，除湿装置50对进入到室外进风管道30内的室外空气进行除湿等方式，就可以将室内回风管道20输送到蒸发冷却器10内的气体的温度降低至设定值以下，经由室内送风管道21输入到室内空间，满足对室内空间进行冷却的要求。在上述过程中，不需要启动补冷装置60，满足冷却要求所消耗的能量少。从而，与现有的蒸发空调设备相比，本实施例提供的蒸发空调设备具有更高的能效，更节能。
47.(2)蒸发空调设备的实施例2
48.在本实施例中，区别与上述实施例1，蒸发空调设备可以不包括再生装置70。与上述实施例1相比，本实施例提供的蒸发空调设备无法利用再生装置70对从室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的气体进行预冷却，在整体的冷却效果上，不如上述实施例1，同时，也无法实现除湿剂的循环使用，需要不断地补充除湿剂。但与现有的蒸发空调设备相比，本实施例中的蒸发空调设备仍然具有喷淋装置40和除湿装置50，其仍然能够在各种工作模式下，特别是室外空气的湿球温度较高的情况下，更多地利用喷淋装置40和除湿装置50对室内回风管道20内的气体进行冷却，而减少补冷装置60启动工作的概率和时间。
49.(3)蒸发空调设备的实施例3
50.在本实施例中，区别与上述实施例1、实施例2，蒸发空调设备包括再生装置70，但再生装置70可以不设置在室内回风管道20和蒸发冷却器10之间。与上述实施例1相比，本实施例提供的蒸发空调设备无法利用再生装置70对从室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的气体进行预冷却，在整体的冷却效果上，不如上述实施例1。但与现有的蒸发空调设备相比，本实施例中的蒸发空调设备仍然具有喷淋装置40和除湿装置50，其仍然能够在各种工作模式下，特别是室外空气的湿球温度较高的情况下，更多地利用喷淋装置40和除湿装置50对室内回风管道20内的气体进行冷却，而减少补冷装置60启动工作的概率和时间。
51.综上所述，本发明提供的蒸发空调设备，其包括蒸发冷却器10、除湿装置50，除湿装置50设置在室外进风管道30和蒸发冷却器10之间；除湿装置50能够降低自室外进风管道30进入蒸发冷却器10的空气的湿度。根据上述设置，就可以在室外空气的湿球温度较高的情况下，通过除湿装置50降低经室外进风管道30进入到蒸发冷却器10的室外空气的湿度，用于与自室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的气体进行换热，降低自室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的气体的温度，将该部分气体的温度降低至设定值以下，能够满足通入到室内空间对室内空间进行冷却的要求。与现有技术相比，本发明提供的蒸发空调设备能够在更多的场景下，特别是在室外空气的湿球温度较高的环境下，不依赖补冷系统60就能将室内回风管道20进入到蒸发冷却器10内的气体的温度降低至符合要求的范围内，减少了补冷系统60的介入，从而就能够在达到冷却要求的情况下减少能量的消耗，实现更高的能耗，更节能。
52.(4)机房空调系统的实施例
53.本发明还提供一种机房空调系统，在其实施例中，所述机房空调系统上述蒸发空
调设备的实施例中所描述的蒸发空调设备。
54.本实施例提供的机房空调系统，其采用上述蒸发空调设备的实施例中所描述的蒸发空调设备，与上述蒸发空调设备的技术效果相同，不再赘述。
55.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。