一种无压缩机的蒸发冷却的直通风制冷系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及制冷技术领域，具体为一种无压缩机的蒸发冷却的直通风制冷系统及其控制方法。


背景技术：

2.数据中心的节能制冷技术一直是业界努力研究的方向。传统的水冷、风冷直膨制冷技术，适合大多数地区，但由于经过多次能量转换，能耗高；间接通风制冷技术，虽然适合北方地区平均气温低、干燥、空气质量不高的气候特点，仍然存在风/风热交换的能量损失；直通风制冷技术，减少了能量转换和传递环节，适合于平均气温低、干燥、空气质量好的地区，节能效果好。但常规的直通风制冷系统并未结合服务器的运行工况和气象条件进行深入研究，为了应对高温高湿天气，仍然配置有压缩机制冷，不仅增加了初投资，而且也产生了额外的能量转换损耗，存在进一步优化、降低能耗的空间。
3.现有的制冷系统也无法根据室外以及室内的温湿度、压力情况进行自动调节，导致功率消耗过大，且节能效果差。


技术实现要素：

4.随着技术的进步，服务器在一定程度上放宽了对环境温湿度的要求，提高了完全利用自然新风制冷的可能性。通过对气象资料进行深入研究，发现我国北方各省及西南云贵高原等地区的空气干燥，干湿球温度差大，不会同时出现极端的高温和高湿度天气，而且空气质量好。针对这一气候特点，本发明的目的是提供一种无压缩机的蒸发冷却直通风制冷系统及其控制方法，当室外温度较低时，直接利用新风降温；当室外温度升高时开启加湿系统，实现等烩加湿降温。此方法用以减少能量转换和传递环节，解决背景技术中直通风制冷系统带有压缩机的技术不足问题，达到最显著的节能效果。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种无压缩机的蒸发冷却的直通风制冷系统，包括混风系统、蒸发冷却系统、送风系统、冷通道、服务器机柜、热通道、温湿度传感器、压力传感器、回风通道、排风系统和控制系统；所述的混风系统、蒸发冷却系统、送风系统、服务器机柜、排风系统、温湿度传感器和压力传感器分别与控制系统电性连接；所述的混风系统、蒸发冷却系统和送风系统依次相连通，所述的送风系统与服务器机柜之间通过冷通道相连通，所述的服务器机柜上方与热通道相连通，所述的热通道分别与回风通道和排风系统相连通，所述的冷通道和回风通道内均安装有温湿度传感器。
7.优选地，所述的混风系统包括若干个送风机组件、新风入口、回风入口、新风阀、过滤器和回风阀，新风通过新风入口进入送风机，所述的新风入口的外侧固定连接过滤器，所述的新风入口与新风阀固定连接，所述的回风入口与回风通道相连通，所述的回风入口处安装有回风阀所述的送风机组件与蒸发冷却系统相连通。
8.优选地，所述的蒸发冷却系统包括空调机组、消声器、空气净化器和湿膜加湿器，
所述的空调机组、消声器、空气净化器和湿膜加湿器分别与控制系统相连接。
9.优选地，所述的送风系统包括送风机，所述是送风系统与冷通道之间固定连接安全过滤网。
10.优选地，所述的排风系统包括排风通道、止回阀和排风机，所述的止回阀和排风机固定连接在排风通道上。
11.本发明提供一种无压缩机的蒸发冷却的直通风制冷系统的控制方法，包括如下步骤：
12.s1：控制系统控制混风系统吸入新风，并对新风进行过滤处理；
13.s2：新风与回风混合，形成混合风并进入蒸发冷却系统，通过空调机组和湿膜加湿器对新风进行制冷，并通过空气净化器对制冷后的混合风进行净化处理，控制系统控制消声器减少蒸发、净化过程中产生的噪音；
14.s3：制冷后的混合风通过送风系统进入冷通道，再从冷通道进入服务器机柜，服务器机柜产生的热风进入热通道，并通过排风系统对热风进行排出；
15.s4：系统根据温湿度传感器和压力传感器反馈的温湿度信息以及压力信息，与设定的阈值进行对比，从而自动调节混风系统、蒸发冷却系统、送风系统、服务器机柜以及排风系统正常运转。
16.通过温湿度传感器比较冷通道焓值和室外空气焓值，从而调节新风阀以及回风阀的开度比例；
17.通过温湿度传感器比较冷通道焓值、室外空气焓值，控制湿膜加湿器供水管的电磁阀的开关；
18.通过压力传感器比较冷、热通道的压差、正压设定值，控制ec直流无刷送风机转速，以维持冷通道静压；
19.通过压力传感器比较热通道以及室外的压差、正压设定值，控制变频排风机转速，以维持热通道静压。
20.本发明的有益效果在于：
21.本发明100％使用外部空气，通过空调机组和湿膜加湿器进行制冷，无需压缩机也可以做到高效率制冷，减少了能源消耗。
附图说明
22.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。
23.图1为本发明实施例提供的一种无压缩机的蒸发冷却的直通风制冷系统的结构示意图。
24.附图标记说明：
[0025]1‑
混风系统，2
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蒸发冷却系统，3
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送风系统，4
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冷通道，5
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服务器机柜，6
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热通道，7
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温湿度传感器，8
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压力传感器，9
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回风通道，10
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排风系统，101
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送风机组件,102
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新风入口，103
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回风入口，104
‑
新风阀，105
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过滤器，106
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回风阀，201
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空调机组，202
‑
消声器，203
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空气净化器，204
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湿膜加湿器，301
‑
送风机，302
‑
安全过滤网，601
‑
排风通道，602
‑
止回阀，603
‑
排风机。
具体实施方式
[0026]
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。
[0027]
实施例：
[0028]
如图1所示，包括混风系统1、蒸发冷却系统2、送风系统3、冷通道4、服务器机柜5、热通道6、温湿度传感器7、压力传感器8、回风通道9、排风系统10和控制系统；所述的混风系统1、蒸发冷却系统2、送风系统3、服务器机柜5、排风系统10、温湿度传感器7和压力传感器8分别与控制系统电性连接；所述的混风系统1、蒸发冷却系统2和送风系统3依次相连通，所述的送风系统3与服务器机柜5之间通过冷通道4相连通，所述的服务器机柜5上方与热通道6相连通，所述的热通道6分别与回风通道9和排风系统10相连通，所述的冷通道4和回风通道9内均安装有温湿度传感器7。
[0029]
进一步的，所述的混风系统1包括若干个送风机组件101、新风入口102、回风入口103、新风阀104、过滤器105和回风阀106，新风通过新风入口102进入送风机，所述的新风入口102的外侧固定连接过滤器105，所述的新风入口102与新风阀104固定连接，所述的回风入口103与回风通道9相连通，所述的回风入口103处安装有回风阀106所述的送风机组件101与蒸发冷却系统2相连通。
[0030]
进一步的，所述的蒸发冷却系统2包括空调机组201、消声器202、空气净化器203和湿膜加湿器204，所述的空调机组201、消声器202、空气净化器203和湿膜加湿器204分别与控制系统相连接。
[0031]
进一步的，所述的送风系统3包括送风机301，所述是送风系统3与冷通道4之间固定连接安全过滤网302。
[0032]
进一步的，所述的排风系统10包括排风通道601、止回阀602和排风机603，所述的止回阀602和排风机603固定连接在排风通道601上。
[0033]
本发明提供一种无压缩机的蒸发冷却的直通风制冷系统的控制方法，包括如下步骤：
[0034]
s1：控制系统控制混风系统1吸入新风，并对新风进行过滤处理；
[0035]
s2：新风与回风混合，形成混合风并进入蒸发冷却系统2，通过空调机组201和湿膜加湿器204对新风进行制冷，并通过空气净化器203对制冷后的混合风进行净化处理，控制系统控制消声器202减少蒸发、净化过程中产生的噪音；
[0036]
s3：制冷后的混合风通过送风系统3进入冷通道4，再从冷通道4进入服务器机柜5，服务器机柜5产生的热风进入热通道6，并通过排风系统10对热风进行排出；
[0037]
s4，系统根据温湿度传感器7和压力传感器8反馈的温湿度信息以及压力信息，与设定的阈值进行对比，从而自动调节混风系统1、蒸发冷却系统2、送风系统3、服务器机柜5以及排风系统正常运转。
[0038]
通过温湿度传感器7比较冷通道焓值和室外空气焓值，从而调节新风阀104以及回风阀106的开度比例；
[0039]
通过温湿度传感器7比较冷通道焓值、室外空气焓值，控制湿膜加湿器204供水管的电磁阀的开关；
[0040]
通过压力传感器8比较冷、热通道的压差、正压设定值，控制ec直流无刷送风机转速，以维持冷通道静压；
[0041]
通过压力传感器8比较热通道以及室外的压差、正压设定值，控制变频排风机转速，以维持热通道静压。
[0042]
本发明以服务器运行工况为基准，通过精准计算和控制，运用最低的能耗来响应以下各种工况变化，实现本发明系统的最佳节能运行。服务器运行工况如下表所示：
[0043][0044]
全年1％的时间：气温超过允许工况32℃；直接蒸发冷却制冷，通过等焓加湿的方式，将送风温度降至28℃以下。
[0045]
全年6％的时间：气温高于最佳工况28℃，但仍在允许工况32℃范围内；不需要控制，只要保持相对湿度，通过汽化吸收空气中的潜热，就可以制冷。
[0046]
全年17％的时间：气温在最佳工况28℃范围内，相对湿度高于80％；回风，确保相对湿度低于80％。
[0047]
全年76％的时间：气温低于18℃，相对湿度在最佳工况80％范围内；回风，确保温度高于18℃。
[0048]
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。