一种双冷源间接蒸发冷机组的制作方法

1.本发明属于高散热密度机房排热领域，涉及一种间接蒸发冷机组，特别涉及一种双冷源间接蒸发冷机组。


背景技术：

2.机房中由于设备发热量大，需要专门的空调设备来维持机房内的温度。机房中空调设备用电占有很大比重，在倡导节能、减少碳排放的大环境下，部分地区制定了新建数据中心和改造数据中心pue限值政策，如何实现机房空调系统节能，降低数据中心整体pue值，成为行业关注的重点。
3.目前已有的机房空调节能技术有：
4.一是在过渡季或冬季室外气温较凉时，引入室外新风来冷却机房内的设备。这种设备可以直接利用室外自然冷源，但难以满足机房内的空气洁净度及湿度调控要求，且对机房维护结构的破坏较大。在新风系统停止工作时，存在漏风的隐患，在天气比较炎热时导致室内冷量流失。在新风系统的进、出风口处需要安置过滤网，而过滤网不仅增加了系统风阻，而且需要经常更换，维护量较大。
5.二是在过渡季或冬季室外气温较凉时，使用板式空气热交换器将室外空气的冷量引入室内。这种技术实现了室内、外空气的隔离，避免了由于直接引入室外空气而引起的空气清洁度及湿度控制问题。但由于换热器采用了蜂窝结构，空气流道容易被灰尘堵塞，因此在室外空气流道的进、出口处需要安装过滤网，维护量较大。
6.三是近些年在数据中心中逐步推广应用的间接蒸发冷技术，如采用水侧间接蒸发冷却塔将冷却水进行降温后直接供入室内侧表冷器内的水侧蒸发冷却技术；也有采用风侧间接蒸发冷却技术，将冷源和末端集成在一个机组内，经过室外空气(经水喷淋后)与室内空调回风进行间接换热，从而间接利用室外冷源。上述两种间接蒸发冷技术一定程度上都能实现机房空调系统节能，但都不同程度上存在着自然冷源利用时间不足，节能效果仍需提升的问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术不足、特点及数据中心pue限值要求，本发明提出了一种双冷源间接蒸发冷机组，通过将热管节能技术和间接蒸发冷有效结合，优先利用风冷、蒸发式冷凝两种冷却方式的热管自然冷却换热系统，自然冷源利用时间长，节能效果显著；压缩制冷换热系统作为补充，且二次利用喷淋水进行冷却，保障更大限度节能。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
9.一种双冷源间接蒸发冷机组，包括蒸发端、冷凝端、压缩机、节流部件、机组钣金，其特征在于：
10.所述蒸发端，包括热管蒸发器、压缩制冷蒸发器、风机ⅰ；
11.所述冷凝端，包括热管冷凝器、水/冷媒换热器、风机ⅱ、喷淋组件；
12.所述热管蒸发器与热管冷凝器通过气管、液管连接构成热管自然冷却换热系统，所述热管自然冷却换热系统中充装有换热冷媒；
13.所述压缩制冷蒸发器、压缩机、水/冷媒换热器热侧、节流部件通过连接管路组件构成压缩制冷换热系统，所述压缩制冷换热系统中充装有换热冷媒；
14.所述喷淋组件，包括淋水装置、集水盘，其中，所述淋水装置置于所述热管冷凝器上部并设有喷淋孔，所述集水盘置于所述热管冷凝器底部用于收集喷淋水，所述淋水装置通过设置有喷淋泵的喷淋管路经所述水/冷媒换热器的冷侧与所述集水盘连接，所述喷淋泵用于将所述集水盘内的喷淋水经所述水/冷媒换热器的冷侧输送回所述淋水装置；
15.所述机组钣金，包括机组外壳以及设置在所述机组外壳内的隔板ⅰ、隔板ⅱ、隔板ⅲ，其中，
16.所述隔板ⅲ将所述机组外壳分隔为室内空间和室外空间，
17.所述蒸发端的各部件设置在所述室内空间中，且所述室内空间的侧壁上开设有室内回风口、室内送风口，温度较高的室内回风通过所述室内回风口进入所述室内空间中，冷却降温后的冷空气经所述室内送风口排入室内，所述风机ⅰ安装在所述室内送风口附近，所述热管蒸发器、压缩制冷蒸发器安装在所述风机ⅰ的风路上游侧并通过所述隔板ⅰ与风机ⅰ形成送风通道，所述风机ⅰ用于抽取送风通道中的空气；
18.所述冷凝端的各部件设置在所述室外空间中，且所述室外空间的侧壁上开设有室外进风口、风机安装口，所述风机ⅱ安装在所述风机安装口处；所述热管冷凝器安装在所述风机ⅱ的风路上游侧并通过所述隔板ⅱ与风机ⅱ形成排风通道，所述风机ⅱ用于抽取排风通道中的空气。
19.优选地，所述热管蒸发器置于所述压缩制冷蒸发器的风路上游侧，其中，
20.当室内回风经过所述热管蒸发器并吸热降温后，出风温度达到第一目标值时，不经所述压缩制冷蒸发器的吸热降温，直接送入室内送风，所述第一目标值为热管制冷换热温度阈值；
21.当室内回风经过所述热管蒸发器并吸热降温后，出风温度在第一目标值与第二目标值之间时，室内回风先经过所述热管蒸发器吸热降温，再经过所述压缩制冷蒸发器吸热降温，其中，所述第二目标值大于第一目标值，所述第二目标值为压缩制冷换热阈值；
22.当所述热管蒸发器温度大于等于第二目标值时，室内回风不经所述热管蒸发器吸热降温，仅通过所述压缩制冷蒸发器吸热降温。
23.优选地，所述热管蒸发器的换热冷媒出口设置于其上部；所述热管冷凝器的换热冷媒出口设置于其下部。
24.优选地，所述热管冷凝器采用风冷、蒸发式冷凝两种冷却方式，优先采用风冷方式、其次采用风冷 蒸发式冷凝方式，自然冷源利用时间长，节能效果显著。
25.优选地，所述水/冷媒换热器的冷侧二次利用喷淋水进行冷却，保障更大限度节能。
26.优选地，优先利用热管自然冷却换热系统，压缩制冷换热系统作为补充：
27.当室外冷源满足条件时，仅启动所述热管自然冷却换热系统，且所述热管冷凝器优先采用风冷，此时所述热管蒸发器中液态冷媒吸收来自室内回风热量蒸发后，通过所述气管进入所述热管冷凝器中冷凝为冷媒液体，再通过液管回流至所述热管蒸发器中继续吸
热蒸发，从而将室内回风温度降低并通过所述风机ⅰ输送回室内，所述风机ⅱ启动用于加强换热，所述喷淋组件不启动；
28.当室外冷源满足条件时，仅启动所述热管自然冷却换热系统，但风冷不能满足需求时，采用风冷 蒸发式冷凝，此时在仅启动所述热管自然冷却换热系统且热管冷凝器采用风冷基础上，所述喷淋组件启动用于强化冷凝并延长自然冷源利用时间；此时所述喷淋泵开启，借助所述喷淋管路将所述集水盘内的喷淋水输送至所述淋水装置，由所述淋水装置上的喷淋孔喷淋至所述热管冷凝器表面，由所述集水盘进行收集后再由所述喷淋泵输送实现循环；
29.当仅启动热管自然冷却换热系统且采用风冷 蒸发式冷凝不能满足需求时，启动压缩制冷换热系统作为补充，此时在仅启动所述热管自然冷却换热系统且采用风冷 蒸发式冷凝基础上，启动所述压缩制冷换热系统，所述压缩制冷蒸发器中的液态冷媒吸收经过所述热管蒸发器冷却后的回风热量蒸发为气态后，进入所述压缩机中进行压缩，再进入所述水/冷媒换热器热侧中冷凝为液态冷媒，再经过所述节流部件后进入所述压缩制冷蒸发器中继续吸热蒸发，从而将室内回风温度冷却到预设值后通过所述风机ⅰ输送回室内，冷媒在所述水/冷媒换热器热侧中的冷凝，通过流经所述水/冷媒换热器冷侧中二次利用的喷淋水实现。
30.优选地，所述冷凝端还包括一补水装置，所述补水装置安装在所述集水盘附近，其内含喷淋水应急水箱，一方面可向所述集水盘补充喷淋所需冷却水，另一方面当出现停水情况时可保障喷淋正常运行。
31.优选地，可选配填料，用于强化散热。
32.优选地，在所述室外进风口位置可选配安装换热器ⅰ，通过预冷水管路引入一部分所述集水盘中的水，对室外进风进行预冷。
33.优选地，所述冷机组进一步包括控制系统，用于机组的监测、控制与切换。
34.由以上技术方案可知，本发明的双冷源间接蒸发冷机组，将热管节能技术和间接蒸发冷有效结合，优先利用风冷、蒸发式冷凝两种冷却方式的热管自然冷却换热系统，自然冷源利用时间长，节能效果显著；压缩制冷换热系统作为补充，且二次利用喷淋水进行冷却，保障更大限度节能。
附图说明
35.图1为本发明的双冷源间接蒸发冷机组的结构示意图。
36.图2为本发明的双冷源间接蒸发冷机组仅采用热管自然冷却换热系统且热管冷凝器采用风冷并选配有换热器ⅰ但未开启时的工作原理图。
37.图3为本发明的双冷源间接蒸发冷机组仅采用热管自然冷却换热系统且热管冷凝器采用风冷和蒸发式冷凝两种冷却方式并选配有换热器ⅰ且开启时的工作原理图。
38.图4为本发明的双冷源间接蒸发冷机组采用热管自然冷却换热系统且热管冷凝器采用风冷和蒸发式冷凝两种冷却方式并选配有换热器ⅰ且开启时和采用压缩制冷换热系统补充制冷时的工作原理图。
39.附图标记说明：
40.蒸发端1，冷凝端2，压缩机3，节流部件4，机组钣金5，热管蒸发器6，压缩制冷蒸发
器7，风机ⅰ8，热管冷凝器9，水/冷媒换热器10，风机ⅱ11，喷淋组件12，淋水装置13，集水盘14，喷淋泵15，气管16，液管17，连接管路组件18，机组外壳19，隔板ⅰ20，隔板ⅱ21，隔板ⅲ22，室内回风口23，送风口24，室外进风口25，风机ⅱ安装口26，补水装置27，填料28，控制系统29，喷淋管路30，换热器ⅰ31，预冷水管路32。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
42.图1为本发明的双冷源间接蒸发冷机组的结构示意图。如图1所示，本发明的双冷源间接蒸发冷机组，包括蒸发端1、冷凝端2、压缩机3、节流部件4、机组钣金5，其中，蒸发端1包括热管蒸发器6、压缩制冷蒸发器7、风机ⅰ8；冷凝端2包括热管冷凝器9、水/冷媒换热器10、风机ⅱ11、喷淋组件12、喷淋管路30等；喷淋组件12包括淋水装置13、集水盘14、喷淋泵15等；热管蒸发器6与热管冷凝器9通过气管16、液管17连接构成热管自然冷却换热系统，热管自然冷却换热系统中充装有换热冷媒；压缩制冷蒸发器7、压缩机3、水/冷媒换热器10的热侧、节流部件4通过连接管路组件18构成压缩制冷换热系统，压缩制冷换热系统中充装有换热冷媒；淋水装置13置于热管冷凝器9上部并有喷淋孔，集水盘14置于热管冷凝器9底部用于收集喷淋水，淋水装置13通过设置有喷淋泵15的喷淋管路30经水/冷媒换热器10的冷侧与集水盘14连接，喷淋泵15用于将集水盘14内的喷淋水输送回淋水装置13，当压缩制冷换热系统运行时，集水盘14内的喷淋水经水/冷媒换热器10冷侧后回到淋水装置13；机组钣金5包括机组外壳19、隔板ⅰ20、隔板ⅱ21、隔板ⅲ22，隔板ⅲ22将机组外壳19分隔为室内空间和室外空间；蒸发端1的各部件设置在室内空间中，且机组外壳19的室内空间的侧壁上开设有室内回风口23、室内送风口24，温度较高的室内回风通过室内回风口23进入室内空间中，冷却降温后的冷空气经室内送风口24排入室内，风机ⅰ8安装在室内送风口24附近，热管蒸发器6、压缩制冷蒸发器7安装在机组外壳19内的风机ⅰ8风路上游侧并通过隔板ⅰ20与风机ⅰ8形成送风通道，风机ⅰ8用于抽取送风通道中的空气；冷凝端2的各部件设置在室外空间中，且机组外壳19上开设有室外进风口25、风机安装口26，风机ⅱ11安装在风机安装口26处；热管冷凝器9安装在机组外壳19内的风机ⅱ11的风路上游侧并通过隔板ⅱ21与风机ⅱ11形成排风通道，风机ⅱ11用于抽取排风通道中的空气；水/冷媒换热器10、压缩机3、节流部件4安装在机组外壳19内适当位置。
43.进一步地，热管蒸发器6置于压缩制冷蒸发器7风路上游侧，当室内回风经过热管蒸发器6后出风温度可达到第一目标值时，可不经过压缩制冷蒸发器7的吸热降温，直接送入室内送风，第一目标值为热管制冷换热温度阈值；当室内回风经过热管蒸发器6后的出风温度在第一目标值与第二目标值之间时，室内回风先经过热管蒸发器6吸热降温，再经过压缩制冷蒸发器7吸热降温，其中，第二目标值大于第一目标值，第二目标值为压缩制冷换热阈值；当热管蒸发器6温度大于等于目标值2时，室内回风可不经过热管蒸发器6吸热降温，
直接通过压缩制冷蒸发器7降温。热管蒸发器6的换热冷媒出口设置于其上部；热管冷凝器9的换热冷媒出口设置于其下部。
44.热管冷凝器9采用风冷、蒸发式冷凝两种冷却方式，优先采用风冷、其次采用风冷 蒸发式冷凝，自然冷源利用时间长，节能效果显著；压缩制冷换热系统中的水/冷媒换热器10的冷侧二次利用喷淋水进行冷却，保障更大限度节能；优先利用热管自然冷却换热系统，压缩制冷换热系统作为补充；冷凝端2还包括一补水装置27，补水装置27安装在集水盘14附近，其内含喷淋水应急水箱，一方面可向集水盘14补充喷淋所需冷却水，另一方面当出现停水情况时可保障喷淋正常运行；可选配填料28，用于强化散热；在室外进风口25位置可选配安装换热器ⅰ31，通过预冷水管路32引入一部分集水盘14中的水，对室外进风进行预冷；还包括控制系统29，用于机组的监测、控制与切换。
45.图2为本发明的双冷源间接蒸发冷机组仅采用热管自然冷却换热系统且热管冷凝器采用风冷并选配有换热器ⅰ但未开启时的工作原理图。如图2所示，当室外冷源满足条件时，仅启动热管自然冷却换热系统，且热管冷凝器9优先采用风冷，此时热管蒸发器6中液态冷媒吸收来自室内回风热量蒸发后，通过气管16进入热管冷凝器9中冷凝为冷媒液体，再通过液管17回流至热管蒸发器6中继续吸热蒸发，从而将室内回风温度降低并通过风机ⅰ8输送回室内，风机ⅱ11启动用于加强换热，喷淋组件12不启动；此时热管自然冷却换热系统中冷媒流动方向如图中箭头a所示；室内回风、送风空气流动方向如图中箭头b所示；室外进风、排风空气流动方向如图中箭头c所示。
46.图3为本发明的双冷源间接蒸发冷机组仅采用热管自然冷却换热系统且热管冷凝器采用风冷和蒸发式冷凝两种冷却方式并选配有换热器ⅰ且开启时的工作原理图。如图3所示，当室外冷源满足条件时，仅启动热管自然冷却换热系统，但风冷不能满足需求时，采用风冷 蒸发式冷凝，此时热管蒸发器6中液态冷媒吸收来自室内回风热量蒸发后，通过气管16进入热管冷凝器9中冷凝为冷媒液体，再通过液管17回流至热管蒸发器6中继续吸热蒸发，从而将室内回风温度降低并通过风机ⅰ8输送回室内，风机ⅱ11启动用于加强换热，喷淋组件12启动用于强化冷凝并延长自然冷源利用时间；此时喷淋泵15开启，借助喷淋管路组件30将集水盘14内的喷淋水输送至淋水装置13，由淋水装置13上的喷淋孔喷淋至热管冷凝器9表面，由集水盘14进行收集后再由喷淋泵15输送实现循环；选配安装的换热器ⅰ31，通过预冷水管路32引入一部分集水盘14中的水，对室外进风进行预冷；此时热管自然冷却换热系统中冷媒流动方向如图中箭头a所示；室内回风、送风空气流动方向如图中箭头b所示；室外进风、排风空气流动方向如图中箭头c所示；喷淋组件12中水流动方向如图中箭头d所示。
47.图4为本发明的双冷源间接蒸发冷机组采用热管自然冷却换热系统且热管冷凝器采用风冷和蒸发式冷凝两种冷却方式并选配有换热器ⅰ且开启时和采用压缩制冷换热系统补充制冷时的工作原理图。如图4所示，当仅启动热管自然冷却换热系统且采用风冷 蒸发式冷凝不能满足需求时，启动压缩制冷换热系统作为补充，此时对于热管自然冷却换热系统，热管蒸发器6中液态冷媒吸收来自室内回风热量蒸发后，通过气管16进入热管冷凝器9中冷凝为冷媒液体，再通过液管17回流至热管蒸发器6中继续吸热蒸发，从而将室内回风温度降低并通过风机ⅰ8输送回室内，风机ⅱ11启动用于加强换热，喷淋组件12启动用于强化冷凝并延长自然冷源利用时间；此时喷淋泵15开启，借助喷淋管路30将集水盘14内的喷淋水输送至淋水装置13，由淋水装置13上的喷淋孔喷淋至热管冷凝器9表面，由集水盘14进行
收集后再由喷淋泵15输送实现循环，选配安装的换热器ⅰ31，通过预冷水管路32引入一部分集水盘14中的水，对室外进风进行预冷；对于压缩制冷换热系统，压缩制冷蒸发器7中液态冷媒吸收经过热管蒸发器6冷却后的回风热量蒸发为气态后，进入压缩机3中进行压缩，再进入水/冷媒换热器10热侧中冷凝为冷媒液体，再经过节流部件4后进入压缩制冷蒸发器7中继续吸热蒸发，从而将室内回风温度冷却到预设值后通过风机ⅰ8输送回室内，冷媒在水/冷媒换热器10热侧中的冷凝，通过流经水/冷媒换热器10冷侧中二次利用的喷淋水实现。此时热管自然冷却换热系统中冷媒流动方向如图中箭头a所示；室内回风、送风空气流动方向如图中箭头b所示；室外进风、排风空气流动方向如图中箭头c所示；喷淋组件12中水流动方向如图中箭头d所示；压缩制冷换热系统中冷媒流动方向如图中箭头e所示。
48.本发明的双冷源间接蒸发冷机组，将热管节能技术和间接蒸发冷有效结合，优先利用风冷、蒸发式冷凝两种冷却方式的热管自然冷却换热系统，自然冷源利用时间长，节能效果显著；压缩制冷换热系统作为补充，且二次利用喷淋水进行冷却，保障更大限度节能。
49.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
50.本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。