用于间接蒸发冷却器的水管理系统及方法技术方案

技术编号:20909719 阅读:37 留言:0更新日期:2019-04-20 08:28
本申请涉及用于间接蒸发冷却器的水管理系统及方法。间接蒸发冷却系统包括框架、热交换器芯、使室内回流空气在热交换器芯内移动的送风机、以及由框架支撑以在垂直于室内回流空气的方向上将室外空气抽吸经过热交换器芯的室外排风机。该系统还包括定位在热交换器芯上方以在热交换器芯上喷洒水的水喷洒系统和定位热交换器芯下方以收集喷洒到热交换器芯上的水的水收集及管理系统。水收集及管理系统包括水池,水池配置成容纳流体。该水池配置成包括操作水体积和水储备体积,操作水体积和水储备体积共同定义总可用水体积,并且该水池包括定义水储备体积的水高度设定点。

Water management system and method for indirect evaporative cooler

This application relates to a water management system and method for an indirect evaporative cooler. The indirect evaporative cooling system includes a frame, a heat exchanger core, a blower that moves the indoor return air inside the heat exchanger core, and an outdoor exhaust fan supported by the frame to suck the outdoor air through the heat exchanger core in a direction perpendicular to the indoor return air. The system also includes a water spraying system positioned above the heat exchanger core to spray water on the heat exchanger core and a water collection and management system positioned below the heat exchanger core to collect water sprayed on the heat exchanger core. The water collection and management system includes a pool, which is configured to accommodate fluids. The pool is configured to include operating water volume and water reserve volume, which jointly defines the total available water volume, and includes a water height setting point for defining the water reserve volume.

【技术实现步骤摘要】
用于间接蒸发冷却器的水管理系统及方法本公开的背景1.公开的领域本公开总体上涉及间接蒸发冷却器系统,并且更具体地,涉及用于间接蒸发冷却器的水管理系统,该水管理系统配置成在蒸发冷却器的热交换器上喷洒水并从蒸发冷却器收集水。2.相关技术的讨论当外部温度低于IT入口空气的温度设定点时,间接空气蒸发冷却系统通常使用室外空气来间接冷却数据中心空气,这可以导致显著的能源节省。这种系统使用风机将冷的外部空气吹过空气-空气热交换器,空气-空气热交换器进而冷却热交换器内部的热的数据中心空气,从而将数据中心空气与外部空气完全隔离。这种除热方法通常使用蒸发辅助设备,在该蒸发辅助设备中,空气-空气热交换器的外部被喷洒水,这允许热交换器针对更高的环境温度继续其冷却操作,或者提供对热的数据中心空气的更经济的冷却操作。间接空气蒸发冷却系统可提供高达约1000千瓦(kW)的冷却能力。一些单元约相当于海运集装箱的尺寸或更大。这些系统安装在建筑物屋顶上或者沿建筑物的周边安装。直接使用新鲜空气来冷却数据中心通常被视为最有效的冷却方法。对于经历大范围的温度和湿度条件的数据中心,该冷却方法通常是最有效的。然而,大多数数据中心管理人员对这些较高的操作温度和温度及湿度的快速变化不愿意承担风险。他们也不希望让数据中心暴露于直接空气冷却过程中可能存在的污染或其它污染物。在升高的密度和采用遏制实践的情况下,不希望IT装备在更高的温度下运行,尤其是在故障事件发生时。当温度阈值和湿度阈值保持在行业推荐的限度内时,间接空气节能器实际上提供比直接的新鲜空气更高的效率。冷却大的空间(如数据中心)的一种方法是利用安装到一个或更多个外部建筑物表面或安装到屋顶的超大的空气-空气热交换器单元(AHUs)。现代AHU包含超大的热交换器,例如10英尺长、7英尺宽和7英尺高,包含几乎2000根热交换器管。在现代间接蒸发冷却系统中,热的IT空气被引入到AHU中,并且两种节能器操作模式中的一种被用来排出热量。基于负载、IT设定点和室外环境条件,系统自动选择最有效的操作模式。间接空气-空气节约模式使用空气-空气热交换器将热能从较热的数据中心空气传递到较冷的室外空气。当使用蒸发冷却时,通常用水喷洒系统在热交换器的热交换表面上施加薄的水膜。通过在热交换器上喷洒水,水可以吸收热交换器内的热量并将热量蒸发到室外空气中,从而将水分添加到空气流。这种操作模式允许数据中心持续受益于节能器模式操作,即使当空气-空气热交换过程单独无法排除数据中心热负载时。正在探索用于提高数据中心或其它热产生过程内的间接蒸发冷却系统的冷却效率的方法和系统。本公开的概述本公开的一个方面包括间接蒸发冷却系统。在一个实施方案中,该系统包括框架、布置在框架内的热交换器芯、由框架支撑以使室内回流空气在热交换器芯内移动的送风机、由框架支撑以在垂直于室内回流空气的方向上使室外空气抽吸经过热交换器芯的室外排风机、定位在热交换器芯上方以在热交换器芯上方喷洒水的水喷洒系统、以及布置在框架内在热交换器芯下方以收集喷洒到热交换器芯上的水的水收集及管理系统。水收集及管理系统包括水池,水池配置成容纳流体。水池配置成包括操作水体积和水储备体积,操作水体积和水储备体积共同定义总可用水体积。水池包括水高度设定点以定义水储备体积。该系统的实施方案还可以包括将总可用水体积定义为在系统操作期间所使用的所有水,将操作体积定义为正常操作所使用的水体积,以及将水储备体积定义为剩余在水池中的水的量以及总可用水体积和操作体积之间的差。水池还可以包括定位在水池底部处的排泄端口、邻近水池顶部定位的溢流端口、以及泵抽吸端口。水收集及管理系统还可以包括池排泄阀,池排泄阀连接到排泄端口并配置成控制系统内的水的量。水池还可以配置成包括排泄阀阈值,排泄阀阈值被定义为水高度设定点,该水高度设定点基于需要的储备体积并且等同于表示操作体积的一部分的水体积。水收集及管理系统还可以包括溢流道,该溢流道连接到溢流端口并配置成防止水池内的水过多。水收集及管理系统还可以包括用于测量水池内水位的至少一个传感器和用于量化水质量的至少一个传感器。水收集及管理系统还可以包括泵抽吸端口,该泵抽吸端口定位在排泄端口的上方和溢流端口的下方。水收集及管理系统还可以包括泵,该泵连接到泵抽吸端口,以迫使水返回到水喷洒系统。水收集及管理系统还可以包括供水装置,该供水装置具有水填充阀,以在水池变浅时为水池供应水。该至少一个传感器、排泄阀、泵和水填充阀可以联接到控制器,以控制由供水装置输送到水池的水量。水收集及管理系统还可以包括池截留部,该池截留部围绕水池,以捕获从水喷洒系统排出的水。本公开的另一个方面涉及用间接蒸发冷却系统冷却IT空气的方法。在一个实施方案中,该方法包括:将室内回流空气供应到热交换器芯;在垂直于室内回流空气的方向上使室外空气抽吸经过热交换器芯;在热交换器芯上方喷洒水;以及通过水收集及管理系统收集喷洒到热交换器芯上的水,该水收集及管理系统包括配置成容纳流体的水池。水池配置成包括操作水体积和水储备体积,操作水体积和水储备体积共同定义总可用水体积。水池包括水高度设定点以定义水储备体积。该方法的实施方案还可以包括将总可用水体积定义为在系统操作期间所使用的所有水,将操作体积定义为正常操作所使用的水的体积,以及将水储备体积定义为剩余在水池中的水的量以及总可用水体积和操作体积之间的差。水池还可以包括定位在水池底部处的排泄端口、邻近水池顶部定位的溢流端口、泵抽吸端口、以及连接到排泄端口并配置成控制系统内的水量的池排泄阀。水池还可以配置成包括排泄阀阈值,该排泄阀阈值被定义为水高度设定点,该水高度设定点基于需要的储备体积并且等同于表示操作体积的一部分的水体积。水收集及管理系统还可以包括溢流道,该溢流道连接到溢流端口并配置成防止水池内的水过多。该方法还可以包括感测水池内的水位和水池内所保持的水的质量。该方法还可以包括将水泵送回到水喷洒系统。该方法还可以包括当水池变浅时用水填充水池。附图简要说明附图不旨在按比例绘制。附图中,在各个图中示出的每个相同的或者接近相同的部件用相似的编号表示。出于清楚的目的,并非每个部件都可能在每个图中被标记。在附图中:图1是在操作环境中使用蒸发过程的空气-空气热交换器的分解透视图;图2是本公开的实施方案的间接蒸发冷却单元的透视图;图3是间接蒸发冷却单元的透视图,其外壳被移除以显示出体现热交换器芯的模块化热交换器元件;图4是水喷洒系统的透视图;图5是水喷洒组件的透视图,示出了水喷洒组件的喷洒喷嘴;图6是水喷洒组件的俯视图,示出了喷洒图案;图7是水喷洒组件的横截面图;图8是水喷洒组件的俯视图;图9是间接蒸发冷却单元的冷却系统的示意图;以及图10是水池和水池的操作区的侧视图。详细描述本公开在其应用方面不限于在下面描述中阐述的或者在附图中示出的部件的构造以及布置的细节。在本公开中阐述的原理能够在其它实施方案中被提供并且能够被以各种方式实践或执行。另外,本文所用的措辞和术语是出于描述的目的,而不应视为是限制性的。“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“涉及”及其变型在本文中的使用意指包括其后列出的项及其等效形式以及额外的项。当提供特定的尺寸、数量或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间接蒸发冷却系统,包括:框架;热交换器芯,其布置在所述框架内;送风机,其由所述框架支撑以使室内回流空气在所述热交换器芯内移动;室外排风机,其由所述框架支撑,以在垂直于所述室内回流空气的方向上使室外空气抽吸经过所述热交换器芯;水喷洒系统,其定位在所述热交换器芯上方,以在所述热交换器芯上方喷洒水;和水收集及管理系统,其布置在所述框架内,在所述热交换器芯的下方,以收集喷洒到所述热交换器芯上的水,所述水收集及管理系统包括配置成容纳流体的水池,所述水池配置成包括操作水体积和水储备体积,所述操作水体积和所述水储备体积共同定义总可用水体积,所述水池包括定义所述水储备体积的水高度设定点。

【技术特征摘要】
2017.10.11 US 15/729,9941.一种间接蒸发冷却系统,包括:框架;热交换器芯,其布置在所述框架内;送风机,其由所述框架支撑以使室内回流空气在所述热交换器芯内移动;室外排风机,其由所述框架支撑,以在垂直于所述室内回流空气的方向上使室外空气抽吸经过所述热交换器芯;水喷洒系统,其定位在所述热交换器芯上方,以在所述热交换器芯上方喷洒水;和水收集及管理系统,其布置在所述框架内,在所述热交换器芯的下方,以收集喷洒到所述热交换器芯上的水,所述水收集及管理系统包括配置成容纳流体的水池,所述水池配置成包括操作水体积和水储备体积,所述操作水体积和所述水储备体积共同定义总可用水体积,所述水池包括定义所述水储备体积的水高度设定点。2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述总可用水体积被定义为在所述系统的操作期间使用的所有水,所述操作体积被定义为用于正常操作的水的体积,并且所述水储备体积被定义为剩余在所述水池中的水的量并且是所述总可用水体积和所述操作体积之间的差。3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述水池还包括定位在所述水池的底部处的排泄端口、邻近所述水池的顶部定位的溢流端口以及泵抽吸端口。4.根据权利要求3所述的系统,其中,所述水收集及管理系统还包括池排泄阀,所述池排泄阀连接到所述排泄端口并配置成控制所述系统内的水的量。5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述水池还配置成包括排泄阀阈值,所述排泄阀阈值被定义为水高度设定点,所述水高度设定点基于需要的储备体积并且等同于代表所述操作体积的一部分的水体积。6.根据权利要求4所述的系统,其中,所述水收集及管理系统还包括溢流道,所述溢流道连接到所述溢流端口并配置成防止所述水池内的水过多。7.根据权利要求6所述的系统,其中,所述水收集及管理系统还包括用于测量所述水池内的水位的至少一个传感器和用于量化水质量的至少一个传感器。8.根据权利要求7所述的系统,其中,所述水收集及管理系统还包括泵抽吸端口,所述泵抽吸端口定位在所述排泄端口的上方和所述溢流端口的下方。9.根据权利要求8所述的系统,其中,所述水收集及管理系统还包括泵,所述泵连接到所述泵抽吸端口,...

【专利技术属性】
技术研发人员:雅各布·约瑟夫·里德小约翰·H·比恩
申请(专利权)人:施耐德电气IT公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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