基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统技术方案

本实用新型专利技术公开的基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统，包括机房内设置的机房制冷系统、热管氟泵制冷系统和蒸发冷却机械制冷系统；机房制冷系统包括热管换热墙和机房空调，机柜设置于架空地板上并相邻两机柜之间形成封闭冷通道，封闭冷通道与架空地板内部连通；热管氟泵制冷系统包括通过管道相连通的蒸发冷凝器和氟泵和热管换热墙；蒸发冷却机械制冷系统包括通过管道相连通的间接蒸发式冷水机组和机械制冷冷水机组，机械制冷冷水机组通过管道与机房空调连通。本实用新型专利技术将氟泵、热管、蒸发冷凝、机械制冷技术相结合，充分利用自然冷源为机房降温，在保证机房内低温要求的同时最大程度减少能耗，提高换热效率并减少占地面积。地面积。地面积。

【技术实现步骤摘要】
基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统


[0001]本技术属于数据中心散热冷却装置
，具体涉及一种基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统。

技术介绍

[0002]随着国内数据中心产业发展迅速，其能耗总量也处于高速增长期，明显高于世界的平均水平，一方面在于中国的数据中心建设规模增速较快，另一方面因为中国的数据中心存在较大的节能潜力。目前行业数据显示中国的数据中心的平均PUE值在2.2～3.0之间，而实际数据可能远远高于这一数字。而且随着数据中心的规模越来越大、数量越来越多，耗电量只会居高不下。数据中心的高能耗，不仅给企业带来了沉重的负担，也造成了全社会能源的巨大浪费。
[0003]目前数据中心能耗的大致构成中，空调制冷系统的能耗占数据中心总能耗的40％左右，仅次于IT设备能耗，是影响机房能耗的主要成分之一。标准机房冷却系统能耗占比35％，而现有机房冷却系统能耗占比高达45％，可见机房冷却系统还有较大的节能空间。面对如此巨大的能耗问题，如何“开源”，即利用自然冷源为数据中心降温，充分延长自然冷源的利用时长，拓宽利用自然冷源制冷系统的应用等方式需要多方考虑。
[0004]热管氟泵制冷中热管技术是将管内抽成10
‑1～10
‑4pa负压后充以适量的制冷剂，使紧贴管内壁的毛细多孔材料中充满液体后加以密封，因其自身特性，一定条件下可以形成一个闭合自发制冷循环；氟泵驱动回路热管系统具有低能耗、高能效比的特点，可以替代传统压缩机，一定范围内提高冷凝温度，防止热管系统动力不足，以保证制冷系统的稳定运行，蒸发冷凝技术利用水的潜热带走数据中心的热量，相同情况下蒸发冷却带走的热量约为风冷的100倍，相比于传统风冷水冷而言更加节水节电且高效。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统，将氟泵、热管、蒸发冷凝、机械制冷技术相结合，充分利用自然冷源对现有数据中心改造以及新建数据中心等项目提供一种更为高效节能的散热方式。
[0006]本技术所采用的技术方案是，基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统，包括机房内设置的机房制冷系统、热管氟泵制冷系统和蒸发冷却机械制冷系统；机房制冷系统包括热管换热墙和机房空调，服务器机架设置于架空地板上并相邻两服务器机架之间形成封闭冷通道，封闭冷通道与架空地板内部连通；热管氟泵制冷系统包括通过管道相连通的蒸发冷凝器和氟泵，氟泵与热管换热墙通过管道相连通；蒸发冷却机械制冷系统包括通过管道相连通的间接蒸发式冷水机组和机械制冷冷水机组，机械制冷冷水机组通过管道与机房空调连通。
[0007]本技术的特征还在于，
[0008]蒸发冷凝器包括机壳，机壳靠近底部的侧壁上设置有室外空气进风口，机壳内设
置有换热盘管，换热盘管上方依次设置有喷嘴a、挡水板a和风机，与风机对应的壳体壁上设置有出风口，换热盘管下方设置有集水箱，喷嘴a 通过管道与集水箱连通，喷嘴a和集水箱连通的管道上设置有循环水泵，换热盘管的入口和出口分别通过管道与氟泵和热管换热墙连通。
[0009]机械制冷冷水机组包括依次连接构成闭合回路的蒸发器、冷凝器和压缩机，蒸发器依次通过集水器、机房空调、蓄冷罐和分水器连通构成闭合回路，冷凝器与间接蒸发式冷水机组连通。
[0010]间接蒸发冷水机组包括壳体，壳体相对的两侧壁分别设置有进风口，壳体内设置有间接蒸发式冷水机组填料，两端进风口到间接蒸发式冷水机组填料之间分别设置有初效过滤器、一级表冷器和二级表冷器，间接蒸发式冷水机组填料上方依次设置有喷嘴b、挡水板b和排风机，与排风机对应的壳体壁上设置有排风口，间接蒸发式冷水机组填料下方设置有储水箱，喷嘴b通过管道与机组回水管道连通，喷嘴b与机组回水管道连通的管道上设置有回水泵，一级表冷器、二级表冷器和储水箱分别设置出水口和回水口通过机组供水管道和机组回水管道与冷凝器连通。
[0011]蒸发式冷水机组填料下部为倒三角形。
[0012]本技术的有益效果是，
[0013](1)本技术在数据机房内使用地板下送风形式，制取的冷风通过地板下的风管直接送入服务器机架间的封闭冷通道，吸收机柜产生的热量后流入热管换热墙，经过制冷后重新进入通道内，隔离开了冷热气流，提升了冷量利用率。
[0014](2)本技术在数据机房内部使用热管系统和氟泵装置，当室外气温较低时，热管内制冷剂工质吸收机柜产生的热量后蒸发为气体，通过蒸发冷凝器冷却为液体并流回热管换热墙完成循环，蒸发冷凝器与热管氟泵系统联合使用更能降低能耗，提高换热效率并减少占地面积。
[0015](3)本技术在数据机房内使用热管换热墙进行空气与制冷剂工质的换热，在热管上添加翅片能大幅提升空气侧的换热性能，减少工质充注量。
[0016](4)室外气温较高时，蒸发冷却机械制冷部分开始运行，此时间接蒸发式冷水机组与机械制冷冷水机组的冷凝器相连，所制取的高温冷水带走机械制冷冷水机组冷凝器的热量，使得机械制冷冷水机组拥有更高能效比，实现系统整体的低能耗运行。
[0017](5)间接蒸发式冷水机组使用两级表冷器预冷式，室外空气经过滤器过滤后进入间接蒸发式冷水机组，先经一级表冷器中高温冷水预冷，之后经过二级表冷器中低温冷水再次预冷，使得空气干球温度进一步降低，符合传热过程中逆流的要求，再经过填料与回水进行充分热湿交换，以保证间接蒸发式冷水机组出水温度低于当地空气湿球温度。间接蒸发式冷水机组中填料下部采用倒三角形设置，充分利用机组内部空间，增大空气与水的接触时间与接触面积，以保证热湿交换效果，确保更低的出水温度。
附图说明
[0018]图1是本技术空调系统的结构示意图；
[0019]图2是本技术空调系统中热管氟泵系统的结构示意图；
[0020]图3是本技术空调系统中蒸发冷凝器系统的结构示意图；
[0021]图4是本技术空调系统中间接蒸发式冷水机组的结构示意图；
[0022]图5是本技术空调系统中机械制冷冷水机组的结构示意图。
[0023]图中，1.间接蒸发式冷水机组，2.蒸发冷凝器，3.氟泵，4.热管换热墙， 5.机械制冷冷水机组，6.蓄冷罐，7.分水器，8.集水器，9.机房空调，10. 服务器机架，11.架空地板，12.封闭冷通道，13.风机，14.挡水板a，15.喷嘴a，16.循环水泵，17.换热盘管，18.集水箱，19.初效过滤器，20.一级表冷器，21.二级表冷器，22.排风机，23.挡水板b，24.喷嘴b，25.间接蒸发式冷水机组填料，26.回水泵，27.给水泵，28.蒸发器,29.冷凝器，30.压缩机。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。
[0025]本技术基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统的结构如图1所示，包括机房制冷系统、热管氟泵制冷系统和蒸发冷却机械制冷系统。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统，其特征在于，包括机房内设置的机房制冷系统、热管氟泵制冷系统和蒸发冷却机械制冷系统；所述机房制冷系统包括热管换热墙(4)和机房空调(9)，服务器机架(10)设置于架空地板(11)上并相邻两服务器机架(10)之间形成封闭冷通道(12)，所述封闭冷通道(12)与架空地板(11)内部连通；所述热管氟泵制冷系统包括通过管道相连通的蒸发冷凝器(2)和氟泵(3)，所述氟泵(3)与热管换热墙(4)通过管道相连通；所述蒸发冷却机械制冷系统包括通过管道相连通的间接蒸发式冷水机组(1)和机械制冷冷水机组(5)，所述机械制冷冷水机组(5)通过管道与机房空调(9)连通。2.根据权利要求1所述的基于热管氟泵与机械制冷的机房蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述蒸发冷凝器(2)包括机壳，所述机壳靠近底部的侧壁上设置有室外空气进风口，所述机壳内设置有换热盘管(17)，所述换热盘管(17)上方依次设置有喷嘴a(15)、挡水板a(14)和风机(13)，与所述风机(13)对应的壳体壁上设置有出风口，所述换热盘管(17)下方设置有集水箱(18)，所述喷嘴a(15)通过管道与集水箱(18)连通，所述喷嘴a(15)和集水箱(18)连通的管道上设置有循环水泵(16)，所述换热盘管(17)的入口和出口分别通过管道与氟泵(3)和热管换热墙(4)连通。3.根据权利要求1或2所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄翔，杨柳，罗绒，马钢，王红利，薛宁静，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：新型
国别省市：