基于交叉流固体除湿-露点蒸发制冷的数据中心空调系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于交叉流固体除湿

【技术实现步骤摘要】
基于交叉流固体除湿
‑
露点蒸发制冷的数据中心空调系统


[0001]本专利技术涉及暖通空调设备
，尤其涉及一种基于交叉流固体除湿
‑
露点蒸发制冷的数据中心空调系统
。

技术介绍

[0002]信息技术的迅猛发展促使数据中心建设规模日益扩大，随之而来的巨大能耗问题已受到全球前所未有的关注
。
数据中心能耗情况可由电能使用效率
PUE
评价，其表示总能耗与
IT
设备能耗之比，
PUE
越趋近于1，能量利用效率越高
。
除了维持
IT
设备正常运行能耗外，数据中心总能耗中最主要部分是保障
IT
设备运行环境的制冷空调系统能耗，可达总能耗的
30
％～
50
％
。
随着绿色数据中心概念的深入人心，建立可持续发展的数据中心节能空调技术已是必然趋势
。
[0003]为了降低数据中心传统空调系统能耗，提高自然冷源利用率和开发利用可再生能源成为实现数据中心空调节能的最有效方法之一
。
目前，蒸发制冷技术作为自然冷源高效利用的典型形式已在数据中心空调节能改造中获得较为广泛的应用，具有突出的节能效果，主要包括直接蒸发制冷
、
间接蒸发制冷以及露点蒸发制冷三种形式
。
理论上，直接
/
间接蒸发制冷的极限温度为环境空气湿球温度，而露点蒸发制冷可将环境空气冷却至露点温度，因此具有更高的冷却效率
。
然而，蒸发制冷空调制冷量与环境空气湿度紧密相关，对于高湿度气候地区存在制冷效果不足问题
。
对此，采用合适的除湿方式将环境空气进行预除湿
、
降低空气露点温度后再通入露点蒸发制冷器进行蒸发制冷，不仅有助于强化制冷效果，而且由于除湿与制冷环节分别在不同部件中进行而实现了空气温湿度的独立控制，从而提升空调系统能效
。
固体吸附除湿技术作为能够以太阳能
、
地热能以及数据中心余热等低品位热能驱动的有效除湿技术之一，提供了与露点蒸发制冷技术耦合的可行途径
。
[0004]对于固体吸附除湿耦合露点蒸发制冷的数据中心空调系统，吸附除湿阶段，干燥剂吸附环境空气中水蒸气而降低湿度，伴随着水蒸气的吸附将释放大量吸附热，导致除湿能力降低；露点蒸发制冷过程的工作空气在流过湿通道后自身温度通常低于环境空气温度，直接排放将产生冷量浪费
。
另一方面，脱附再生阶段，干燥剂要求引入热量进行加热再生，除考虑采用可再生热能外，数据中心运行产生的室内热空气也具有巨大的余热回收潜力
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于交叉流固体除湿
‑
露点蒸发制冷的数据中心空调系统
。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种基于交叉流固体除湿
‑
露点蒸发制冷的数据中心空调系统，包括双床交叉流固体除湿单元
、
露点蒸发制冷单元
、
热源单元和切换控制单元；所述热源单元与数据中心房间
、
所述双床交叉流固体除湿单元分别相连，所述热源单元对数据中心房间的热空气进行余热回收并进一步将预热空气加热至满足再生温度
要求后传输给所述双床交叉流固体除湿单元；所述露点蒸发制冷单元与数据中心房间
、
所述双床交叉流固体除湿单元分别相连；
[0007]所述双床交叉流固体除湿单元包括第一交叉流固体除湿器和第二交叉流固体除湿器，两个交叉流固体除湿器结构相同，交叉流固体除湿器的基体为板翅式换热器；所述交叉流固体除湿器的空气通道包括交叉间隔分布的除湿器一次流侧通道和除湿器二次流侧通道，所述除湿器一次流侧通道中涂覆或填充干燥剂材料层，所述除湿器二次流侧通道作为冷却空气通道；
[0008]所述切换控制单元包括水泵
、
若干三通阀和若干用于对系统风量进行调节控制的风机；所述三通阀安装在所述双床交叉流固体除湿单元中，用于对所述第一交叉流固体除湿器
、
第二交叉流固体除湿器的切换；风机用于处理空气风量
、
工作空气风量以及再生空气风量的控制；
[0009]所述露点蒸发制冷单元包括交叉流露点蒸发制冷器
、
布水器和集液箱；所述交叉流露点蒸发制冷器采用交叉流板翅式换热器，包括交叉间隔分布的制冷器一次流侧通道和制冷器二次流侧通道；所述制冷器一次流侧通道为干通道，用于对上游除湿后的处理空气进行有效冷却；所述制冷器二次流侧通道为湿通道，其中来自于制冷器一次流侧通道的部分空气被用作工作空气通入所述制冷器二次流侧通道中发生蒸发制冷过程；所述制冷器二次流侧通道的上方设置有所述布水器，其下方设置有所述集液箱，所述布水器和集液箱通过管路以及所述水泵相连
。
水泵的设置，可用于为交叉流露点蒸发制冷器中液体喷淋循环提供动力
。
[0010]所述双床交叉流固体除湿单元具有第一工作状态和第二工作状态；所述第一交叉流固体除湿器处于吸附除湿阶段
、
第二交叉流固体除湿器处于脱附再生阶段时，为第一工作状态；所述第一交叉流固体除湿器处于脱附再生阶段
、
第二交叉流固体除湿器处于吸附除湿阶段时，为第二工作状态；所述双床交叉流固体除湿单元通过所述三通阀进行第一工作状态与第二工作状态的反复切换，可以实现连续除湿
。
[0011]所述三通阀包括第一三通阀
、
第二三通阀和第三三通阀；所述第一三通阀的三个接头与所述第一交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道出口
、
所述第二交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道出口
、
所述交叉流露点蒸发制冷器的制冷器一次流侧通道进口分别连接；所述第二三通阀的三个接头与所述第一交叉流固体除湿器的除湿器二次流侧通道进口
、
所述第二交叉流固体除湿器的除湿器二次流侧通道进口
、
所述交叉流露点蒸发制冷器的制冷器二次流侧通道出口分别连接；所述第三三通阀的三个接头与所述第一交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道出口
、
所述第二交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道出口
、
所述热源单元分别连接；所述双床交叉流固体除湿单元处于第一工作状态时，所述第一交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道通过所述第一三通阀切换连通所述交叉流露点蒸发制冷器的制冷器一次流侧通道，所述第一交叉流固体除湿器的除湿器二次流侧通道通过所述第二三通阀切换连通所述交叉流露点蒸发制冷器的制冷器二次流侧通道；与此同时，所述第二交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道通过所述第三三通阀切换连通所述热源单元，所述第二交叉流固体除湿器的除湿器二次流侧通道由于所述第二三通阀的切换而关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于交叉流固体除湿
‑
露点蒸发制冷的数据中心空调系统，其特征在于：包括双床交叉流固体除湿单元
、
露点蒸发制冷单元
、
热源单元和切换控制单元；所述热源单元与数据中心房间
、
所述双床交叉流固体除湿单元分别相连，所述热源单元对数据中心房间的热空气进行余热回收并进一步将预热空气加热至满足再生温度要求后传输给所述双床交叉流固体除湿单元；所述露点蒸发制冷单元与数据中心房间
、
所述双床交叉流固体除湿单元分别相连；所述双床交叉流固体除湿单元包括第一交叉流固体除湿器和第二交叉流固体除湿器，两个交叉流固体除湿器结构相同，交叉流固体除湿器的基体为板翅式换热器；所述交叉流固体除湿器的空气通道包括交叉间隔分布的除湿器一次流侧通道和除湿器二次流侧通道，所述除湿器一次流侧通道中涂覆或填充干燥剂材料层，所述除湿器二次流侧通道作为冷却空气通道；所述切换控制单元包括水泵
、
若干三通阀和若干用于对系统风量进行调节控制的风机；所述三通阀安装在所述双床交叉流固体除湿单元中，用于对所述第一交叉流固体除湿器
、
第二交叉流固体除湿器的切换；所述露点蒸发制冷单元包括交叉流露点蒸发制冷器
、
布水器和集液箱；所述交叉流露点蒸发制冷器采用交叉流板翅式换热器，包括交叉间隔分布的制冷器一次流侧通道和制冷器二次流侧通道；所述制冷器一次流侧通道为干通道，用于对上游除湿后的处理空气进行有效冷却；所述制冷器二次流侧通道为湿通道，其中来自于制冷器一次流侧通道的部分空气被用作工作空气通入所述制冷器二次流侧通道中发生蒸发制冷过程；所述制冷器二次流侧通道的上方设置有所述布水器，其下方设置有所述集液箱，所述布水器和集液箱通过管路以及所述水泵相连
。2.
根据权利要求1所述的基于交叉流固体除湿
‑
露点蒸发制冷的数据中心空调系统，其特征在于：所述双床交叉流固体除湿单元具有第一工作状态和第二工作状态；所述第一交叉流固体除湿器处于吸附除湿阶段
、
第二交叉流固体除湿器处于脱附再生阶段时，为第一工作状态；所述第一交叉流固体除湿器处于脱附再生阶段
、
第二交叉流固体除湿器处于吸附除湿阶段时，为第二工作状态；所述双床交叉流固体除湿单元通过所述三通阀进行第一工作状态与第二工作状态的反复切换
。3.
根据权利要求2所述的基于交叉流固体除湿
‑
露点蒸发制冷的数据中心空调系统，其特征在于：所述三通阀包括第一三通阀
、
第二三通阀和第三三通阀；所述第一三通阀的三个接头与所述第一交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道出口
、
所述第二交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道出口
、
所述交叉流露点蒸发制冷器的制冷器一次流侧通道进口分别连接；所述第二三通阀的三个接头与所述第一交叉流固体除湿器的除湿器二次流侧通道进口
、
所述第二交叉流固体除湿器的除湿器二次流侧通道进口
、
所述交叉流露点蒸发制冷器的制冷器二次流侧通道出口分别连接；所述第三三通阀的三个接头与所述第一交叉流固体除湿器的除湿器一次流侧通道出口

【专利技术属性】
技术研发人员：刘林，黄宏宇，李军，邓立生，何兆红，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：