數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統的制作方法

本發明屬于空調系統技術領域，具體涉及一種數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統。

背景技術：

傳統的數據中心用空調大多采用架高地板下送風的方式，完全依靠精密空調獨攬數據中心內的全部負荷，能量消耗量巨大。蒸發冷卻技術是一項利用水蒸發吸熱制冷的技術，與傳統機械制冷相比省去了壓縮制冷系統，其設備功率小，冷卻能耗大大降低。近年來，露點間接蒸發冷卻技術在國內外都有了很好的應用與研究，尤其是復合式露點間接蒸發冷卻空調，能將室外空氣冷卻到亞濕球溫度，能同時滿足數據中心降溫、加濕及濕式凈化的作用。

自然界的太陽能資源用之不竭，屬于無污染的可再生能源，利用光伏發電技術驅動功率較小的復合式露點間接蒸發冷卻空調，既能保證空調設備的正常運行，又能大幅度降低電能消耗。

傳統的數據中心用空調在使用中容易造成數據中心內氣流組織混亂且冷熱摻混現象嚴重，導致冷卻效果不佳，而為避免這一情況，為數據中心內規劃冷熱通道就顯得尤為重要。考慮到蒸發冷卻具有大風量、小焓差以及降溫又加濕的特點，采用數據中心內封閉熱通道并將其熱氣流排出室外的方式，不僅能把冷熱氣流完全隔離開來，還能避免機房內濕度累積。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，解決了現有數據中心用空調在使用中存在的制冷能耗高以及易造成數據中心內氣流組織混亂的問題。

本發明所采用的技術方案是，數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，包括有設置于數據中心內的復合式露點間接蒸發冷卻機構及設置于數據中心外頂部的數據中心新風入口和太陽能光伏發電系統，且復合式露點間接蒸發冷卻機構通過封閉新風道與數據中心新風入口連接，復合式露點間接蒸發冷卻機構與太陽能光伏發電系統連接；數據中心的吊頂層內形成出風道，且出風道的兩端與數據中心兩相對側墻上設置的數據中心排風口連接；數據中心內所有的服務器機柜以兩兩組合形成一個服務器機柜組，所有的服務器機柜組均勻的分布于復合式露點間接蒸發冷卻機構的兩側；在每個服務器機柜組內，兩個服務器機柜均為出風側相對，在兩個服務器機柜的出風側之間形成封閉熱通道，且封閉熱通道均與出風道連通，每個服務器機柜的進風側均形成冷風道。

本發明的特點還在于：

復合式露點間接蒸發冷卻機構，包括有兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調，且每個復合式露點間接蒸發冷卻空調的結構為：包括有空調殼體，空調殼體相對的兩側壁上分別設置有空調進風口、空調送風口，空調殼體內設置有換熱芯體，換熱芯體的上方依次設置有布水器和擋水填料，擋水填料的上方并排設置有二次風機、一次風機，一次風機靠近空調送風口，二次風機上方對應的空調殼體頂壁上設置有空調二次排風口，空調二次排風口連接二次風回收利用單元；換熱芯體的下方設置有蓄水槽，蓄水槽通過蓄水管與布水器連接，且蓄水管上設置有循環水泵；兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調的空調進風口呈相對設置，且兩個空調進風口均與封閉新風道連通；兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調均通過導線與太陽能光伏發電系統連接；封閉新風道由透明簾子圍成。

空調進風口內設置有過濾網和風閥。

布水器由布水管和多個均勻設置于布水管上且面向換熱芯體噴淋的噴嘴構成，布水管與蓄水管連接。

循環水泵為潛水泵。

換熱芯體的表面按進風方向自下而上沿對角線設置有一排節流孔。

二次風回收利用單元，包括有二次排風管，二次排風管的進風端與空調二次排風口連接，二次排風管的出風端穿過出風道并由數據中心的頂部伸出，且出風端連接有氣流射流管，氣流射流管上均勻設置有多個面向太陽能光伏發電系統內太陽能光伏板送風的射流孔，二次排風管位于出風道內的一段管壁上設置有回風入口，在回風入口內設置有回風閥，打開回風閥能使二次排風管、封閉新風道以及出風道連通。

太陽能光伏發電系統，包括有太陽能光伏板，且太陽能光伏板通過導線依次與控制器、逆變器連接；控制器通過導線與蓄電單元連接；逆變器通過導線與兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調連接。

蓄電單元由多個蓄電池通過導線依次連接構成。

太陽能光伏板通過支架傾斜的支撐于數據中心頂部。

本發明的有益效果在于：

(1)本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，利用光伏發電驅動功率較小的復合式露點間接蒸發冷卻空調，既能保證復合式露點間接蒸發冷卻空調的正常運行，又充分利用太陽能發電來降低了電耗。

(2)本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，采用復合式露點間接蒸發冷卻空調能同時實現降溫、加濕、凈化的作用，而且使用中耗水量較小。

(3)本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，在氣流組織上采用直流排風與封閉熱通道聯合的形式，不僅避免了冷熱氣流摻混的現象，而且直流排風能將服務器機柜排出的熱量迅速排走，而不是將其吸收，這樣不僅能使能耗大大降低，還能避免復合式露點間接蒸發冷卻空調會導致數據中心內部濕度不斷增加的現象。

(4)本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，利用二次排風回收利用單元引導復合式露點間接蒸發冷卻空調排出的二次風吹向太陽能光伏板，能對太陽能光伏板進行降溫及除塵處理，變廢為寶實現能量的梯級利用，這樣能提高太陽能光伏板的光電轉化效率并延長太陽能光伏板的使用壽命。

(5)本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統與傳統水冷冷凍水型空調系統相比：省去了冷卻塔、制冷主機及板式換熱器等設備，相應的也省去了復雜的管網系統，整個空調系統運行維護簡單。

(6)本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，其內部的復合式露點間接蒸發冷卻空調采用面對面(即進風面相對)擺放在封閉新風道內，有效的解決新風引入的問題；復合式露點間接蒸發冷卻空調側對所有的服務器機柜平行送風，服務器機柜更加接近冷源且冷卻更加均勻。

附圖說明

圖1是本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統的結構示意圖；

圖2是本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統內復合式露點間接蒸發冷卻空調的結構示意圖；

圖3是本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統內太陽能光伏發電系統與其他部件連接關系示意圖。

圖中，1.太陽能光伏板，2.出風道，3.數據中心排風口，4.服務器機柜，5.封閉熱通道，6.復合式露點間接蒸發冷卻空調，7.空調進風口，8.空調送風口，9.封閉新風道，10.二次排風管，11.回風閥，12.數據中心新風入口，13.支架，14.空調二次排風口，15.一次風機，16.擋水填料，17.節流孔，18.換熱芯體，19.循環水泵，20.蓄水槽，21.過濾網，22.噴嘴，23.二次風機，24.射流孔，25.控制器，26.蓄電池，27.逆變器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，如圖1所示，包括有設置于數據中心內的復合式露點間接蒸發冷卻機構及設置于數據中心外頂部的數據中心新風入口12和太陽能光伏發電系統，且復合式露點間接蒸發冷卻機構通過封閉新風道9與數據中心新風入口12連接，復合式露點間接蒸發冷卻機構與太陽能光伏發電系統連接；數據中心的吊頂層內形成出風道2，且出風道2的兩端與數據中心兩相對側墻上設置的數據中心排風口3連接；數據中心內所有的服務器機柜4以兩兩組合形成一個服務器機柜組，所有的服務器機柜組均勻的分布于復合式露點間接蒸發冷卻機構的兩側；在每個服務器機柜組內，兩個服務器機柜4均為出風側相對，在兩個服務器機柜4的出風側之間形成封閉熱通道5，且封閉熱通道5均與出風道2連通，每個服務器機柜4的進風側均形成冷風道。

數據中心新風入口12內設置有進風量控制閥。

數據中心排風口3內設置有排風控制閥，數據中心排風口3用于排除數據中心內的熱氣流。

復合式露點間接蒸發冷卻機構位于數據中心內的中央。

復合式露點間接蒸發冷卻機構，如圖1及圖2所示，包括有兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調6，且每個復合式露點間接蒸發冷卻空調的結構為：包括有空調殼體，空調殼體相對的兩側壁上分別設置有空調進風口7、空調送風口8，空調殼體內設置有換熱芯體18，換熱芯體18的上方依次設置有布水器和擋水填料16，擋水填料16的上方并排設置有二次風機23、一次風機15，一次風機15靠近空調送風口8，二次風機23上方對應的空調殼體頂壁上設置有空調二次排風口14，空調二次排風口14連接二次風回收利用單元；換熱芯體18的下方設置有蓄水槽20，蓄水槽20通過蓄水管與布水器連接，且蓄水管上設置有循環水泵19；兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調6的空調進風口7呈相對設置，且兩個空調進風口7均與封閉新風道9連通；兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調6均通過導線與太陽能光伏發電系統連接。封閉新風道9由透明簾子圍成。

空調進風口7內設置有過濾網21和風閥。

布水器由布水管和多個均勻設置于布水管上且面向換熱芯體18噴淋的噴嘴22構成，布水管與蓄水管連接。

換熱芯體18的表面按進風方向自下而上沿對角線設置有一排節流孔17，通過節流孔17改變換熱芯體18內部氣流的流徑。

循環水泵19為潛水泵。

二次風回收利用單元，如圖1及圖3所示，包括有二次排風管10，二次排風管10的進風端與空調二次排風口14連接，二次排風管10的出風端穿過出風道2并由數據中心的頂部伸出，且出風端連接有氣流射流管，氣流射流管上均勻設置有多個面向太陽能光伏發電系統內太陽能光伏板1送風的射流孔24，二次排風管10位于出風道2內的一段管壁上設置有回風入口，在回風入口內設置有回風閥11，打開回風閥11能使二次排風管10、封閉新風道9以及出風道2連通。

太陽能光伏發電系統，如圖3所示，包括有太陽能光伏板1，且太陽能光伏板1通過導線依次與控制器25、逆變器27連接；控制器25通過導線與蓄電單元連接；逆變器27通過導線與兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調6連接。蓄電單元由多個蓄電池26通過導線依次連接構成。太陽能光伏板1通過支架13傾斜的支撐于數據中心頂部。

本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統的具體工作過程如下：

(1)復合式露點間接蒸發冷卻空調6對空氣處理的過程為：

室外新風由數據中心新風入口12經封閉新風道9流動到復合式露點間接蒸發冷卻空調的空調進風口7處，再由空調進風口7進入空調殼體內部，由空調殼體內的過濾網21先對室外新風進行初步過濾，形成潔凈的空氣；

潔凈的空氣進入到換熱芯體18的干通道內，并在二次風機23的作用下：一部分空氣通過節流孔17流入另一側的濕通道內，成為二次空氣(工作空氣)，在機組換熱芯體18的上部設置布水器，且該布水器能向二次流道噴淋循環水，并在濕通道壁面形成均勻水膜，使進入濕通道內的二次空氣能與水膜發生熱濕交換，再經擋水填料16去除空氣中多余的水之后由空調二次排風口14送入二次排風管10內；另一部分未穿過節流孔17的空氣則作為一次空氣(產出空氣)在機組換熱芯體18的干通道側發生顯熱交換，等濕降溫后沿著干通道向前流動，由于末端密封，產出空氣通過節流孔17進入另一側濕通道，與壁面的水膜熱濕交換后完成等焓降溫，再經過擋水填料16去除多余的水后形成符合送風條件的空氣，符合送風條件的空氣則在一次風機15的作用下經空調送風口8送出。

(2)氣流組織具體過程如下：

(a)在夏季及過渡季節：

室外新風由數據中心新風入口12引入封閉新風道9中，然后進入復合式露點間接蒸發冷卻機構內的兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調6內進行處理，經兩個復合式露點間接蒸發冷卻空調6處理后得到的符合送風條件的空氣被均勻的輸送到每個服務器機柜4的冷通道內，吸收服務器機柜4的熱量后空氣溫度升高形成熱空氣并進入封閉熱通道5內，最后數據中心內所有服務器機柜4排出的熱空氣都匯聚于數據中心吊頂層內形成的出風道2中，最終經兩個數據中心排風口3排出；

而由復合式露點間接蒸發冷卻機構內的兩個復合式露點式間接蒸發冷卻空調6排出的二次空氣(工作空氣)與一次空氣(產出空氣)經換熱后，通過二次排風管10送至到太陽能光伏板1處，經二次排風管10上連接的射流單元均勻噴射到太陽能光伏板1上，以便于為太陽能光伏板1降溫、除塵，從而實現能量梯級利用。

(b)在冬季運行時，為防止室外新風直接引入發生結露現象，要打開二次排風管10上設置的回風閥11，旁通一部分數據中心內的熱空氣與新風混合后再送入復合式露點間接蒸發冷卻機構處理，繼續完成夏季及過渡季節氣流組織過程，從而實現對數據中心內所有服務器機柜4的散熱處理。

本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統，將太陽能和干空氣能結合，利用太陽能光伏發電系統發電驅動功耗小的復合式露點間接蒸發冷卻空調6為數據中心供冷，具有安全可靠的特點；同時，復合式露點間接蒸發冷卻空調6的二次排風低于室外空氣溫度，通過二次風回收利用單元將二次排風引向太陽能光伏板1就能為其表面進行降溫和除塵，既提高了太陽能光伏板1光電轉化效率又延長了使用壽命；另外，將復合式露點間接蒸發冷卻空調6作為主要供冷設備，并結合封閉熱通道5的方式，利用直流排風的氣流形式，為服務器機柜4進風側的冷通道送入冷空氣，把服務器機柜4內的熱量“移走”，而不是將其“吸收”，具有氣流組織合理的特點。本發明數據中心用光伏露點間接蒸發冷卻空調系統具有系統形式簡單且運行能耗低的特點。