间接蒸发冷却系统及数据中心机房的制作方法

1.本发明实施例涉及但不限于数据中心温湿度控制技术领域，尤其涉及一种间接蒸发冷却系统及数据中心机房。


背景技术：

2.现有数据中心温控设备间接蒸发冷却系统(下简称机组)由于其节能的特点得到越来越多的应用，其主要的部件为空空换热芯体，可最大限度利用自然环境的冷空气换热达到节能的效果。机组由于尺寸较大，其使用场景通常为放置在数据中心外立面，需要同侧送回风，所以目前普遍采用的芯体布局为“田”字形堆叠和“一”字形顺排。“田”字形堆叠设计空气流路较长，增加了空气侧压降，并因此增加了机组风机功率；“一”字形顺排设计虽然一定程度上缓解了空气流路过长的问题，但流场折弯较多，风阻较大。


技术实现要素：

3.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
4.本发明实施例提供了一种间接蒸发冷却系统，能够优化气流组织，降低风阻，提高系统的能效。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种间接蒸发冷却系统，包括：
6.壳体，内部分隔形成有室内循环腔、室外循环腔和维护腔，所述室内循环腔包括沿所述壳体的长度方向设置的第一回风通道、第二回风通道和送风通道，所述第一回风通道和所述第二回风通道位于所述送风通道沿所述壳体的宽度方向的两侧并与所述送风通道连通，所述壳体设置有与所述第一回风通道连通的第一回风口、与所述第二回风通道连通的第二回风口和与所述送风通道连通的送风口，所述第一回风口、所述第二回风口和所述送风口均设置于所述壳体沿长度方向的一端，所述室外循环腔包括沿所述壳体的长度方向设置的第一进风通道、第二进风通道和出风通道，所述第一进风通道和所述第二进风通道位于出风通道沿所述壳体的宽度方向的两侧并与所述出风通道连通，所述壳体设置有与所述第一进风通道连通的第一进风口、与所述第二进风通道连通的第二进风口和与所述出风通道连通的出风口；
7.换热芯体组，包括沿所述壳体的长度方向设置的第一换热芯体和第二换热芯体，所述第一换热芯体与所述第一回风通道和所述第一进风通道均连通，用于所述第一回风通道的空气和所述第一进风通道的空气的热交换，所述第二换热芯体与所述第二回风通道和所述第二进风通道均连通，用于所述第二回风通道的空气和所述第二进风通道的空气的热交换；
8.内循环风机组，用于驱动室内空气从所述第一回风口和所述第二回风口进入所述室内循环腔，并经过所述换热芯体组后从所述送风口排入室内；
9.外循环风机组，用于驱动室外空气从所述第一进风口和所述第二进风口进入所述
室外循环腔，并经过所述换热芯体组后从所述出风口排出室外；
10.喷淋组件，设置有位于所述室外循环腔内的喷淋管，所述喷淋管用于喷淋进入所述室外循环腔内的室外空气；
11.辅助制冷组件，设置有相连接的蒸发器、冷凝器和压缩机，所述蒸发器位于所述送风口和所述换热芯体组之间的送风通道内，所述冷凝器位于所述出风口和所述换热芯体组之间的出风通道内，所述压缩机位于所述维护腔内。
12.第二方面，本发明实施例还提供了一种数据中心机房，所述数据中心机房包括如上所述的间接蒸发冷却系统。
13.本发明实施例包括：间接蒸发冷却系统包括有壳体、换热芯体组、内循环风机组、外循环风机组、喷淋组件和辅助制冷组件，其中，壳体的内部分隔形成有室内循环腔、室外循环腔和维护腔，室内循环腔包括沿壳体的长度方向设置的第一回风通道、第二回风通道和送风通道，室外循环腔包括沿壳体的长度方向设置的第一进风通道、第二进风通道和出风通道，换热芯体组包括沿壳体的长度方向设置的第一换热芯体和第二换热芯体，第一换热芯体与第一回风通道和第一进风通道均连通，第二换热芯体与第二回风通道和第二进风通道均连通。根据本发明实施例提供的方案，间接蒸发冷却系统工作时，内循环风机组驱动机房室内的空气从壳体两侧的第一回风口和第二回风口分别进入第一回风通道和第二回风通道，从而形成双向回风，然后两股气流经过换热芯体组和蒸发器换热降温后相向进入送风通道，最后从送风口排入室内，该系统通过双向回风的设置以及将压缩机设置于维护腔内，使得气流组织得到优化，有效降低了气流风阻，提高了系统的能效。
14.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
15.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
16.图1是本发明一个实施例提供的间接蒸发冷却系统的俯视示意图；
17.图2是图1在a-a处的剖视视角的气流组织流向示意图；
18.图3是图2在b-b处的剖视视角的气流组织流向示意图；
19.图4是图3在c-c处的剖视视角的气流组织流向示意图；
20.图5是本发明另一实施例提供的间接蒸发冷却系统的俯视图；
21.图6是图5在d-d处的剖视视角的气流组织流向示意图；
22.图7是图5在e-e处的剖视视角的气流组织流向示意图；
23.图8是本发明又一实施例提供的间接蒸发冷却系统的俯视图；
24.图9是图8在f-f处的剖视视角的气流组织流向示意图；
25.图10是图9在g-g处的剖视视角的气流组织流向示意图；
26.图11是图10在h-h处的剖视视角的气流组织流向示意图；
27.图12是本发明又一实施例提供的间接蒸发冷却系统的俯视视角剖面图。
28.附图标记说明：
29.壳体100、室内循环腔110、第一回风通道111、第二回风通道112、送风通道113、第一回风口114、第二回风口115、送风口116、室外循环腔120、第一进风道121、第二进风道122、出风通道123、第一进风口124、第二进风口125、出风口126、维护腔130、外维护门131、内维护门132、弱电柜140、强电柜150；
30.换热芯体组200、第一换热芯体210、第二换热芯体220；
31.内循环风机组300、第一风机310；
32.外循环风机组400、第二风机410；
33.喷淋组件500、喷淋管510、第一喷嘴520、第二喷嘴530、接水盘540、水泵550、管路系统560；
34.辅助制冷组件600、蒸发器610、冷凝器620、压缩机630、安装平台631、扶梯632；
35.旁通风阀700。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
39.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，术语“安装”、“连接”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
41.本发明提供了一种间接蒸发冷却系统及数据中心机房，间接蒸发冷却系统包括有壳体100、换热芯体组200、内循环风机组300、外循环风机组400、喷淋组件500和辅助制冷组件600，壳体100的内部分隔形成有室内循环腔110、室外循环腔120和维护腔130，室内循环腔110包括沿壳体100的长度方向设置的第一回风通道111、第二回风通道112和送风通道113，室外循环腔120包括沿壳体100的长度方向设置的第一进风通道121、第二进风通道122和出风通道123，换热芯体组200包括沿壳体100的长度方向设置的第一换热芯体210和第二换热芯体220，第一换热芯体210与第一回风通道111和第一进风通道121均连通，第二换热芯体220与第二回风通道112和第二进风通道122均连通。根据本发明实施例提供的方案，间接蒸发冷却系统工作时，内循环风机组300驱动机房室内的空气从壳体100两侧的第一回风口114和第二回风口115分别进入第一回风通道111和第二回风通道112，从而形成双向回风，然后两股气流经过换热芯体组200和蒸发器610换热降温后相向进入送风通道113，最后
从送风口116排入室内，该系统通过双向回风的设置，使得气流组织得到优化，有效降低了气流风阻，提高了系统的能效，而且压缩机630设置于维护腔130内，进一步降低系统的气流风阻，同时便于压缩机630的维护。
42.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述，附图中的虚线箭头代表室外空气的流向，实线箭头代表室内空气的流向。
43.如图1至图4所示，该间接蒸发冷却系统包括壳体100、换热芯体组200、内循环风机组300、外循环风机组400、喷淋组件500和辅助制冷组件600。壳体100大致呈长方体的形状，壳体100的内部分隔形成有相互隔绝的室内循环腔110、室外循环腔120和维护腔130，维护腔130位于壳体100的长度方向的一端。室内循环腔110包括第一回风通道111、第二回风通道112和送风通道113，第一回风通道111和第二回风通道112分别与送风通道113连通。具体的，第一回风通道111、第二回风通道112和送风通道113均沿壳体100的长度方向设置，第一回风通道111和第二回风通道112位于送风通道113沿壳体100的宽度方向的两侧，送风通道113相对第一回风通道111和第二回风通道112靠近于壳体100的下端，第一回风通道111和第二回风通道112可以相对送风通道113的中心线对称设置。壳体100位于长度方向的另一端设置第一回风口114、第二回风口115和送风口116，第一回风口114和第二回风口115位于送风口116的两侧，第一回风口114与第一回风通道111连通，第二回风口115与第二回风通道112连通，送风口116与送风通道113连通，机房室内的空气通过第一回风口114进入第一回风通道111，以及通过第二回风口115进入第二回风通道112，从而形成双向回风气流，优化系统的气流组织，两个回风通道内的气流经过换热芯体组200和蒸发器610换热降温后进入送风通道113，然后通过送风口116排入机房的室内，从而形成机房室内空气的内循环。
44.如图2和图3所示，室外循环腔120包括第一进风通道、第二进风通道和出风通道123，第一进风通道和第二进风通道分别与出风通道123连通。具体的，第一进风通道、第二进风通道和出风通道123均沿壳体100的长度方向设置的，第一进风通道和第二进风通道位于出风通道123沿壳体100的宽度方向的两侧，出风通道123靠近壳体100的上端，第一进风通道与第一回风通道111位于送风通道113的一侧，第二进风通道和第二回风通道112位于送风通道113的另一侧。壳体100设置有第一进风口124、第二进风口125和出风口126，第一进风口124和第二进风口125可以设置有高效过滤网，从而可以过滤空气中的灰尘等杂质。第一进风口124和第二进风口125可以设置于壳体100宽度方向上的两侧壁，出风口126可以设置于壳体100的顶壁，第一进风口124与第一进风通道连通，第二进风口125与第二进风通道连通，出风口126与出风通道123连通。室外的空气通过第一进风口124进入第一进风通道，以及通过第二进风口125进入第二进风通道，两个进风通道内的气流经过与两个回风通道的气流换热后，再进入出风通道123，最后从出风口126排出室外，从而形成室外空气的外循环。
45.如图3和图10所示，换热芯体组200包括沿壳体100的长度方向设置的第一换热芯体210和第二换热芯体220，第一换热芯体210与第一回风通道111和第一进风通道均连通，第一回风通道111的室内空气和第一进风通道的室外空气通过第一换热芯体210进行热交换。类似的，第二换热芯体220与第二回风通道112和第二进风通道均连通，第二回风通道112的室内空气和第二进风通道的室外空气通过第二换热芯体220进行热交换。
46.如图2所示，内循环风机组300用于驱动室内空气从第一回风口114和第二回风口
115进入室内循环腔110，并经过换热芯体组200后从送风口116排入室内。外循环风机组400用于驱动室外空气从第一进风口124和第二进风口125进入室外循环腔120，并经过换热芯体组200后从出风口126排出室外。
47.如图2所示，喷淋组件500设置有位于室外循环腔120内的喷淋管510，喷淋管510用于喷淋进入室外循环腔120内的室外空气，从而可以通过水分的蒸发吸取室外空气的热量，实现室外空气的降温，从而使得室外空气可以通过换热芯体组200对室内空气进行冷却。
48.如图2和图3所示，辅助制冷组件600设置有相连接的蒸发器610、冷凝器620和压缩机630，蒸发器610位于送风口116和换热芯体组200之间的送风通道113内，冷凝器620位于出风口126和换热芯体组200之间的出风通道123内，压缩机630位于维护腔130内。当系统的制冷效果未达到设定目标时，可以通过辅助制冷组件600对室内空气进一步降温。辅助制冷组件600开启时，送风通道113内的空气经过蒸发器610后得到进一步的降温，出风通道123内的室外空气经过冷凝器620时能够带走冷凝器620的热量，从而实现冷凝器620的散热。维护腔130可以设置有安装平台631，压缩机630位于安装平台631上，安装平台631可以设置有便于上下的扶梯632，从而能够防止将压缩机630设置于室外循环腔120而增大风阻，同时也可以方便压缩机630的维护。
49.如图9所示，在一实施例中，沿壳体100的高度方向，第一换热芯体210朝向出风通道123的一端和第二换热芯体220朝向出风通道123的一端逐渐靠近设置，从而使得第一换热芯体210和第二换热芯体220呈倒v型，有利于第一换热芯体210和第二换热芯体220的快速排水，降低在冬季等低温的情况下第一换热芯体210和第二换热芯体220因冷凝水结霜或结冰造成损坏的风险。
50.如图12所示，在一实施例中，沿壳体100的长度方向，第一换热芯体210背离第一回风口114的一端和第二换热芯体220背离第二回风口115的一端逐渐远离设置，从而使得第一回风通道111和第二回风通道112沿壳体100的长度方向逐渐收窄，有利于降低第一回风口114和第二回风口115的入口风速，降低室内循环腔110内的风阻，有利于进一步提高系统的能效。如图3和图4所示，在一实施例中，由于壳体100的长度方向尺寸较大，为了能够更好的实现室内空气的内循环，内循环风机组300包括多个第一风机310，多个第一风机310沿壳体100的长度方向间隔设置于送风通道113内，从而使得送风通道113能够在壳体100的长度方向上通过多个第一风机310进行送风，提高室内空气内循环的顺畅度。
51.如图6所示，在一实施例中，送风通道113远离蒸发器610的一端，沿壳体100的高度方向呈喇叭状逐渐增大，即送风通道113的送风端面呈喇叭形，经过发明人大量的仿真分析，此时可以进一步降低第一风机310在送风通道113内的送风阻力，从而可以进一步提高系统的能效。
52.如图7和图11所示，在一实施例中，多个第一风机310配置为多组第一风机组，每组第一风机组包括至少一个第一风机310，多组第一风机组沿壳体100的高度方向错开设置，例如，沿着靠近送风口116的方向，多组第一风机组的位置逐渐升高或降低，从而使得各个第一风机组在壳体100的高度方向上错开送风，从而降低送风的阻力，能够实现更为均匀的送风效果。如图12所示，当然，也可以是多组第一风机组沿壳体100的宽度方向错开设置，从而使得各个第一风机组在壳体100的宽度方向上错开送风，从而降低送风的阻力，能够实现更为均匀的送风效果。还可以是多组第一风机组沿壳体100的高度方向错开设置，同时沿壳
体100的宽度方向错开设置，从而可以获得更为均匀的送风效果。
53.如图8所示，在一实施例中，由于壳体100的长度方向尺寸较大，为了能够更好的实现室外空气的外循环，外循环风机组400包括多个第二风机410，多个第二风机410沿壳体100的长度方向间隔设置于壳体100的外壁，壳体100的外壁对应位置设置有出风口126，第二风机410安装于出风口126处，从而使得出风通道123在沿壳体100的长度方向上能够通过多个第二风机410进行出风，提高室外空气外循环的顺畅度。多个第二风机410可以布置为一组一字排布第二风机组，也可以布置为两组并排的第二风机组。
54.如图1和图5所示，在一实施例中，多个第二风机410布置为两组并排于壳体100外壁的第二风机组，其中一组第二风机组用于将第一进风通道的室外空气排出室外，另一组第二风机组用于将第二进风通道的室外空气排出室外，从而可以实现更为高效的出风。
55.如图5和图6所示，在一实施例中，沿壳体100的高度方向，两组第二风机组背离壳体100的一端逐渐远离设置，从而使得两组第二风机组呈v型，从而能够减少雨水或雪在第二风机410的顶部的积聚。当然，多个第二风机410布置为一组一字排布的第二风机组时，第二风机组也可以倾斜设置，同样能够获得上述的技术效果。
56.如图2所示，在一实施例中，第一换热芯体210和第二换热芯体220均为双层芯体结构，双层芯体结构包括上、下分布的第一芯体和第二芯体，喷淋管510设置于第一芯体和第二芯体之间，喷淋管510设置有朝向第一芯体的第一喷嘴520和朝向第二芯体的第二喷嘴530，第一喷嘴520的直径小于第二喷嘴530的直径，从而使得第一喷嘴520喷出的水能够形成更多的水雾，有利于提高水的气化吸热效果，提高换热芯体组200的换热效率。
57.如图2和图4所示，在一实施例中，喷淋组件500还设置有接水盘540和水泵550，接水盘540位于室外循环腔120内用于承接喷淋管510喷出的水，水泵550用于将接水盘540的水输送至喷淋管510，从而能够实现水的循环利用，节约水资源，降低系统的使用成本。
58.如图6和图7所示，在一实施例中，水泵550为管道泵，管道泵设置于维护腔130内，从而便于管道泵的维护，而且可以防止管道泵位于室外循环腔120内容易因低温而损坏。当然，喷淋组件500的管路系统560和相应的传感器也可以设置于维护腔130内，从而能够有效防止管路系统560、传感器等器件因温度过低导致失效，同时也便于日常的维护。当然，如图2和图9所示，水泵550也可以是潜水泵，其设置于接水盘540上。
59.如图6所示，在一实施例中，接水盘540的底壁具有沉位，沉位的位置比较低从而方便水的聚集，管道泵连接有伸入于沉位的吸水管，从而使得管道泵能够更充分地吸取接水盘540上的水。接水盘540可以呈v型结构，从而使得其底壁的中部形成有沉位。接水盘540也可以为倾斜设置，从而使得其一侧形成有沉位。当然，接水盘540也可以是中部相对外周凹陷而形成沉位。
60.如图3和图4所示，在一实施例中，间接蒸发冷却系统还包括弱电柜140和强电柜150，弱电柜140和强电柜150连接系统的相应功能模块，弱电柜140和强电柜150设置于维护腔130内，从而可以便于弱电柜140和强电柜150的维护，使得在雨雪天进行维护时不需单独设置维护防雨棚。具体的，强电柜150和弱电柜140的维护门设置为内开式的维护门。维护腔130与室内循环腔110之间也可以设置有内维护门132，从而方便通过维护腔130进入室内循环腔110。当然，维护腔130还设置有用于与外界连通的外维护门131。
61.如图7所示，在一实施例中，间接蒸发冷却系统还包括有旁通风阀700，蒸发器610
与送风通道113的内壁之间的间隙形成有旁通区，旁通风阀700设置于旁通区。当系统处于非辅助制冷工况时，即系统不需开启辅助制冷组件600即可实现制冷效果时，通过开启旁通风阀700，能够有效降低室内空气内循环的风阻，从而有利于提高系统的全年能效。
62.此外，本发明的一个实施例还提供了包括上述间接蒸发冷却系统的一种数据中心机房，该数据中心机房通过间接蒸发冷却系统，采用自然冷和机械辅助制冷，能够在低能耗下提供相应的制冷量，实现数据中心设备风冷散热的需求。
63.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。