[发明专利]管理封闭空间中的条件的系统和方法

说明书

优先权要求

本申请要求于2014年6月20日提交的美国临时专利申请62/014,985的权益，还要求于2014年7月21日提交的美国临时专利申请62/027,050的权益，其中每个申请的优先权权益在此要求保护，并且每个申请通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本专利申请涉及加热和冷却，并且更具体地，涉及用于冷却包括例如数据中心的封闭空间的冷却系统和方法。

背景技术

有许多控制封闭空间内的环境条件(例如，冷却数据中心)比较重要的应用。数据中心通常由计算机和相关部件组成，这些计算机和相关部件每周7天、每天24小时运行。数据中心中的电气部件产生大量热，需要从空间中移除这些热。数据中心中的空气调理系统可以消耗总能量中的多达40％。

在诸如数据中心的仅冷却应用中，存在多种降低空气调理系统的能量消耗的方法，例如，包括常规的蒸发/绝热冷却器，包括用于空间冷却的间接/混合设计。目前使用的两种通常方法是空气侧节能器和水侧节能器。当室外空气条件适合于排除来自数据中心的热时，空气侧节能器将室外空气导入数据中心。使用空气侧节能器可能增加空间内的灰尘积聚和空气污染物的风险，并且会受限于相对冷和干燥的气候。水侧节能器通常是对冷却水环路的回流水中的一些或全部进行冷却的冷却塔。水侧节能器的一些缺陷在于水矿物质沉积、微生物和生物膜生长(例如军团菌(Legionella bacteria))、金属部件的腐蚀以及塔中的其它维护挑战。此外，水侧节能器应用会受到相对热和干燥的气候的限制。

另一种最近的冷却方法是使用直接蒸发冷却器(DEC)来冷却建筑物和其它封闭空间。传统的直接蒸发冷却器虽然通常比蒸汽压缩系统更能量有效，但具有一些缺陷。对从冷却器出来的供应空气温度的控制会是一种挑战，并且该供应空气温度依赖于室外空气温度和湿度水平。供应空气可能过湿。这些系统需要仔细维护以确保细菌、藻类、真菌和其它污染物不会在水系统中增殖并转移到供应空气流束中。由于这些系统利用了蒸发液体水和供应空气之间的直接接触，可能发生污染物被携带到空气流中，这又可能导致室内空气质量降低，臭味和“病态建筑综合症”。此外，矿物沉积物在单元和蒸发垫上的积累会降低性能，并需要维护。

除了维护的挑战之外，直接和间接蒸发冷却器通常受到冷却温度不低于行进通过蒸发装置的空气流束的湿球温度的限制。例如，如果间接蒸发冷却器使用室外扫气空气，则当外部空气的湿球温度变得太高时，冷却器可能不能满足所需的冷却温度或处理建筑空间的显热负载。这可能限制适于蒸发冷却技术的气候条件的范围，或者当蒸发系统失去能力时需要使用备份冷却器。冗余冷却设备进一步增加了系统的成本和复杂性。

发明内容

本发明人尤其认识到，使用在扫气空气流束中的直接蒸发冷却器(DEC)和在扫气空气流束与过程空气流束之间交换热的空气-空气热交换器的组合，能够改进向封闭空间提供冷却方面的性能。

以下非限制性示例一般地涉及用于冷却包括例如数据中心的封闭空间的系统和方法。提供以下非限制性实施例以进一步说明本文公开的系统和方法。

根据本公开的示例包括集成的显热轮(sensible wheel)，或其它类型的空气-空气热交换器(AAHX)，和用以间接且敏感地冷却过程空气的直接蒸发冷却器(DEC)。在DEC的上游可以包括预冷器盘管，以实现低于室外空气湿球温度的冷却温度。还可以包括具有空气冷却式或水冷式冷凝器的直接膨胀(DX)冷却系统，以在相对热和潮湿的气候中实现目标冷通道供应温度。所提出的系统和方法可以改进用于数据中心(和其它封闭空间)的冷却的市场中现有的直接/间接蒸发冷却/混合系统的性能、封装和价格。

尽管在冷却数据中心的情形中描述了一些下述示例，但是包括显热轮和DEC的组合的、根据本公开的示例也可用以控制其它类型封闭空间内的其它环境条件。