[发明专利]一种间接蒸发冷却与机械制冷相结合的冷源模块及其控制方法

说明书

本发明提供一种间接蒸发冷却与机械制冷相结合的冷源模块及其控制方法。冷却模块包括自然冷却模块、机械制冷系统与控制模块，一体模块化设计，便于在机械制冷和自然冷却之间相互切换，最大限度的利用自然冷源，从而降低了系统的能耗。自然冷却模块采用间接蒸发冷却方式供冷，理论上能够将供水温度降低到环境湿球温度，最大限度的利用自然冷源。供水回路为内循环管路，保证了供水水质。一体模块化设计，机械制冷装置冷凝端供水由自然冷却装置提供，节省了额外的冷却塔的安装，同时，以蒸发冷却的方式为冷凝端供水，理论上能达到的供水温度更低，且内循环供水，有效防止了循环水被环境污染。

技术领域

本发明涉及服务器散热技术领域，特别涉及一种间接蒸发冷却与机械制冷相结合的冷源模块及其控制方法。

背景技术

传统空调系统大多利用高品位电能制取冷量来满足服务对象的冷负荷要求，没有利用室外大量的自然冷源，节能效果较差。在我国大部分地区每年个别月份平均气温能达到10°C下，尤其是我国北方地区，冬季和过渡季的室外环境湿度较低，若将此时室外大量自然冷量采用直接或间接的方式利用起来，如利用高效换热器或分离式热管自然循环将室外冷能引入室内，不仅能够保证室内降温的要求，还减少了传统空调系统的运行时间，既经济又环保。传统自然供冷方式，应用到数据机房等供冷要求比较严格的场合，会存在很多问题。如直接利用新风自然冷却，会造成室内空气的污染，湿度难以控制，要额外加装过滤器，同时进行湿度控制；间接利用新风，空-空换热器体积大，效率不高；运用开式冷却塔供冷水，会有防冻和水污染的问题。 因而这些方法实际应用到服务器机房等特殊场合时，并不是太适用。

间接蒸发冷却是将被冷却载冷剂（水，空气，制冷剂）与喷淋侧空气利用通道隔开，在湿通道内喷淋循环水，水与二次空气发生直接蒸发冷却过程，干通道中的一次空气只被冷却不被加湿。若采用循环水，则可近似认为水温在整个过程中保持不变，喷淋水充当了传热媒介，吸收一次空气的释放的显热，再潜热的形式传递给空气，最终随着空气的运动而带走。理论上，空气通过间接蒸发冷却可达到入口空气的湿球温度，冷却效果明显高于直接蒸发冷却。间接蒸发冷却技术的结构虽然比较复杂，但适用性较高。但是，蒸发冷却技术受限于环境空气的湿度，因而不可能全年适用，需要加装额外的机械制冷模块，以备在特殊工况下运行。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种间接蒸发冷却与机械制冷相结合的冷源模块及其控制方法，加装额外的机械制冷模块，不再受限于环境空气的湿度，以备在特殊工况下运行。

一种间接蒸发冷却与机械制冷相结合的冷源模块，包括总供水管道、总回水管道、液冷供水管道、气冷供水管道、液冷回水管道、气冷回水管道、第一冷却水泵、闭式冷却塔、冷水机，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门；所述闭式冷却塔包括冷却塔壳体、轴流风机、淋水盘、接水盘、蛇形管冷凝器、填料层，所述淋水盘、接水盘、蛇形管冷凝器、填料层均设置在冷却塔壳体内，轴流风机设置在冷却塔壳体的顶端，蛇形管冷凝器设置在冷却塔壳体的中部，淋水盘设置在轴流风机与蛇形管冷凝器之间，冷却塔壳体底部设置接水盘，填料层设置在蛇形管冷凝器与接水盘之间，第一冷却水泵设置在冷却塔壳体外，与接水盘、淋水盘分别相连，用于把存储于冷却塔壳体底部接水盘的冷却液体泵到淋水盘处实现喷淋，蛇形管冷凝器的出水口通过液冷供水管道连接总供水管道，第一阀门设置在液冷供水管道上，蛇形管冷凝器的进水口通过液冷回水管道连接总回水管道，第二阀门设置在液冷回水管道上；所述冷水机包括构成闭合回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，蒸发器的出水口通过气冷供水管道连接总供水管道，第三阀门设置在气冷供水管道上，蒸发器的进水口通过气冷回水管道连接总回水管道，第四阀门设置在气冷回水管道上；还包括第二冷却水泵（5），蛇形管冷凝器（14）、第六阀门（46）、第二冷却水泵（5）、冷凝器（32）、第五阀门（45）相连组成冷却水循环回路。