一种混合自然冷却系统及冷却方法与流程

1.本发明涉及一种冷却系统，特别是涉及一种混合自然冷却系统及冷却方法，属于制冷系统技术领域。


背景技术：

2.随着人工智能、云计算、大数据等分布式计算架构的创新和发展，作为信息基础设施的数据中心承担的计算量越来越大，对计算效率的要求越来越高，随之数据中心单机柜功率密度不断攀升，机房散热量增大。为应对机房环境压力，制冷空调系统需提供更多的冷量以满足机房环境要求。
3.间接蒸发冷却装置是近年来数据中心制冷方案中新兴起的一种，采用空气－空气换热芯体结合水喷淋，实现不接触的室内－室外热交换，与传统直膨式空调、水冷空调相比，具有施工速度快，维护相对简单等优点，目前，常见的制冷系统通常只是将外界的空气进行冷却后送入室内，这种方式导致制冷效率较慢，不能够根据实际情况针对性的进行降温，如针对换气、较小温差的制冷、一般温差的制冷以及较大温差的制冷等，而且不够节能。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种混合自然冷却系统及冷却方法，该冷却系统及冷却方法对室内的空气进行循环冷却，有效的提升了制冷效果和制冷效率，也降低了电能的损耗。解决了现有技术中制冷效率较慢，而且不够节能的技术问题。
5.为解决上述问题，提供以下技术方案：设计一种混合自然冷却系统，包括壳体，所述壳体具有进风侧和出风侧，所述壳体的内壁固定设置有隔板，所述壳体的出风侧设置有出风口，所述壳体的前侧固定设置有进风管道，且进风管道设置于出风口的下方，所述隔板的上方设置有换热芯体，所述壳体的上方设置有安装箱，所述安装箱的顶部和壳体的进风侧均设置有风机模组，所述风机模组分别为进风风机模组和冷却风机模组，且进风风机模组设置于壳体的进风侧，所述冷却风机模组设置于安装箱的顶部，所述安装箱的顶部和壳体的进风侧均设置有用于对外部空气进行阻隔的风量调节组件，所述壳体的内部设置有用于对空气进行喷淋水冷以及加湿的冷却组件，所述隔板的一侧开设有进风口；所述冷却组件包括设置于壳体内壁底部的集水箱，所述壳体的内壁固定设置有泵体，且泵体设置于隔板的下方，所述泵体的进水口固定设置有连接管一，且连接管一的底端延伸至集水箱的内部，所述泵体的出水口固定设置有连接管二，所述连接管二的顶端依次贯穿隔板和壳体延伸至壳体的上方并固定设置有三通，且连接管二的顶端与三通的其中一个接头相连接，所述三通另两个接口分别设置有喷淋组件和加湿组件。
6.进一步的，所述风机模组包括多个安装架，所述安装架的内壁均固定设置有电机一，所述电机一的输出轴分别贯穿安装架延伸至安装架的一侧并均等角度固定设置有多个扇叶，所述安装箱内壁的顶部或壳体的进风侧均设有与安装架相对应的进风孔，所述进风
孔的内壁均固定设置有过滤盘，所述安装箱内壁的顶部或壳体的进风侧均设置有用于对过滤盘进行清理的防堵塞组件。
7.进一步的，所述防堵塞组件包括多个传动轴以及使多个传动轴产生角度位移的驱动组件，所述传动轴分别与过滤盘转动连接，所述传动轴均固定设置有安装座，所述安装座的一侧均固定设置有导向杆，且导向杆的横截面呈正方形结构，所述导向杆均滑动连接有导向座，所述导向座与安装座之间均固定设置有弹簧，所述导向座均固定设置有清理刷，且清理刷的毛刷与过滤盘的表面相贴合，所述驱动组件包括电机二，所述电机二的输出轴固定设置有同步轮一，所述传动轴远离过滤盘的一端均固定设置有同步轮二，所述同步轮一和多个同步轮二之间套接有同步带。
8.进一步的，所述防堵塞组件还包括多个导向环，所述导向环的中轴线分别与传动轴的中轴线相重合，所述导向环的内壁等角度固定设置有多个凸块，所述清理刷的端部均通过转轴转动连接有滚轮，所述导向环均等角度设有多个落灰口。
9.进一步的，所述风量调节组件包括调节箱，所述调节箱的内壁套接有u形调节罩，所述调节箱和u形调节罩均等距离设有多个进风槽，所述调节箱的一侧固定设置有气缸，所述气缸的输出端贯穿调节箱延伸至调节箱的内部并固定设置有固定块，且固定块与u形调节罩相连接。
10.进一步的，所述喷淋组件包括连接管三，且连接管三的一端与三通相连接，所述连接管三的另一端贯穿安装箱并延伸至安装箱的内部，处于所述安装箱内部的连接管三固定设置有多个出水管一，所述出水管一远离连接管三的一端均转动连接有连接头一，所述连接头一均等角度固定设置有弯管一，所述弯管一的端部均固定设置有喷头。
11.进一步的，所述加湿组件包括连接管四，所述连接管四的一端与三通相连接，所述连接管四的另一端固定设置有过滤箱，且过滤箱与壳体的上表面相连接，所述过滤箱的一侧插接有过滤组件，所述过滤箱的内壁固定设置有支撑框，且支撑框位于过滤组件的下方，所述过滤箱的底部固定设置有连接管五，所述连接管五的底端贯穿壳体延伸至壳体的内部并转动连接有连接头二，所述连接头二等角度固定设置有多个出水管二，所述出水管二均等距离固定设置有多个弯管二，所述弯管二的端部均固定设置有雾化喷头。
12.进一步的，所述集水箱内壁的底部设置有蒸发器，所述蒸发器的一侧通过管路连接有压缩机，所述压缩机通过管路连接有冷凝器，所述冷凝器通过管路连接有膨胀阀，所述膨胀阀通过管路与蒸发器相连接，所述压缩机、冷凝器和膨胀阀均设置于壳体的进风侧，所述壳体的进风侧固定设置有防护网，且压缩机、冷凝器和膨胀阀均位于防护网的内部，所述隔板开设有与换热芯体相对应的贯穿槽，所述贯穿槽的内壁固定设置有集水漏斗，且集水漏斗的底端延伸至集水箱的内部，所述集水箱的侧壁与集水漏斗之间等距离固定设置有多个导热片。
13.一种应用混合自然冷却系统的混合自然冷却方法，具体步骤包括：s1、进风风机模组将外界的风依次通过换热芯体和出风口送入室内，同时冷却风机模组开始工作将外界的风吹向换热芯体，对换热芯体中的空气进行降温；s2、当外界温度较高时，冷却组件开始工作将水喷淋在换热芯体的表面，同时在冷却风机模组的配合下加快对附着在换热芯体上的水分进行蒸发，对换热芯体中的空气进行降温；
s3、当进行节能冷却时，在进风风机模组将室内的空气通过进风管道吸入至壳体中，然后再次依次通过换热芯体和出风口送入室内，在冷却风机模组和冷却组件的配合下进行二次冷却降温；s4、当室内较为干燥时，在冷却组件的作用下将水分雾化，并在进风风机模组的作用下将冷却后的空气和雾化后的水分送入室内。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、通过设置出风口和进风管道，可以在室外温度较高时，对室内的空气进行循环冷却，有效的提升了制冷效果和制冷效率，也降低了电能的损耗，采用冷却组件可以对空气进行水冷的同时也可以根据需要对室内的湿度进行调节，满足用户的使用舒适度；2、通过设置防堵塞组件，可以有效的对过滤盘进行清理，在保证了空气质量的同时也防止出现堵塞的现象；3、在蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀和导热片的配合下，可以对集水箱的水分进行冷却导热片随之变冷，当空气穿过导热片后进行降温，有效的提升了冷却效果。
15.参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
附图说明
16.附图用来提供对本发明的进一步理解，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，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的主视图；图2为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的剖视图；图3为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的冷却组件拆分图；图4为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的风机模组主视图；图5为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的防堵塞组件主视图；图6为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的防堵塞组件局部结构拆分图；图7为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的风量调节组件拆分图；图8为按照本发明的混合自然冷却系统的一优选实施例的局部结构主视图。
17.图中：1、壳体；2、隔板；3、出风口；4、进风管道；5、安装箱；6、进风孔；7、安装架；8、电机一；9、扇叶；10、过滤盘；11、传动轴；12、安装座；13、导向杆；14、导向座；15、弹簧；16、清理刷；17、导向环；18、凸块；19、滚轮；20、落灰口；21、电机二；22、同步轮一；23、同步轮二；24、同步带；25、调节箱；26、u形调节罩；27、气缸；28、固定块；29、进风槽；30、换热芯体；31、集水箱；32、泵体；33、连接管一；34、连接管二；35、三通；36、连接管三；37、出水管一；38、连接头一；39、弯管一；40、喷头；41、连接管四；42、过滤箱；44、支撑框；45、过滤组件；46、连接管五；47、连接头二；48、出水管二；49、弯管二；50、雾化喷头；51、蒸发器；52、压缩机；53、冷凝器；54、膨胀阀；55、防护网；57、导热片；58、排水口；59、集水漏斗。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1－图8所示，本实施例提供的混合自然冷却系统，包括壳体1，壳体1具有进风侧和出风侧，壳体1的内壁固定设置有隔板2，壳体1的出风侧设置有出风口3，壳体1的前侧固定设置有进风管道4，且进风管道4设置于出风口3的下方，隔板2的上方设置有换热芯体30，壳体1的上方设置有安装箱5，安装箱5的顶部和壳体1的进风侧均设置有风机模组，风机模组分别为进风风机模组和冷却风机模组，且进风风机模组设置于壳体1的进风侧，冷却风机模组设置于安装箱5的顶部，安装箱5的顶部和壳体1的进风侧均设置有用于对外部空气进行阻隔的风量调节组件，壳体1的内部设置有用于对空气进行喷淋水冷以及加湿的冷却组件，隔板2的一侧开设有进风口；冷却组件包括设置于壳体1内壁底部的集水箱31，壳体1的内壁固定设置有泵体32，且泵体32设置于隔板2的下方，泵体32的进水口固定设置有连接管一33，且连接管一33的底端延伸至集水箱31的内部，泵体32的出水口固定设置有连接管二34，连接管二34的顶端依次贯穿隔板2和壳体1延伸至壳体1的上方并固定设置有三通35，且连接管二34的顶端与三通35的其中一个接头相连接，三通35另两个接口分别设置有喷淋组件和加湿组件。
20.风机模组包括多个安装架7，安装架7的内壁均固定设置有电机一8，电机一8的输出轴分别贯穿安装架7延伸至安装架7的一侧并均等角度固定设置有多个扇叶9，安装箱5内壁的顶部或壳体1的进风侧均设有与安装架7相对应的进风孔6，进风孔6的内壁均固定设置有过滤盘10，安装箱5内壁的顶部或壳体1的进风侧均设置有用于对过滤盘10进行清理的防堵塞组件。
21.防堵塞组件包括多个传动轴11以及使多个传动轴11产生角度位移的驱动组件，传动轴11分别与过滤盘10转动连接，传动轴11均固定设置有安装座12，安装座12的一侧均固定设置有导向杆13，且导向杆13的横截面呈正方形结构，导向杆13均滑动连接有导向座14，导向座14与安装座12之间均固定设置有弹簧15，导向座14均固定设置有清理刷16，且清理刷16的毛刷与过滤盘10的表面相贴合，驱动组件包括电机二21，电机二21的输出轴固定设置有同步轮一22，传动轴11远离过滤盘10的一端均固定设置有同步轮二23，同步轮一22和多个同步轮二23之间套接有同步带24。
22.防堵塞组件还包括多个导向环17，导向环17的中轴线分别与传动轴11的中轴线相重合，导向环17的内壁等角度固定设置有多个凸块18，清理刷16的端部均通过转轴转动连接有滚轮19，导向环17均等角度设有多个落灰口20。
23.风量调节组件包括调节箱25，调节箱25的内壁套接有u形调节罩26，调节箱25和u形调节罩26均等距离设有多个进风槽29，调节箱25的一侧固定设置有气缸27，气缸27的输出端贯穿调节箱25延伸至调节箱25的内部并固定设置有固定块28，且固定块28与u形调节罩26相连接。
24.喷淋组件包括连接管三36，且连接管三36的一端与三通35相连接，连接管三36的另一端贯穿安装箱5并延伸至安装箱5的内部，处于安装箱5内部的连接管三36固定设置有
多个出水管一37，出水管一37远离连接管三36的一端均转动连接有连接头一38，连接头一38均等角度固定设置有弯管一39，弯管一39的端部均固定设置有喷头40。
25.加湿组件包括连接管四41，连接管四41的一端与三通35相连接，连接管四41的另一端固定设置有过滤箱42，且过滤箱42与壳体1的上表面相连接，过滤箱42的一侧插接有过滤组件45，过滤箱42的内壁固定设置有支撑框44，且支撑框44位于过滤组件45的下方，过滤箱42的底部固定设置有连接管五46，连接管五46的底端贯穿壳体1延伸至壳体1的内部并转动连接有连接头二47，连接头二47等角度固定设置有多个出水管二48，出水管二48均等距离固定设置有多个弯管二49，弯管二49的端部均固定设置有雾化喷头50。
26.集水箱31内壁的底部设置有蒸发器51，蒸发器51的一侧通过管路连接有压缩机52，压缩机52通过管路连接有冷凝器53，冷凝器53通过管路连接有膨胀阀54，膨胀阀54通过管路与蒸发器51相连接，压缩机52、冷凝器53和膨胀阀54均设置于壳体1的进风侧，壳体1的进风侧固定设置有防护网55，且压缩机52、冷凝器53和膨胀阀54均位于防护网55的内部，隔板2开设有与换热芯体30相对应的贯穿槽，贯穿槽的内壁固定设置有集水漏斗59，且集水漏斗59的底端延伸至集水箱31的内部，集水箱31的侧壁与集水漏斗59之间等距离固定设置有多个导热片57。
27.一种应用混合自然冷却系统的混合自然冷却方法，具体步骤包括：s1、进风风机模组将外界的风依次通过换热芯体30和出风口3送入室内，同时冷却风机模组开始工作将外界的风吹向换热芯体30，对换热芯体30中的空气进行降温；s2、当外界温度较高时，冷却组件开始工作将水喷淋在换热芯体30的表面，同时在冷却风机模组的配合下加快对附着在换热芯体30上的水分进行蒸发，对换热芯体30中的空气进行降温；s3、当进行节能冷却时，在进风风机模组将室内的空气通过进风管道4吸入至壳体1中，然后再次依次通过换热芯体30和出风口3送入室内，在冷却风机模组和冷却组件的配合下进行二次冷却降温；s4、当室内较为干燥时，在冷却组件的作用下将水分雾化，并在进风风机模组的作用下将冷却后的空气和雾化后的水分送入室内。
28.需要说明的是，在进风管道4的内壁设置有用于检测室内湿度的湿度传感器以及将湿度传感器检测到的数据进行输送的远程信号发射器，过滤组件45采用由上至下依次包括粗过滤层、细过滤层、活性炭吸附层和银离子杀菌层，在连接管三36和连接管四41上均设置电磁阀用于分别控制连接管三36和连接管四41中水流的输堵，且电磁阀均是处于闭合状态，换热芯体30上设置有不相通的第一通道和第二通道，第一通道与进风风机模组的吹风风向相平行，第二通道与冷却风机模组的吹风风向相平行。
29.本发明的使用原理及使用流程：当需要对室内进行较低温差的冷却降温时，启动电机一8带动扇叶9开始旋转，在进风侧形成压力差将外界的空气吸入至壳体1中，进风风机模组将空气吹入至换热芯体30中的第一通道，然后通过出风口3进入到室内，通过人为设置每隔一定的时间（如3小时或5小时）电机二21进行间歇式工作，在同步轮一22、同步轮二23和同步带24的传动下使传动轴11带动安装座12和清理刷16转动，在导向环17、凸块18和滚轮19的配合下使清理刷16带动导向座14在导向杆13上运动，同时由于弹簧15的弹力作用使清理刷16进行往复运动，对过滤盘10的表面进行往复式清理，保证了清理效果，被清理下来
的灰尘通过导向环17上的落灰口20排出，当需要对室内进行较大温差的冷却降温时，进风风机模组和冷却风机模组持续工作，同时位于连接管三36上的电磁阀打开，泵体32开始工作将集水箱31中的水分依次通过连接管一33、连接管二34、三通35、连接管三36、出水管一37、连接头一38和弯管一39最终通过喷头40喷出，在水的反向作用力下连接头一38、弯管一39和喷头40开始旋转，使水分充分的喷入换热芯体30中，对换热芯体30第一通道内的空气进行降温，当湿度传感器检测到的室内空气的湿度低于预设值时，位于连接管四41上的电磁阀打开，注入三通35内的一部分水通过连接管四41注入至过滤箱42内，然后经过过滤组件45的过滤对水分进行消毒和吸附，然后进入到连接管五46、连接头二47、出水管二48和弯管二49，最终通过雾化喷头50被雾化后喷出，在喷射时会产生反作用力使连接头二47、出水管二48、弯管二49和雾化喷头50开始旋转，提升对空气加湿的均匀性，当需要进行强力制冷时，高压气态制冷剂经冷凝器53时液化而进行热交换（释放热量）。高压液态制冷剂经膨胀阀54的节流降低，低压液态制冷剂在蒸发器51中气化进行热交换（吸收热量），气化的液态制冷剂被压缩机52由蒸发器51抽出并压入冷凝器53，蒸发器51对集水箱31内的水分进行降温，泵体32对冷却后的水分进行输送，使水分落在换热芯体30的表面，对第一通道内的空气进行充分的降温，达到强力制冷的效果，当需要进行循环制冷时，气缸27开始工作使固定块28带动u形调节罩26移动，直至u形调节罩26将调节箱25上的进风槽29堵住，然后进风风机模组开始工作，室内的空气通过进风管道4进入到壳体1内部，当空气与导热片57相接触时，导热片57之间产生换热，对空气进行降温，降温后的空气通过隔板2上的进风口进入至隔板2的上方并在进风风机模组的作用下再次进入到换热芯体30的内部，进行二次冷却降温并通过出风口3进入到室内。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。