CN105704986A - 一种供回水双环路冷却循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供回水双环路冷却循环系统，包括包含有被冷却单元的内循环系统以及包含有供冷单元的外循环系统，所述内循环系统和外循环系统通过中间热交换单元连接实现两者的热量交换，所述内循环系统和外循环系统采用环路设计使得载冷剂可在管路中双向流动。本发明实现了精确制冷，安装维护快速方便，系统长时间稳定运行，避免单向泄漏或维护时管路截止系统不能正常运行的情况。

Description

一种供回水双环路冷却循环系统

技术领域

本发明涉及数据中心机房冷却系统技术领域，尤其涉及一种供回水双环路冷却循环系统。

背景技术

随着IDC互联网数据中心机房高密度机柜的不断增加，设备的集成度越来越高，处理能力也逐渐增强，使得机柜内设备的发热量也越来越大，传统的风冷数据机房，其通过精密空调通过压缩制冷循环再将室内空气冷却，通过架空地板送入机房内，该模式已不满足现代机房高密度机柜的制冷需求，出现了局部过热、耗电量大、机房空调能耗过高、噪音大等问题。尤其是大型互联网数据中心，其发热源是摆放于机柜内的服务器，空气经由机柜前部进入机柜，经过服务器加热后高温空气被服务器自带的风机由机柜后门吹出，进入机房空间环境。如果机房的散热问题解决不好，就会很严重威胁机房设备的安全运行。

针对传统风冷系统的缺点，液体冷却循环系统的优势更加突出。现有液体冷却循环系统供水管路采用单向流路，管路采用镀锌钢管，所述管路管件之间采用焊接技术连接，内外循环载冷剂均采用市政水。这样的液体冷却循环系统连续运行1年时间后，会发生严重的内循环管路堵塞。工程拆卸过程中发现管路严重锈蚀和结垢，堵塞热管水冷模块及配水软管，拆卸维护相当不便，系统稳定性差，可靠性不高等。

申请号为201010033887.6的中国专利《一种机柜散热方法及装置》提供了一种机柜散热装置，包括：机柜，上部设置有热风出口，下部设置有冷风入口；吹风单元，将由冷风入口输入的冷风由机柜下部由下向上输送；液冷单元，将由热风出口排出的热空气进行冷却，并由冷风入口输入到机柜内。该专利虽然将垂直制冷与水冷方式进行有机结合，但是能耗大，维修不方便，无法应用于大型机房的服务器散热。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种满足现代化机房高密度机柜制冷需求的供回水双环路冷却循环系统，解决机房局部过热、维修困难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：

一种供回水双环路冷却循环系统，包括包含有被冷却单元的内循环系统以及包含有供冷单元的外循环系统，所述内循环系统和外循环系统通过中间热交换单元连接实现两者的热量交换，所述内循环系统和外循环系统采用环路设计使得载冷剂可在管路中双向流动。

内循环系统中的载冷剂输送到被冷却单元实现精准换热，解决了机房局部过热的缺点。内循环系统与外循环系统进行换热使得外循环系统带走内循环系统的热量，载冷剂分别在内循环系统和外循环系统内流动，由于内循环系统和外循环系统在长时间运行后难免会出现故障，传统技术上的制冷系统，要停机后才能进行维修，而本发明中创新地采用环路设计使得载冷剂可在环路中双向流动，在需要维修时，通过改变载冷剂的流向，也即是载冷剂不走有故障的管路，因此维修人员在不停机的前提下对有问题管路进行维修。所述的被冷却单元可为机房内的机柜或其它部件，所述的供冷单元为冷却塔或其它换热装置；所述中间热交换单元为板式换热器或其它换热装置。

所述内循环系统还包括内循环供水环路和内循环回水环路，被冷却单元分别与内循环供水环路和内循环回水环路连接实现换热，所述内循环供水环路和内循环回水环路上设有阀门以控制载冷剂的走向，所述内循环供水环路上设有至少一条内循环供水支管与中间热交换单元连接，所述内循环回水环路上设有至少一条内循环回水支管与中间热交换单元连接，载冷剂从内循环回水支管进入中间热交换单元换热后再排进内循环供水支管。

为了使得制冷系统更为便于维修处理以及长久运行，设置了内循环供水环路和内循环回水环路，载冷剂从内循环供水环路进入被冷却单元进行换热，然后从被冷却单元流出进入内循环回水环路，内循环回水环路的载冷剂通过内循环回水支管进入中间热交换单元进行换热，后流出中间热交换单元通过内循环供水支管进入内循环供水环路，如此实现载冷剂的循环。在环路上设有相应的阀门，例如在机柜与内循环供水环路相接的连接点与连接点之间设置阀门，在内循环供水支管与内循环供水环路相接的连接点与连接点之间设置阀门等，在日后某段管路上发生故障后，可通过关闭这段管路两端的阀门，实现载冷剂从另一方向流动，供水、回水继续工作，不需停机即可维修，大大降低了维修难度，增强系统稳定性。阀门的设置目的是为了能在管路发生故障时，通过调整阀门的启闭实现载冷剂的流向改变，这里并不对阀门的具体设置作限定。

所述中间热交换单元、内循环供水支管以及内循环回水支管的数量一致。

设置成数量一致，这是一种优选的方式，目的在于更高效的换热以及预防多发的故障问题。原因在于，一条内循环供水支管和一条内循环回水支管与一个中间热交换单元连接，则载冷剂从内循环回水支管进入中间热交换单元后再进入内循环供水支管。若三者的数量不一致，例如内循环供水支管和内循环回水支管的数量各为两条，中间热交换单元为一个，则两调内循环回水支管公用一个中间热交换单元的入口，两条内循环供水支管亦公用一个中间热交换单元的出口，如此，中间换热单元的载冷剂流量大大增加，加重其负荷，使得换热效率降低。同时这样的设计可实现一用一备，增加系统的冗余能力。

所述外循环系统还包括外循环供水环路和外循环回水环路，供冷单元分别与外循环供水环路和外循环回水环路连接实现换热，所述外循环供水环路和外循环回水环路上设有阀门以控制载冷剂的走向，所述外循环供水环路上设有至少一条外循环供水支管与中间热交换单元连接，所述外循环回水环路上设有至少一条外循环回水支管与中间热交换单元连接，载冷剂从外循环供水支管进入中间热交换单元换热后再排进外循环回水支管。

所述中间热交换单元、外循环供水支管以及外循环回水支管的数量一致。

外循环系统的各部分设置与内循环系统的设置基于同样的目的，使得载冷剂能在环路中双向流动大大降低了维修难度，增强系统稳定性。

优选的，所述内循环供水支管和内循环回水支管的数量各为两条，所述外循环供水支管和外循环回水支管的数量各为两条。并不是支管的数量越多越好，考虑到动力、能耗、噪音等因素，通过大量试验得出支管的数量为两条时效果最优。

所述内循环回水支管和/或内循环供水支管上设有内循环水泵，所述外循环回水支管和/或外循环供水支管上设有外循环水泵。通过分别设置循环水泵以提供载冷剂流动的动力。将循环水泵设置在支管上，为了是实现载冷剂能在环路中双向流动，若将循环水泵设置在环路上，载冷剂并不能实现双向流动。

还包括定压补水箱，所述定压补水箱连接至内循环系统。定压补水箱可连接至内循环回水环路或内循环回水支管上，由于内循环回水环路上载冷剂流速和压强相对其他管段略微降低，优选的，定压补水箱连接至内循环回水环路上。

所述内循环系统和外循环系统中的载冷剂管路通过卡箍方式实现连接与拆卸。这种连接方式能方便快捷的连接管路，并且拆换故障管路也十分方便快捷。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、根据本发明，载冷剂可在环路中双向流动，管路维护方便，避免单向泄漏或维护时管路截止系统不能正常运行；同时，防腐蚀的管路不与载冷剂发生反应，保证系统长时间稳定运行；此外，使用卡箍式连接方式，使得管路组装或拆卸十分方便且密封可靠；

2、实现机柜冷水短距离精确输送，解决服务器机柜局部过热和存在热点的问题，不引入室外的空气，不影响机房内的空气洁净度和湿度。

附图说明

图1为实施例结构示意图；

图2为内循环系统结构示意图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

实施例

如图1所示，一种供回水双环路冷却循环系统，包括包含有被冷却单元的内循环系统以及包含有供冷单元的外循环系统，这里所述的被冷却单元为机柜600，所述的供冷单元为冷却塔700，所述内循环系统和外循环系统通过中间热交换单元连接实现两者的热量交换，所述中间热交换单元为板式换热器800，所述内循环系统和外循环系统采用环路设计使得载冷剂可在管路中双向流动。具体的，如图2所示，所述内循环系统还包括内循环供水环路200和内循环回水环路100，三个机柜600分别与内循环供水环路200和内循环回水环路100连接实现换热，所述内循环供水环路200和内循环回水环路100上设有多个阀门102以控制载冷剂的走向，所述内循环供水环路200上设有两条内循环供水支管与板式换热器800连接，所述内循环回水环路100上设有两条内循环回水支管与板式换热器800连接，所述板式换热器800的数量为两个，所述内循环回水支管上设有内循环水泵101，载冷剂从内循环回水支管进入板式换热器800换热后再排进内循环供水支管。

如图1所示，所述外循环系统还包括外循环供水环路400和外循环回水环路300，冷却塔700分别与外循环供水环路400和外循环回水环路300连接实现换热，所述外循环供水环路400和外循环回水环路上300设有多个阀门402以控制载冷剂的走向，所述外循环供水环路400上设有两条外循环供水支管与板式换热器800连接，所述外循环回水环路300上设有两条外循环回水支管与板式换热器800连接，载冷剂从外循环供水支管进入中间板式换热器800换热后再排进外循环回水支管，所述外循环供水支管上设有外循环水泵401。

还包括定压补水箱500，所述定压补水箱500连接至内循环回水环路。

进一步的，如图2所示，所述内循环系统和外循环系统中的载冷剂管路通过卡箍连接103实现连接与拆卸。

上述实施例仅为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，包括包含有被冷却单元的内循环系统以及包含有供冷单元的外循环系统，所述内循环系统和外循环系统通过中间热交换单元连接实现两者的热量交换，所述内循环系统和外循环系统采用环路设计使得载冷剂可在管路中双向流动。

2.根据权利要求1所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，所述内循环系统还包括内循环供水环路和内循环回水环路，被冷却单元分别与内循环供水环路和内循环回水环路连接实现换热，所述内循环供水环路和内循环回水环路上设有阀门以控制载冷剂的走向，所述内循环供水环路上设有至少一条内循环供水支管与中间热交换单元连接，所述内循环回水环路上设有至少一条内循环回水支管与中间热交换单元连接，载冷剂从内循环回水支管进入中间热交换单元换热后再排进内循环供水支管。

3.根据权利要求2所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，所述中间热交换单元、内循环供水支管以及内循环回水支管的数量一致。

4.根据权利要求1所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，所述外循环系统还包括外循环供水环路和外循环回水环路，供冷单元分别与外循环供水环路和外循环回水环路连接实现换热，所述外循环供水环路和外循环回水环路上设有阀门以控制载冷剂的走向，所述外循环供水环路上设有至少一条外循环供水支管与中间热交换单元连接，所述外循环回水环路上设有至少一条外循环回水支管与中间热交换单元连接，载冷剂从外循环供水支管进入中间热交换单元换热后再排进外循环回水支管。

5.根据权利要求4所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，所述中间热交换单元、外循环供水支管以及外循环回水支管的数量一致。

6.根据权利要求2或4所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，所述内循环供水支管和内循环回水支管的数量各为两条，所述外循环供水支管和外循环回水支管的数量各为两条。

7.根据权利要求2或4所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，所述内循环回水支管和/或内循环供水支管上设有内循环水泵，所述外循环回水支管和/或外循环供水支管上设有外循环水泵。

8.根据权利要求1所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，还包括定压补水箱，所述定压补水箱连接至内循环系统。

9.根据权利要求1所述的供回水双环路冷却循环系统，其特征在于，所述内循环系统和外循环系统中的载冷剂管路通过卡箍方式实现连接与拆卸。