CN110145825A - 一种热管复合空调系统及其备份系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的热管复合空调系统及其备份系统，由多个背板空调流出的第一状态冷却介质首先进入集气池汇总，然后再进入多个空调机组进行冷凝得到第二状态冷却介质，第二状态冷却介质由多个空调机组进入集液池，由集液池向多个背板空调输送第二状态冷却介质，来自各个背板空调的第一状态冷却介质统一汇总在集气池中，来自空调机组的第二状态冷却介质统一汇总在集液池中，一列背板空调可以对应多个空调机组，可以进行N+X备份，使得备份灵活，降低备份成本。

Description

一种热管复合空调系统及其备份系统
技术领域
本发明涉及空调控制技术领域，特别是涉及一种热管复合空调系统及其备份系统。
背景技术
大型数据中心在全球化、信息化发展过程中发挥了重要作用，是电信、互联网、金融等行业的重要基础设施，更是各国推进网络强国战略的重要信息化基础。近几年，随着互联网、云计算和大数据产业的加速发展，全球数据中心建设步伐明显加快，总量已超过300万个，市场规模将在2018年超过1060亿元。与此同时，据统计，数据中心年耗电量占全球总耗电量的比例为1.5％-2％，一直被带上“耗能大户”的帽子，消耗了大量资源，同时热岛效应突出、建设投资大、机房利用率低等问题都已成为数据中心节能领域亟待攻克的国际难题。在能耗方面，数据中心大部分PUE都在2.0以上，存在高能耗、高浪费；在可靠性方面，由于传统风冷技术存在机房内冷量分布不均匀的问题，机房热岛效应突出，严重情况下导致计算机服务器死机、重要业务数据丢失；在资源利用率方面，受限于纯粹风冷技术的致冷瓶颈，数据中心单机架装机功率被设置为3kW-5kW，单机架所能承载的业务容量极低。而随着电子元器件集成度提高，其体积不断减少，性能不断提升，芯片的功能密度也越来越大，传统的风冷(气冷)散热方式能耗高、换热效率低，已经不能满足日益增长的散热需求。而液体冷却技术以其高效的散热效率以及较低的能耗为高热流密度电子器件散热提供了新的解决方案，并已经在数据中心、服务器、个人PC等多个领域展开应用。
如图1所示，热管复合空调系统是由热管复合空调机组加室内背板空调末端组成，其独特的系统设计能够使系统具有显著的节能效果，其中压缩机模式名义工况能效值达到4.0以上，自然冷源完全利用温度在10℃以上，都远远高于行业平均水平。在热管复合空调系统中，热源和机组之间通过一个中间换热器换热，即冷源系统机组和空调末端之间是一一对应关系，冷源机组备份系统仅有交叉备份、冗余备份这两种形式，无法实现机组系统的N+X灵活备份，如此，系统不能很好的灵活配置系统的备份等级，也就不能很好的兼顾系统运行可靠性和成本之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的是提供一种热管复合空调系统及其备份系统，可进行N+X备份，备份形式更加灵活。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种热管复合空调系统备份系统，包括多个背板空调、与所述多个背板空调对应的多个空调机组以及与所述多个背板空调和所述多个空调机组分别连通的集液池和集气池，由所述多个背板空调流出的第一状态冷却介质在所述集气池汇总后进入所述多个空调机组进行冷凝得到第二状态冷却介质，第二状态冷却介质由所述多个空调机组进入所述集液池，由所述集液池向所述多个背板空调输送所述第二状态冷却介质。
作为一种优选的方案，所述多个背板空调至少包括第一子背板空调以及第二子背板空调，所述多个空调机组至少包括第一子空调机组以及第二子空调机组。
作为一种优选的方案，所述第一状态冷却介质为气体冷媒，所述第二状态冷却介质为液体冷媒。
作为一种优选的方案，所述空调机组包括中间换热器、与所述中间换热器连通的气液分离器、与所述气液分离器连通的压缩机、与所述气液分离器和所述压缩机并接的单向阀、与所述压缩机连通的风冷冷凝器、与所述风冷冷凝器连通的储液器、与所述储液器连通的阀门组件，所述阀门组件与所述中间换热器连通。
作为一种优选的方案，所述阀门组件包括并接的膨胀阀和液管电动阀。
作为一种优选的方案，所述集液池和所述集气池分别与所述中间换热器和所述背板空调连通。
作为本发明的另一个方面，提供了一种热管复合空调系统，包括两组如上述的热管复合空调系统备份系统。
本发明的热管复合空调系统及其备份系统，由多个背板空调流出的第一状态冷却介质在集气池汇总后进入多个空调机组进行冷凝得到第二状态冷却介质，第二状态冷却介质由多个空调机组进入集液池，由集液池向多个背板空调输送第二状态冷却介质，来自各个背板空调的第一状态冷却介质统一汇总在集气池中，来自空调机组的第二状态冷却介质统一汇总在集液池中，一个背板空调可以对应多个空调机组，可以进行N+X备份，使得备份灵活，降低备份成本。
附图说明
图1示意性示出了现有方案中热管复合空调系统的结构示意图；
图2示意性示出了本发明实施例中热管复合空调系统备份系统的示意图；
图3示意性示出了本发明实施例的热管复合空调系统备份系统中空调机组的连接示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
请参考图2至图3所示，根据本发明的实施例，热管复合空调系统备份系统，包括多个背板空调、与所述背板空调对应的多个空调机组以及与所述多个背板空调和所述多个空调机组分别连通的集液池和集气池，由所述多个背板空调流出的第一状态冷却介质进入集气池汇合后再分配至所述多个空调机组进行冷凝得到第二状态冷却介质，第二状态冷却介质由所述多个空调机组进入所述集液池，由所述集液池向所述多个背板空调输送所述第二状态冷却介质，本发明的热管复合空调系统备份系统，由多个背板空调流出的第一状态冷却介质进入集气池汇合后再分配至多个空调机组进行冷凝得到第二状态冷却介质，第二状态冷却介质由多个空调机组进入集液池，由集液池向多个背板空调输送第二状态冷却介质，来自各个背板空调的第一状态冷却介质统一汇总在集气池中，来自空调机组的第二状态冷却介质统一汇总在集液池中，一个背板空调可以对应多个空调机组，可以进行N+X备份，降低备份成本，备份形式更加灵活，相对于交叉备份和2N备份可以用更低的成本满足不同安全等级的机房需要。
对于热管复合空调系统的备份系统，以图2为例进行阐述：图2所示项目使用四台机组(机组1、机组2、机组3以及机组4)，四组背板空调，每组背板空调具有9个背板空调，四个空调机组通过集气/液池与四组背板空调连通，来自不同背板空调的冷媒可以在集气池中汇聚，来自不同空调机组的冷媒可以在集液池中汇聚。四台机组的每台机组分为A/B两个独立系统，各个机组的A系统组成备份系统A，各个系统的B系统组成备份系统B，A/B系统可分别独立工作，即当A系统出现故障时，B系统能够正常工作，部分或者全部满足机房空调的负荷需求，反之亦然。每个备份系统A或者B所对应的4台机组可以实现3+1备份，即正常为3台机组运行，另外一台机组做备份，当有一台机组故障时，备份机组启用。
本实施例中，多个背板空调至少包括第一子背板空调以及第二子背板空调，多个空调机组至少包括第一子空调机组以及第二子空调机组，第一子背板空调以及第二子背板空调分别和集液池连通，第一子空调机组以及第二子空调机组也分别与集液池连通，第一子空调机组以及第二子空调机组可以通过集液池对第一子背板空调和第二子背板空调进行冷媒控制，集液池的作用可以将不同空调机组中的冷媒进行汇合，统一提供给背板空调使用，同样，对于集气池的连接方式与集液池相同，第一子背板空调以及第二子背板空调分别和集气池连通，第一子空调机组以及第二子空调机组也分别与集气池连通，集气池可以将不同背板空调中的冷媒进行汇合，统一提供给空调机组使用，这样当其中一个空调机组出现故障时候，可以开启与集液池连通的备份空调机组，避免采用2N备份的方式增加一倍空调机组导致成本升高的问题。
第一状态冷却介质为气体冷媒，所述第二状态冷却介质为液体冷媒，冷媒是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质，冷媒可以采用氟利昂、烷烃、氨气、二氧化碳，本领域普通技术人员应当了解对此不做赘述。
图3示意了一台机组(包含两个独立制冷系统)冷却一列背板的示意图，结合图3所示，本实施例中，空调机组包括中间换热器、与所述中间换热器连通的气液分离器、与所述气液分离器连通的压缩机、与所述气液分离器和所述压缩机并接的单向阀、与所述压缩机连通的风冷冷凝器、与所述风冷冷凝器连通的储液器、与所述储液器连通的阀门组件，所述阀门组件与所述中间换热器连通，具体地，阀门组件包括并接的膨胀阀和液管电动阀，)电动阀包含但不限于电磁阀和电动球阀，在空调末端设置多个背板空调，集液池和集气池分别与所述中间换热器和所述背板空调连通，通过集液池汇聚空调机组的冷媒，提高系统备份的灵活性。
作为本发明的另一个方面，本发明实施例中还提供了一种热管复合空调系统，包括两组如上述的热管复合空调系统备份系统，两组所述的热管复合空调系统备份系统可以同时在线工作，可互相切换工作，即当其中一个热管复合空调系统出现故障时候，另一个热管复合空调系统可正常独立运行并满足机房部分或者全部负荷需求，保证热管复合空调系统工作的连续性和机房的安全运行。
本发明的热管复合空调系统，由多个背板空调流出的第一状态冷却介质进入多个空调机组进行冷凝得到第二状态冷却介质，第二状态冷却介质由多个空调机组进入集液池，由集液池向多个空调机组输送第二状态冷却介质，来自各个背板空调的第一状态冷却介质统一汇总在集气池中，来自空调机组的第二状态冷却介质统一汇总在集液池中，一个背板空调可以对应多个空调机组，可以进行N+X备份，使得备份灵活，降低备份成本。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“可选实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (7)

1.一种热管复合空调系统备份系统，其特征在于，包括多个背板空调、与所述背板空调个数对应的多个空调机组以及与所述多个背板空调和所述多个空调机组分别连通的集液池和集气池，由所述多个背板空调流出的第一状态冷却介质在所述集气池汇总后进入所述多个空调机组进行冷凝得到第二状态冷却介质，第二状态冷却介质由所述多个空调机组进入所述集液池，由所述集液池向所述多个背板空调输送所述第二状态冷却介质。
2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述多个背板空调至少包括第一子背板空调以及第二子背板空调，所述多个空调机组至少包括第一子空调机组以及第二子空调机组。
3.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述第一状态冷却介质为气体冷媒，所述第二状态冷却介质为液体冷媒。
4.根据权利要求3所述的热管复合空调系统备份系统，其特征在于，所述空调机组包括中间换热器、与所述中间换热器连通的气液分离器、与所述气液分离器连通的压缩机、与所述气液分离器和所述压缩机并接的单向阀、与所述压缩机连通的风冷冷凝器、与所述风冷冷凝器连通的储液器、与所述储液器连通的阀门组件，所述阀门组件与所述中间换热器连通。
5.根据权利要求4所述的热管复合空调系统备份系统，其特征在于，所述阀门组件包括并接的膨胀阀和液管电动阀。
6.根据权利要求4所述的热管复合空调系统备份系统，其特征在于，所述集液池和所述集气池分别与所述中间换热器和所述背板空调连通。
7.一种热管复合空调系统，其特征在于，包括两组如权利要求1至6中任一项所述的热管复合空调系统备份系统。
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