CN114554792A - 机房冷却系统和数据中心 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机房冷却系统，包括室内循环风道、机械制冷模块、余热回收模块和室外散热模块。机房内的空气循环流动于室内循环风道内，机械制冷模块包括蒸发器和冷凝器，蒸发器位于室内循环风道内，蒸发器内分别流通有第一冷媒和第二冷媒，并通过第一冷媒和第二冷媒对流经室内循环风道的空气制冷。余热回收模块用于间接吸收第一冷媒的部分热量，以对流经供冷器的第二冷媒降温。室外散热模块用于直接或间接对第一冷媒进行散热。本申请机房冷却系统利用机房的余热实现部分降温功能，形成能源的二次利用，提升了能效比。本申请还涉及一种装配该机房冷却系统的数据中心。

Description

机房冷却系统和数据中心

技术领域

本申请涉及散热技术领域，尤其涉及一种机房冷却系统，以及一种配备该机房冷却系统的数据中心。

背景技术

对于设有热源，特别是集中设置有热源的室内场景，通常需要对热源所在的区域进行散热处理。以数据中心为例，数据中心的机房内排布有多台服务器，这些服务器在运行过程中会产生大量的热量。机房冷却系统用于对数据中心进行散热和降温，以保证数据中心内的服务器能在预设的温度环境中正常运行。

现有的机房冷却系统在换热过程中，通过冷媒对机房内的空气进行制冷，再将冷媒的热量直接排出，降温后的冷媒可以再次用于对机房内的空气制冷，从而达到了循环制冷的效果。这样的散热方式能耗较高，在数据中心能效比的标准逐渐升高的背景下，已难以满足数据中心的使用需求。

发明内容

本申请提供一种机房冷却系统和一种数据中心，其中机房冷却系统可利用机房的余热进行制冷，达到二次利用的效果，以节约机房冷却系统的整体能耗。本申请具体包括如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种机房冷却系统，包括室内循环风道、机械制冷模块、余热回收模块、和室外散热模块；机房内的空气循环流动于室内循环风道内，机械制冷模块包括蒸发器和冷凝器，蒸发器位于室内循环风道内，蒸发器内分别流通有第一冷媒和第二冷媒，并通过第一冷媒和第二冷媒对流经室内循环风道的空气制冷；第一冷媒循环流动于蒸发器与冷凝器之间，冷凝器中还流通有第三冷媒，第三冷媒用于吸收第一冷媒的部分热量；

余热回收模块包括吸热器、供冷器和散热器，第二冷媒循环流动于蒸发器与供冷器之间，第三冷媒循环流动于冷凝器、吸热器、以及散热器之间；当第三冷媒流经吸热器时，吸热器吸收第三冷媒的部分热量，用于对流经供冷器的第二冷媒降温；室外散热模块用于分别对流经冷凝器的第一冷媒、以及流经散热器的第三冷媒进行散热。

本申请机房冷却系统通过室内循环风道实现机房内空气的循环流动。通过设于室内循环风道内的蒸发器实现机械制冷模块对机房内空气制冷的效果。具体通过蒸发器内循环流动的温度较低的第一冷媒和第二冷媒，与机房内空气形成热交换。本申请机房冷却系统还通过余热回收模块和室外散热模块，配合机械制冷模块形成两路散热通路，分别用于对第一冷媒和第二冷媒散热。

其中，通过蒸发器和冷凝器形成了第一冷媒的循环通路，第一冷媒得以在冷凝器中得到散热，再流回蒸发器继续形成热交换；通过蒸发器和供冷器形成了第二冷媒的循环通路，第二冷媒得以在供冷器内得到散热，再流回蒸发器继续形成热交换。

具体的，冷凝器、吸热器、以及散热器之间流通有第三冷媒，第三冷媒在冷凝器中与第一冷媒形成热交换，能够将第一冷媒的部分热量带至吸热器中。由此，吸热器能通过第三冷媒吸收第一冷媒的部分热量，进而作用于供冷器，对流经供冷器的第二冷媒进行散热，以降低第二冷媒的部分热量。第一冷媒的另一部分热量，以及第三冷媒剩余的部分热量，则分别于冷凝器和散热器中，配合室外散热模块完成散热。本申请机房冷却系统利用了机房空气的余热，对用于散热的第一冷媒和第二冷媒形成散热效果，提升了机房空气余热的利用率，进而提升了机房冷却系统的整体能耗比。

在一种可能的实现方式中，第一冷媒为冷却剂，第二冷媒和第三冷媒均为水。

在一种可能的实现方式中，机械制冷模块还包括压缩机，压缩机用于提供第一冷媒循环流动的动力。

在一种可能的实现方式中，机械制冷模块的压缩机为气悬浮压缩机。

在一种可能的实现方式中，第二冷媒和/或第三冷媒的循环通路上设有水泵，水泵用于提供第二冷媒循环流动的动力。

在一种可能的实现方式中，第三冷媒的循环通路上设有水泵，且水泵设置于室外散热模块中。

在一种可能的实现方式中，水泵为液浮泵。

在一种可能的实现方式中，余热回收模块为吸附式制冷机或吸收式制冷机。

在本实现方式中，余热回收模块为吸附式制冷机或吸收式制冷机，都能够实现利用第一冷媒的部分热量，对第二冷媒进行降温的效果。

在一种可能的实现方式中，余热回收模块为吸附式制冷机。余热回收模块的吸热器为吸附床，供冷器为闪蒸室。吸附床与闪蒸室连通，且吸附床内存储有吸附剂。

在本实现方式中，当第三冷媒流经吸附床时，对吸附剂加热使其脱附，第三冷媒的热量被部分吸收。吸附剂再作用于闪蒸室形成吸附，降低闪蒸室的压力，可以对第二冷媒形成降温效果。

在一种可能的实现方式中，余热回收模块为吸收式制冷机。余热回收模块的吸热器为吸收器，供冷器为蒸发室。吸收器与蒸发室连通，且吸收器内存储有吸收剂。

在本实现方式中，当第三冷媒流经吸收器时，对吸收剂加热使其脱附，第三冷媒的热量被部分吸收。吸收剂再作用于蒸发室形成吸附，降低蒸发室的压力，可以对第二冷媒形成降温效果。

在一种可能的实现方式中，余热回收模块的数量为多个，多个余热回收模块之间相互并联。

在本实现方式中，多个余热回收模块并联，可以基于第一冷媒的散热需求，对应调整参与余热回收的余热回收模块的数量，进而调整到机房冷却系统的整体余热利用效果。

在一种可能的实现方式中，多个余热回收模块位于机房冷却系统的底部，或位于机房冷却系统背离机房一侧。

在一种可能的实现方式中，室外散热模块包括喷淋管路、冷却器、和室外风道，冷却器与机械制冷模块的冷凝器均位于室外风道内，喷淋管路的一端与散热器连通，另一端对应冷却器设置，喷淋管路用于将第三冷媒喷淋至冷却器上，室外风道内流通有室外空气，用于分别对冷凝器中的第一冷媒、和冷却器上的第三冷媒进行散热。

在本实现方式中，室外散热模块利用室外空气对第三冷媒和第一冷媒进行散热，可以获得较好的散热效果，且能耗相对较小。

在一种可能的实现方式中，冷却器为填充材料冷却器或薄膜蒸发冷却器。

在一种可能的实现方式中，机房冷却系统还包括空气制冷模块，空气制冷模块包括空冷风道和换热芯，换热芯内交叉设置有第一通道和第二通道，第一通道串联于空冷通道中，第二通道串联于室内循环风道中，空冷通道内的流通有室外空气，并于换热芯处对机房内的空气散热。

在本实现方式中，引入空气制冷模块对室内循环风道进行热交换，可以进一步提升对机房内空气的制冷效果。

在一种可能的实现方式中，在室内循环风道的气流路径上，换热芯位于机械制冷模块的蒸发器的前端。

在一种可能的实现方式中，空冷风道与室外风道一体设置，在空冷风道的气流路径上，换热芯位于冷却器和冷凝器的前端。

在本实现方式中，将空冷风道与室外风道一体设置，缩减了机房冷却系统的整体体积。

在一种可能的实现方式中，机房冷却系统还包括干冷器，干冷器设于空冷风道上，并沿空冷风道的气流路径位于换热芯的前端，干冷器用于对流入空冷风道的外部空气加热。

在本实现方式中，当外部空气温度较低时，可能造成换热芯内出现结霜和冻结现象。利用干冷器可以对外部空气进行加热。

在一种可能的实现方式中，干冷器内流通有第五冷媒。

在一种可能的实现方式中，第五冷媒为乙二醇水溶液。

在一种可能的实现方式中，机房冷却系统还包括喷淋器，喷淋器设于空冷风道上，并沿空冷风道的气流路径位于换热芯的前端，喷淋器与喷淋管路连通，用于利用第三冷媒对流入空冷风道的外部空气喷淋制冷。

在本实现方式中，当外部空气温度较高时，还可以通过喷淋器对进入换热芯前的外部空气进行喷淋降温。

第二方面，本申请提供一种数据中心，包括机房以及本申请第一方面所提供的机房冷却系统；其中，室内循环风道的相对两端分别连通至机房内。

可以理解的，本申请第二方面提供的数据中心，其因为采用了本申请第一方面提供的机房冷却系统，而形成了余热二次利用的效果。数据中心由此得以降低能耗，提高能效比。

在一种可能的实现方式中，机房内设有液冷机柜，机房冷却系统包括依次与液冷机柜连通的液冷管路和换热器，液冷机柜、液冷管路和换热器之间循环流动有第四冷媒，室外散热模块还用于对换热器中的第四冷媒散热。

在本实现方式中，利用室外散热模块的结构，可以对机房内的液冷机柜中的第四冷媒进行散热，以保证机房内服务器的可靠运行。

在一种可能的实现方式中，液冷管路还穿过余热回收模块的吸热器，吸热器还用于吸收第四冷媒的部分热量，以对流经供冷器的第二冷媒降温。

在本实现方式中，还可以利用第四冷媒的热量，对余热回收模块的吸热器进行加热，提升余热回收模块的余热利用效率。

在一种可能的实现方式中，室外散热模块包括与换热器配合的换热段，换热段连接于集水槽并用于传输第三冷媒，室外散热模块通过换热段对换热器中第四冷媒的散热。

在一种可能的实现方式中，喷淋管路包括集水槽，集水槽用于收容第三冷媒，换热器浸没于集水槽收容的第三冷媒中，以实现室外散热模块对换热器中第四冷媒的散热。

在上述两种实现方式中，换热器均能通过室外散热模块实现较好的散热功能。

附图说明

图1是本申请提供的一种机房冷却系统在数据中心内应用的场景示意图；

图2是本申请提供的一种机房冷却系统的结构示意图；

图3是本申请提供的一种机房冷却系统中机械制冷模块的结构示意图；

图4是本申请提供的一种机房冷却系统中机械制冷模块的蒸发器的结构示意图；

图5是本申请提供的一种机房冷却系统中余热回收模块的结构示意图；

图6是本申请提供的一种机房冷却系统中第二冷媒的流通路径示意图；

图7是本申请提供的一种机房冷却系统中第三冷媒的流通路径示意图；

图8是本申请提供的一种机房冷却系统中室外散热模块的结构示意图；

图9是本申请提供的一种机房冷却系统另一实施例的结构示意图；

图10是本申请提供的一种机房冷却系统另一实施例中换热芯的结构示意图；

图11是本申请提供的一种机房冷却系统再一实施例的结构示意图；

图12是本申请提供的一种机房冷却系统又一实施例的结构示意图；

图13是本申请提供的一种数据中心另一实施例的结构示意图；

图14是本申请提供的一种机房冷却系统中换热器的结构示意图；

图15是本申请提供的一种机房冷却系统中换热器另一实施例的结构示意图；

图16是本申请提供的一种机房冷却系统中液冷管路另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请机房冷却系统可以在具有热源的室内环境中使用，特别适用于热源集中布置的室内环境，例如可以在数据中心中使用。下面以数据中心为例进行说明。

请参见图1所示的本申请机房冷却系统100在数据中心内应用的场景示意图。

在本实施例中，数据中心包括机房200，机房200内布设有至少一台IT设备(例如服务器201)和/或供电装置等。该至少一台IT设备或/和供电装置在运行过程中会产生大量热量，本申请机房冷却系统100用于实现数据中心的制冷和散热。在本申请实施例中，数据中心可以是微模块数据中心，也可以是预制化数据中心，还可以是建筑形成的用于放置IT设备的楼层或房间。其中，基于上述不同形态的数据中心，机房冷却系统100可以置于数据中心的机房200内部，也可以置于机房200外部，还可以部分位于机房200内部、部分位于机房200外部。

在一些实施场景中，数据中心的概念除了IT设备和供电装置外，也包括温控系统及其他配套设备，因此，本申请实施例的机房冷却系统100也可以视为数据中心的一部分。

请参见图2所示的本申请机房冷却系统100的结构示意图。

本申请机房冷却系统100包括室内循环风道10、机械制冷模块20、余热回收模块30、和室外散热模块40。室内循环风道10的相对两端分别连通至机房200内，室内循环风道10内设有鼓风器件(图中未示)，用于将机房200内的空气从一端引入室内循环风道10内，再从另一端流回机房200中，带动机房200内的空气循环流动。机械制冷模块20对应室内循环风道10设置，用于对室内循环风道10中的空气制冷，进而将机房200中空气所携带的热量吸收，使得流回机房200的空气温度降低，达到对机房200冷却散热的效果。

具体的，请参见图3。机械制冷模块20包括蒸发器21、冷凝器22、压缩机23、以及膨胀阀24。机械制冷模块20内流动有第一冷媒，并通过第一冷媒对室内循环风道10内的空气进行制冷。在一些实施例中，第一冷媒可以为制冷剂。第一冷媒循环流动于蒸发器21、压缩机23、冷凝器22、以及膨胀阀24之间。其中蒸发器21设置于室内循环风道10内，温度较低的第一冷媒在流经蒸发器21时，与室内循环风道10内的空气发生热交换。第一冷媒在蒸发器21中蒸发吸热，并将机房200内空气的热量转移至第一冷媒上。压缩机23用于将蒸发气化后的第一冷媒转变为液态，并提供第一冷媒循环流动的动力。冷凝器22用于对第一冷媒进行冷却散热，膨胀阀24用于对第一冷媒降压使其气化，第一冷媒得以降温并再次流入蒸发器21中，实现对机房200内空气的循环制冷。在一些实施例中，机械制冷模块20的压缩机23可以为气悬浮压缩机。

请参见图4所示的蒸发器21的结构示意。

本申请机房冷却系统100中采用的蒸发器21为双盘管路结构。蒸发器21内设第一流道211和第二流道212。第一流道211与第二流道212之间相互密封隔离，第一冷媒流通于第一流道211内，第二流道212内则流通有第二冷媒。在一些实施例中，第二冷媒可以为水。机械制冷模块20还与余热回收模块30连通，第二冷媒可以流入余热回收模块30内实现散热。由此，蒸发器21内的第一冷媒和第二冷媒都可与室内循环风道10内的空气进行热交换，达到对机房200内的空气进行降温的目的。

第一流道211和第二流道212可以如图4所示，二者并排设置，并沿相同的路径延伸和弯曲，以覆盖蒸发器21的大部分面积，提升第一冷媒和第二冷媒与室内循环风道10内空气的接触面积，达到更好的换热效果。在另一些实施例中，第一流道211和第二流道212也可以分为上下两层，并于各自所在层内弯折延伸；或者，还有一些实施例，第一流道211和第二流道212可以分别在两个相互独立的区域内弯折延伸。上述实施例都能实现蒸发器21利用第一冷媒和第二冷媒对机房200内空气进行热交换以冷却散热的效果。

图5示意了本申请机房冷却系统100中余热回收模块30的结构。

余热回收模块30包括吸热器31、供冷器32、以及散热器33。吸热器31与供冷器32之间连通，并设有电磁阀34。电磁阀34用于控制吸热器31与供冷器32之间通道的打开或关闭。本申请机房冷却系统100通过机械制冷模块20和余热回收模块30，形成了三路冷媒的循环流通路径，用于对第一冷媒和第二冷媒制冷并实现散热。具体的，在图3的示意中，于机械制冷模块20的内部，冷凝器22与蒸发器21的第一流道211连通，形成了第一冷媒的循环流通路径。也即，第一冷媒循环流动于蒸发器21和冷凝器22之间。蒸发器21中的第一冷媒在与机房200的空气完成热交换之后，可以在冷凝器22内实现冷却散热。

而在图6的示意中，余热回收模块30的供冷器32与蒸发器21的第二流道212连通。供冷器32与蒸发器21之间循环流动有第二冷媒。也即第二冷媒循环流动于蒸发器21和供冷器32之间。在图7的示意中。机械制冷模块20的冷凝器22一侧，冷凝器22、吸热器31、以及散热器33形成一循环流道，其间循环流动有第三冷媒。对于本申请冷凝器22，其内部也设有两个流道，分别用于第一冷媒和第三冷媒的循环流动。其中两个流道还包括相互靠近的部分，以使得第一冷媒与第三冷媒之间形成热交换。可以理解的，第一冷媒通过蒸发器21吸热之后，其温度相对较高，在冷凝器22中与第三冷媒形成热交换，可以将热量部分传递至第三冷媒上。进一步，吸收热量后的第三冷媒可以先后流通至余热回收模块30的吸热器31和散热器33处。

在本实施例中，余热回收模块30中还设有水泵。水泵设置于供冷器32与蒸发器21之间，以及设置于吸热器31与散热器33或吸热器31与冷凝器22之间，用于提供第二冷媒和第三冷媒流动的动力。可以理解的，水泵还可以分别设置于第二冷媒和第三冷媒的循环流道中任意位置，如单独设置于蒸发器21或供冷器32上、单独设置于吸热器31、冷凝器或散热器33上等，都能实现其为第二冷媒和第三冷媒分别提供流动动力的效果。在一种实施例中，水泵可以为液浮泵。

对于本申请余热回收模块30，其吸热器31在第三冷媒流经时，会吸收第三冷媒的热量，并利用该热量作用于供冷器32上，对流经供冷器32的第二冷媒进行降温。在一种实施例中，第三冷媒在冷凝器22中与第一冷媒进行热交换时，能吸收第一冷媒30％左右的热量，并将该部分热量传递至吸热器31，吸热器31利用第三冷媒的热量对供冷器32内的第二冷媒降温。第一冷媒剩余70％左右的热量，则得以在冷凝器22中得到散热，并在完成散热后流回蒸发器21的第一流道211内继续行使制冷功能。降温后的第二冷媒也继续流动至蒸发器21的第二流道212内继续行使制冷功能。第三冷媒还可以继续流动至余热回收模块30的散热器33处，并经室外散热模块40实现散热。散热完成的第三冷媒可以流回冷凝器22中，继续与第一冷媒形成热交换。

在一种实施例中，本申请余热回收模块30可以为吸附式制冷机。此时，余热回收模块30的吸热器31为吸附床，供冷器32则为闪蒸室。吸附床与闪蒸室连通，且吸附床内存储有吸附剂。吸附剂具有受热脱附和遇冷吸附的功能。具体的，吸附床设置为密封空间，在第三冷媒流经吸附床时，吸附剂受热形成脱附，并向密封空间脱附水蒸气。被脱附出的水蒸气凝聚为水，并在密封空间内聚集；而在吸附床与闪蒸室之间的电磁阀34打开后，吸附剂开始吸附，使得闪蒸室内的压力变小，闪蒸室内的压力也随之降低。因为第二冷媒(水)的温度与其所在环境中的压力呈正比。即对于闪蒸室内的第二冷媒而言，其内部压力越低，温度则相应降低。

由此，本申请余热回收模块30可以通过吸附剂对闪蒸室内的压力调节，以达到调节第二冷媒(水)温度的效果。通过第三冷媒控制吸附剂保持脱附-吸附的状态，可以降低闪蒸室内的压力，使得闪蒸室内的第二冷媒降温。从而形成了对第一冷媒部分热量的利用，并实现对第二冷媒的降温效果。

在另一种实施例中，余热回收模块30还可以为吸收式制冷机。余热回收模块30的吸热器31为吸收器，供冷器32为蒸发室。吸收器与蒸发室也连通，且吸收器内存储有吸收剂。吸收剂的沸点相对于第二冷媒的沸点更高。具体的，当第三冷媒流经吸收器时，对吸收剂加热使其脱附，第三冷媒的热量被吸收剂部分吸收。吸收剂再作用于蒸发室对第二冷媒形成吸附，降低蒸发室的压力，也对第二冷媒形成了降温效果。

可见，余热回收模块30采用吸附式制冷机的模式，或者吸收式制冷机的模式，都能够利用到第一冷媒的部分热量，并利用吸附剂或吸收剂对第二冷媒形成降温的效果。由此余热回收模块30通过第三冷媒的热传递，实现利用第一冷媒对机房200内空气制冷后的余热，并形成了一定的制冷效果，可以提升本申请机房冷却系统100的能效比，更加节能环保。

一种实施例，本申请机房冷却系统100中的余热回收模块30的数量可以为多个，多个余热回收模块30之间相互并联，各个余热回收模块30可以单独工作。而基于机房200内空气的温度，可以选择性的开启一个或几个余热回收模块30工作，以控制机房冷却系统100对余热的回收利用率。可以理解的，当环境温度相对较低，或机房200内的服务器201处于低负载状态下，机房200内空气温度也相对较低。此时机械制冷模块20的蒸发器21所交换的热量也相对较低。通过数量较少的余热回收模块30分别作用于第三冷媒和第二冷媒，即可获得较好的散热和降温效果；而当环境温度相对较高，或机房200内的服务器201处于高负载状态下，机房200内空气温度相对较高。此时通过数量更多的余热回收模块30工作，可以对第三冷媒和第二冷媒形成更好的散热和降温效果。

多个余热回收模块30在本申请机房冷却系统100中可以集中布置或分离布置，具体取决于机房冷却系统100的内部器件的排布和管路的排布。如一种实施例中，多个余热回收模块30可以集中布置于机房冷却系统100的底部。而在另一些实施例中，多个余热回收模块30还可以布置于机房冷却系统100的顶部，或位于机房冷却系统100的侧方。例如，多个余热回收模块30可以位于机房冷却系统100背离机房200的一侧。

请参见图8所示的本申请一种实施例中室外散热模块40的结构图。

在本实施例中，室外散热模块40包括喷淋管路41、冷却器42、和室外风道43。室外风道43内流动有室外空气，冷却器42位于室外风道43之内。在图8的示意中，室外风道43的指示为其风道口位置，具体的室外风道43内室外空气的流动路径，通过箭头进行标识。喷淋管路41在沿自身的长度延伸方向上，包括相对的引水端411和喷淋端412。喷淋端412对应冷却器42设置，引水端411则与余热回收模块30的散热器33连通。散热器33中的第三冷媒可以经喷淋管路41流动至喷淋端412处，并经由喷淋端412喷洒至冷却器42上。室外风道43内流动的室外空气在流经冷却器42时，可以与第三冷媒形成热交换，从而将第三冷媒中的热量带离，对经余热回收模块30降温后的第三冷媒剩余部分的热量在冷却器42处得到进一步散热。

在一种实施例中，冷却器42为填充材料冷却器，通过填充的材料可以促进第三冷媒的散热效果；另一种实施例中，冷却器42为薄膜蒸发冷却器，通过促进第三冷媒蒸发散热，获得更好的散热效果。在图8的示意中，冷却器42的下方还设有集水槽44。喷淋端412则位于冷却器42的上方，由此散热后的第三冷媒可以从冷却器42流入集水槽44中，并重新流动至机械制冷模块20的蒸发器21中进行热交换。在一些实施例中，集水槽44可以作为室外散热模块40的第三冷媒收集器使用，集水槽44收集并存储散热后的第三冷媒，保证室外散热模块40的持续工作。在另一些实施例中，集水槽44也可以作为余热回收模块30的散热器33使用，或描述为散热器33与集水槽44一体设置(如图8所示)，以压缩本申请机房冷却系统100的整体体积。因为集水槽44的顶部开口，因此室外空气在室外风道43内流动时，也能够对集水槽44内的第三冷媒实现一定的散热功能。

进一步的，机械制冷模块20的冷凝器22也位于室外风道43内。室外风道43内流动的室外空气可以同步将冷凝器22中第一冷媒的热量带离，实现对第一冷媒的散热。可以理解的，第一冷媒在冷凝器22中，因第一冷媒的部分热量被第三冷媒吸收，因此室外散热模块40仅需对第一冷媒剩余的部分热量进行散热，其所需的室外空气流量也相对较低，进一步减少了本申请机房冷却系统100的能耗。

在图示的实施例中，冷凝器22在室外风道43中的位置，位于冷却器42与集水槽44之间。从冷却器42流下的第三冷媒可以部分滴落至冷凝器22的外表面上。一方面，该部分第三冷媒经过冷却器42的散热，其温度相对较低，可以增强冷凝器22在室外风道43中的散热效果；另一方面，室外空气在流经冷凝器22的外表面时，可以带动部分第三冷媒蒸发，从而进一步将第一冷媒的热量带离，达到更好的散热效果。

需要提出的是，室外风道43中也需要设置鼓风器件(图中未示)，以保证室外空气在室外风道43内的流动。同时，喷淋管路41中也可以设置压力泵(图中未示)，用于驱动第三冷媒的流动。在一些实施例中，余热回收模块30中的水泵也可以设置于室外散热模块40中，用于驱动第三冷媒在喷淋管路41中的流动。

由此，本申请机房冷却系统100通过蒸发器21和冷凝器22形成了第一冷媒的循环通路，第一冷媒得以在冷凝器22中得到散热，再流回蒸发器21继续与机房200内的空气形成热交换；机房冷却系统100还通过蒸发器21和供冷器32形成了第二冷媒的循环通路，第二冷媒得以在供冷器32内得到降温散热，再流回蒸发器21继续与机房200的空气形成热交换；最后通过冷凝器22、吸热器31、和散热器33形成了第三冷媒的循环通路，用于第三冷媒与第一冷媒的热交换，并将热量作用于余热回收模块30中对第二冷媒进行降温。

因为第三冷媒流经吸热器31时，吸热器31能吸收第三冷媒的热量，进而作用于供冷器32并对流经供冷器32的第二冷媒形成降温效果，同步降低了第二冷媒的温度。而第一冷媒和第三冷媒的剩余部分热量，则分别由室外散热模块40完成散热。本申请机房冷却系统100利用了机房空气的部分余热，分别对第一冷媒和第二冷媒形成散热和降温的效果，提升了机房内空气余热的利用率，进而提升了机房冷却系统100的整体能耗比。

本申请提供的数据中心，也因为采用了该机房冷却系统100，而形成了余热二次利用的功效。数据中心由此得以降低能耗，提高能效比。通过实测检验，相较于未引入余热回收模块30的数据中心，其电源使用效率(PowerUsageEffectiveness，PUE)达到0.053；而采用本申请机房冷却系统100的数据中心，电源使用效率可降低至0.043，提升能效达到19％。

请参见图9所示的本申请另一种实施例中机房冷却系统100的结构示意。

在图9的实施例中，机房冷却系统100还包括空气制冷模块50。空气制冷模块50包括空冷风道51和换热芯52。换热芯52设置于室内循环风道10内，空冷风道51与室内循环风道10在换热芯52处形成气流路径的交叉。在图9的示意中，空冷风道51的开口置于机房冷却系统100的侧面，进而与室内循环风道10的空气流通路径错开。请配合参见图10，换热芯52内交叉设置有第一通道521和第二通道522。第一通道521和第二通道522分别为换热芯52内间隔设置的多个相互隔离的子风道，其中属于第一通道521的部分子风道串联于室内循环风道10内，或描述为第一通道521构造为室内循环风道10中的一段；属于第二通道522的部分子风道串联于空冷风道51内，或描述为第二通道522构造为空冷风道51中的一段。

由此，第一通道521和第二通道522间隔设置，并使得室内循环风道10内流通的机房200内的空气，可以与空冷风道51内流通的室外的空气形成热交换。当室外的空气温度相对较低时，空气制冷模块50能对机房200内的空气形成一定的冷却效果。在本实施例中，空气制冷模块50可以与机械制冷模块20共同作用于机房200内的空气散热，进一步提升本申请机房冷却系统100的制冷效果。可以理解的，空冷风道51中也需要设置鼓风器件(图中未示)，以保证室外空气在空冷风道51内的流动。

一种实施例如图9所示，在室内循环风道10的气流路径方向上，换热芯52位于机械制冷模块20的蒸发器21的前端。由此机房200内的空气可以先经过空气制冷模块50的空气冷却，再由机械制冷模块20进一步冷却。因为机械制冷模块20中第一冷媒和第二冷媒的温度通常低于室外空气的温度，因此将温度相对较低的蒸发器21设于换热芯52的后端，能够对机房200内的空气形成更好的冷却效果。

而在图11所示的实施例中，还将空气制冷模块50的空冷风道51，与室外散热模块40的室外风道43一体设置。或描述为，空冷风道51与室外风道43连通，以使得室外空气先在空冷风道51内对室内循环风道10中的空气进行散热，再于室外风道43内对第一冷媒和第二冷媒进行散热。由此，在空冷风道51的气流路径上，换热芯52位于机械制冷模块20的冷凝器22和室外散热模块40的冷却器42的前端。

空冷风道51与室外风道43的一体设置，可以使得两个风道共用一套鼓风器件(图中未示)。同时简化了本申请机房冷却系统100内器件和管路的排布。且室外空气在本申请机房冷却系统100中流动的过程中，可以分别用于对机房200内的空气、第一冷媒、以及第二冷媒形成散热效果。空冷风道51与室外风道43的一体设置还缩减了机房冷却系统100的整体体积。

一种实施例请参见图12，机房冷却系统100还包括干冷器61。干冷器61设于空冷风道51上，并沿空冷风道51的气流路径位于换热芯52的前端。干冷器61内流动有第五冷媒，用于对流入空冷风道51的外部空气加热。当外部空气的温度较低时，低温的外部空气流经换热芯52，可能造成换热芯52内出现结霜或冻结的现象，导致空冷风道51堵塞。本实施例利用干冷器61中流动温度相对较高的第五冷媒，可以对外部空气实现预热，缓解类似不良现象的发生。在一种实施例中，第五冷媒可以是乙二醇水溶液，其凝固温度相对较低，可在外部空气温度较低的环境中保持液态流动。在一些实施例中，干冷器61中的第五冷媒可以流动至机械制冷模块20的冷凝器22处，用于与第一冷媒和/或第三冷媒进行热交换，以保持干冷器61的加热效果；另一些实施例中，第五冷媒也可以流动至散热器33处，用于与第三冷媒进行热交换，也能保持干冷器61的加热效果。

而在另一种实施例中，机房冷却系统100还包括喷淋器62。喷淋器62也设于空冷风道51上，并沿空冷风道51的气流路径位于换热芯52的前端。喷淋器62与室外散热模块40的喷淋管路41连通，喷淋器62将第三冷媒引流至换热芯52的前端，通过向流入空冷风道51前的室外空气喷淋第三冷媒，以对室外空气进行提前制冷。当室外空气的温度较高时，其对机房200内的空气冷却效果较差。通过喷淋器62的设置，第三冷媒可以对室外空气进行降温，使得室外空气以相对较低的温度进入换热芯52，以保证空气制冷模块50对机房200内空气的冷却效果。

可以理解的，机房冷却系统100可以同时设置干冷器61和喷淋器62，二者均设于空冷风道51上，并沿空冷风道51的气流路径位于换热芯52的前端。室外空气随气候变化，其温度也相应变化。机房冷却系统100可以通过对室外空气的温度控制，持续保证空气制冷模块50的正常工作和冷却效果。且在本申请机房冷却系统100中，不限制干冷器61和喷淋器62的相对位置，干冷器61可以位于喷淋器62的前端，也可以位于喷淋器62的后端，都不影响机房冷却系统100的正常工作。

一种实施例请参见图13，机房200内设有液冷机柜210。IT设备(例如服务器201)置于液冷机柜210之内。液冷机柜210内流动有冷媒(本实施例中定义为第四冷媒)，用于对IT设备(后续均指代为服务器201)提供液冷散热功能。进一步的，第四冷媒也可以通过本申请机房冷却系统100进行散热。具体的，机房冷却系统100包括液冷管路71和换热器72。液冷管路71连接于液冷机柜210与换热器72之间，第四冷媒循环流动于液冷机柜210、液冷管路71和换热器72之间。换热器72也通过室外散热模块40实现第四冷媒的散热。由此，第四冷媒在液冷机柜210中对服务器201进行散热之后，能够通过换热器72在室外散热模块40中得到冷却，并继续流回液冷机柜210中，对服务器201形成持续散热的效果，以保证机房200内服务器201的可靠运行。

请参见图14所示的换热器72的一种实现方式结构图。

在本实施例中，换热器72内设相互隔离的第一水道721和第二水道722。第一水道721内用于流通第四冷媒，第二水道722内用于流通第三冷媒。室外散热模块40还包括换热段45，换热段45的连接于集水槽44与第二水道722之间，并用于将降温后的第三冷媒输送至第二水道722内。第一水道721与第二水道722相互靠近，以使得温度相对较高的第四冷媒在流经第一水道721时，能将热量传递给温度相对较低的第三冷媒，再由第三冷媒将热量带离换热器72，于集水槽44中继续循环散热，实现室外散热模块40对换热器72中第四冷媒散热的效果。

而在图15所示的换热器72的实现方式中，换热器72可以为浸没式换热器。或描述为换热器72包括浸没端723。浸没端723浸没于集水槽44收容的第三冷媒中，第四冷媒在流经集水槽44的过程中，可以与集水槽44中温度相对较低的第三冷媒形成热交换，以实现室外散热模块40对换热器72中第四冷媒散热的效果。上述两种换热器72的结构，都能保证换热器72通过室外散热模块40实现较好的散热功能。

对于本申请液冷机柜210及其连接的液冷管路71和换热器72，其内循环流动的第四冷媒可以为冷却剂，也可以为水。本申请对此不做特别限定。在一些实施例中，第四冷媒还可以与第三冷媒采用相同的材料。例如，一些实施例中，第三冷媒与第四冷媒均可以为水。此时，因为第三冷媒与第四冷媒材料相同，换热器72还可以与集水槽44一体设置，即液冷管路71直接连通至集水槽44内。第四冷媒经液冷管路71输送至集水槽44内之后，与集水槽44中的第三冷媒形成混合体。该混合体可以经喷淋管路41循环喷淋于冷却器42上并实现冷却散热。集水槽44中第四冷媒与第三冷媒的混合体温度相对较低，该混合体可以重新经液冷管路71流回液冷机柜210，并对服务器201形成冷却散热的效果。

一种实施例请参见图16，液冷管路71还穿过余热回收模块30的吸热器31，用于为吸热器31加热。具体的，通过设置液冷管路71的流通路径，可以使得从液冷机柜210流向换热器72的温度较高的第四冷媒，还流经余热回收模块30的吸热器31。吸热器31可以吸收第四冷媒的部分热量，并在第四冷媒和第三冷媒的共同热量作用下，以对流经供冷器32的第二冷媒形成降温。

因为第四冷媒的温度也相对较高，其与第三冷媒类似，均为经过换热之后需要流向室外散热模块40进行散热的冷媒，因此吸热器31还吸收第四冷媒的热量用于对第二冷媒进行降温，还可以对液冷机柜210的余热也形成回收利用，从而进一步提升了本申请机房冷却系统100的余热利用效率。

以上描述，仅为本申请的具体实施例，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，例如减少或添加结构件，改变结构件的形状等，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种机房冷却系统，其特征在于，包括室内循环风道、机械制冷模块、余热回收模块和室外散热模块；

机房内的空气循环流动于所述室内循环风道内，所述机械制冷模块包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器位于所述室内循环风道内，所述蒸发器内分别流通有第一冷媒和第二冷媒，并通过所述第一冷媒和所述第二冷媒对流经所述室内循环风道的空气制冷；所述第一冷媒循环流动于所述蒸发器与所述冷凝器之间，所述冷凝器中还流通有第三冷媒，所述第三冷媒用于吸收所述第一冷媒的部分热量；

所述余热回收模块包括吸热器、供冷器和散热器，所述第二冷媒循环流动于所述蒸发器与所述供冷器之间，所述第三冷媒循环流动于所述冷凝器、所述吸热器、以及所述散热器之间；当所述第三冷媒流经所述吸热器时，所述吸热器吸收所述第三冷媒的部分热量，用于对流经所述供冷器的所述第二冷媒降温；

所述室外散热模块用于分别对流经所述冷凝器的所述第一冷媒、以及流经所述散热器的所述第三冷媒进行散热。

2.根据权利要求1所述的机房冷却系统，其特征在于，所述余热回收模块为吸附式制冷机或吸收式制冷机。

3.根据权利要求1或2所述的机房冷却系统，其特征在于，所述余热回收模块的数量为多个，多个所述余热回收模块之间相互并联。

4.根据权利要求1-3任一项所述的机房冷却系统，其特征在于，所述室外散热模块包括喷淋管路、冷却器和室外风道，所述冷却器与所述机械制冷模块的所述冷凝器均位于所述室外风道内，所述喷淋管路的一端与所述散热器连通，另一端对应所述冷却器设置，所述喷淋管路用于将所述第三冷媒喷淋至所述冷却器上，所述室外风道内流通有室外空气，用于分别对所述冷凝器中的所述第一冷媒、和所述冷却器上的所述第三冷媒进行散热。

5.根据权利要求4所述的机房冷却系统，其特征在于，所述机房冷却系统还包括空气制冷模块，所述空气制冷模块包括空冷风道和换热芯，所述换热芯内交叉设置有第一通道和第二通道，所述第一通道串联于所述空冷通道中，所述第二通道串联于所述室内循环风道中，所述空冷通道内的流通有室外空气，并于所述换热芯处对所述机房内的空气散热。

6.根据权利要求5所述的机房冷却系统，其特征在于，所述空冷风道与所述室外风道一体设置，在所述空冷风道的气流路径上，所述换热芯位于所述冷却器和所述冷凝器的前端。

7.根据权利要求5或6所述的机房冷却系统，其特征在于，所述机房冷却系统还包括干冷器，所述干冷器设于所述空冷风道上，并沿所述空冷风道的气流路径位于所述换热芯的前端，所述干冷器用于对流入所述空冷风道的外部空气加热。

8.根据权利要求5-7任一项所述的机房冷却系统，其特征在于，所述机房冷却系统还包括喷淋器，所述喷淋器设于所述空冷风道上，并沿所述空冷风道的气流路径位于所述换热芯的前端，所述喷淋器与所述喷淋管路连通，用于利用所述第三冷媒对流入所述空冷风道的外部空气喷淋制冷。

9.一种数据中心，其特征在于，包括机房以及如权利要求1～8任一项所述的机房冷却系统；其中，所述室内循环风道的相对两端分别连通至所述机房内。

10.根据权利要求9所述的数据中心，其特征在于，所述机房内设有液冷机柜，所述机房冷却系统包括依次与所述液冷机柜连通的液冷管路和换热器，所述液冷机柜、所述液冷管路和所述换热器之间循环流动有第四冷媒，所述室外散热模块还用于对所述换热器中的第四冷媒散热。

11.根据权利要求10所述的数据中心，其特征在于，所述液冷管路还穿过所述余热回收模块的所述吸热器，所述吸热器还用于吸收所述第四冷媒的部分热量，以对流经所述供冷器的所述第二冷媒降温。

12.根据权利要求10或11所述的数据中心，其特征在于，所述喷淋管路包括换热段，所述换热段与所述换热器配合，以实现所述室外散热模块对所述换热器中第四冷媒的散热；或

所述喷淋管路包括集水槽，所述集水槽用于收容所述第三冷媒，所述换热器浸没于所述集水槽收容的所述第三冷媒中，以实现所述室外散热模块对所述换热器中第四冷媒的散热。

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