CN114812053A - 一种兼容风冷和液冷的制冷系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼容风冷和液冷的制冷系统及方法，所述制冷系统包括冷却设备、风冷设备、液冷设备、管路系统、第一隔离阀、第二隔离阀；所述冷却设备通过管路系统分别与风冷设备和液冷设备连接，冷却设备用于为风冷设备和液冷设备提供冷却液；所述第一隔离阀设置在冷却设备与风冷设备之间；所述第二隔离阀设置在冷却设备与液冷设备之间。本发明包括的风冷设备和液冷设备通过管路系统连接至同一套冷却设备，当应用场景需要两种制冷技术时，也仅需使用同一套冷却设备，在兼容了风冷和液冷设备的同时，降低了系统的成本。

Description

一种兼容风冷和液冷的制冷系统及方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，更具体地，涉及一种兼容风冷和液冷的制冷系统及方法。

背景技术

目前大部分的数据中心采用的都是风冷技术来进行服务器制冷。在大数据爆发的时代，特别是随着人工智能技术的发展，数据量更是以几何倍数增长,这样的发展带来的一个问题就是散热。在承担这些数据运算和存储的数据中心中，传统的风冷散热系统逐渐出现了不堪重负的现象，从而液冷技术得到了一些应用。相比较空气冷却，液冷效果比风冷效果强1000～3000倍。风冷所不能解决的高能耗、低性能的问题，用液冷技术可以得到显著的改善。服务器也因此实现了高密度、低噪音、低传热温差、全年自然冷却的效果，现有技术中的制冷系统，一般使用两套完全独立的冷却系统，风冷设备和液冷设备分别使用一套冷却设备为服务器制冷，导致结构复杂，制冷成本高。

2020年7月10日公开的中国专利CN210986809U提供了一种新型整机柜服务器风冷管路，包括机柜、多个服务器机箱，多个服务器机箱叠放在机柜内，还包括主风道以及连接在主风道上的分风管，机柜上设有连接主风道的机柜风管，分风管设在服务器机箱内，分风管上开有风孔。冷却风进入主风道，主风道通过分风管将冷却风引流到相应的服务器机箱，冷却风通过风孔吹向服务器机箱内的发热部件，采用分流的方法，将冷却风送入每个服务器，解决了在服务器密集布置的时候冷却风不能很好地深入服务器机箱内部而出现的散热不畅的问题。该专利仅能对风冷服务器进行冷却，无法同时对风冷和液冷服务器进行冷却，升级为兼容风冷和液冷的制冷系统成本很高。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中兼容风冷和液冷的制冷系统成本高的缺陷，提供一种兼容风冷和液冷的制冷系统及方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种兼容风冷和液冷的制冷系统，所述制冷系统包括冷却设备、风冷设备、液冷设备、管路系统、第一隔离阀、第二隔离阀；

所述冷却设备通过管路系统分别与风冷设备和液冷设备连接，冷却设备用于为风冷设备和液冷设备提供冷却液；

所述第一隔离阀设置在冷却设备与风冷设备之间；所述第二隔离阀设置在冷却设备与液冷设备之间。

优选地，所述管路系统包括第一供液管路、第二供液管路、第一回液管路、第二回液管路；

所述风冷设备和液冷设备通过所述第一供液管路、第二供液管路与冷却设备的出口连接，所述风冷设备和液冷设备通过所述第一回液管路、第二回液管路与冷却设备的入口连接。

优选地，所述冷却设备有若干个，所有冷却设备并联设置，每个冷却设备的出口均与第一供液管路和第二供液管路连接，每个冷却设备的入口均与第一回液管路和第二回液管路连接；每两个冷却设备的出口之间的第一供液管路和第二供液管路上设有出液隔离阀，每两个冷却设备的入口之间的第一回液管路和第二回液管路设有回液隔离阀。

优选地，所述冷却设备为冷却塔。

优选地，所述风冷设备包括空调和冷机；

所述冷机的冷却液入口通过所述第一供液管路、第二供液管路与冷却设备的出口连接，所述冷机的冷却液出口通过第一回液管路、第二回液管路与冷却设备的入口连接，形成风冷设备冷却液循环回路；

所述冷机的冷冻液入口与空调的冷冻液出口连接，所述冷机的冷冻液出口与空调的冷冻液入口连接，形成风冷设备冷冻液循环回路。

优选地，冷却塔数量大于等于冷机数量，冷机数量大于等于空调数量。

优选地，所述冷机为水冷冷机。

优选地，所述第一隔离阀包括第一冷却设备出液阀和第一冷却设备进液阀；所述第二隔离阀包括第二冷却设备出液阀和第二冷却设备进液阀；

在风冷设备冷却液循环回路中，所述第一冷却设备出液阀设置在所述冷机的冷却液入口与冷却设备的出口之间；所述第一冷却设备进液阀设置在所述冷机的冷却液出口与冷却设备的入口之间；

在液冷设备冷却液循环回路中，所述第二冷却设备出液阀设置在所述液冷设备的冷却液入口与冷却设备的出口之间；所述第二冷却设备进液阀设置在所述液冷设备的冷却液出口与冷却设备的入口之间。

优选地，所述风冷设备还包括第一冷却液水泵；

所述第一冷却液水泵设置于所述第一冷却设备出液阀与所述冷机的冷却液入口之间。

优选地，所述风冷设备还包括冷冻液水泵；

所述冷冻液水泵设置在所述冷机的冷冻液入口与空调的冷冻液出口之间。

优选地，所述制冷系统还包括第二冷却液水泵；

所述第二冷却液水泵设置于所述第二冷却设备出液阀与液冷设备的冷却液入口之间。

本发明还提供一种兼容风冷和液冷的制冷方法，用于实现对上述制冷系统的使用，当应用场景仅需要风冷设备进行制冷时，关闭第二冷却设备出液阀和第二冷却设备进液阀，打开第一冷却设备出液阀和第一冷却设备进液阀，冷却设备仅为风冷设备提供冷却液；

当应用场景仅需要液冷设备进行制冷时，关闭第一冷却设备出液阀和第一冷却设备进液阀，打开第二冷却设备出液阀和第二冷却设备进液阀，冷却设备仅为液冷设备提供冷却液；

当应用场景需要风冷设备和液冷设备同时制冷时，将第一冷却设备出液阀、第一冷却设备进液阀、第二冷却设备出液阀和第二冷却设备进液阀均打开，冷却设备为风冷设备和液冷设备同时提供冷却液；还可以根据实际制冷需求，通过控制冷却设备之间出液隔离阀和回液隔离阀的通断，分配投入液冷设备冷却液循环回路或风冷设备冷却液循环回路的冷却设备的数量。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明包括的风冷设备和液冷设备通过管路系统连接至同一套冷却设备，当应用场景需要两种制冷技术时，也仅需使用同一套冷却设备，在兼容了风冷和液冷设备的同时，降低了系统的成本。

附图说明

图1为实施例1所述一种兼容风冷和液冷的制冷系统的连接示意图；

图2为实施例2所述一种兼容风冷和液冷的制冷系统的连接示意图；

图3为实施例3所述一种兼容风冷和液冷的制冷系统的连接示意图；

图中1-冷却设备，2-风冷设备，3-液冷设备，4-管路系统，5-第一供液管路，6-第一回液管路，7-空调，8-冷机，9-第一冷却设备出液阀，10-第一冷却设备进液阀，11-出液隔离阀，12-回液隔离阀，13-第一冷却液水泵，14-冷冻液水泵，15-第二冷却液水泵，16-第二冷却设备出液阀，17-第二冷却设备进液阀，18-第一隔离阀，19-第二隔离阀，20-第二供液管路，21-第二回液管路。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供了一种兼容风冷和液冷的制冷系统，如图1所示，所述制冷系统包括冷却设备1、风冷设备2、液冷设备3、管路系统4、第一隔离阀13、第二隔离阀14；

所述冷却设备1通过管路系统4分别与风冷设备2和液冷设备3连接，冷却设备1用于为风冷设备2和液冷设备3提供冷却液；

所述第一隔离阀13设置在冷却设备1与风冷设备2之间；所述第二隔离阀14设置在冷却设备1与液冷设备3之间。

在具体实施过程中，将风冷设备2和液冷设备3通过管路系统4与连接至同一套冷却设备1，当应用场景需要两种制冷技术时，也仅需使用同一套冷却设备。本实施例在兼容了风冷和液冷设备的同时，降低了系统的成本。

实施例2

本实施例提供了一种兼容风冷和液冷的制冷系统，如图2所示，所述制冷系统包括冷却设备1、风冷设备2、液冷设备3、管路系统4、第一隔离阀18、第二隔离阀19；

所述冷却设备1通过管路系统4分别与风冷设备2和液冷设备3连接，冷却设备1用于为风冷设备2和液冷设备3提供冷却液；

所述第一隔离阀18设置在冷却设备1与风冷设备2之间；所述第二隔离阀19设置在冷却设备1与液冷设备3之间。

本实施例中，所述冷却设备1数量为2个，2个冷却设备并联设置；两个冷却设备的出口均与第一供液管路5和第二供液管路20连接，每个冷却设备的入口均与第一回液管路6和第二回液管路21连接；每两个冷却设备的出口之间的第一供液管路5和第二供液管路20上设有出液隔离阀11，每两个冷却设备的入口之间的第一回液管路6和第二回液管路21设有回液隔离阀12。

所述冷却设备1为冷却塔。

所述管路系统4包括第一供液管路5、第二供液管路20、第一回液管路6、第二回液管路21；

所述风冷设备2和液冷设备3通过所述第一供液管路5、第二供液管路20与冷却设备1的出口连接，所述风冷设备2和液冷设备3通过所述第一回液管路6、第二回液管路21与冷却设备1的入口连接。

所述风冷设备2包括空调7和冷机8；

所述冷机8的冷却液入口通过所述第一供液管路5、第二供液管路20与冷却设备1的出口连接，所述冷机8的冷却液出口通过第一回液管路6、第二回液管路21与冷却设备1的入口连接，形成风冷设备冷却液循环回路；

所述冷机8的冷冻液入口与空调7的冷冻液出口连接，所述冷机8的冷冻液出口与空调7的冷冻液入口连接，形成风冷设备冷冻液循环回路。

所述第一隔离阀18包括第一冷却设备出液阀9和第一冷却设备进液阀10；所述第二隔离阀19包括第二冷却设备出液阀16和第二冷却设备进液阀17；

在风冷设备冷却液循环回路中，所述第一冷却设备出液阀9设置在所述冷机8的冷却液入口与冷却设备1的出口之间；所述第一冷却设备进液阀10设置在所述冷机8的冷却液出口与冷却设备1的入口之间；

在液冷设备冷却液循环回路中，所述第二冷却设备出液阀16设置在所述液冷设备3的冷却液入口与冷却设备1的出口之间；所述第二冷却设备进液阀17设置在所述液冷设备3的冷却液出口与冷却设备1的入口之间。

所述风冷设备2还包括第一冷却液水泵13；

所述第一冷却液水泵13设置于所述第一冷却设备出液阀9与所述冷机8的冷却液入口之间。

所述风冷设备2还包括冷冻液水泵14；

所述冷冻液水泵14设置在所述冷机8的冷冻液入口与空调7的冷冻液出口之间。

所述制冷系统还包括第二冷却液水泵15；

所述第二冷却液水泵15设置于所述第二冷却设备出液阀16与液冷设备3的冷却液入口之间。

在具体实施过程中，在风冷设备冷却液循环回路中，冷却液的循环顺序为：冷却设备1、第一供液管路5和第二供液管路20、第一冷却设备出液阀9、第一冷却液水泵13、冷机8、第一冷却设备进液阀10、第一回液管路6和第二回液管路21、冷却设备1；风冷设备冷冻液循环回路中冷冻液的循环顺序为：冷机8、空调7、冷冻液水泵14、冷机8。工作过程中，第一冷却液水泵13提供冷却液在风冷设备冷却液循环回路中循环的动力，冷冻液水泵14提供冷冻液循环的动力；空调7依靠冷冻液制冷，冷冻液升温后循环至冷机8，冷却设备1提供的冷却液循环至冷机8时吸收带走升温的冷冻液的温度，循环至冷却设备1后，冷却设备1对吸收了温升的冷却液进行冷却。

在液冷设备冷却液循环回路中，冷却液的循环顺序为：冷却设备1、第一供液管路5和第二供液管路20、第二冷却设备出液阀16、第二冷却液水泵15、液冷设备3、第二冷却设备进液阀17、第一回液管路6和第二回液管路21、冷却设备1。工作过程中，第二冷却液水泵15提供冷却液在液冷设备冷却液循环回路中循环的动力；冷却设备1提供的冷却液循环至液冷设备3，吸收液冷设备3对应的发热元件的热量后循环至冷却设备1，冷却设备1对吸收了热量的冷却液进行冷却。

当应用场景仅需要风冷设备2进行制冷时，关闭第二冷却设备出液阀16和第二冷却设备进液阀17，打开第一冷却设备出液阀9和第一冷却设备进液阀10，冷却设备1仅为风冷设备2提供冷却液；

当应用场景仅需要液冷设备3进行制冷时，关闭第一冷却设备出液阀9和第一冷却设备进液阀10，打开第二冷却设备出液阀16和第二冷却设备进液阀17，冷却设备1仅为液冷设备3提供冷却液；

当应用场景需要风冷设备2和液冷设备3同时制冷时，将第一冷却设备出液阀9、第一冷却设备进液阀10、第二冷却设备出液阀16和第二冷却设备进液阀17均打开，冷却设备1为风冷设备2和液冷设备3同时提供冷却液。

本实施例提供的兼容风冷和液冷的制冷系统，将风冷设备2和液冷设备3通过管路系统4连接至同一套冷却设备1，当应用场景需要两种制冷技术时，也仅需使用同一套冷却设备1，兼容了风冷和液冷设备的同时，降低了系统的成本；管路系统4设置为四管制，实现制冷系统的两供两回高可用性；在冷却设备1间设置出液隔离阀11和回液隔离阀12，通过控制所述出液隔离阀11和回液隔离阀12的通断实现当液冷设备冷却液循环回路和风冷设备冷却液循环回路冷却液温度不同时，所述两个循环回路隔离独立使用，互不影响。

实施例3

本实施例提供了一种兼容风冷和液冷的制冷系统，如图3所示，本实施例与实施例2的区别在于冷却设备1的数量为4个；通过控制所述出液隔离阀11和回液隔离阀12的通断实现投入液冷设备冷却液循环回路或风冷设备冷却液循环回路的冷却设备1的数量，合理分配了冷却设备1的投入，提高了制冷效率，避免制冷资源浪费。

本实施例的其他结构与实施例2相同，此处不再赘述。

在具体实施过程中，本实施例可以依据实际制冷需求，通过控制冷却设备1之间出液隔离阀11和回液隔离阀12的通断，实现投入液冷设备冷却液循环回路或风冷设备冷却液循环回路的冷却设备1的数量，合理分配了冷却设备1的投入，提高了制冷效率，避免制冷资源浪费；通过控制冷却设备1之间出液隔离阀11和回液隔离阀12的通断，还可当风冷设备冷却液循环回路和液冷设备冷却液循环回路的冷却液温度不同时，实现所述两个循环回路隔离独立使用，互不影响。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括冷却设备(1)、风冷设备(2)、液冷设备(3)、管路系统(4)、第一隔离阀(18)、第二隔离阀(19)；

所述冷却设备(1)通过管路系统(4)分别与风冷设备(2)和液冷设备(3)连接，冷却设备(1)用于为风冷设备(2)和液冷设备(3)提供冷却液；

所述第一隔离阀(18)设置在冷却设备(1)与风冷设备(2)之间；所述第二隔离阀(19)设置在冷却设备(1)与液冷设备(3)之间。

2.根据权利要求1所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述管路系统(4)包括第一供液管路(5)、第二供液管路(20)、第一回液管路(6)、第二回液管路(21)；

所述风冷设备(2)和液冷设备(3)通过所述第一供液管路(5)、第二供液管路(20)与冷却设备(1)的出口连接，所述风冷设备(2)和液冷设备(3)通过所述第一回液管路(6)、第二回液管路(21)与冷却设备(1)的入口连接。

3.根据权利要求2所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述冷却设备(1)有若干个，所有冷却设备并联设置，每个冷却设备的出口均与第一供液管路(5)和第二供液管路(20)连接，每个冷却设备的入口均与第一回液管路(6)和第二回液管路(21)连接；每两个冷却设备的出口之间的第一供液管路(5)和第二供液管路(20)上设有出液隔离阀(11)，每两个冷却设备的入口之间的第一回液管路(6)和第二回液管路(21)设有回液隔离阀(12)。

4.根据权利要求3所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述冷却设备(1)为冷却塔。

5.根据权利要求4所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述风冷设备(2)包括空调(7)和冷机(8)；

所述冷机(8)的冷却液入口通过所述第一供液管路(5)、第二供液管路(20)与冷却设备(1)的出口连接，所述冷机(8)的冷却液出口通过第一回液管路(6)、第二回液管路(21)与冷却设备(1)的入口连接，形成风冷设备冷却液循环回路；

所述冷机(8)的冷冻液入口与空调(7)的冷冻液出口连接，所述冷机(8)的冷冻液出口与空调(7)的冷冻液入口连接，形成风冷设备冷冻液循环回路。

6.根据权利要求5所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述第一隔离阀(18)包括第一冷却设备出液阀(9)和第一冷却设备进液阀(10)；所述第二隔离阀(19)包括第二冷却设备出液阀(16)和第二冷却设备进液阀(17)；

在风冷设备冷却液循环回路中，所述第一冷却设备出液阀(9)设置在所述冷机(8)的冷却液入口与冷却设备(1)的出口之间；所述第一冷却设备进液阀(10)设置在所述冷机(8)的冷却液出口与冷却设备(1)的入口之间；

在液冷设备冷却液循环回路中，所述第二冷却设备出液阀(16)设置在所述液冷设备(3)的冷却液入口与冷却设备(1)的出口之间；所述第二冷却设备进液阀(17)设置在所述液冷设备(3)的冷却液出口与冷却设备(1)的入口之间。

7.根据权利要求6所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述风冷设备(2)还包括第一冷却液水泵(13)；

所述第一冷却液水泵(13)设置于所述第一冷却设备出液阀(9)与所述冷机(8)的冷却液入口之间。

8.根据权利要求7所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述风冷设备(2)还包括冷冻液水泵(14)；

所述冷冻液水泵(14)设置在所述冷机(8)的冷冻液入口与空调(7)的冷冻液出口之间。

9.根据权利要求8所述的一种兼容风冷和液冷的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括第二冷却液水泵(15)；

所述第二冷却液水泵(15)设置于所述第二冷却设备出液阀(16)与液冷设备(3)的冷却液入口之间。

10.一种兼容风冷和液冷的制冷方法，其特征在于，

当应用场景仅需要风冷设备(2)进行制冷时，关闭第二冷却设备出液阀(16)和第二冷却设备进液阀(17)，打开第一冷却设备出液阀(9)和第一冷却设备进液阀(10)，冷却设备(1)仅为风冷设备(2)提供冷却液；

当应用场景仅需要液冷设备(3)进行制冷时，关闭第一冷却设备出液阀(9)和第一冷却设备进液阀(10)，打开第二冷却设备出液阀(16)和第二冷却设备进液阀(17)，冷却设备(1)仅为液冷设备(3)提供冷却液；

当应用场景需要风冷设备(2)和液冷设备(3)同时制冷时，将第一冷却设备出液阀(9)、第一冷却设备进液阀(10)、第二冷却设备出液阀(16)和第二冷却设备进液阀(17)均打开，冷却设备(1)为风冷设备(2)和液冷设备(3)同时提供冷却液；还可以根据实际制冷需求，通过控制冷却设备(1)之间出液隔离阀(11)和回液隔离阀(12)的通断，分配投入液冷设备冷却液循环回路或风冷设备冷却液循环回路的冷却设备(1)的数量。

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