CN205939398U - 一种机房节能降温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机房节能降温系统，包括液冷系统、风冷系统和控制系统；风冷冷却系统用于保障数据中心机房整体环境，安装于数据中心机柜列间，通过蒸汽压缩制冷的方式带走机房环境的热量；液冷冷却系统直接用于通信机柜内发热设备的降温，通过冷却液体的蒸发带走发热设备的发热量；风冷冷却系统包压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、直流风机和热管蒸发段；液冷冷却系统包括冷量分配单元(CDU)、液冷单元；所述控制系统包括室内侧温度传感器、室外侧温度传感器和控制电路。本实用新型专利针对机房内不同环境进行独立控制，适用于多种冷源设备，提高能源利用率。

Description

一种机房节能降温系统

技术领域

本实用新型特别涉及一种机房节能降温系统。

背景技术

目前，数据中心机房常用的空调有空气压缩式制冷系统、水冷前门降温系统和背板热管降温系统。空气压缩式制冷系统通过冷却整体机房内的环境温度来降低服务器内的温度，冷量的二次转换造成冷量的浪费，且受空调送风距离的限制，容易造成机房内的局部热点；水冷前门降温系统将换热模块直接安装于服务器出风口处，降低服务器的出风温度，但该系统通过冷冻水来降低服务器的出风温度，冷冻水直接送入机柜前门，具有极大的泄露风险，且该系统虽然能降低服务器的出风温度，但服务器的出风并非完全是服务器的回风，造成部分的冷量浪费；背板热管降温系统通过背板热管单元内的工质相变实现冷量的传递，避免冷冻水直接进机房带来的泄露风险，且直接处理服务器进风口处的热空气，保证所有冷量均被服务器利用，避免冷量的浪费；但背板热管系统与机柜为二次连接，结构复杂，实施成本高。

从以上几个方案可以看出，上述方案均通过冷却机房空气实现通信设备的降温，冷量传输过程中存在较大能量损失。因此，有必要设计一种直接针对通信设备降温的降温系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种机房节能降温系统，该降温系统包括两种不同方式不同工作温度的制冷系统，其中液冷冷却系统直接针对通信设备降温，避免冷量传输过程的损失；风冷冷却系统通过蒸汽压缩式制冷方式带走数据中心内的其他热量。该机房节能降温系统能有效提高能源利用率。

实用新型的技术解决方案如下：

一种机房节能降温系统，包括液冷系统、风冷系统和控制系统；

(1)风冷系统的室内侧设备包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置、蒸发器风机和热管蒸发段；其中蒸发器风机安装在蒸发器侧，热管蒸发段与冷凝器融合在一起，通过热管内工质的蒸发带走冷凝器的热量；

液冷系统的室内侧设备包括冷量分配单元和液冷单元；

压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器依次串联形成风冷通路；

冷凝器和冷量分配单元均与液冷单元相连；(液冷单元为2个，分别与冷凝器和冷量分配单元相连)

(2)所述的风冷冷却系统和液冷冷却系统共用一套室外侧系统，室外测系统包括水冷机组、冷却水泵、冷却塔、中间换热器、冷冻水泵、定压膨胀罐和除垢仪；

所述的中间换热器与水冷机组通过三通阀并联，中间换热器和水冷机组共用冷却水供回水管路和冷冻水供回水管路；

冷冻水供水管路上设有所述的除垢仪和冷冻水泵；定压膨胀罐与除垢仪和冷冻水泵之间的管路相连；冷冻水供水管路和回水管路之间设有旁通阀；

中间换热器与水冷机组通过冷却水供回水管路与冷却塔相连；所述的冷却水泵设置在冷却水回水管路上；

冷冻水供回水管路与冷量分配单元相连；

所述的控制系统包括室内侧温度传感器、室外侧温度传感器和控制电路，室内侧温度传感器和室外侧温度传感器均与控制电路相连；液冷系统和风冷系统均受控于控制系统。

所述的冷却塔包括冷凝风机、布水器、喷淋装置和填料层；冷却塔上设有进风口；冷凝风机、布水器、喷淋装置、填料层和进风口自上而下依次布置；布水器与喷淋装置相连；所述的冷却塔底部设有除垢装置。

水冷机组采用螺杆式水冷机组、涡旋式水冷机组；

所述的中间换热器为板式换热器或壳管式换热器；

冷却水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵；

冷却塔采用开式冷却塔；

冷冻水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵；

定压膨胀罐采用囊式定压罐或隔膜式定压罐；

除垢仪采用电子除垢仪；

所述的冷媒分配器采用板式换热器或壳管式换热器；所述的制冷终端采用铜管铝翅片结构或微通道平行流结构。

所述的冷凝风机采用轴流风机；

填料层中的填料采用S波填料、斜交错填料、台阶式梯形斜波填料、差位式正弦波填料、点波填料、六角蜂窝填料、双向波填料或斜折波填料。冷却塔填料为：PVC或UPVC。

所述的风冷冷却系统室内侧冷凝器安装于室内侧机柜内，与冷媒分配单元通过管路连接，通过冷媒的蒸发带走冷凝器散发的热量。

所述的液冷单元直接安装于发热设备表面，通过循环工质的沸腾吸收发热设备的发热量。

室外测设备还包括降温模块；降温模块通过阀门与冷冻水的供回水管路相连；降温模块受控于控制系统；降温模块为风-水换热器，用于采用室外的空气为冷冻水系统中的冷冻水降温；降温模块中设有风机。

所述的室内侧设备为一套或多套；室内侧设备为多套时，多套室内侧设备并联。

室内侧设备均安装在一个室内机柜内。

控制电路采用分离的数字或模拟器件搭建，也可以采用集成的数字电路模块(如单片机和DSP等)，不涉及任何程序和方法，因此，本方案属于实用新型保护的客体。

有益效果：

本实用新型的机房节能降温系统，与现有的技术相比，将水冷单元直接安装于发热设备表面，避免了冷量的二次转换造成冷量的浪费；采用多冷源设计，控制系统通过三通阀实现多冷源的切换运行，能在提供良好冷却效果的同时还能实现最大限度的节约能耗。

附图说明

图1是机房节能降温系统的室外侧示意图；

图2机房节能降温系统的室内侧示意图。

附图标记说明：

1-水冷机组，2-冷却水泵，3-冷却塔，4-除垢装置，5-进风口，6-填料层，7-喷淋装置，8-布水器，9-冷凝风机，10-中间换热器；11-冷冻水泵，12-定压膨胀罐，13-除垢仪，14-旁通阀，19-降温模块，20-冷量分配单元，21-水冷单元。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文实用新型做更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

图1-2，一种机房节能降温系统，其特征在于，包括液冷系统、风冷系统和控制系统；

(1)风冷系统的室内侧设备包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置、蒸发器风机和热管蒸发段；其中蒸发器风机安装在蒸发器侧，热管蒸发段与冷凝器融合在一起，通过热管内工质的蒸发带走冷凝器的热量；

液冷系统的室内侧设备包括冷量分配单元20和液冷单元21；

压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器依次串联形成风冷通路；

冷凝器和冷量分配单元均与液冷单元相连；液冷单元为2个，分别与冷凝器和冷量分配单元相连；

(2)所述的风冷冷却系统和液冷冷却系统共用一套室外侧系统，室外测系统包括水冷机组1、冷却水泵2、冷却塔3、中间换热器10、冷冻水泵11、定压膨胀罐12和除垢仪13；

所述的中间换热器与水冷机组通过三通阀并联，中间换热器和水冷机组共用冷却水供回水管路和冷冻水供回水管路；

冷冻水供水管路上设有所述的除垢仪和冷冻水泵；定压膨胀罐与除垢仪和冷冻水泵之间的管路相连；冷冻水供水管路和回水管路之间设有旁通阀14；

中间换热器与水冷机组通过冷却水供回水管路与冷却塔相连；所述的冷却水泵设置在冷却水回水管路上；

冷冻水供回水管路与冷量分配单元相连；

所述的控制系统包括室内侧温度传感器、室外侧温度传感器和控制电路，室内侧温度传感器和室外侧温度传感器均与控制电路相连；液冷系统和风冷系统均受控于控制系统。

所述的冷却塔包括冷凝风机9、布水器8、喷淋装置7和填料层6；冷却塔上设有进风口5；冷凝风机、布水器、喷淋装置、填料层和进风口自上而下依次布置；布水器与喷淋装置相连；所述的冷却塔底部设有除垢装置。

水冷机组采用螺杆式水冷机组、涡旋式水冷机组；

所述的中间换热器为板式换热器或壳管式换热器；

冷却水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵；

冷却塔采用开式冷却塔；

冷冻水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵；

定压膨胀罐采用囊式定压罐或隔膜式定压罐；

除垢仪采用电子除垢仪；

所述的冷媒分配器采用板式换热器或壳管式换热器；所述的制冷终端采用铜管铝翅片结构或微通道平行流结构。

所述的冷凝风机9采用轴流风机；

填料层中的填料采用S波填料、斜交错填料、台阶式梯形斜波填料、差位式正弦波填料、点波填料、六角蜂窝填料、双向波填料或斜折波填料。

所述的风冷冷却系统室内侧冷凝器安装于室内侧机柜内，与冷媒分配单元通过管路连接，通过冷媒的蒸发带走冷凝器散发的热量。

所述的液冷单元21直接安装于发热设备表面，通过循环工质的沸腾吸收发热设备的发热量。

室外测设备还包括降温模块19；降温模块通过阀门与冷冻水的供回水管路相连；降温模块受控于控制系统；降温模块为风-水换热器，用于采用室外的空气为冷冻水系统中的冷冻水降温；降温模块中设有风机。

室内侧设备均安装在一个室内机柜内。

控制系统能控制降温模块投切；也可以控制水冷机组、中间换热器、冷凝风机和冷却塔的开启和关闭，实现多种工况的切换。

降温模块中设有风机。

实施例2

在实施例1的基础上，风冷冷却系统和液冷冷却系统联合运行保证数据中心内的环境，风冷冷却系统保证房间大环境内的温度，液冷冷却系统保证通信设备表面的温度。

实施例3

在实施例1的基础上，为了实现液冷单元的冷却功能，液冷单元采用平板式沟槽结构，直接布置于发热设备上，通过底部制冷液的泡状蒸发带走发热设备散发的热量，蒸发后的制冷液在上层制冷液内冷凝；为促进冷凝过程的进行，在平板顶部布置吸附柱；且平板上表面设置保温层，避免热量向外部环境中散失。

实施例4

在实施例3的基础上，进一步优选地，一个室外机部分可对应一个或多个室内机部分，室外侧冷冻水在冷量分配单元和水冷机组、冷量分配单元和中间换热器或冷量分配单元和降温模块间循环；室内侧分三个循环回路，其中两个循环回路为液冷冷却系统，液冷单元的冷却液在冷量分配单元中集中降温后重新分配给两个液冷单元，冷却液在液冷单元内吸收电子设备的热量；一个循环回路为风冷冷却系统，该系统内的冷凝器通过热管的方式和冷量分配单元连接，通过热管蒸发段内工质的蒸发带走冷凝器的热量。

本实用新型专利直接将冷量输送至服务器内，避免传统空气冷却技术的冷量浪费；且通过循环工质的相变带走服务器内的热量，避免水进机房带来的泄露风险；采用多冷元多温控的设计，满足系统一年四季不同环境温度下的节能运行，满足不同区域内的温度控制需求；液冷单元与冷量分配单元采用即插即用的结构设计，灵活方面，安全可靠。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型专利，然而应意识到，在不背离本实用新型专利的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型专利范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.一种机房节能降温系统，其特征在于，包括液冷系统、风冷系统和控制系统；

(1)风冷系统的室内侧设备包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置、蒸发器风机和热管蒸发段；其中蒸发器风机安装在蒸发器侧，热管蒸发段与冷凝器融合在一起，通过热管内工质的蒸发带走冷凝器的热量；

液冷系统的室内侧设备包括冷量分配单元(20)和液冷单元(21)；

压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器依次串联形成风冷通路；

冷凝器和冷量分配单元均与液冷单元相连；

(2)所述的风冷冷却系统和液冷冷却系统共用一套室外侧系统，室外测系统包括水冷机组(1)、冷却水泵(2)、冷却塔(3)、中间换热器(10)、冷冻水泵(11)、定压膨胀罐(12)和除垢仪(13)；

所述的中间换热器与水冷机组通过三通阀并联，中间换热器和水冷机组共用冷却水供回水管路和冷冻水供回水管路；

冷冻水供水管路上设有所述的除垢仪和冷冻水泵；定压膨胀罐与除垢仪和冷冻水泵之间的管路相连；冷冻水供水管路和回水管路之间设有旁通阀(14)；

中间换热器与水冷机组通过冷却水供回水管路与冷却塔相连；所述的冷却水泵设置在冷却水回水管路上；

冷冻水供回水管路与冷量分配单元相连；

所述的控制系统包括室内侧温度传感器、室外侧温度传感器和控制电路，室内侧温度传感器和室外侧温度传感器均与控制电路相连；液冷系统和风冷系统均受控于控制系统。

2.根据权利要求1所述的机房节能降温系统，其特征在于，所述的冷却塔包括冷凝风机(9)、布水器(8)、喷淋装置(7)和填料层(6)；冷却塔上设有进风口(5)；冷凝风机、布水器、喷淋装置、填料层和进风口自上而下依次布置；布水器与喷淋装置相连；所述的冷却塔底部设有除垢装置。

3.根据权利要求1所述的机房节能降温系统，其特征在于，水冷机组采用螺杆式水冷机组、涡旋式水冷机组；

所述的中间换热器为板式换热器或壳管式换热器；

冷却水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵；

冷却塔采用开式冷却塔；

冷冻水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵；

定压膨胀罐采用囊式定压罐或隔膜式定压罐；

除垢仪采用电子除垢仪；

所述的冷量分配单元采用板式换热器或壳管式换热器。

4.根据权利要求2所述的机房节能降温系统，其特征在于，所述的冷凝风机(9)采用轴流风机。

5.根据权利要求1所述的机房节能降温系统，其特征在于，所述的风冷冷却系统室内侧冷凝器安装于室内侧机柜内，与冷媒分配单元通过管路连接，通过冷媒的蒸发带走冷凝器散发的热量。

6.根据权利要求1所述的机房节能降温系统，其特征在于，所述的液冷单元(21)直接安装于发热设备表面，通过循环工质的沸腾换热直接带走发热设备的热量。

7.据权利要求1所述的机房节能降温系统，其特征在于，室外测设备还包括降温模块(19)；降温模块通过阀门与冷冻水的供回水管路相连；降温模块受控于控制系统；降温模块为风-水换热器，用于采用室外的空气为冷冻水系统中的冷冻水降温；降温模块中设有风机。

8.根据权利要求7所述的机房节能降温系统，其特征在于，所述的室内侧设备为一套或多套；室内侧设备为多套时，多套室内侧设备并联。

9.根据权利要求8所述的机房节能降温系统，其特征在于，室内侧设备均安装在一个室内机柜内。