CN211931165U - 一种用于数据中心的无油高效制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于数据中心的无油高效制冷系统，包括多个室外冷凝模块、多个室内蒸发模块和集液分气供液模块；每个室外冷凝模块的压缩机的排气口依次与单向阀、冷凝器、储液器、室外制冷剂泵和室外膨胀阀的入口相连；压缩机和单向阀之间并联第一单向阀；室外制冷剂泵并联第二单向阀；每个室内蒸发模块的蒸发器的入口与室内膨胀阀的出口相连；集液分气供液模块的集液分气器的液体入口、气体出口、气体入口、液体出口一一对应地与多个室外膨胀阀的出口、多个压缩机的吸气口、多个蒸发器的出口和制冷剂泵的入口相连；制冷剂泵的出口分别与多个室内膨胀阀的入口相连。本实用新型能实现系统低能耗运行，并能提高系统的安全性。

Description

一种用于数据中心的无油高效制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于数据中心的无油高效制冷系统。

背景技术

人类已经进入大数据时代，随着“十三五”规划中“互联网+”、“大数据应用”等一系列信息化工程提出与推进，数据中心的规模与数量得到迅猛发展，并成为信息社会的用电大户。为保证数据中心高效可靠运行，需要将数据中心的服务器在运行过程中产生的热量迅速排出。据统计，现代化社会数据中心的用电量占全社会总电量的5％。I DC产业调研报告显示，中国数据中心2018 年的用电量超过1500亿千瓦时，据统计，机房、基站空调的能耗占其总能耗的40％～50％。为了降低数据中心的能耗，合理配置社会资源，需要对数据中心的空调系统进行优化，尤其要充分利用自然冷源，并充分发挥制冷系统高能效特性。而现有的用于数据中心的制冷系统在运行过程中还存在制冷效率不高及回油的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种用于数据中心的无油高效制冷系统，它能根据室外温度运行于不同的模式，实现系统低能耗运行，并能提高系统的安全性。

本实用新型的目的是这样实现的：一种用于数据中心的无油高效制冷系统，包括多个室外冷凝模块、多个室内蒸发模块和集液分气供液模块；

每个室外冷凝模块均包括压缩机、单向阀、冷凝器、储液器、室外制冷剂泵和室外膨胀阀；其中，所述压缩机的排气口与所述单向阀相连，单向阀的出口与冷凝器相连，冷凝器的出口与储液器的入口相连，储液器的出口与室外制冷剂泵的入口相连通，室外制冷剂泵的出口与室外膨胀阀的入口相连；所述压缩机的吸气口与单向阀的出口之间还并联一个第一单向阀；所述室外制冷剂泵的进、出口之间并联一个第二单向阀；

每个室内蒸发模块均包括蒸发器和室内膨胀阀；所述蒸发器的入口与室内膨胀阀的出口相连；

所述集液分气供液模块包括集液分气器和制冷剂泵，其中，所述集液分气器的液体入口分别与多个室外冷凝模块的室外膨胀阀的出口相连，所述集液分气器的气体出口分别与多个室外冷凝模块的压缩机的吸气口相连，所述集液分气器的气体入口分别与多个室内蒸发模块的蒸发器的出口相连，所述集液分气器的液体出口与所述制冷剂泵的入口相连；所述制冷剂泵的出口分别与多个室内蒸发模块的室内膨胀阀的入口相连。

上述的用于数据中心的无油高效制冷系统，其中，每个所述室外冷凝模块中的压缩机采用无油压缩机；所述冷凝器采用间接蒸发式冷凝器或风冷冷凝器。

上述的用于数据中心的无油高效制冷系统，其中，每个所述室内蒸发模块中的蒸发器采用盘管换热器和风机或微通道换热器和风机，并且每个所述室内蒸发模块还包括安装在液管上的第一球阀和安装在气管上的第二球阀。

上述的用于数据中心的无油高效制冷系统，其中，所述集液分气供液模块中的制冷剂泵由若干个制冷剂泵并联后构成。

本实用新型的用于数据中心的无油高效制冷系统具有以下特点：

1)能根据室外温度运行于不同的模式，实现系统低能耗运行；

2)每个室外冷凝模块中的压缩机均采用了无油压缩机，不仅能提高压缩机的运行效率，还能解决系统在运行过程中出现回油的问题；

3)室外冷凝模块中的冷凝器采用间接蒸发式冷凝器，能帮助获得室外很低的冷凝压力，可以极大地提高系统的制冷性能；

4)由于每个室外冷凝模块采用了室外制冷剂泵，能在系统低压缩比的情况下帮助系统提供制冷剂，因此可以不用限制集液分气供液模块的安装高度；

5)多个室外冷凝模块既可以集中供冷，还可以独立运行，可做到互为备份，进而可以使系统通过选择各个室外冷凝模块的最优运行模式来获取更高效的制冷性能；

6)集液分气供液模块可以做到集中供液，按需分气的功能，使室外冷凝模块和室内蒸发模块做到无关联，可以集中管理，提高系统的安全性；

7)室外冷凝模块中的冷凝器也可采用风冷冷凝器，能在冬季低温时优先使用具有风冷冷凝器的室外冷凝模块进行自然冷却供冷，不足的冷量用具有间接蒸发式冷凝器的室外冷凝模块的压缩机制冷补足，达到防冻机和节水的效果。

附图说明

图1是本实用新型的用于数据中心的无油高效制冷系统的结构原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1，本实用新型的用于数据中心的无油高效制冷系统，包括多个室外冷凝模块100、多个室内蒸发模块200和集液分气供液模块300。

每个室外冷凝模块100均包括压缩机11、单向阀12、冷凝器13、储液器14、室外制冷剂泵15和室外膨胀阀16；其中，压缩机11采用无油压缩机；冷凝器13采用间接蒸发式冷凝器或风冷冷凝器13’；压缩机11的排气口与单向阀12相连，单向阀12的出口与冷凝器13相连，冷凝器12的出口与储液器14 的入口相连，储液器14的出口与室外制冷剂泵15的入口相连通，室外制冷剂泵15的出口与室外膨胀阀16的入口相连；压缩机11的吸气口与单向阀的出口之间还并联一个第一单向阀17；室外制冷剂泵15的进、出口之间并联一个第二单向阀18。

每个室内蒸发模块200均包括蒸发器21、室内膨胀阀22、第一球阀23和第二球阀24；其中，蒸发器21采用盘管换热器和风机或微通道换热器和风机；蒸发器21的入口与室内膨胀阀22的出口相连，第一球阀23安装在液管上；第二球阀24安装在气管上。

集液分气供液模块300包括集液分气器31和制冷剂泵32，其中，制冷剂泵32由若干个制冷剂泵并联构成；集液分气器31的液体入口分别与多个室外冷凝模块100的室外膨胀阀16的出口相连，集液分气器31的气体出口分别与多个室外冷凝模块100的压缩机11的吸气口相连，集液分气器31的气体入口分别与多个室内蒸发模块200的蒸发器21的出口相连，集液分气器31的液体出口与制冷剂泵32的入口相连；制冷剂泵32的出口分别与多个室内蒸发模块 200的室内膨胀阀32的入口相连。集液分气供液模块中的制冷剂泵由若干个并联的制冷剂泵构成。

本实用新型的用于数据中心的无油高效制冷系统，运行时的控制方法是：

当室外没有自然冷源时，即室外温度大于T1时，系统运行于制冷模式，即多个室外冷凝模块100全部运行于制冷模式；压缩机11排出高温高压的气态制冷剂通过单向阀12进入冷凝器13，冷凝成为液态制冷剂后进入储液器14，由于此时系统的压缩比大于设定值，故室外制冷剂泵15不运行，制冷剂直接通过与室外制冷剂泵15并联的第二单向阀18进入室外膨胀阀16进行节流降压，进入集液分气供液模块300中的集液分气器31，集液分气器31输出的低温低压液态制冷剂通过制冷剂泵32再次进入室内蒸发模块200，由室内膨胀阀 22调节流量后进入蒸发器21，完成为数据中心制冷目的；完成蒸发吸热后的气态制冷剂通过集液分气器31进行气液分离，分离出的气态制冷剂进入室外冷凝模块100的压缩机11的吸气口，完成循环；

当室外有一定自然冷源时，即室外温度小于T1、大于T2时，系统运行于压缩机制冷+自然冷却制冷模式，即一部分室外冷凝模块100运行于自然冷却模式，另一部分室外冷凝模块100运行于制冷模式；一部分运行于制冷模式的室外冷凝模块100的运行方式为：压缩机11排出高温高压的气态制冷剂通过单向阀12进入冷凝器13，冷凝成为液态制冷剂后进入储液器14，由于此时系统的压缩比小于设定值，故室外制冷剂泵15打开运行，制冷剂通过制室外冷剂泵15的增压作用进入室外膨胀阀节16流降压，进入集液分气供液模块300 中的集液分气器31，低温低压液态制冷剂通过集液分气供液模块300中的制冷剂泵32再次进入室内蒸发模块200，由室内膨胀阀22调节流量后进入蒸发器 21，完成为数据中心制冷目的；另一部运行于自然冷却模式的室外冷凝模块100 的运行方式为：自蒸发器21完成蒸发吸热后的气态制冷剂通过集液分气模块 300中的集液分气器31，此时压缩机11不工作，气态制冷剂直接通过与压缩机11并联的第一单向阀17进入冷凝器13，在自然冷源的作用下冷凝成为液态制冷剂进入储液器14，由于此时系统的压缩比小于设定值，故室外制冷剂泵 15打开运行，制冷剂通过室外制冷剂泵15增压后进入室外膨胀阀16，几乎不节流降压便进入集液分气供液模块300中的集液分气器31，低温低压液态制冷剂通过集液分气供液模块300中的制冷剂泵32再次进入室内蒸发模块200，由室内蒸发模块200中的室内膨胀阀22调节流量后进入蒸发器21，完成为数据中心制冷目的；完成蒸发吸热后的气态制冷剂通过集液分气模块300中的集液分气器31进行气液分离，分离出的气态制冷剂通过室外冷凝模块100的第一单向阀17进入冷凝器14，完成循环；

当室外具有足够的自然冷源时，即室外温度小于T2时，系统运行自然冷却模式，即多个室外冷凝模块全部运行于自然冷却模式；自蒸发器完成蒸发吸热后的气态制冷剂通过集液分气模块中的集液分气器，此时压缩机不工作，气态制冷剂直接通过与压缩机并联的单向阀进入冷凝器，在自然冷源的作用下冷凝成为液态制冷剂进入储液器，由于此时系统的压缩比小于设定值，故室外制冷剂泵打开运行，制冷剂通过室外制冷剂泵增压后进入室外膨胀阀，几乎不节流降压便进入集液分气供液模块中的集液分气器，低温低压液态制冷剂通过集液分气供液模块中的制冷剂泵再次进入室内蒸发模块，由室内膨胀阀调节流量后进入蒸发器，完成为数据中心制冷目的；完成蒸发吸热后的气态制冷剂通过集液分气模块中的集液分气器，分离出的气态制冷剂通过第一单向阀进入室外冷凝模块的冷凝器，完成循环。

第一单向阀17的另外一个作用是在压缩机11运行时，防止压缩机11排出的制冷剂倒流到压缩机11的吸气口；第二单向阀18的另外一个作用是在室外制冷剂泵15运行时，防止室外制冷剂泵15排出的制冷剂倒流到室外制冷剂泵15的进口。

第一球阀23和第二球阀24的作用是用于切断室内蒸发模块200和集液分气供液模块300的连接。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (4)

1.一种用于数据中心的无油高效制冷系统，包括多个室外冷凝模块、多个室内蒸发模块和集液分气供液模块；其特征在于，

每个室外冷凝模块均包括压缩机、单向阀、冷凝器、储液器、室外制冷剂泵和室外膨胀阀；其中，所述压缩机的排气口与所述单向阀相连，单向阀的出口与冷凝器相连，冷凝器的出口与储液器的入口相连，储液器的出口与室外制冷剂泵的入口相连通，室外制冷剂泵的出口与室外膨胀阀的入口相连；所述压缩机的吸气口与单向阀的出口之间还并联一个第一单向阀；所述室外制冷剂泵的进、出口之间并联一个第二单向阀；

每个室内蒸发模块均包括蒸发器和室内膨胀阀；所述蒸发器的入口与室内膨胀阀的出口相连；

所述集液分气供液模块包括集液分气器和制冷剂泵，其中，所述集液分气器的液体入口分别与多个室外冷凝模块的室外膨胀阀的出口相连，所述集液分气器的气体出口分别与多个室外冷凝模块的压缩机的吸气口相连，所述集液分气器的气体入口分别与多个室内蒸发模块的蒸发器的出口相连，所述集液分气器的液体出口与所述制冷剂泵的入口相连；所述制冷剂泵的出口分别与多个室内蒸发模块的室内膨胀阀的入口相连。

2.根据权利要求1所述的用于数据中心的无油高效制冷系统，其特征在于，每个所述室外冷凝模块中的压缩机采用无油压缩机；所述冷凝器采用间接蒸发式冷凝器或风冷冷凝器。

3.根据权利要求1所述的用于数据中心的无油高效制冷系统，其特征在于，每个所述室内蒸发模块中的蒸发器采用盘管换热器和风机或微通道换热器和风机，并且每个所述室内蒸发模块还包括安装在液管上的第一球阀和安装在气管上的第二球阀。

4.根据权利要求1所述的用于数据中心的无油高效制冷系统，其特征在于，所述集液分气供液模块中的制冷剂泵由若干个制冷剂泵并联后构成。

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