CN212566087U - 一种制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种制冷系统，包括机架、以及设置于所述机架内的冷凝单元、喷雾单元与氟泵单元，所述冷凝单元包括冷凝盘管以及设置于所述冷凝盘管上方的风机，所述喷雾单元包括朝向所述冷凝盘管喷洒水雾的喷嘴，所述氟泵单元包括氟泵以及与所述氟泵通过管路连接的储液罐，所述冷凝盘管的出口与所述储液罐通过管路连接。本实用新型整体上结构紧凑、占地面积较小；更主要的是根据环境温度可以有不同的运行模式，能最大限度的利用自然冷源，降低系统功耗，有效解决数据中心温控设备高能耗问题。

Description

一种制冷系统

技术领域

本实用新型涉及集成节能技术领域，特别是涉及一种制冷系统。

背景技术

在大数据背景下，数据中心的数量急剧攀升，打造绿色数据中心是未来发展的必然。为保障数据存储系统的稳定与安全，大多数据中心采用压缩制冷的方法进行散热。然而，一方面，压缩式制冷本身功耗较大；另一方面，当室外温度过高时，散热速度不够还会引起压缩机高压保护而导致停机。因此，为了满足压缩制冷系统的常年使用，通常根据夏天室外的环境温度进行配型，从而造成设计冷量偏大、功耗偏高。

据统计，一些数据中心的机房温控设备的能耗巨大，占机房总能耗的30～40％，不符合当代绿色数据的发展。

实用新型内容

有鉴于此，提供一种可以有效减小系统功耗的制冷系统。

一种制冷系统，包括机架、以及设置于所述机架内的冷凝单元、喷雾单元与氟泵单元，所述冷凝单元包括冷凝盘管以及设置于所述冷凝盘管上方的风机，所述喷雾单元包括朝向所述冷凝盘管喷洒水雾的喷嘴，所述氟泵单元包括氟泵以及与所述氟泵通过管路连接的储液罐，所述冷凝盘管的出口与所述储液罐通过管路连接。

相较于现有技术，本实用新型制冷系统通过在机架内集成冷凝单元、喷雾单元与氟泵单元，整体上结构紧凑、占地面积较小；更主要的是根据环境温度可以有不同的运行模式，能最大限度的利用自然冷源，降低系统功耗，有效解决数据中心温控设备高能耗问题。

附图说明

图1为本实用新型制冷系统一实施例的结构示意图。

图2为图1所示制冷系统的正视图。

图3为图2所示制冷系统的侧视图。

图4为本实用新型制冷系统的方框简图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本实用新型的一个或多个实施例，以使得本实用新型所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。

本实用新型制冷系统主要用于给高密度布置的机房，如数据中心的机房降温。如图1及图4所示，本实用新型制冷系统包括机架10，设置于机架10内的冷凝单元20、氟泵单元30与喷雾单元40，节流装置60，蒸发器62，压缩机64，以及控制冷凝单元20、氟泵单元30与喷雾单元40以及压缩机64运行的控制单元50。冷凝单元20与节流装置60、蒸发器62、压缩机64等共同构成压缩制冷回路，保证足够大的制冷量。氟泵单元30、节流装置60、蒸发器62、冷凝单元20等共同构成自然冷却回路，降低能耗。喷雾单元40向冷凝单元20的进气侧喷洒水雾，以降低冷凝单元20进气侧的空气温度，提高冷凝单元20的冷却效果，降低冷凝单元20的出口处制冷剂的温度，降低冷凝压力。

冷凝单元20包括冷凝盘管22以及设置于冷凝盘管22上方的风机24。压缩机64、冷凝盘管22、节流装置60以及蒸发器62通过管路依次连通，且蒸发器62与压缩机64通过管路连通，蒸发器62吸收的热量通过冷凝盘管22向外散发。较佳地，压缩机64的出口与冷凝盘管22的进口之间设置有单向阀66，使得制冷剂只能由压缩机64向冷凝盘管22流动。风机24设置于机架10的顶部，启动时由机架10的顶部引风强制空气流动并在机架10内形成负压，加强空气与冷凝盘管22的热交换，使热量在冷凝盘管22处可以快速散发。较佳地，风机24的风筒采用塑料高风筒，噪音小且功耗小。冷凝盘管22固定于机架10内，整体上呈V形。冷凝盘管22优选地为蛇形盘管，可以有效增加盘管22的长度，也就是增加盘管22的换热面积。

对应地，机架10内形成有固定冷凝盘管22的扎线桥12，扎线桥12由冷凝盘管22的一侧弯曲延伸至冷凝盘管22的另一侧。扎线桥12优选地呈U型，便于机架10内布线，避免线路与冷凝盘管22发生缠绕。V形的冷凝盘管22与机架10的左右两侧之间均形成有空间，可以安装制冷系统的其它器件。如本实施例中，制冷系统将氟泵单元30、喷雾单元40集成于机架10内并合理利用空间，制冷系统整体上结构紧凑、占地面积小。

氟泵单元30包括氟泵32、储液罐34以及氟泵管路36，其中储液罐34置于氟泵32的正上方，并通过氟泵管路36与氟泵32连接。本实施例中，冷凝盘管22的出口通过管路与储液罐34的进口连接，储液罐34的出口与氟泵32的进口连接，氟泵32的出口通过节流装置60与蒸发器62的进口连接，节流装置60可以是节流阀、电子膨胀阀等。较佳地，蒸发器62的出口还通过第一电磁阀68连接至冷凝盘管22的进口，冷凝盘管22的出口还通过第二电磁阀69连接至节流装置60的进口。

本实施例中，氟泵单元30即装设于机架10与冷凝盘管22之间的空间，氟泵32位于机架10的最底部。在机架10内的垂直方向上，储液罐34的高度大于氟泵32高度，从而在储液罐34于氟泵32之间提供一个压差，避免氟泵36的进口在进液时存在气泡。优选地氟泵32为变频控制，其进口管路和出口管路上可以装设压力传感器，根据进口管路与出口管路的压差可以调整氟泵32的流量。

喷雾单元40包括水泵(图未示)、与水泵连接的喷管42、以及连接于喷管42上的喷嘴44。水泵将水，较佳地为软化水，通过喷管42输送至喷嘴44雾化并朝向空中喷洒。本实施例中，喷管42为多个，分别设置于机架10的左右两侧。每一喷管42上安装一喷嘴44，喷嘴44的朝向向上并朝向机架10的中央，即朝向冷凝盘管22倾斜一定角度。如此，机架10两侧的喷嘴44均倾斜向上地朝向冷凝盘管22喷洒水雾。所形成的水雾在机架10的中央交汇，布满整个机架10，特别是机架10的上端，如此保证冷凝盘管22的进口处的空气与水雾充分混合并快速换热。环境空气由于水雾的吸热而冷却，有效降低机架10内，特别是冷凝盘管22的进口处的空气温度，使冷凝压力降低。

较佳地，喷嘴44为高压微雾喷嘴，形成微细的水雾与环境空气进行热交换。由于风机24的负压作用，喷嘴44所形成的微雾的蒸发温度降低，一与环境空气接触则立即吸收环境空气中的热量而蒸发成水蒸气。如此，微雾吸热蒸发，基本不会落到冷凝盘管22上，这即增强了对环境空气的降温作用，更是在很大程度上减小了冷凝盘管22结垢的风险。较佳地，机架10的前侧还开设有清洁窗口14，便于冷凝盘管22的清洁除垢以及便于清理掉落于冷凝盘管22表面上杂物。清洁窗口14的材质可为金属、玻璃、塑胶等，形状可以是本实施例的椭圆形，也可为圆形、方形等。图示实施例中，清洁窗口14位于冷凝盘管22的进液管23的上方，进液管23与压缩机64的出口通过管路连接。在其它实施例中，清洁窗口14的位置可以根据机架10内的布置适当调整，只要便于清洁冷凝盘管22即可。

控制单元50设置于机架10的前侧，根据环境温度控制制冷系统的运行。控制单元50内可以设置一上限温度Tmax与一下限温度Tmin，当环境温度T高于上限温度Tmax，即T>Tmax时启动“压缩制冷+喷淋”模式，此时冷凝单元20、喷雾单元40启动而氟泵单元30关闭；当环境温度T低于下限温度Tmin，即T<Tmin时启动自然冷却模式，此时氟泵单元30启动而冷凝单元20、喷雾单元40关闭；当环境温度T低于上限温度Tmax但高于下限温度Tmin，即Tmin<T<Tmax时启动“自然冷却+喷淋”模式，此时氟泵单元30、喷雾单元40启动而冷凝单元20关闭，具体地：

在高温环境下，如在夏季高温时，制冷系统运行“压缩制冷+喷淋”模式，此时控制单元50关闭第一电磁阀68、打开第二电磁阀69，启动压缩机64而关闭氟泵32。制冷剂在蒸发器62中吸收环境中的热量而蒸发为低温低压的蒸气，压缩机64将低温低压的蒸气压缩为高温高压的蒸气，高温高压的蒸气流过冷凝盘管22并释放大量的热量后冷凝成制冷液，制冷液经过第二电磁阀69、节流装置60等回到蒸发器62再次吸热蒸发，完成压缩制冷回路的制冷循环。

在压缩制冷模式下，控制单元50启动喷雾单元40，朝向冷凝盘管22喷淋水雾，快速带走冷凝盘管22释放的热量，降低机架10内的环境温度，特别是冷凝盘管22的进口处的环境温度，使冷凝压力降低，进而压缩机64的功耗降低。

在适温环境下，如在春秋季节时，制冷系统运行“自然冷却+喷淋”模式，此时控制单元50打开第一电磁阀68、关闭第二电磁阀69，关闭压缩机64而启动氟泵32。此时，从蒸发器62出来的低温低压的蒸气经由第一电磁阀68直接进入冷凝盘管22，利用冷凝盘管22与周围环境空气的热交换而释放热量并冷凝成制冷液，制冷液在氟泵32的作用下，经由储液罐34、节流装置60等回流至蒸发器62并再次吸热蒸发，完成自然冷却回路的制冷循环。根据氟泵32的进口与出口的压差，控制单元50可以控制氟泵32的运行频率，调节制冷剂的流量。

在自然冷却的模式下，控制单元50启动喷雾单元40，朝向冷凝盘管22喷淋水雾，快速带走冷凝盘管22释放的热量，降低机架10内的环境温度，特别是冷凝盘管22的进口处的环境温度，使冷凝压力降低，进而降低氟泵32的流量与功耗。

在低温环境下，如在冬季低温时，制冷系统运行自然冷却模式，关闭压缩机64而启动氟泵32，详如适温环境下的自然冷却模式，在此不再赘述。不同的是，低温环境下制冷系统的冷凝盘管22所释放的热量有限，冷凝盘管22的进口处的环境温度维持在一较低的范围，因此可以关闭喷雾单元40，进一步降低功耗。

总之，本实用新型制冷系统集成冷凝单元20、喷雾单元40与氟泵单元30，整体上结构紧凑、占地面积较小；更主要的是根据环境温度可以有不同的运行模式，能最大限度的利用自然冷源，降低系统功耗，有效解决数据中心温控设备高能耗问题。另外，本实用新型制冷系统采用高压微雾喷嘴44，所形成的微雾在接触到环境空气时立即吸热蒸发，因此仅有微量的水雾落在冷凝盘管22上，可以有效避免冷凝盘管22结垢。而且，制冷系统的机架10上还形成有清洁窗口14用于冷凝盘管22的除垢，保证冷凝盘管22的热交换效率。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种制冷系统，包括机架、以及设置于所述机架内的冷凝单元与喷雾单元，所述冷凝单元包括冷凝盘管以及用于对所述冷凝盘管散热的风机，所述喷雾单元包括朝向所述冷凝盘管喷洒水雾的喷嘴，其特征在于，还包括设置于所述机架内的氟泵单元，所述氟泵单元包括氟泵以及与所述氟泵通过管路连接的储液罐，所述冷凝盘管的出口与所述储液罐通过管路连接。

2.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，在所述机架内的垂直方向上，所述储液罐的高度大于所述氟泵的高度。

3.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述喷嘴分布于所述机架的相对两侧，每一所述喷嘴的朝向倾斜向上。

4.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述冷凝盘管呈V形，所述冷凝盘管与所述机架之间形成空间安装所述氟泵单元。

5.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述机架的一侧还开设有清洁窗口。

6.如权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述清洁窗口为椭圆形、圆形或方形。

7.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述机架内设有扎线桥，所述扎线桥由所述冷凝盘管的一侧弯曲延伸至所述冷凝盘管的另一侧。

8.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述风机设置于所述机架的顶部，所述风机的风筒为塑料高风筒。

9.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，还包括压缩机、蒸发器以及节流装置，所述压缩机、冷凝盘管、节流装置以及所述蒸发器通过管路依次连通，且所述蒸发器与所述压缩机通过管路连通。

10.如权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述冷凝单元、氟泵单元、喷雾单元以及所述压缩机的运行。

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