CN212566361U - 制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种制冷系统，涉及数据中心的制冷技术领域。包括：蒸发冷凝器、泵柜和换热末端，所述泵柜包括第一支路和第二支路；其中，所述第一支路包括储液罐和氟泵，所述储液罐的输入端与所述蒸发冷凝器的输出端连接，所述储液罐的输出端与所述氟泵的输入端连接，所述氟泵的输出端与所述换热末端的输入端连接；所述第二支路包括压缩机，所述压缩机的输入端与所述换热末端的输出端连接，所述压缩机的输出端与所述蒸发冷凝器的输入端连接。根据本申请的技术，能够减少制冷系统的换热环节，从而可以降低制冷系统的能耗，提高制冷系统的节能性。

Description

制冷系统

技术领域

本申请涉及数据中心技术领域，尤其涉及数据中心的制冷技术领域，具体涉及一种制冷系统。

背景技术

数据中心是一整套复杂的设备，不仅包括计算机系统和与之配套的设备，还包括冗余的数据通信连接设备、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。数据中心所包括的各个设备在工作过程中会产生大量的热，如果不及时将产生的热量散失掉，数据中心所包括的设备会由于温度过高出现故障，影响数据中心的正常运行。为此，需要为数据中心配备制冷系统，以维持数据中心内各个设备的正常工作温度。

目前，数据中心制冷方案通常采用传统冷冻水数据中心设计方案，然而，由于该方案中换热环节比较多，且单向工质的问题，导致制冷系统能耗高，整体节能性较差。

实用新型内容

本申请提供了一种制冷系统，以解决现有技术中，由于换热环节比较多，且单向工质的问题，而导致制冷系统能耗高，整体节能性较差的问题。

根据第一方面，本申请提供了一种制冷系统，所述系统包括：蒸发冷凝器、泵柜和换热末端，所述泵柜包括第一支路和第二支路；其中，

所述第一支路包括储液罐和氟泵，所述储液罐的输入端与所述蒸发冷凝器的输出端连接，所述储液罐的输出端与所述氟泵的输入端连接，所述氟泵的输出端与所述换热末端的输入端连接；

所述第二支路包括压缩机，所述压缩机的输入端与所述换热末端的输出端连接，所述压缩机的输出端与所述蒸发冷凝器的输入端连接。

根据本申请的技术，首先，可以通过蒸发冷凝器将泵柜中第二支路输配的气体状的制冷剂与喷淋水进行相变换热后，转换为液体状的制冷剂；然后，通过泵柜中第一支路的储液罐和氟泵将液体状的制冷剂通过第一支路输配至换热末端；接着，通过换热末端将第一支路输配的液体状的制冷剂与数据中心的室内空气进行回风换热后，转换为气体状的制冷剂；最后，再通过泵柜中第二支路的压缩机将换热末端回风换热后的气体状的制冷剂通过第二支路输配至蒸发冷凝器。

如此，使得该制冷系统能够通过相变换热工质的液体状的制冷剂与数据中心的室内空气进行回风换热，以对数据中心进行制冷，并通过蒸发冷凝器、泵柜和换热末端形成的制冷剂的循环通道，将回风换热后转换的气体状的制冷剂返回至蒸发冷凝器，以对气体状的制冷剂进行相变换热，转换成用于与数据中心的室内空气进行回风换热的液体状的制冷剂，从而能够减少制冷系统的换热环节，进而可以降低制冷系统的能耗，提高制冷系统的节能性。本申请解决了现有技术中由于换热环节比较多，且单向工质的问题，而导致制冷系统能耗高，整体节能性较差的问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

图1是根据本申请第一实施例的制冷系统的结构示意图；

图2是数据中心的制冷系统的结构示意图；

图3是根据本申请第一实施例在一具体示例中的制冷系统的结构示意图；

图4是根据本申请第一实施例的制冷系统中泵柜的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

第一实施例

参见图1，图1是根据本申请第一实施例的制冷系统的结构示意图，如图1所示，制冷系统包括：蒸发冷凝器10、泵柜20和换热末端30，所述泵柜20包括第一支路21和第二支路22；其中，

所述第一支路21包括储液罐211和氟泵212，所述储液罐211的输入端与所述蒸发冷凝器10的输出端连接，所述储液罐211的输出端与所述氟泵212的输入端连接，所述氟泵212的输出端与所述换热末端30的输入端连接；

所述第二支路22包括压缩机221，所述压缩机221的输入端与所述换热末端30的输出端连接，所述压缩机221的输出端与所述蒸发冷凝器10的输入端连接。

所述制冷系统通过蒸发冷凝器10、泵柜20中第一支路21、换热末端30和泵柜20中第二支路22形成了一个循环通道。

参见图2，图2是数据中心的制冷系统的结构示意图，如图2所示，蒸发冷凝器10设置于数据中心的室外，比如，设置在室外的相变冷却塔内，换热末端30设置于数据中心的室内，而泵柜20设置于蒸发冷凝器10和换热末端30之间，用于将蒸发冷凝器10和换热末端30连通，形成循环通道。

所述蒸发冷凝器10用于将泵柜20中第二支路22输配的气体状的制冷剂与喷淋水进行相变换热后，转换为液体状的制冷剂。

所述泵柜20中第一支路21用于将液体状的制冷剂通过第一支路21输配至换热末端30。具体的，所述储液罐211用于储存所述蒸发冷凝器10相变换热后的液体状的制冷剂；所述氟泵212用于将储液罐211中的液体状的制冷剂通过第一支路21输配至换热末端30。

所述换热末端30用于将第一支路21输配的液体状的制冷剂与数据中心的室内空气进行回风换热后，转换为气体状的制冷剂。

所述泵柜中第二支路22的压缩机221用于将换热末端30回风换热后的气体状的制冷剂通过第二支路22输配至蒸发冷凝器10。

所述储液罐211还可以包括加液口，所述制冷系统在上电之前，可以通过加液口将液体状的制冷剂加入至该储液罐211中。

所述制冷剂为相变换热工质，即可以通过吸热将液体状的制冷剂转换为气体状的制冷剂，通过放热将气体状的制冷剂转换为液体状的制冷剂。

参见图3，图3是根据本申请第一实施例在一具体示例中的制冷系统的结构示意图，如图3所示，所述蒸发冷凝器10中具体可以包括：湿球温度传感器11、喷淋泵12、泄水阀13、水质传感器14、电加热传感器15、第一关断阀16和冷盘管17。

所述湿球温度传感器11用于检测喷淋水的温度。

所述喷淋泵12用于将集水槽内的水输配至喷头，并由喷头洒出喷淋水至冷盘管17上。

所述冷盘管17用于将气体状的制冷剂与喷淋水进行相变换热，转换为液体状的制冷剂。

蒸发冷凝器10的工作原理为：通过喷淋泵12将集水槽内的水输配至喷头，并由喷头洒出喷淋水至冷盘管17上，冷盘管17将气体状的制冷剂与喷淋水进行相变换热，转换为液体状的制冷剂。

所述泵柜20包括第一支路21和第二支路22，所述第一支路具体可以包括：储液罐211和氟泵212，所述第二支路22具体可以包括：压缩机221、旁通阀222、第三电动球阀223、过滤器224、第二逆止阀225和第二关断阀226。

所述冷盘管17的输出端通过第一关断阀16与储液罐211的输入端连接，所述冷盘管17的输入端通过第二关断阀226与压缩机221的输出端连接。

所述氟泵212的数量为两个，这样可以保证该制冷系统全年运行，提高可靠性。

所述旁通阀222可以在第一预设情况下开启，以旁通所述压缩机221，制冷系统采用自然冷却模式，并在第二预设情况下关闭，压缩机221运行，制冷系统采用机械制冷模式，以下对其进行详细说明。

所述泵柜20的工作原理为：通过储液罐211储存所述蒸发冷凝器10相变换热后的液体状的制冷剂；并由氟泵212将储液罐211中的液体状的制冷剂通过第一支路21输配至换热末端30。之后，通过压缩机221将换热末端30回风换热后的气体状的制冷剂通过第二支路22输配至蒸发冷凝器10。

所述换热末端30具体可以包括：背板31、换热器32、风扇33、进风温度传感器34、出风温度传感器35、第二电子膨胀阀36、第三关断阀37、压力传感器38和温度传感器39。

所述氟泵212的输出端通过第三关断阀37和第二电子膨胀阀36与换热器32的输入端连接，所述压缩机221的输入端与所述换热器32的输出端连接。

所述换热末端30的工作原理为：换热器32将所述第一支路21输配的液体状的制冷剂与数据中心的室内空气通过所述风扇33进行回风换热后，转换为气体状的制冷剂。

所述换热器32采用风墙方式，可以将换热面积做到最大，并最大限度的实现共享，将整体换热效果做到最优，从而能满足目前所有场景下的电力使用效率要求策略。

上述分别详细介绍了蒸发冷凝器10、泵柜20和换热末端30的内部工作原理，以下将介绍所述制冷系统的整体工作原理。

首先，在制冷系统上电时，泵柜20中第一支路21的氟泵212将储液罐211中的液体状的制冷剂输配至换热末端30。

然后，换热末端30将第一支路21输配的液体状的制冷剂与数据中心的室内空气进行回风换热后，转换为气体状的制冷剂。

接着，泵柜20中第二支路22的压缩机221将换热末端回风换热后的气体状的制冷剂通过第二支路22输配至蒸发冷凝器10。

接着，蒸发冷凝器10将泵柜20中第二支路22输配的气体状的制冷剂与喷淋水进行相变换热后，转换为液体状的制冷剂。

最后，泵柜20中第一支路21的储液罐211和氟泵212将液体状的制冷剂通过第一支路21再输配至换热末端30。

本实施例中，制冷系统能够在换热末端30通过相变换热工质的液体状的制冷剂与数据中心的室内空气进行回风换热，以对数据中心进行制冷，并通过蒸发冷凝器10、泵柜20和换热末端30形成的制冷剂的循环通道，将回风换热后转换的气体状的制冷剂返回至蒸发冷凝器10，以对气体状的制冷剂进行相变换热，转换成用于与数据中心的室内空气进行回风换热的液体状的制冷剂，从而能够减少制冷系统的换热环节，进而可以降低制冷系统的能耗，提高制冷系统的节能性。

并且，换热末端30在数据中心室内利用制冷剂的相变，对数据中心进行制冷，从而可以实现在制冷系统末端对数据中心进行就近冷却，进而可以大程度的提升制冷系统的能效，满足电力使用效率的指标要求。

可选的，参见图4，图4是根据本申请第一实施例的制冷系统中泵柜的结构示意图，如图4所示，所述压缩机221为无油压缩机，所述泵柜20还包括第三支路23，所述第三支路23包括补液泵231和供气罐232；其中，

所述补液泵231的输入端与所述氟泵212的输出端连接，所述补液泵231的输出端与所述供气罐232的输入端，所述供气罐232的输出端与所述压缩机221的输入端连接。

本实施方式中，所述压缩机221为无油压缩机，所述压缩机221的轴不与轴承接触。

所述第三支路23用于向所述压缩机221提供气体状的制冷剂，以使所述压缩机221的轴悬浮，不与所述压缩机221的轴承接触。

具体的，所述补液泵231用于将所述第一支路21输配的液体状的制冷剂输配至所述供气罐232；所述供气罐232用于储存液体状的制冷剂，在加热状态下将液体状的制冷剂转换为气体状的制冷剂，并向所述压缩机221提供气体状的制冷剂。

所述压缩机221的轴在气体状的制冷剂的一定压力下悬浮，从而不与所述压缩机221的轴承接触，进而实现在轴和轴承之间不需要润滑油润滑。这样，可以避免压缩机回油的问题，且无需为制冷系统配置回油系统；并且无需考虑制冷系统的末端形式、管路长度和室内外高差等，从而可以降低制冷系统的设计复杂度和成本，并且还可以进一步降低制冷系统的能耗。

同时，所述压缩机221还可以用于将供气罐232的气体状的制冷剂输配至第二支路22，从而使得第三支路23还具备向第二支路22供气的功能。

可选的，如图4所示，所述第三支路23还包括第一电动球阀233，所述补液泵231和所述供气罐232通过所述第一电动球阀233连接；其中，

所述第一电动球阀233的输入端与所述补液泵231的输出端连接，所述第一电动球阀233的输出端与所述供气罐232的输入端连接。

本实施方式中，所述第一电动球阀233可以与控制器连接，控制器还可以与供气罐232电连接，控制器可以接收供气罐232的液位监测，当供气罐232的液位低到额定值以下时，控制器控制第一电动球阀233开启，此时补液泵231开启工作。当供气罐232的液位高到一定值时，控制器控制第一电动球阀233关断，此时补液泵231结束工作。

本实施方式中，通过第一电动球阀233对所述第三支路23进行开启和关断的控制，从而一方面可以保证供气罐232的气体状的制冷剂满足压缩机221的轴悬浮压力，另一方面可以避免供气罐232的气体状的制冷剂压力过大，保证安全性。

可选的，如图4所示，所述第三支路23还包括第一逆止阀234，所述第一电动球阀233和所述供气罐232通过所述第一逆止阀234连接；其中，

所述第一逆止阀234的输入端与所述第一电动球阀233的输出端连接，所述第一逆止阀234的输出端与所述供气罐232的输入端连接。

本实施方式中，所述第一逆止阀234可以保证第三支路23的制冷剂不回流至第一支路21，从而可以保证该制冷系统的正常运行。

可选的，如图4所示，所述泵柜20还包括第四支路24，所述第四支路24包括第二电动球阀241；其中，

所述第二电动球阀241的输入端与所述氟泵212的输出端连接，所述第二电动球阀241的输出端与所述压缩机221的输入端连接。

本实施方式中，所述第二电动球阀241可以与控制器连接，控制器可以接收压缩机221的电机温度监测，当压缩机221的电机温度高到一定值时，可以控制第二电动球阀241开启，此时，第四支路24对第一支路21进行分流，并通过第四支路24向所述压缩机221提供液体状的制冷剂，这些液体状的制冷剂可以为压缩机221的电机进行散热。如此，制冷系统无需为压缩机221使用额外的散热设备，从而可以降低成本。

可选的，如图4所示，所述第四支路24还包括第一电子膨胀阀242，所述第二电动球阀241与所述压缩机221通过所述第一电子膨胀阀242连接；其中，

所述第一电子膨胀阀242的输入端与所述第二电动球阀241的输出端连接，所述第一电子膨胀阀242的输出端与所述压缩机221的输入端连接。

本实施方式中，所述第一电子膨胀阀242用于通过气管感温包检测所述压缩机221的电机温度，并根据压缩机221的电机温度，控制阀门开度，以此调节第四支路24的液体状的制冷剂流量。这样，可以很好的调节供给给压缩机221电机的液体状的制冷剂流量，从而可以为压缩机221的电机起到很好的散热效果。

可选的，如图3所示，所述换热末端30包括背板31、换热器32和风扇33，所述背板31设置有通风通道，所述换热器32和风扇33设置于所述通风通道内；其中，

所述换热器32的输入端与所述氟泵212的输出端连接，所述换热器32的输出端与所述压缩机221的输入端连接。

本实施方式中，蒸发冷凝器10相变换热后转换的液体状的制冷剂通过所述氟泵212提供动力，通过第一支路21输配至背板中的换热器32的进液口，进入至换热器32中。之后所述换热器32将液体状的制冷剂与数据中心的室内空气通过风扇33进行回风换热后，转换为气体状的制冷剂。之后气体状的制冷剂通过压缩机221提供动力，通过第二支路22输配至蒸发冷凝器10。

如此，使得换热末端30在数据中心室内利用制冷剂的相变，对数据中心进行制冷，从而可以实现在制冷系统末端对数据中心进行就近冷却，进而可以大程度的提升制冷系统的能效，满足电力使用效率的指标要求。

可选的，所述换热器32为以下之一：

铜管铝翅片换热器；

微通道换热器。

本实施方式中，换热器32可以采用风墙换热器类型，比如传统的铜管铝翅片换热器，又比如采用车用空调领域的微通道换热器。当然，还可以采用其他的换热器方式，这里不做具体限定。

如此，可以将换热面积做到最大，并最大限度的实现共享，将整体换热效果做到最优，从而能满足目前所有场景下的电力使用效率要求策略。并且，还可以提升交付速度。

可选的，如图3所示，所述换热末端30还包括第二电子膨胀阀36；其中，

所述第二电子膨胀阀36的输入端与所述氟泵212的输出端连接，所述第二电子膨胀阀36的输出端与所述换热器32的输入端连接。

本实施方式中，第二电子膨胀阀36可以设置于所述换热器32的进液口处；所述第二电子膨胀阀36用于通过气管感温包检测所述背板31的负载温度，并在检测到所述背板31的负载温度发生变化的情况下，控制阀门开度，以此调节进入所述换热器32的液体状的制冷剂流量。比如，通过气管感温包的过热度控制阀门开度变大，通过气管感温包的过冷度控制阀门开度变小。

如此，可以很好的调节供给给换热器32的液体状的制冷剂流量，从而可以节省制冷剂，降低成本，并为数据中心起到很好的制冷效果。

可选的，所述系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器、旁通阀222和控制器；其中，

所述第一温度传感器设置于所述蒸发冷凝器10内；所述第二温度传感器设置于所述通风通道的出口处，所述旁通阀222与所述压缩机221并联连接，所述控制器分别与所述第一温度传感器、第二温度传感器和旁通阀221电连接。

本实施方式中，所述第一温度传感器可以为设置在蒸发冷凝器10内的湿球温度传感器11，所述第二温度传感器可以为设置在换热末端30内的出风温度传感器35，所述旁通阀222设置于泵柜20中，如图3所示。

所述第一温度传感器用于检测喷淋水的温度；所述第二温度传感器用于检测所述通风通道的出风温度，控制器接收喷淋水的温度和通风通道的出风温度，根据喷淋水的温度和通风通道的出风温度控制所述旁通阀222开启或关断。

具体的，制冷系统可以采用两种运行模式，当室外喷淋水的温度即湿球温度低于通风通道的出风温度即室内送风温度9℃时，采用自然冷却模式，此时，控制器可以控制所述旁通阀222开启，以旁通所述压缩机221。当室外喷淋水的温度即湿球温度高于通风通道的出风温度即室内送风温度9℃时，采用机械制冷模式，此时，控制器可以控制所述旁通阀222关断，压缩机221运行。

本实施方式中，制冷系统采用两种运行模式，可以进一步降低制冷系统的能耗，提高制冷系统的节能性。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制冷系统，其特征在于，所述系统包括：蒸发冷凝器、泵柜和换热末端，所述泵柜包括第一支路和第二支路；其中，

所述第一支路包括储液罐和氟泵，所述储液罐的输入端与所述蒸发冷凝器的输出端连接，所述储液罐的输出端与所述氟泵的输入端连接，所述氟泵的输出端与所述换热末端的输入端连接；

所述第二支路包括压缩机，所述压缩机的输入端与所述换热末端的输出端连接，所述压缩机的输出端与所述蒸发冷凝器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩机为无油压缩机，所述泵柜还包括第三支路，所述第三支路包括补液泵和供气罐；其中，

所述补液泵的输入端与所述氟泵的输出端连接，所述补液泵的输出端与所述供气罐的输入端，所述供气罐的输出端与所述压缩机的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第三支路还包括第一电动球阀，所述补液泵和所述供气罐通过所述第一电动球阀连接；其中，

所述第一电动球阀的输入端与所述补液泵的输出端连接，所述第一电动球阀的输出端与所述供气罐的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第三支路还包括第一逆止阀，所述第一电动球阀和所述供气罐通过所述第一逆止阀连接；其中，

所述第一逆止阀的输入端与所述第一电动球阀的输出端连接，所述第一逆止阀的输出端与所述供气罐的输入端连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述泵柜还包括第四支路，所述第四支路包括第二电动球阀；其中，

所述第二电动球阀的输入端与所述氟泵的输出端连接，所述第二电动球阀的输出端与所述压缩机的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第四支路还包括第一电子膨胀阀，所述第二电动球阀与所述压缩机通过所述第一电子膨胀阀连接；其中，

所述第一电子膨胀阀的输入端与所述第二电动球阀的输出端连接，所述第一电子膨胀阀的输出端与所述压缩机的输入端连接。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述换热末端包括背板、换热器和风扇，所述背板设置有通风通道，所述换热器和风扇设置于所述通风通道内；其中，

所述换热器的输入端与所述氟泵的输出端连接，所述换热器的输出端与所述压缩机的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述换热器为以下之一：

铜管铝翅片换热器；

微通道换热器。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述换热末端还包括第二电子膨胀阀；其中，

所述第二电子膨胀阀的输入端与所述氟泵的输出端连接，所述第二电子膨胀阀的输出端与所述换热器的输入端连接。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器、旁通阀和控制器；其中，

所述第一温度传感器设置于所述蒸发冷凝器内；所述第二温度传感器设置于所述通风通道的出口处，所述旁通阀与所述压缩机并联连接，所述控制器分别与所述第一温度传感器、第二温度传感器和旁通阀电连接。

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