CN213873261U - 一种数据中心用混合制冷系统 - Google Patents

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林勇军
张学伟
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本实用新型属于温度控制技术领域,尤其涉及一种数据中心用混合制冷系统,所述数据中心用混合制冷系统包括依次串联形成回路的压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机;所述压缩机以及所述制冷剂泵均设置有旁路阀,且所述压缩机以及所述制冷剂泵的输入端均设置有关断阀、输出端均设置有单向阀。本实用新型实施例提供的数据中心用混合制冷系统通过压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机形成制冷回路,在此基础上,通过为压缩机以及制冷剂泵设置旁路阀可以实现压缩机和/或制冷剂泵的旁路,从而利用一套系统可以实现三种工作模式,可以适用室外温度较低的工况,实用性强,成本低,易于实现。

Description

一种数据中心用混合制冷系统
技术领域
本实用新型属于温度控制技术领域,尤其涉及一种数据中心用混合制冷系统。
背景技术
随着万物互联时代的到来,大型和小型的数据中心建设速度加快,数量显著增加,且分布范围,数据中心内的设备也更加密集。由于数据中心内的设备密集,发热量大,导致数据中心温度很高容易损坏设备,需要制冷系统对其进行冷却。制冷系统的耗电约占整个数据中心的30%~40%,如何实现节能成为目前数据中心制冷系统研究重点。
目前数据中心的发展逐渐两极化。小数据中心大多采用精密空调对其设备进行降温,大数据中心采用热管空调和压缩机空调结合达到机房降温和节能的目的。但是大数据中心的热管空调容易受室内温度差较小,制冷剂沿程阻力大等的影响,导致阻力过大,驱动力不足,热管内的制冷剂无法流动,无法达到换热的目的。在室外温度低于室内温度7~10℃时,热管无法驱动,单纯靠压缩机制冷模式无法合理利用室外的冷源,无法达到节能目的。
可见,现有技术提供的冷却系统并不能很好地适用室外温度较低的情况,需要进行改进。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种数据中心用混合制冷系统,旨在解决现有技术提供的冷却系统并不能很好地适用室外温度较低的情况,需要进行改进的问题。
本实用新型实施例是这样实现的,一种数据中心用混合制冷系统,所述数据中心用混合制冷系统包括依次串联形成回路的压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机;
所述压缩机以及所述制冷剂泵均设置有旁路阀,且所述压缩机以及所述制冷剂泵的输入端均设置有关断阀、输出端均设置有单向阀。
优选地,所述室内机的输入端端设置有膨胀阀。
优选地,所述室内机包括若干台,若干台所述室内机并联设置,且每一台所述室内机的输入端均设置有流量调节阀。
优选地,所述旁路阀的输出端串联有单向阀。
优选地,所述冷凝器包括壳体,制冷剂管路在所述壳体内设置为盘管;
所述壳体底部存储在冷却水,所述冷却水通过冷却水泵输送到喷淋板上,所述喷淋板上设置有若干喷头,所述喷淋板位于所述盘管顶部;
所述盘管与所述壳体底部的储水区之间设置有滤板。
优选地,所述壳体顶部开设有通风口,所述通风口内设置有冷却风扇。
优选地,所述盘管呈螺旋形且由上而下逐渐向中心聚拢。
优选地,所述冷却风扇为正反向风扇。
优选地,还包括控制器,所述控制器与制冷剂回路上的各个阀电连接,用于根据采集到的冷凝压力以及蒸发压力控制各个阀的通断。
优选地,还包括压力采集装置,所述压力采集装置设置于所述压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机的出口以及入口,用于回路内制冷剂的压力采集。
本实用新型实施例提供的数据中心用混合制冷系统通过压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机形成制冷回路,在此基础上,通过为压缩机以及制冷剂泵设置旁路阀可以实现压缩机和/或制冷剂泵的旁路,从而利用一套系统可以实现三种工作模式,可以适用室外温度较低的工况,实用性强,成本低,易于实现。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种数据中心用混合制冷系统的结构图;
图2为本实用新型实施例提供的数据中心用混合制冷系统压缩机模式原理图;
图3为本实用新型实施例提供的数据中心用混合制冷系统热管模块原理图;
图4为本实用新型实施例提供的数据中心用混合制冷系统复合模式原理图。
附图中:1、压缩机;2、冷凝器;3、储液罐;4、制冷剂泵;5、室内机;6、流量调节阀。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。
如图1所示,为本实用新型实施例提供的一种数据中心用混合制冷系统的结构图,所述数据中心用混合制冷系统包括依次串联形成回路的压缩机1、冷凝器2、储液罐3、制冷剂泵4以及室内机5;
所述压缩机1以及所述制冷剂泵4均设置有旁路阀,且所述压缩机1以及所述制冷剂泵4的输入端均设置有关断阀、输出端均设置有单向阀。
在本实用新型实施例中,压缩机1用于对制冷剂进行压缩从而使制冷剂升温升压,冷凝器2用于使制冷剂冷凝成为液体,之后液体的制冷剂进入储液罐3,在制冷剂泵4的作用下进入到室内机5,通过室内机5与室内空气进行热交换,达到降低室内温度的作用。本实用新型实施例对于上述各个组件的具体工作原理不作具体描述,此部分内容可以参考现有技术实现。
在本实用新型实施例中,压缩机1以及制冷剂泵4均设置有旁路阀,所谓旁路阀即通过该阀与相应关断阀的配合,可以使制冷剂回路不经过压缩机1或者制冷剂泵4,即使压缩机1和/或制冷剂泵4处于被旁路的状态。此外,压缩机1与制冷剂泵4的输出端还设置有单向阀,单向阀用于防止制冷剂倒流。
本实用新型实施例提供的数据中心用混合制冷系统通过压缩机1、冷凝器2、储液罐3、制冷剂泵4以及室内机5形成制冷回路,在此基础上,通过为压缩机1以及制冷剂泵4设置旁路阀可以实现压缩机1和/或制冷剂泵4的旁路,从而利用一套系统可以实现三种工作模式,可以适用室外温度较低的工况,实用性强,成本低,易于实现。
如图1所示,在本实用新型一个实施例中,所述室内机5的输入端端设置有膨胀阀。
在本实用新型实施例中,膨胀阀的作用是使通过的制冷剂降温降压,从而为吸热蒸发创造条件。膨胀阀为现有元件,对于其具体的结构、功能以及安装方式本实用新型实施例不作具体限定。
如图1所示,在本实用新型一个实施例中,所述室内机5包括若干台,若干台所述室内机5并联设置,且每一台所述室内机5的输入端均设置有流量调节阀6。
在本实用新型实施例中,室内机5设置有若干台,若干台室内机5为并联设置,每一台室内机5的输入端均设置有流量调节阀6,通过流量调节阀6可以调节流入每台室内机5的制冷剂的量,从而调节室内相应区域的温度。根据需要,室内机5可以分布于室内的不同区域,或者分设于多个房间等,此为可选的具体实现方式。
在本实用新型一个实施例中,所述旁路阀的输出端串联有单向阀。
在本实用新型实施例中,通过设置单向阀可以防止制冷剂倒流。
如图1所示,在本实用新型一个实施例中,所述冷凝器2包括壳体,制冷剂管路在所述壳体内设置为盘管;
所述壳体底部存储在冷却水,所述冷却水通过冷却水泵输送到喷淋板上,所述喷淋板上设置有若干喷头,所述喷淋板位于所述盘管顶部;
所述盘管与所述壳体底部的储水区之间设置有滤板。
在本实用新型实施例中,优选地,盘管呈螺旋形且由上而下逐渐向中心聚拢,并且,盘管的入口位于上方,出口位于下方。这样,高温高压的制冷剂进入到冷凝器2后,先经过盘管上方的大圈管路,之后逐渐呈螺旋形向下流动。盘管的顶部设置有喷淋板,喷淋板上设置有若干喷头,喷头将冷却水喷淋到盘管上,由于盘管的形状,高温高压的制冷剂所在的大圈盘管被直接喷淋的时间最长,冷却效果更好。
在本实用新型实施例中,进一步地,盘管与储水区之间设置有滤板,滤板可以防止上方的杂质进入到储水区中,从而可以防止冷却水泵的堵塞。
在本实用新型一个实施例中,所述壳体顶部开设有通风口,所述通风口内设置有冷却风扇。
在本实用新型实施例中,优选地,冷却风扇为正反向风扇即可以正向旋转也可以反向旋转。通过设置冷却风扇,可以向壳体内通入低温空气或者排出壳体内的高温空气,从而有利于壳体内部的散热,有利于冷却水对盘管降温降压。此外,由于盘管的设置形式,冷却风扇还可以对着盘管直吹,从而加速盘管的散热。
本实用新型实施例还提供了一种制冷系统的控制方法,应用于本实用新型实施例所述的数据中心用混合制冷系统,所述制冷系统的控制方法包括:
获取冷凝压力以及蒸发压力;
若所述冷凝压力大于所述蒸发压力且两者的差值大于预设值,则开启压缩机1模式,使压缩机1串联到制冷剂回路;
若所述冷凝压力小于所述蒸发压力,则开启热管模块,使制冷剂泵4串联到制冷剂回路;
若所述冷凝压力大于所述蒸发压力且两者的差值小于或者等于预设值,则开启复合模式,使所述压缩机1以及所述制冷剂泵4串联到制冷剂回路。
在本实用新型实施例中,可以理解,上述控制方法通过控制器运行程序的方式执行,根据相应的判断结构,控制器控制相应的阀门动作,从而实现不同工作模式的切换。故,本实用新型提供的系统还包括控制器,所述控制器与制冷剂回路上的各个阀电连接,用于根据采集到的冷凝压力以及蒸发压力控制各个阀的通断;与此匹配,还包括压力采集装置,所述压力采集装置设置于所述压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机的出口以及入口,用于回路内制冷剂的压力采集。在本实用新型实施例中,蒸发压力是指室内机出口端的压力,当压缩机开启时,等于压缩机入口端的压力,即图1中阀门BV9两端的压力;冷凝压力为压缩机出口端的压力,即图1中阀门BV3入口端的压力。蒸发压力与冷凝压力可以通过图1所示管路中的压力表获取,优选为自动获取。
在本实用新型实施例中,所述压缩机1模式具体为:压缩机1的旁路阀门关闭且制冷剂泵4的旁路阀门开启,所述压缩机1串联到制冷剂回路且所述制冷剂泵4被旁路。冷凝压力高于蒸发压力,开启压缩机1模式,适用于冷凝条件较差的工况,如室外干湿球温度较高时,冷凝器2需要较高冷凝温度才能满足散热需求。开启压缩机1模式,阀门BV1处于关闭状态,阀门BV2处于开启状态。制冷剂从室内机5吸收热量后变为低压制冷剂蒸汽进入压缩机1中,经过压缩机1压缩成为高温高压制冷剂蒸汽,经过阀门BV3进入冷却塔中冷凝为液体,制冷剂从冷凝器2出来后经过阀门BV4,此时阀门BV5处于关闭状态,制冷剂经过阀门BV6进入室内机5中,进行新的一轮循环。该过程参考图2所示,图2中,4—1为制冷剂液体在蒸发器内吸热蒸发的过程,1—2为制冷剂蒸汽经压缩机1压缩过程,2—3为高压高温蒸汽在冷凝器2内冷凝的过程,3—4为制冷剂液体经膨胀阀节流的过程。
所述热管模块具体为:制冷剂泵4的旁路阀门关闭且压缩机1的旁路阀门开启,所述制冷剂泵4串联到制冷剂回路且所述压缩机1被旁路。冷凝压力低于蒸发压力,即当室外环境干湿球温度低于室内环境温度时,开启动力热管模式,阀门BV1处于开启状态,阀门BV2处于关闭状态。制冷剂从室内机5吸收热量蒸发后,受到驱动力推动,经过阀门BV3,制冷剂蒸汽流向冷凝器2中,将热量通过冷凝器2散发到室外后,制冷剂冷凝为液体后进入到储液罐3中,阀门BV5处于开启状态,阀门BV6处于闭合状态,然后储液罐3中的制冷剂经过阀门BV5,被制冷剂泵4增压后又重新经过膨胀阀进入室内机5。该过程参考图3所示,图3中,5—1为制冷剂蒸汽在冷凝器2内放热冷凝的过程,1—2为制冷剂液体经制冷剂泵4增压的过程,2—3为制冷剂液体经膨胀阀节流的过程,3—4为制冷剂液体在蒸发器内吸热蒸发的过程,4—5为制冷剂在蒸发器与冷凝器2之间管路内流动的过程。
所述复合模式具体为:压缩机1及制冷剂泵4的旁路阀门均关闭,所述压缩机1及所述制冷剂泵4均串联到制冷剂回路。冷凝压力高于蒸发压力,但小于压缩机1模式,当室外环境湿球温度较低但高于室内环境温度时,可采用复合模式运行,利用制冷剂泵4提供部分动力,实现低蒸发压力/温度下进行制冷。开启复合模式,阀门BV1处于关闭状态,阀门BV2处于开启状态,制冷剂从室内机5吸收热量后变为低压制冷剂蒸汽进入压缩机1中,经过压缩机1压缩成为高温高压制冷剂蒸汽,经过阀门BV3进入冷却塔中冷凝为液体,制冷剂从冷却塔出来后经过阀门BV4,阀门BV5处于开启状态,阀门BV6处于关闭状态,制冷剂经过阀门BV6被制冷剂泵4增压之后进入室内机5中,重新开始新一轮的循环。该过程参考图4所示,图4中,5—1为制冷剂液体在蒸发器内吸热蒸发的过程,1—2为制冷剂蒸汽经压缩机1压缩过程,2—3为高压高温蒸汽在冷凝器2内冷凝的过程,3—4为制冷剂液体经制冷剂泵4增压的过程,4—5为制冷剂液体经膨胀阀节流的过程。
本实用新型实施例提供的制冷系统控制方法利用一套系统实现了三种工作模块的综合,可以适用不同的室内外温差情况,可以达到有效降数据中心内温度同时实现节能的目的,实用性高,成本低。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述数据中心用混合制冷系统包括依次串联形成回路的压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机;
所述压缩机以及所述制冷剂泵均设置有旁路阀,且所述压缩机以及所述制冷剂泵的输入端均设置有关断阀、输出端均设置有单向阀。
2.根据权利要求1所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述室内机的输入端端设置有膨胀阀。
3.根据权利要求1所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述室内机包括若干台,若干台所述室内机并联设置,且每一台所述室内机的输入端均设置有流量调节阀。
4.根据权利要求1所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述旁路阀的输出端串联有单向阀。
5.根据权利要求1所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述冷凝器包括壳体,制冷剂管路在所述壳体内设置为盘管;
所述壳体底部存储在冷却水,所述冷却水通过冷却水泵输送到喷淋板上,所述喷淋板上设置有若干喷头,所述喷淋板位于所述盘管顶部;
所述盘管与所述壳体底部的储水区之间设置有滤板。
6.根据权利要求5所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述壳体顶部开设有通风口,所述通风口内设置有冷却风扇。
7.根据权利要求5所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述盘管呈螺旋形且由上而下逐渐向中心聚拢。
8.根据权利要求6所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,所述冷却风扇为正反向风扇。
9.根据权利要求1所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器与制冷剂回路上的各个阀电连接,用于根据采集到的冷凝压力以及蒸发压力控制各个阀的通断。
10.根据权利要求9所述的数据中心用混合制冷系统,其特征在于,还包括压力采集装置,所述压力采集装置设置于所述压缩机、冷凝器、储液罐、制冷剂泵以及室内机的出口以及入口,用于回路内制冷剂的压力采集。
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