CN216600573U - 数据中心热回收氟泵供冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种数据中心热回收氟泵供冷系统，包括末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵以及水源热泵；末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵通过管路依次连接，形成制冷剂流动的循环通道，其中，制冷剂流经末端空调设备时，吸收数据中心的热量，流经换热器时释放热量，在压缩机和氟泵的相互配合下，可以极大程度地提高制冷系统制冷效率，同时可以减少制冷系统的耗电量。另外，通过增设与换热器管路连接的水源热泵，可以实现由水源热泵对数据中心产生的余热进行集中式回收利用，进一步提高节能效果。

Description

数据中心热回收氟泵供冷系统

技术领域

本实用新型涉及供能技术领域，特别是涉及数据中心热回收氟泵供冷系统。

背景技术

随着互联网和人工智能技术发展，数据中心的建设规模也越来越大，耗电量也越来越多，占全球全年总用电量的1％～3％。伴随着数据中心耗电量增大的同时，也产生了大量的热量。当前的氟泵供冷系统大多未对数据中心余热进行回收，在很大程度上造成热能的浪费。少数全热和部分热回收氟泵热管背板系统可直接输出热水，但是该系统为了满足供热和供冷需求，在选型压缩机时采用高压比压缩机，它在仅供冷运行时，压缩机效率低，系统能耗高，不能起到节能作用。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种数据中心热回收氟泵供冷系统，以解决数据中心热能难以合理回收的问题。

为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种数据中心热回收氟泵供冷系统，该数据中心热回收氟泵供冷系统包括末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵以及水源热泵；

所述末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵通过管路依次连接，形成制冷剂流动的循环通道；其中，制冷剂流经所述末端空调设备时，吸收数据中心的热量，流经所述换热器时释放热量；

所述换热器内设有低温冷却水，流经所述换热器的制冷剂的热量被所述冷却水吸收；

所述水源热泵与所述换热器通过管路连接，形成冷却水从所述换热器流向所述水源热泵的通道；冷却水从制冷剂吸收的热量被所述水源热泵回收。

可选地，所述系统还包括冷凝器；所述冷凝器设置在所述换热器和所述氟泵之间。

可选地，所述系统还包括热水循环泵，所述热水循环泵与所述水源热泵管路连接。

可选地，所述水源热泵与所述换热器通过管路连接包括：所述水源热泵的冷却水入口与所述换热器的冷却水出口通过第一管路连接，所述水源热泵的冷却水出口与所述换热器的冷却水入口通过第二管路连接。

可选地，所述系统还包括冷却水循环泵，所述冷却水循环泵设置在所述换热器和所述水源热泵之间，与所述换热器的冷却水入口连接。

可选地，所述第二管路上设有第一支路管路，所述第一管路上设有第二支路管路。

可选地，所述系统还包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门连接所述水源热泵的冷却水入口，所述第二阀门设置在所述第二支路管路上。

可选地，所述末端空调设备的制冷剂入口设置有热力膨胀阀或电子膨胀阀。

可选地，所述水源热泵为高温水源热泵。

与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：

在本申请实施例中，包括末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵以及水源热泵；末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵通过管路依次连接，形成制冷剂流动的循环通路，其中，制冷剂流经末端空调设备时，吸收数据中心的热量，流经换热器时释放热量；在压缩机和氟泵的相互配合下，可以极大程度地提高制冷系统制冷效率，同时可以减少制冷系统的耗电量。另外，通过增设与换热器管路连接的水源热泵，可以实现由水源热泵对数据中心产生的余热进行集中式回收利用，进一步提高节能效果。

附图说明

图1为本申请实施例的一种数据中心热回收氟泵供冷系统的示意图。

附图标记说明：

1-末端空调设备；2-气液分离器；3-压缩机；4-换热器；5-冷凝器；6-储液罐；7-氟泵；8-水源热泵；9-冷却水循环泵；10-热水循环泵。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图1，本实用新型实施例提供了一种数据中心热回收氟泵供冷系统，该系统包括末端空调设备1、压缩机3、换热器4、氟泵7以及水源热泵8。

其中，末端空调设备1是用于将冷媒(如下文所述的制冷剂)中的冷量释放到环境中的装置，具体可以包括盘管和风机的组合。压缩机3是用于将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械。换热器4是用于将热流体的部分或者全部热量传递给冷流体的设备。氟泵7是用于输送流体冷媒或使流体冷媒增压的机械；水源热泵8是用于回收利用低品位余热资源的设备。

末端空调设备1、压缩机3、换热器4、氟泵7通过管路依次连接，形成制冷剂流动的循环通路；其中，制冷剂流经所述末端空调设备1时，吸收数据中心的热量，流经所述换热器4时释放热量。

在具体实现中，当室外环境温度低于室内环境温度，且室外环境温度与室内环境温度的差值在第一设定范围内时，氟泵7与压缩机3同时运行；液态制冷剂通过末端空调设备1与数据中心的IT设备(Internet Technologyequipment，互联网技术设备，是数据中心的主要设备)散发的热量进行热交换，为IT设备降温，液态制冷剂吸热汽化成气态制冷剂；吸收了IT设备热量的制冷剂通过压缩机3压缩成高温高压的蒸汽，随后进入换热器4。换热器4用于通过低温冷却水吸收流经换热器4的制冷剂的热量，热量被吸收的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂，液态制冷剂由运行的氟泵7供至末端空调设备1，以便再次通过末端空调设备1与数据中心的IT设备散发的热量进行热交换，为IT设备降温。

当室外环境温度高于室内环境温度时，压缩机3运行，氟泵7不运行；液态制冷剂通过末端空调设备1与数据中心的IT设备散发的热量进行热交换，为IT设备降温，液态制冷剂吸热汽化成气态制冷剂；吸收了IT设备热量的制冷剂通过压缩机3压缩成高温高压的蒸汽，随后进入换热器4。换热器4用于通过低温冷却水吸收流经换热器4的制冷剂的热量，热量被吸收的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂，液态制冷剂经过换热器4与氟泵7连接的管路、以及氟泵7与末端空调设备1的连接管路供至末端空调设备1，以便再次通过末端空调设备1与数据中心的IT设备散发的热量进行热交换，为IT设备降温。

当室外环境温度低于室内环境温度，且室外环境温度与室内环境温度的差值在第二设定范围内时，压缩机3不运行，氟泵7运行；液态制冷剂通过末端空调设备1与数据中心的IT设备散发的热量进行热交换，为IT设备降温，液态制冷剂吸热汽化成气态制冷剂；吸收了IT设备热量的制冷剂在自身压力的作用下，经过末端空调设备1与压缩机3连接的管路、以及压缩机3的旁通管道与换热器4连接的管路进入换热器4。换热器4用于通过低温冷却水吸收流经换热器4的制冷剂的热量，热量被吸收的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂，液态制冷剂由运行的氟泵7供至末端空调设备1，以便再次通过末端空调设备1与数据中心的IT设备散发的热量进行热交换，为IT设备降温。

其中，第二设定范围对应的温度小于第一设定范围对应的温度，示例性地，第一设定范围可以是0至5摄氏度，第二设定范围可以是大于5摄氏度。

本实用新型实施例中，换热器4还与水源热泵8管路连接，换热器4中吸收了制冷剂热量的冷却水经过连接水源热泵8的管路流向水源热泵8；水源热泵8用于回收冷却水中的热量。

在具体实现中，换热器4包括第一内部通道和第二内部通道，其中，第一内部通道作为制冷剂的流动通道，第二内部通道作为冷却水的流动通道。冷却水和制冷剂在换热器4中进行热交换，使低温的冷却水吸收气态制冷剂的热量，将气态制冷剂冷凝成液态制冷剂。吸收了制冷剂热量的冷却水的温度升高，再通过换热器4与水源热泵8之间的管路输送到水源热泵8中，由水源热泵8回收高温冷却水中的热量，从而实现余热回收。

本实用新型实施例通过末端空调设备1、压缩机3、换热器4、氟泵7通过管路依次连接，形成制冷剂流动的循环通道，在压缩机3和氟泵7的相互配合下，可以极大程度地提高制冷系统制冷效率，同时可以减少制冷系统的耗电量。另外，通过增设与换热器4管路连接的水源热泵8，可以实现由水源热泵8对数据中心产生的余热进行集中式回收利用，进一步提高节能效果。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述末端空调设备1的制冷剂入口设置有膨胀阀。示例性地，该膨胀阀可以是热力膨胀阀或电子膨胀阀，以便通过末端空调设备1的过热度变化来控制阀门流量，起到保护作用。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述数据中心热回收氟泵供冷系统还包括冷凝器5，该冷凝器5设置在换热器4和氟泵7之间，即该冷凝器5的一端与换热器4中用于制冷剂的流动的通道管路连接，另一端与氟泵7管路连接。

在具体实现中，换热器4输出的液态制冷剂经冷凝器5进行二次冷却，以提高系统的供冷量。

进一步地，在本实用新型实施例中，上述冷凝器5具体可以是闭式蒸发冷凝器，可以包括喷淋泵，该喷淋泵用于为闭式蒸发冷凝器提供喷淋水，进一步提高闭式蒸发冷凝器的冷却效果。另外，上述冷凝器5也可以是干式冷凝器。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述数据中心热回收氟泵供冷系统还包括热水循环泵10，该热水循环泵10与水源热泵8通过管路连接。具体地，水源热泵8包括用于冷却水流通的第一管道、和用于供应热水流通的第二管道，热水循环泵10设置在第二管道的出口端，为用户需求的热水提供传输动力。

在具体实现中，流入第一管道的冷却水是从换热器4流出的、吸收了制冷剂热量后升温的冷却水；流入第二管道的一般是在用户释放热量后的较低温度的热水；水源热泵8通过其内部机组的工作，将第一管道中的冷却水的热量转移到第二管道中的生活用水中，使第二管道中的生活用水温度上升，温度上升后的生活用水流出第二管道，通过热水循环泵10的运行输送到用户用水末端，以满足用户的热水需求，包括直接使用热水的需求，和利用热水进行供暖的需求等。

其中，水源热泵8可以根据用户对用水温度的需求，选择普通水源热泵8或高温水源热泵8。高温水源热泵8与普通水源热泵8相比，高温水源热泵8可以将第二管道中的生活用水的温度上升更高，可以保证用户更高水温的要求。

进一步地，在本实用新型实施例中，水源热泵8与换热器4通过管路连接包括：水源热泵8的冷却水入口与换热器4的冷却水出口通过第一管路连接，水源热泵8的冷却水出口与换热器4的冷却水入口通过第二管路连接；实现冷却水在换热器4和水源热泵8之间循环。

为确保冷却水输入换热器4中，在本实用新型实施例中，上述数据中心热回收氟泵供冷系统还包括冷却水循环泵9，该冷却水循环泵9设置在换热器4和水源热泵8之间，与换热器4的冷却水入口连接；可以理解，冷却水循环泵9设置在换热器4用于输入冷却水的管路中，具体可以设置在靠近换热器4的冷却水输入口的位置，为输入换热器4的冷却水提供传输动力。

进一步地，在本实用新型实施例中，上述第二管路上设有第一支路管路，即换热器4的冷却水入口与水源热泵8的冷却水出口连通的连接管路上设有第一支路管路。第一管路上设有第二支路管路；即换热器4的冷却水出口与水源热泵8的冷却水入口连通的管路上设有第二支路管路。

在具体实现中，可以以大自然中的湖水、海水或河水作为冷却水，此时，第一支路管路的另一端(即不直接与第二管路连接的一端)接入湖水、海水或河水中，以通过第一支路管路将湖水、海水或河水作为冷却水输入换热器4中，通过利用天然冷源，可以减少闭式蒸发塔的风机电耗和喷淋水的水耗。

本实用新型实施例中，数据中心热回收氟泵供冷系统还包括第一阀门和第二阀门，第一阀门设置在水源热泵8用于接收冷却水的输入端，即第一阀门连接水源热泵8的冷却水入口；第二阀门设置在第二支路管路上。其中，第一阀门和第二阀门均是切断阀门，以便对冷却水的两种冷却方式进行切换。当第一阀门开启，第二阀门切断时，对应冷却水的第一种冷却方式，即冷却水经过水源热泵8，由水源热泵8将冷却水的热量转移到第二管道中的生活用水中，以实现对冷却水进行冷却的效果。当第一阀门切断，第二阀门开启时，对应冷却水的第二种冷却方式，即冷却水流入到湖、海、河中，进行自然冷却。

为了便于本领域技术人员对本方案的理解，下面将结合图1对本实用新型实施例提供的数据中心热回收氟泵供冷系统的工作过程进行示例性描述。

末端空调设备1通过和数据中心的IT设备进行换热使其内部的液态制冷剂吸热汽化成气态制冷剂，气态制冷剂聚集到气液分离器2中，由压缩机3进行压缩后，先进入换热器4(如水冷冷凝器)被热回收子系统的冷却水冷凝成液态制冷剂，再进入冷凝器5内再冷却，以提高系统供冷量；再冷却后的过冷液态制冷剂聚集到储液罐6中，经氟泵7供至末端空调设备1，继续和数据中心IT设备换热，经换热后汽化成气态的制冷剂再进入压缩机3进行下一次供冷循环。

在换热器4内换热后的冷却水传输至水源热泵8，水源热泵8回收冷却水中的余热后，通过水源热泵8向外部用户供热。具体可以根据用户用热时间开启水源热泵8。

一般地，当用户需要使用热水时，先启动水源侧冷却水循环泵9，再启动热源侧热水循环泵10，最后启动水源热泵8。冷却水循环泵9把冷却水供入换热器4回收换热器4中气态制冷剂的余热，从换热器4输出的冷却水再被输送到水源热泵8中，把余热传递到水源热泵8，水源热泵8再通过内部的设备把余热升温后转移到热源侧的热水中，再通过热源侧热水循环泵10供给需要用热水的用户。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种数据中心热回收氟泵供冷系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，包括末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵以及水源热泵；

所述末端空调设备、压缩机、换热器、氟泵通过管路依次连接，形成制冷剂流动的循环通道；其中，制冷剂流经所述末端空调设备时，吸收数据中心的热量，流经所述换热器时释放热量；

所述换热器内设有冷却水，流经所述换热器的制冷剂的热量被所述冷却水吸收；

所述水源热泵与所述换热器通过管路连接，形成冷却水从所述换热器流向所述水源热泵的通道；冷却水从制冷剂吸收的热量被所述水源热泵回收。

2.根据权利要求1所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，还包括冷凝器；所述冷凝器设置在所述换热器和所述氟泵之间。

3.根据权利要求2所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，还包括热水循环泵，所述热水循环泵与所述水源热泵管路连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，所述水源热泵与所述换热器通过管路连接包括：所述水源热泵的冷却水入口与所述换热器的冷却水出口通过第一管路连接，所述水源热泵的冷却水出口与所述换热器的冷却水入口通过第二管路连接。

5.根据权利要求4所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，还包括冷却水循环泵，所述冷却水循环泵设置在所述换热器和所述水源热泵之间，与所述换热器的冷却水入口连接。

6.根据权利要求5所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，所述第二管路上设有第一支路管路，所述第一管路上设有第二支路管路。

7.根据权利要求6所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，所述系统还包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门连接所述水源热泵的冷却水入口，所述第二阀门设置在所述第二支路管路上。

8.根据权利要求1所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，所述末端空调设备的制冷剂入口设置有热力膨胀阀或电子膨胀阀。

9.根据权利要求1所述的数据中心热回收氟泵供冷系统，其特征在于，所述水源热泵为高温水源热泵。

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