CN218001784U - 具有热回收的制冷系统及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有热回收的制冷系统及制冷设备，涉及制冷技术领域，解决了现有技术中存在的数据机房产生的大量余热未经处理直接排出造成能源浪费的技术问题。该系统包括冷送风管道和热出风管道，冷送风管道和热出风管道均与制冷间室相连接；热出风管道与待制热间室相连接，制冷系统还包括二级制热水单元，热出风管道与二级制热水单元相配合。本实用新型用于以充分利用数据机房排出的热量，将余热利用于提高办公区域室内新风温度，将余热利用于为生活区提供热水。冬季工况时，室外空气温度低，可以将室外空气通过冷进风口引入，以用于数据机房制冷；夏季工况下用市政给水给新风预冷，降低进入机组的新风温度，减少机组冷负荷，降低能耗。

Description

具有热回收的制冷系统及制冷设备

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种具有热回收的制冷系统及制冷设备。

背景技术

随着网络技术及信息化的高速发展，数据机房、服务器中心等大型服务器集群的需求量也越来越大。研究表明，数据中心所消耗的电力中只有15％～20％被用来进行计算，80％～85％的电能会转变为热能，每年排放的热量占全国消耗能源的2％。数据机房的最佳运行温度为23℃，当机房温度高于30℃，服务器群集的蓄电池寿命会下降、电器元件故障率增加，网络设备的性能以及运行都会受到影响，数据机房内的大型服务器群集长时间运行导致产生大量热量，高性能机房的热通道温度甚至可达40℃。

为保证服务器稳定运行，目前常用强制冷却法对机房降温，现阶段通过传统制冷需要用大量电力进行降温，同时机房产生的大量余热未经处理直接排出也造成了能源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有热回收的制冷系统及制冷设备，解决了现有技术中存在的数据机房产生的大量余热未经处理直接排出造成能源浪费的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种具有热回收的制冷系统，包括冷送风管道和热出风管道，其中，所述冷送风管道和所述热出风管道均与制冷间室相连接；所述热出风管道与待制热间室相连接，和/或所述制冷系统还包括二级制热水单元，所述热出风管道与所述二级制热水单元相配合，用于通过回收所述热出风管道内空气的热量以进行制备热水。

进一步地，所述热出风管道包括主出风段、间室连接段以及冷水换热段，所述间室连接段和所述冷水换热段均与所述主出风段相连通，所述主出风段与所述制冷间室相连接，所述间室连接段与所述待制热间室相连接，所述冷水换热段与所述二级制热水单元相配合。

进一步地，所述二级制热水单元包括热水箱、水管以及二级分离式热管，所述热水箱与所述水管相连接，所述二级分离式热管的蒸发端设置在所述冷水换热段上、所述二级分离式热管的冷凝段设置在所述水管上。

进一步地，所述间室连接段以及所述冷水换热段上均设置调节阀；所述间室连接段以及冷水换热段上均设置流量温度传感器。

进一步地，所述冷送风管道包括：冷进风口，室外冷风能通过所述冷进风口进入所述制冷间室；和/或热进风口，从所述热进风口进入的室外热风经过制冷后能流向所述制冷间室。

进一步地，所述制冷系统包括一级分离式热管，所述一级分离式热管的蒸发端位于所述冷送风管道且靠近所述热进风口，所述一级分离式热管的冷凝器位于所述二级制热水单元的水管内。

进一步地，所述冷送风管道包括主进风段、冷风进风段以及热风进风段，所述冷风进风段以及所述热风进风段均与所述主进风段相连通，所述主进风段与所述制冷间室相连接，所述冷风进风段的自由端形成所述冷进风口，所述热风进风段的自由端形成所述热进风口且所述热风进风段上设置所述一级分离式热管的蒸发端。

进一步地，所述主进风段上设置过滤器、除湿装置以及流量温度传感器；所述冷风进风段以及所述热风进风段上均设置调节阀。

进一步地，所述热风进风段上还设置有止回阀，所述一级分离式热管的蒸发端的两侧设置所述止回阀和所述调节阀，且所述止回阀靠近所述热风进风段与所述热风进风段的连通位置。

本实用新型提供一种制冷设备，包括压缩制冷系统和所述的具有热回收的制冷系统。

一种具有热回收的制冷系统，以充分利用数据机房排出的热量，将余热利用于提高办公区域室内新风温度，降低办公区域室内空调系统所需供给的热负荷，将余热利用于为生活区提供热水，改变余热直接被排放造成热量浪费的现状。

本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

冬季工况时，室外空气温度低，可以将室外空气通过冷进风口引入，以用于数据机房制冷；夏季工况下用市政给水给新风预冷，降低进入机组的新风温度，减少机组冷负荷，降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的具有热回收的制冷系统的连接图；

图2是本实用新型实施例提供的制冷设备夏季工况下的流程图。

图中1-冷送风管道；2-热出风管道；3-制冷间室；4-待制热间室；5-热水箱；6-水管；7-二级分离式热管的蒸发端；8-二级分离式热管的冷凝段；9-调节阀；10-流量温度传感器；11-冷进风口；12-热进风口；13-一级分离式热管的蒸发端；14-一级分离式热管的冷凝器；15-过滤器；16-止回阀；17-压缩制冷系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

目前，数据机房产生的大量余热，未经处理直接排出造成能源浪费。基于此，本实用新型提供了一种具有热回收的制冷系统，可以回收利用数据机房排出的热量，具体如下：包括冷送风管道1和热出风管道2，其中，冷送风管道1 和热出风管道2均与制冷间室3相连接，冷风通过冷送风管道1进入制冷间室 3内，热风通过热出风管道2流出制冷间室3，制冷间室3可以为数据机房，另外，冷送风管道1上设置风机，以驱动气流流向数据机房；热出风管道2与待制热间室4相连接，和/或制冷系统还包括二级制热水单元，热出风管道2与二级制热水单元相配合，用于通过回收热出风管道2内空气的热量以进行制备热水。即可设置成热出风管道2与待制热间室4(待制热间室4为需要制热的间室，可以是办公区域间室)相连接，将数据机房排出的热风通过热出风管道2 流向待制热间室4，以用于待制热间室4制热；或者可设置成热出风管道2与二级制热水单元相配合，用于实现通过回收热出风管道2内空气的热量以进行制备热水；或者，设置成热出风管道2与待制热间室4相连接，同时，热出风管道2与待制热间室4，以充分利用数据机房排出的热量，将余热利用于提高办公区域室内新风温度，降低办公区域室内空调系统所需供给的热负荷，将余热利用于为生活区提供热水，改变余热直接被排放造成热量浪费的现状。

关于热出风管道2，具体说明如下：热出风管道2包括主出风段、间室连接段以及冷水换热段，间室连接段和冷水换热段均与主出风段相连通，主出风段与制冷间室3相连接，间室连接段与待制热间室4相连接，冷水换热段与二级制热水单元相配合，间室连接段以及冷水换热段上均设置调节阀9。冬季工况下，首先，控制调节阀9，先将数据机房排出的热量送向待制热间室，当待制热间室内的温度达到需求温度后，在关闭间室连接段上的调节阀9、打开冷水换热器段上的调节阀9，使得数据机房排出的热量经过主出风段排向冷水换热段，以回收空气的热量制备热水。

间室连接段以及冷水换热段上均设置流量温度传感器10，流量温度传感器 10与制冷系统的控制器相连接，将气流的流量及温度传送给控制器，控制器通过根据气流的流速和温度，计算出换热量，以便于控制间室连接段以及冷水换热段上调节阀9的开闭状态。

关于二级制热水单元，参见图1，二级制热水单元包括热水箱5、水管6 以及二级分离式热管，热水箱5与水管6相连接，二级分离式热管的蒸发端7 设置在冷水换热段上、二级分离式热管的冷凝段8设置在水管6上。当关闭间室连接段上的调节阀9、打开冷水换热器段上的调节阀9时，数据机房排出的热量经过主出风段和冷水换热段后排向室外。冷水换热段内的热空气与二级分离式热管蒸发端7的换热介质换热，带着热空气的热量；自来水(或地下水) 通过水管6流入，经过二级分离式热管的冷凝段8，与二级分离式热管冷凝段8 的换热介质进行换热，带走换热介质中的热量，被加热后的自来水(或地下水) 流向水箱，从水箱内排出的水可用作生活用水使用。

关于具有热回收的制冷系统的制冷，说明如下：冷送风管道1包括：冷进风口11，室外冷风能通过冷进风口11进入制冷间室3；和/或热进风口12，从热进风口12进入的室外热风经过制冷后能流向制冷间室3。优选冷送风管道1 同时包括冷进风口11和热进风口12，冬季工况时，室外空气温度低，可以将室外空气通过冷进风口11引入，以用于数据机房制冷。

关于“进入的室外热风经过制冷”，具体如下：制冷系统包括一级分离式热管，一级分离式热管的蒸发端13位于冷送风管道1且靠近热进风口12，一级分离式热管的冷凝器14位于二级制热水单元的水管6内。夏季工况时，用市政给水给新风预冷，从热进风口12进入的热风先与一级分离式热管蒸发端13 内的换热介质换热，以带着空气中热量，对进入数据机房内的空气进行预冷，自来水经过一级分离式热管的冷凝器14时，自来水与一级分离式热管冷凝器 14内的换热介质换热，自来水可以带走换热介质的热量。

夏季工况时，用市政给水给新风预冷，自来水温度较低(10～18℃)，夏季工况下自来水作为冷源，通过一级分离式热管给新风预冷，以降低数据机房内的温度，当新风不能满足室内负荷时，再通过压缩制冷系统17，对数据机房进行制冷。通过用市政给水给新风预冷，可以减少压缩制冷机组冷负荷，降低能耗。另外，一级分离式热管的冷凝器14位于二级制热水单元的水管6内，参见图1，水管6内的自来水先经过一级分离式热管的冷凝器14实现一次制热，当热风经过冷水换热段时，自来水经过二级分离式热管的冷凝段8可实现二次制热。

关于冷送风管道1，参见图1，冷送风管道1包括主进风段、冷风进风段以及热风进风段，冷风进风段以及热风进风段均与主进风段相连通，主进风段与制冷间室3相连接，冷风进风段的自由端形成冷进风口11，热风进风段的自由端形成热进风口12且热风进风段上设置一级分离式热管的蒸发端13。主进风段上设置过滤器15、除湿装置以及流量温度传感器10；冷风进风段以及热风进风段上均设置调节阀9，根据实际工况，控制冷风进风段以及热风进风段上调节阀9的开关情况。

空气中的污染物(如PM2.5、粉尘等)会影响服务器群集使用寿命，空气质量将决定设备能否长期、高效的运行，在主进风段上设置过滤器15，保证进入机房的新风空气质量达标。机房内湿度过高会导致故障率攀升，通常情况下室内湿度要保持在45％～65％，因此主进风段上设置除湿装置，确保新风的温湿度参数满足系统要求。

参见图1，热风进风段上还设置有止回阀16，一级分离式热管的蒸发端13 的两侧设置止回阀16和调节阀9，且止回阀16靠近热风进风段与热风进风段的连通位置。通过设置止回阀16，以实现气流的单向导通作用。

一种制冷设备，包括压缩制冷系统17和本实用新型提供的具有热回收的制冷系统。

参见图2，为制冷设备夏季工况下的流程图：

检测室外气温，若满足直接引入数据机房条件，则不经过与一级分离式热管换热引入数据机房；若不满足直接引入数据机房条件，则启动一级分离式热管换热，室外空气用市政给水给新风预冷后，再引向室内。

判断预冷后的新风是否满足数据机房制冷条件，若达不到制冷条件，则减小新风承担的负荷、启动压缩制冷系统17，以实现对数据机房温度的控制。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有热回收的制冷系统，其特征在于，包括冷送风管道(1)和热出风管道(2)，其中，

所述冷送风管道(1)和所述热出风管道(2)均与制冷间室(3)相连接；

所述热出风管道(2)与待制热间室(4)相连接，和/或所述制冷系统还包括二级制热水单元，所述热出风管道(2)与所述二级制热水单元相配合，用于通过回收所述热出风管道(2)内空气的热量以进行制备热水。

2.根据权利要求1所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述热出风管道(2)包括主出风段、间室连接段以及冷水换热段，所述间室连接段和所述冷水换热段均与所述主出风段相连通，所述主出风段与所述制冷间室(3)相连接，所述间室连接段与所述待制热间室(4)相连接，所述冷水换热段与所述二级制热水单元相配合。

3.根据权利要求2所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述二级制热水单元包括热水箱(5)、水管(6)以及二级分离式热管，所述热水箱(5)与所述水管(6)相连接，所述二级分离式热管的蒸发端(7)设置在所述冷水换热段上、所述二级分离式热管的冷凝段(8)设置在所述水管(6)上。

4.根据权利要求2所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述间室连接段以及所述冷水换热段上均设置调节阀(9)；所述间室连接段以及冷水换热段上均设置流量温度传感器(10)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述冷送风管道(1)包括：

冷进风口(11)，室外冷风能通过所述冷进风口(11)进入所述制冷间室(3)；

和/或热进风口(12)，从所述热进风口(12)进入的室外热风经过制冷后能流向所述制冷间室(3)。

6.根据权利要求5所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括一级分离式热管，所述一级分离式热管的蒸发端(13)位于所述冷送风管道(1)且靠近所述热进风口(12)，所述一级分离式热管的冷凝器(14)位于所述二级制热水单元的水管(6)内。

7.根据权利要求6所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述冷送风管道(1)包括主进风段、冷风进风段以及热风进风段，所述冷风进风段以及所述热风进风段均与所述主进风段相连通，所述主进风段与所述制冷间室(3)相连接，所述冷风进风段的自由端形成所述冷进风口(11)，所述热风进风段的自由端形成所述热进风口(12)且所述热风进风段上设置所述一级分离式热管的蒸发端(13)。

8.根据权利要求7所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述主进风段上设置过滤器(15)、除湿装置以及流量温度传感器(10)；所述冷风进风段以及所述热风进风段上均设置调节阀(9)。

9.根据权利要求8所述的具有热回收的制冷系统，其特征在于，所述热风进风段上还设置有止回阀(16)，所述一级分离式热管的蒸发端(13)的两侧设置所述止回阀(16)和所述调节阀(9)，且所述止回阀(16)靠近所述热风进风段与所述热风进风段的连通位置。

10.一种制冷设备，其特征在于，包括缩制冷系统(17)和权利要求1-9任一所述的具有热回收的制冷系统。

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