CN220254941U - 制冷系统及液冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷系统及液冷设备，所述制冷系统包括冷源模块、风冷模块、液冷模块和调节模块。所述风冷模块和所述液冷模块并联设置，且所述风冷模块的一端和所述液冷模块的一端均与所述冷源模块管路相连，所述风冷模块的另一端朝向服务器，所述液冷模块的另一端与服务器管路相连，以能够通过冷源模块出水管路上的调节模块，来调整冷源模块分别传输至风冷模块和液冷模块的制冷量，以满足风冷模块和液冷模块的不同需求，从而能够调整该制冷系统的制冷能力和制冷模式。

Description

制冷系统及液冷设备

技术领域

本实用新型涉及数据中心制冷技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种制冷系统及液冷设备。

背景技术

近年来，随着5G移动通信、互联网、云计算、大数据、物联网、AR/VR、人工智能等新型技术的快速发展，数据中心作为能源使用规模较大的用户，其在运行过程中会产生较多的热量，而热量的聚集会影响数据中心的运行效率。

目前，一些数据中心会将服务器设置于液冷设备内，通过液冷设备对服务器进行降温，从而改善服务器的散热效果。现有技术中，通常采用冷冻水来直接进行冷却，然而这种传统的冷冻水冷却方法，需要消耗大量的水资源，且制冷模式单一固定，难以适应不同的外界环境和制冷需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制冷系统及液冷设备，旨在解决现有技术的制冷系统制冷模式单一固定的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种制冷系统。

所述制冷系统包括：

冷源模块；

风冷模块和液冷模块，所述风冷模块和所述液冷模块并联设置，且所述风冷模块的一端和所述液冷模块的一端均与所述冷源模块管路相连，所述风冷模块的另一端朝向服务器，所述液冷模块的另一端与服务器管路相连，以能够通过所述风冷模块和/或所述液冷模块对服务器进行降温；

调节模块，所述调节模块设置于所述冷源模块的出水管路上，所述调节模块用于调整所述制冷系统的制冷能力和制冷模式。

可选地，所述调节模块包括第一调节阀和第二调节阀，所述第一调节阀设置于所述冷源模块和所述风冷模块之间，所述第一调节阀用于调整所述风冷模块的工作状态以及进入所述风冷模块的冷冻水的量；所述第二调节阀设置于所述冷源模块和所述液冷模块之间，所述第二调节阀用于调整所述液冷模块的工作状态以及进入所述液冷模块的冷冻水的量。

可选地，所述制冷系统包括三种制冷模式，在所述制冷系统处于第一制冷模式的情况下，所述第一调节阀开启，以连通所述冷源模块和所述风冷模块，所述第二调节阀关闭，所述液冷模块不工作，所述风冷模块对服务器进行降温；

在所述制冷系统处于第二制冷模式的情况下，所述第二调节阀开启，以连通所述冷源模块和所述液冷模块，所述第一调节阀关闭，所述风冷模块不工作，所述液冷模块对服务器进行降温；

在所述制冷系统处于第三制冷模式的情况下，所述第一调节阀开启，以连通所述冷源模块和所述风冷模块，所述第二调节阀开启，以连通所述冷源模块和所述液冷模块，所述风冷模块和所述液冷模块共同对服务器进行降温。

可选地，所述冷源模块包括干冷器、开式冷却塔或者闭式冷却塔。

可选地，所述液冷模块包括第一换热器，所述第二调节阀位于所述冷源模块和所述第一换热器之间，所述第一换热器用于对经过的冷冻水进行热交换。

可选地，所述风冷模块包括并联的氟泵和压缩机，所述氟泵用于对服务器进行散热；

在所述风冷模块处于第一风冷模式的情况下，所述氟泵工作，所述压缩机不工作，所述风冷模块的进水端温度为第一进水温度；

在所述风冷模块处于第二风冷模式的情况下，所述氟泵和所述压缩机均工作，所述风冷模块的进水端温度为第二进水温度，所述第二进水温度大于所述第一进水温度。

可选地，所述风冷模块还包括冷凝器，所述冷凝器设置于所述冷源模块和所述氟泵之间，所述第一调节阀位于所述冷源模块和所述冷凝器之间。

可选地，所述制冷系统还包括控制模块，所述控制模块包括冷源控制器，所述冷源控制器与所述调节模块电连接，所述冷源控制器用于控制所述调节模块以调整所述制冷系统的制冷能力和制冷模式。

可选地，所述控制模块还包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述风冷模块电连接，并控制所述风冷模块的工作状态，所述第二控制器和所述液冷模块电连接，并控制所述液冷模块的工作状态。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种液冷设备。所述液冷设备包括上述的制冷系统。

本实用新型的一个技术效果在于，通过设置风冷模块和液冷模块并联设置，且风冷模块和液冷模块均与连接于冷源模块的出水端，以能够通过冷源模块出水管路上的调节模块，来调整冷源模块分别传输至风冷模块和液冷模块的制冷量，以满足风冷模块和液冷模块的不同需求，从而能够调整该制冷系统的制冷能力和制冷模式。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型实施例的一种制冷系统的一个示意图。

附图标记说明：

1、冷源模块；2、风冷模块；21、氟泵；22、压缩机；23、冷凝器；3、液冷模块。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型提供了一种制冷系统，该制冷系统可以用于数据中心的液冷设备中，并能够在制冷系统的制冷过程中实现最大程度对自然冷源的利用，以实现较低的电源使用效率PUE(Power Usage Effectiveness)，从而降低数据中心能源消耗。

如图1所示，本实用新型实施例提供的制冷系统包括：

冷源模块1；

风冷模块2和液冷模块3，所述风冷模块2和所述液冷模块3并联设置，且所述风冷模块2的一端和所述液冷模块3的一端均与所述冷源模块1管路相连，所述风冷模块2的另一端朝向服务器，所述液冷模块3的另一端与服务器管路相连，以能够通过所述风冷模块2和/或所述液冷模块3对服务器进行降温；

调节模块，所述调节模块设置于所述冷源模块1的出水管路上，所述调节模块用于调整所述制冷系统的制冷能力和制冷模式。

如图1所示，本实用新型实施例设置风冷模块2和液冷模块3并联设置，且风冷模块2和液冷模块3均与连接于冷源模块1的出水端，使得该制冷系统能够同时具备风冷制冷能力和液冷制冷能力。并且，通过冷源模块1出水管路上的调节模块，还能够调整冷源模块1分别传输至风冷模块2和液冷模块3的制冷量，以满足风冷模块2和液冷模块3的不同需求，从而能够调整该制冷系统的制冷能力和制冷模式，以适应不同的外界环境和制冷需求，也提高了冷源模块1的利用率，降低了数据中心的能源消耗。

具体地，可以设置风冷模块2的一端和液冷模块3的一端均与冷源模块1的出水端管路相连，使得风冷模块2和液冷模块3均能够与冷源模块1的出水端连接，从而能够接收冷源模块1的冷冻水；而风冷模块2的另一端朝向服务器，液冷模块3的另一端与服务器管路相连，使得能够通过风冷模块2和/或液冷模块3对服务器进行降温。比如可以通过调节模块调整风冷模块2对服务器进行吹风降温，也可以通过调节模块调整液冷模块3对服务器进行换热降温，还可以通过调节模块调整风冷模块2和液冷模块3共同对服务器进行降温，从而能够调整该制冷系统的不同制冷模式。

其中，可以设置调节模块为电动球阀、电子膨胀阀或者电磁阀等调节阀，以能够通过调整这些调节阀的开启角度来调整从冷源模块1的出水端传递出的冷冻水的量，从而能够根据制冷需要调节风冷模块2和/或液冷模块3的制冷能力，进而调整该制冷系统的制冷能力。

另外，还可以通过冷源模块1的出水端温度控制冷却塔风机变频，以提高该制冷系统的能效。比如，可以在冷源模块1的冷却水进出口设置温度旁通，当冬季供液温度较低时，开启温度旁通水量，以保证供水温度达到设定值。还可以通过最不利末端压差控制冷冻水泵变频及冷冻水环网上的压差旁通阀，当压差较大(比如＞0.15MPa)时，可以先降低冷冻水泵频率，在冷冻水泵频率较低而压差依然比较大时，可以开启压差旁通阀旁通水量；当压差较小(比如＜0.1MPa)时，可以先关闭压差旁通阀，再增大冷冻水泵频率，以提高该制冷系统的能效。

可选地，所述调节模块包括第一调节阀和第二调节阀，所述第一调节阀设置于所述冷源模块1和所述风冷模块2之间，所述第一调节阀用于调整所述风冷模块2的工作状态以及进入所述风冷模块2的冷冻水的量；所述第二调节阀设置于所述冷源模块1和所述液冷模块3之间，所述第二调节阀用于调整所述液冷模块3的工作状态以及进入所述液冷模块3的冷冻水的量。

具体地，本实用新型实施例设置调节模块可以包括第一调节阀和第二调节阀，第一调节阀和第二调节阀均设置于冷源模块1的出水管路上，第一调节阀和第二调节阀用于调整制冷系统的制冷能力和制冷模式。可以将第一调节阀设置于冷源模块1和风冷模块2之间，使得能够通过第一调节阀的开闭调整风冷模块2的工作状态，并能够通过第一调节阀的开启角度来调整从冷源模块1的出水端传递至风冷模块2的冷冻水的量，以调整风冷模块2的制冷能力，从而能够相应调整风冷模块2的吹风温度。

同样的，可以将第二调节阀设置于冷源模块1和液冷模块3之间，使得能够通过第二调节阀的开闭调整液冷模块3的工作状态，并能够通过第二调节阀的开启角度来调整从冷源模块1的出水端传递至液冷模块3的冷冻水的量，以调整液冷模块3的制冷能力，从而能够相应调整液冷模块3的出水温度。另外，通过第一调节阀和第二调节阀，还可以对冷源模块1的制冷量进行分配，以满足风冷模块2和液冷模块3的不同需求。

可选地，所述制冷系统包括三种制冷模式，在所述制冷系统处于第一制冷模式的情况下，所述第一调节阀开启，以连通所述冷源模块1和所述风冷模块2，所述第二调节阀关闭，所述液冷模块3不工作，此时可以通过所述风冷模块2对服务器进行吹风降温；

在所述制冷系统处于第二制冷模式的情况下，所述第二调节阀开启，以连通所述冷源模块1和所述液冷模块3，所述第一调节阀关闭，所述风冷模块2不工作，此时可以通过所述液冷模块3对服务器进行换热降温；

在所述制冷系统处于第三制冷模式的情况下，所述第一调节阀开启，以连通所述冷源模块1和所述风冷模块2，所述第二调节阀开启，以连通所述冷源模块1和所述液冷模块3，此时可以通过所述风冷模块2和所述液冷模块3共同对服务器进行降温。

以此，能够分别利用第一调节阀的开闭和第二调节阀的开闭，来相应调整冷源模块1和风冷模块2以及冷源模块1和液冷模块3之间的管路的通断，从而能够调整该制冷系统的制冷模式，以适应不同的外界环境和制冷需求，也提高了冷源模块1的利用率，降低了数据中心的能源消耗。

可选地，所述冷源模块1包括干冷器、开式冷却塔或者闭式冷却塔，可以根据实际使用环境和制冷需要选择不同的冷源模块1，以能够对风冷模块2和液冷模块3进行稳定供冷，以保证该制冷系统的制冷能力。

可选地，所述液冷模块3包括第一换热器，所述第二调节阀位于所述冷源模块1和所述第一换热器之间，所述第一换热器用于对经过的冷冻水进行热交换。

具体地，本实用新型实施例设置液冷模块3可以包括第一换热器，其中第一换热器可以为板式换热器，以能够利用板式换热器进行高效换热。第二调节阀位于冷源模块1和第一换热器之间，以能够通过第二调节阀调整从冷源模块1流向第一换热器的冷冻水的量，从而能够调整第一换热器的换热能力。

可选地，所述风冷模块2包括并联的氟泵21和压缩机22，所述氟泵21用于对服务器进行散热；

在所述风冷模块2处于第一风冷模式的情况下，所述氟泵21工作，所述压缩机22不工作，所述风冷模块2的进水端温度为第一进水温度；

在所述风冷模块2处于第二风冷模式的情况下，所述氟泵21和所述压缩机22均工作，所述风冷模块2的进水端温度为第二进水温度，所述第二进水温度大于所述第一进水温度。

如图1所示，本实用新型实施例设置风冷模块2可以包括并联的氟泵21和压缩机22，而氟泵21可以用于对服务器进行吹风散热，氟泵21可以搭配列间空调、房间级精密空调或风墙、背板空调、顶置盘管、底置盘管等多种空调末端形式，以适应各种应用环境。本发明实施例能够根据制冷需求调整压缩机22的工作状态，以能够在保证该风冷模块2的制冷能力的同时还能够降低数据中心的能源消耗。

具体地，本实用新型实施例设置风冷模块2可以包括第一风冷模式和第二风冷模式，在风冷模块2处于第一风冷模式(也即较低制冷需求)的情况下，氟泵21正常工作，此时压缩机22不工作，从而能够降低据中心的能源消耗，此时风冷模块2的进水端温度为第一进水温度。

而在风冷模块2处于第二风冷模式(也即较高制冷需求)的情况下，氟泵21和压缩机22均工作，以能够利用压缩机22提高该风冷模块2的制冷能力，以满足极端的制冷需求。此时风冷模块2的进水端温度为第二进水温度，第二进水温度大于第一进水温度，也即在风冷模块2的进水端温度较高时，可以采用第二风冷模式，以保证风冷模块2的制冷能力。

可选地，所述风冷模块2还包括冷凝器23，所述冷凝器23设置于所述冷源模块1和所述氟泵21之间，所述第一调节阀位于所述冷源模块1和所述冷凝器23之间。

如图1所示，本实用新型实施例设置风冷模块2还可以包括冷凝器23，所述冷凝器23设置于所述冷源模块1和所述氟泵21之间，以能够利用所述冷凝器23对传入的制冷剂蒸汽进行定压冷却，并冷却得到过冷液态制冷剂。之后过冷液态制冷剂经过膨胀阀绝热节流成为低压液态制冷剂，在蒸发器内蒸发并吸收空调循环水(空气)中的热量，从而达到制冷的目的。其中，可以设置所述第一调节阀位于所述冷源模块1和所述冷凝器23之间，以能够通过所述第一调节阀的开启角度调整风冷模块2的制冷能力。

可选地，所述制冷系统还包括控制模块，所述控制模块包括冷源控制器，所述冷源控制器与所述调节模块电连接，使得所述冷源控制器能够控制所述调节模块以调整所述制冷系统的制冷能力和制冷模式。

比如冷源控制器可以向调节模块发生控制信号，使得调节模块能够基于该控制信号对风冷模块2的制冷能力和液冷模块3的制冷能力进行相应调整。另外，冷源控制器还可以采用冗余PLC方案，逻辑运算由双冗余CPU完成，数据采集为分布式I/O模块与冗余CPU之间形成冗余通讯，且设置每组I/O模块单元控制柜与风冷模块2和液冷模块3形成一一对应，便于对风冷模块2和液冷模块3的可靠控制。

可选地，所述控制模块还包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述风冷模块2电连接，并用于控制所述风冷模块2的工作状态，所述第二控制器和所述液冷模块3电连接，并用于控制所述液冷模块3的工作状态，以能够通过第一控制器和第二控制器形成对风冷模块2和液冷模块3的独立控制，提高了该控制模块的控制可靠性。

另外，当该制冷系统包括多个风冷模块2时，每个风冷模块2均与一个第一控制器连接，且多个第一控制器之间能够数据交互，以形成数据备份。同样的，当该制冷系统包括多个液冷模块3时，每个液冷模块3均与一个第二控制器连接，且多个第二控制器之间能够数据交互，以形成数据备份。

此外，所述控制模块还可以包括管理平台，冷源控制器、第一控制器和第二控制器等均与管理平台通讯连接。其中，管理平台能够实时采集相关数据，并计算制冷量/换热量/设备能耗等。同时管理平台还可以内置专家策略以及AI寻优，不间断对比设备历史运行状态、室内外环境参数，通过改变设定水温、送回风温度，调整运行频率、模式切换等方式，在边界条件允许的前提下指导整个制冷系统一直处于能效最佳运行点，达成整个制冷系统的极致节能。

本实用新型还提供了一种液冷设备，所述液冷设备包括上述的制冷系统，所述液冷设备应当具备上述制冷系统所能够产生的技术效果。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种制冷系统，其特征在于，包括：

冷源模块(1)；

风冷模块(2)和液冷模块(3)，所述风冷模块(2)和所述液冷模块(3)并联设置，且所述风冷模块(2)的一端和所述液冷模块(3)的一端均与所述冷源模块(1)管路相连，所述风冷模块(2)的另一端朝向服务器，所述液冷模块(3)的另一端与服务器管路相连，以能够通过所述风冷模块(2)和/或所述液冷模块(3)对服务器进行降温；

调节模块，所述调节模块设置于所述冷源模块(1)的出水管路上，所述调节模块用于调整所述制冷系统的制冷能力和制冷模式。

2.根据权利要求1所述的一种制冷系统，其特征在于，所述调节模块包括第一调节阀和第二调节阀，所述第一调节阀设置于所述冷源模块(1)和所述风冷模块(2)之间，所述第一调节阀用于调整所述风冷模块(2)的工作状态以及进入所述风冷模块(2)的冷冻水的量；所述第二调节阀设置于所述冷源模块(1)和所述液冷模块(3)之间，所述第二调节阀用于调整所述液冷模块(3)的工作状态以及进入所述液冷模块(3)的冷冻水的量。

3.根据权利要求2所述的一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括三种制冷模式，在所述制冷系统处于第一制冷模式的情况下，所述第一调节阀开启，以连通所述冷源模块(1)和所述风冷模块(2)，所述第二调节阀关闭，所述液冷模块(3)不工作，所述风冷模块(2)对服务器进行降温；

在所述制冷系统处于第二制冷模式的情况下，所述第二调节阀开启，以连通所述冷源模块(1)和所述液冷模块(3)，所述第一调节阀关闭，所述风冷模块(2)不工作，所述液冷模块(3)对服务器进行降温；

在所述制冷系统处于第三制冷模式的情况下，所述第一调节阀开启，以连通所述冷源模块(1)和所述风冷模块(2)，所述第二调节阀开启，以连通所述冷源模块(1)和所述液冷模块(3)，所述风冷模块(2)和所述液冷模块(3)共同对服务器进行降温。

4.根据权利要求1所述的一种制冷系统，其特征在于，所述冷源模块(1)包括干冷器、开式冷却塔或者闭式冷却塔。

5.根据权利要求2所述的一种制冷系统，其特征在于，所述液冷模块(3)包括第一换热器，所述第二调节阀位于所述冷源模块(1)和所述第一换热器之间，所述第一换热器用于对经过的冷冻水进行热交换。

6.根据权利要求2所述的一种制冷系统，其特征在于，所述风冷模块(2)包括并联的氟泵(21)和压缩机(22)，所述氟泵(21)用于对服务器进行散热；

在所述风冷模块(2)处于第一风冷模式的情况下，所述氟泵(21)工作，所述压缩机(22)不工作，所述风冷模块(2)的进水端温度为第一进水温度；

在所述风冷模块(2)处于第二风冷模式的情况下，所述氟泵(21)和所述压缩机(22)均工作，所述风冷模块(2)的进水端温度为第二进水温度，所述第二进水温度大于所述第一进水温度。

7.根据权利要求6所述的一种制冷系统，其特征在于，所述风冷模块(2)还包括冷凝器(23)，所述冷凝器(23)设置于所述冷源模块(1)和所述氟泵(21)之间，所述第一调节阀位于所述冷源模块(1)和所述冷凝器(23)之间。

8.根据权利要求1所述的一种制冷系统，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块包括冷源控制器，所述冷源控制器与所述调节模块电连接，所述冷源控制器用于控制所述调节模块以调整所述制冷系统的制冷能力和制冷模式。

9.根据权利要求8所述的一种制冷系统，其特征在于，所述控制模块还包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和所述风冷模块(2)电连接，并控制所述风冷模块(2)的工作状态，所述第二控制器和所述液冷模块(3)电连接，并控制所述液冷模块(3)的工作状态。

10.一种液冷设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的制冷系统。