CN221306368U - 制冷系统及数据中心 - Google Patents
制冷系统及数据中心Info
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Abstract
本实用新型公开了一种制冷系统及数据中心,所述制冷系统包括冷源模块、液冷模块和风冷模块,所述液冷模块和所述风冷模块并联布置,所述冷源模块具有进水口和出水口,所述液冷模块的一端和所述风冷模块的一端分别与所述冷源模块的出水口管路连接,所述液冷模块的另一端和所述风冷模块的另一端分别与所述冷源模块的进水口管路连接,且所述冷源模块的出水口包括第一出水口和第二出水口,以使液冷模块和风冷模块能够共用冷源模块,从而能够简化该制冷系统的架构,也能够通过第一出水口和第二出水口向液冷模块和风冷模块输送不同温度的工质,以适应不同的制冷需求。
Description
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数据中心。
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数据中心内,通过数据中心对服务器进行降温,从而改善服务器的散热效果。例如现有技术中,通常采用冷板液冷技术对服务器进行降温。但是,在目前的冷板液冷技术中,通常风冷部分和液冷部分为两个独立的制冷系统,导致数据中心的制冷架构复杂、且制冷温度单一。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种制冷系统及数据中心的新技术方案。
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、液冷模块和风冷模块,所述液冷模块和所述风冷模块并联布置,所述冷源模块具有进水口和出水口,所述液冷模块的一端和所述风冷模块的一端分别与所述冷源模块的出水口管路连接,所述液冷模块的另一端和所述风冷模块的另一端分别与所述冷源模块的进水口管路连接,且所述冷源模块的出水口包括第一出水口和第二出水口;
其中,所述冷源模块包括依次连接的散热组件、换热组件和补冷组件,所述换热组件的一端连接所述进水口,所述换热组件的另一端连接所述第一出水口,所述补冷组件连接所述第二出水口,所述第二出水口的工质温度低于所述第一出水口的工质温度。
可选地,所述制冷系统包括多个所述冷源模块,多个所述冷源模块并联布置,每个所述冷源模块的出水口均连接至所述液冷模块的入口和所述风冷模块的入口,每个所述冷源模块的进水口均连接至所述液冷模块的出口和所述风冷模块的出口。
可选地,所述冷源模块还包括蓄冷组件,所述蓄冷组件连接于所述补冷组件和所述第二出水口之间。
可选地,所述蓄冷组件包括蓄冷罐、第一阀门和第二阀门,所述第一阀门的一端和所述蓄冷罐的一端相连,所述第一阀门的另一端和所述补冷组件相连,所述蓄冷罐的另一端连接至所述第二出水口,所述第二阀门并联于所述第一阀门和所述蓄冷罐的两侧。
可选地,所述换热组件包括换热器和第三阀门,所述换热器的一端连接至所述散热组件和所述补冷组件,所述换热器的另一端连接至所述进水口和所述第一出水口,所述第三阀门设置于所述散热组件和所述换热器之间。
可选地,所述换热组件还包括第一水泵、第二水泵和第四阀门,所述第一水泵设置于所述进水口和所述换热器之间,所述第二水泵设置于所述换热器和所述散热组件之间,所述第四阀门并联于所述第一水泵的两侧。
可选地,所述补冷组件包括冷凝器和蒸发器,所述冷凝器的一端和所述蒸发器的一端相连,所述冷凝器的另一端和所述散热组件相连,所述蒸发器的另一端和所述第二出水口相连。
可选地,所述补冷组件还包括节流阀和压缩机,所述节流阀和所述压缩机分别设置于所述冷凝器和所述蒸发器之间。
可选地,所述补冷组件还包括第五阀门和第六阀门,所述第五阀门设置于所述换热组件和所述冷凝器之间,所述第六阀门设置于所述换热组件和所述散热组件之间,且所述第五阀门的工作状态和所述第六阀门的工作状态相反。
可选地,所述散热组件包括风机、冷却塔和接水盘,所述风机设置于所述冷却塔的顶部,所述接水盘设置于所述冷却塔的底部,且所述风机与外界相连,所述换热组件与所述接水盘相连,所述补冷组件与所述冷却塔的顶部相连。
根据本实用新型的另一个方面,提供了一种数据中心。所述数据中心包括上述的制冷系统。
本实用新型的一个技术效果在于:
通过设置所述制冷系统包括冷源模块、液冷模块和风冷模块,所述液冷模块和所述风冷模块并联布置,所述冷源模块具有进水口和出水口,所述液冷模块的一端和所述风冷模块的一端分别与所述冷源模块的出水口管路连接,所述液冷模块的另一端和所述风冷模块的另一端分别与所述冷源模块的进水口管路连接,且所述冷源模块的出水口包括第一出水口和第二出水口,以使液冷模块和风冷模块能够共用冷源模块,从而能够简化该制冷系统的架构,也能够通过第一出水口和第二出水口向液冷模块和风冷模块输送不同温度的工质,以适应不同的制冷需求。
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;
图2是本实用新型实施例的一种冷源模块的一个示意图。
附图标记说明:
1、冷源模块;11、散热组件;111、风机;112、冷却塔;113、接水盘;114、填料;12、换热组件;121、换热器;122、第三阀门;123、第一水泵;124、第二水泵;125、第四阀门;13、补冷组件;131、冷凝器;132、蒸发器;133、节流阀;134、压缩机;135、第五阀门;136、第六阀门;14、蓄冷组件;141、蓄冷罐;142、第一阀门;143、第二阀门;2、液冷模块;3、风冷模块。
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中。
如图1和图2所示,本实用新型实施例提供的制冷系统包括:
冷源模块1、液冷模块2和风冷模块3,所述液冷模块2和所述风冷模块3并联布置,所述冷源模块1具有进水口和出水口,所述液冷模块2的一端和所述风冷模块3的一端分别与所述冷源模块1的出水口管路连接,所述液冷模块2的另一端和所述风冷模块3的另一端分别与所述冷源模块1的进水口管路连接,且所述冷源模块1的出水口包括第一出水口和第二出水口;
其中,所述冷源模块1包括依次连接的散热组件11、换热组件12和补冷组件13,所述换热组件12的一端连接所述进水口,所述换热组件12的另一端连接所述第一出水口,所述补冷组件13连接所述第二出水口,所述第二出水口的工质温度低于所述第一出水口的工质温度。
具体地,冷源模块1可以具有进水口和出水口,进水口为冷源模块1的工质入口,出水口为冷源模块1的工质出口。其中,冷源模块1内流通有制冷工质,制冷工质可以为水,可以在水中加入适当的缓蚀阻垢剂等药剂以提高水质。
如图1所示,将液冷模块2和风冷模块3并联布置,以使液冷模块2和风冷模块3能够共用冷源模块1,从而能够简化该制冷系统的架构。其中,液冷模块2和风冷模块3均用于对服务器进行降温,液冷模块2用于对服务器中的CPU(中央处理器,Central ProcessingUnit)、GPU(图形处理器,Graphics Processing Unit)等芯片进行换热降温,风冷模块3用于对服务器中的硬盘等结构进行吹风降温,从而共同实现对服务器的降温。其中,液冷模块2可以为液冷冷板,风冷模块3可以为水冷风墙或者水冷背板。
如图1所示,液冷模块2的一端和风冷模块3的一端分别与冷源模块1的出水口管路连接,液冷模块2的另一端和风冷模块3的另一端分别与冷源模块1的进水口管路连接,使得冷源模块1流出的工质能够分别流入液冷模块2和风冷模块3,并在液冷模块2和风冷模块3中换热升温之后再流回冷源模块1,从而能够实现工质的循环,保证了该制冷系统的制冷能力,也减少了制冷系统的换热层级。同时,也能够降低应用该制冷系统的数据中心的能耗,且该制冷系统自身架构简单、布置成本低廉,使得该制冷系统的适用范围广泛。
并且,本实用新型实施例设置冷源模块1可以包括依次连接的散热组件11、换热组件12和补冷组件13,两两连接的散热组件11、换热组件12和补冷组件13能够形成制冷工质的循环,从而能够保证冷源模块1的制冷能力,也提高了该制冷系统的制冷效果。其中,流通于散热组件11、换热组件12和补冷组件13之间的通常为冷却水,流通于液冷模块2和风冷模块3与换热组件12之间的通常为冷冻水。
具体地,换热组件12的一端连接进水口,换热组件12的另一端连接第一出水口,补冷组件13连接第二出水口,使得在液冷模块2和风冷模块3中换热升温之后的工质能够流至换热组件12并进行热量交换,降温之后再从第一出水口流回液冷模块2和风冷模块3;或者,在液冷模块2和风冷模块3中换热升温之后的工质能够先流至换热组件12并进行第一次热量交换,再流经补冷组件13进行第二次热量交换,两次降温之后再从第二出水口流回液冷模块2和风冷模块3。
以此,本实用新型的制冷系统能够从第一出水口和第二出水口流出不同温度的工质,经补冷组件13补冷之后的第二出水口流出的工质温度能够低于第一出水口流出的工质温度,从而能够向末端的液冷模块2和风冷模块3输送不同温度的工质,以适应不同的制冷需求,也提高了该制冷系统的制冷能力和制冷效果。
可选地,所述制冷系统包括多个所述冷源模块1,多个所述冷源模块1并联布置,每个所述冷源模块1的出水口均连接至所述液冷模块2的入口和所述风冷模块3的入口,每个所述冷源模块1的进水口均连接至所述液冷模块2的出口和所述风冷模块3的出口。
如图1所示,本实用新型实施例设置多个冷源模块1并联布置,以能够增强冷源模块1的制冷能力和制冷效果,从而提高该制冷系统的适用范围。并且,当其中一个冷源模块1发生故障等异常时,也可以使用其它的冷源模块1进行供冷,也提高了该制冷系统的可靠性和稳定性。
可选地,所述冷源模块1还包括蓄冷组件14,所述蓄冷组件14连接于所述补冷组件13和所述第二出水口之间。
如图2所示,将蓄冷组件14连接于补冷组件13和第二出水口之间,以能够利用蓄冷组件14储存经补冷组件13补冷之后的低温工质,从而能够在补冷组件13发生故障等异常情况时向末端的液冷模块2和风冷模块3提供低温工质,保证了冷源模块1的制冷稳定性,也提高了该制冷系统的制冷稳定性和可靠性。
可选地,所述蓄冷组件14包括蓄冷罐141、第一阀门142和第二阀门143,所述第一阀门142的一端和所述蓄冷罐141的一端相连,所述第一阀门142的另一端和所述补冷组件13相连,所述蓄冷罐141的另一端连接至所述第二出水口,所述第二阀门143并联于所述第一阀门142和所述蓄冷罐141的两侧。
如图2所示,第一阀门142和蓄冷罐141依次连接于补冷组件13和第二出水口之间,使得经补冷组件13补冷之后的低温工质能够依次经过第一阀门142和蓄冷罐141之后,再从第二出水口流出,便于利用蓄冷罐141储存经补冷组件13补冷之后的低温工质,从而能够在补冷组件13发生故障等异常情况时向末端的液冷模块2和风冷模块3提供低温工质,保证了冷源模块1的制冷稳定性,也提高了该制冷系统的制冷稳定性和可靠性。
并且,将第一阀门142设置于蓄冷罐141的前端,并将第二阀门143并联于第一阀门142和蓄冷罐141的两侧,以能够利用第一阀门142和第二阀门143来调整蓄冷罐141的工作状态,以适应不同的制冷环境。
例如,以蓄冷罐141旁通为例:当补冷组件13关闭时,第一阀门142关闭,第二阀门143开启;当补冷组件13开启时,第一阀门142开启,第二阀门143关闭。以补冷组件13自身工作状态为例:当补冷组件13发生故障/停机/停电等异常时,第一阀门142开启,第二阀门143关闭,此时能够利用蓄冷罐141内储存的低温工质进行末端制冷,避免了补冷组件13的配电成本,也降低了该制冷系统的供电功率和整体成本;当补冷组件13故障恢复/来电时,可以根据第二出水口的温度T9来调整第一阀门142和第二阀门143的开度,以适应末端的制冷需求。
可选地,所述换热组件12包括换热器121和第三阀门122,所述换热器121的一端连接至所述散热组件11和所述补冷组件13,所述换热器121的另一端连接至所述进水口和所述第一出水口,所述第三阀门122设置于所述散热组件11和所述换热器121之间。
如图2所示,换热器121的一端连接至散热组件11和补冷组件13,使得散热组件11、换热器121和补冷组件13能够形成制冷工质的循环,从而能够保证冷源模块1的制冷能力,也提高了该制冷系统的制冷效果。
且,将第三阀门122设置于散热组件11和换热器121之间,以能够利用第三阀门122调整散热组件11输送的工质(冷却水)流向换热器121的流量,从而相应调整流向第一出水口的工质(冷冻水)的温度在需求温度之内。例如,可以根据换热器121的另一端的温度T6来调整第三阀门122的开度。其中,换热器121可以为板式换热器。
可选地,所述换热组件12还包括第一水泵123、第二水泵124和第四阀门125,所述第一水泵123设置于所述进水口和所述换热器121之间,所述第二水泵124设置于所述换热器121和所述散热组件11之间,所述第四阀门125并联于所述第一水泵123的两侧。
如图2所示,将第一水泵123设置于进水口和换热器121之间,以能够利用第一水泵123驱动从进水口流入的工质,可以根据工质的供水压力P1、P2或者第一水泵123的前后压差来调整第一水泵123的工作频率。并且,可以在第一水泵123的两侧并联第四阀门125,当第一水泵123的工作频率较低时可以开启第四阀门125以将第一水泵123短路,从而对第一水泵123形成保护。
如图2所示,将第二水泵124设置于换热器121和散热组件11之间,以能够利用第二水泵124驱动从换热器121输出的工质(冷却水),可以根据换热器121两端的温差T3-T2来调整将第二水泵124的工作频率。
可选地,所述补冷组件13包括冷凝器131和蒸发器132,所述冷凝器131的一端和所述蒸发器132的一端相连,所述冷凝器131的另一端和所述散热组件11相连,所述蒸发器132的另一端和所述第二出水口相连。
如图2所示,补冷组件13内流通有制冷剂,制冷剂在冷凝器131处冷凝并由气态转换为液态,流至蒸发器132处蒸发为气态,气态制冷剂再流回冷凝器131以形成制冷剂的循环。
并且,冷凝器131和散热组件11相连,使得工质(冷却水)能够流回散热组件11并在散热组件11内进行散热降温。而蒸发器132的另一端和第二出水口相连,在液态制冷剂在蒸发器132处蒸发为气态制冷剂的过程中,能够吸收热量以对流经的工质(冷冻水)进行第二次降温,从而能够适应末端较低的制冷温度,提高了该制冷系统的制冷能力。
可选地,所述补冷组件13还包括节流阀133和压缩机134,所述节流阀133和所述压缩机134分别设置于所述冷凝器131和所述蒸发器132之间。
如图2所示,节流阀133和压缩机134分别设置于冷凝器131和蒸发器132之间,利用节流阀133能够对流经的制冷剂进行节流降压,通过调节节流阀133的开度也能够控制补冷组件13中制冷剂的流量,从而控制补冷组件13的输出冷量,也即补冷能力。
压缩机134能够压缩蒸发器132流出的气态制冷剂,并将其输送至冷凝器131中进行冷凝。其中,压缩机134可以为磁悬浮压缩机或者气悬浮压缩机。可以根据蒸发器132内制冷剂的蒸发压力或者出水温度T7,来控制压缩机134的运行频率。
可选地,所述补冷组件13还包括第五阀门135和第六阀门136,所述第五阀门135设置于所述换热组件12和所述冷凝器131之间,所述第六阀门136设置于所述换热组件12和所述散热组件11之间,且所述第五阀门135的工作状态和所述第六阀门136的工作状态相反。
如图2所示,可以利用第五阀门135和第六阀门136来调整补冷组件13的工作状态。例如,当补冷组件13补冷作时,第五阀门135开启,第六阀门136关闭,以使换热组件12流出的工质(冷却水)能够经过补冷组件13之后流回散热组件11,从而保证补冷组件13的补冷能力;当补冷组件13不补冷时,第五阀门135关闭,第六阀门136开启,以使换热组件12流出的工质(冷却水)能够直接流回散热组件11,从而能够降低工质的流动阻力。
可选地,所述散热组件11包括风机111、冷却塔112和接水盘113,所述风机111设置于所述冷却塔112的顶部,所述接水盘113设置于所述冷却塔112的底部,且所述风机111与外界相连,所述换热组件12与所述接水盘113相连,所述补冷组件13与所述冷却塔112的顶部相连。
如图1和图2所示,换热组件12的一端连接至冷却塔112,换热组件12的另一端连接至液冷模块2和风冷模块3,使得两侧的工质(例如冷却水和冷冻水)能够在换热组件12内进行热量交换,从而对液冷模块2和风冷模块3流入的工质进行降温,以保证该制冷系统的制冷能力。
其中,将风机111设置于冷却塔112的顶部以形成开式塔,风机111与外界相连并能够将交换的热量散入外界,从而保证冷源模块1的制冷能力。其中,可以根据冷却塔112的出水温度T1相应调整风机111的转速。
另外,还可以在冷却塔112内设置喷头和填料114,喷头能够将工质(冷却水)均匀的喷洒到填料114上,工质(冷却水)在填料114上与空气接触并充分换热降温。冷却塔112的底部还设有接水盘113,接水盘113能够收集冷却降温后的工质(冷却水),并将工质(冷却水)输送至换热组件12。
在另一个实施例中,还可以设置冷源模块1包括干冷器或者闭式冷却塔,以能够适应不同的外界环境,也降低了应用该制冷系统的数据中心的能耗。
本实用新型还提供了一种数据中心,包括上述的制冷系统,其中液冷模块2和风冷模块3能够共用冷源模块1,从而能够简化数据中心的制冷架构。
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 (11)
1.一种制冷系统,其特征在于,包括:
冷源模块(1)、液冷模块(2)和风冷模块(3),所述液冷模块(2)和所述风冷模块(3)并联布置,所述冷源模块(1)具有进水口和出水口,所述液冷模块(2)的一端和所述风冷模块(3)的一端分别与所述冷源模块(1)的出水口管路连接,所述液冷模块(2)的另一端和所述风冷模块(3)的另一端分别与所述冷源模块(1)的进水口管路连接,且所述冷源模块(1)的出水口包括第一出水口和第二出水口;
其中,所述冷源模块(1)包括依次连接的散热组件(11)、换热组件(12)和补冷组件(13),所述换热组件(12)的一端连接所述进水口,所述换热组件(12)的另一端连接所述第一出水口,所述补冷组件(13)连接所述第二出水口,所述第二出水口的工质温度低于所述第一出水口的工质温度。
2.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述制冷系统包括多个所述冷源模块(1),多个所述冷源模块(1)并联布置,每个所述冷源模块(1)的出水口均连接至所述液冷模块(2)的入口和所述风冷模块(3)的入口,每个所述冷源模块(1)的进水口均连接至所述液冷模块(2)的出口和所述风冷模块(3)的出口。
3.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述冷源模块(1)还包括蓄冷组件(14),所述蓄冷组件(14)连接于所述补冷组件(13)和所述第二出水口之间。
4.根据权利要求3所述的制冷系统,其特征在于,所述蓄冷组件(14)包括蓄冷罐(141)、第一阀门(142)和第二阀门(143),所述第一阀门(142)的一端和所述蓄冷罐(141)的一端相连,所述第一阀门(142)的另一端和所述补冷组件(13)相连,所述蓄冷罐(141)的另一端连接至所述第二出水口,所述第二阀门(143)并联于所述第一阀门(142)和所述蓄冷罐(141)的两侧。
5.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述换热组件(12)包括换热器(121)和第三阀门(122),所述换热器(121)的一端连接至所述散热组件(11)和所述补冷组件(13),所述换热器(121)的另一端连接至所述进水口和所述第一出水口,所述第三阀门(122)设置于所述散热组件(11)和所述换热器(121)之间。
6.根据权利要求5所述的制冷系统,其特征在于,所述换热组件(12)还包括第一水泵(123)、第二水泵(124)和第四阀门(125),所述第一水泵(123)设置于所述进水口和所述换热器(121)之间,所述第二水泵(124)设置于所述换热器(121)和所述散热组件(11)之间,所述第四阀门(125)并联于所述第一水泵(123)的两侧。
7.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述补冷组件(13)包括冷凝器(131)和蒸发器(132),所述冷凝器(131)的一端和所述蒸发器(132)的一端相连,所述冷凝器(131)的另一端和所述散热组件(11)相连,所述蒸发器(132)的另一端和所述第二出水口相连。
8.根据权利要求7所述的制冷系统,其特征在于,所述补冷组件(13)还包括节流阀(133)和压缩机(134),所述节流阀(133)和所述压缩机(134)分别设置于所述冷凝器(131)和所述蒸发器(132)之间。
9.根据权利要求7所述的制冷系统,其特征在于,所述补冷组件(13)还包括第五阀门(135)和第六阀门(136),所述第五阀门(135)设置于所述换热组件(12)和所述冷凝器(131)之间,所述第六阀门(136)设置于所述换热组件(12)和所述散热组件(11)之间,且所述第五阀门(135)的工作状态和所述第六阀门(136)的工作状态相反。
10.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述散热组件(11)包括风机(111)、冷却塔(112)和接水盘(113),所述风机(111)设置于所述冷却塔(112)的顶部,所述接水盘(113)设置于所述冷却塔(112)的底部,且所述风机(111)与外界相连,所述换热组件(12)与所述接水盘(113)相连,所述补冷组件(13)与所述冷却塔(112)的顶部相连。
11.一种数据中心,其特征在于,包括权利要求1至10中任意一项所述的制冷系统。
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CN221306368U true CN221306368U (zh) | 2024-07-09 |
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