WO2023065677A1 - 一种冷却机组 - Google Patents

Abstract

一种冷却机组，包括制冷系统和间接蒸发换热系统；制冷系统包括第一节流件、压缩机、第二流路和第一流路，第二流路连通压缩机的第一端和第一节流件的第一端，第一流路连通压缩机的第二端和第一节流件的第二端，第二流路包括配管以及配有第一风机的第一换热器；间接蒸发换热系统包括喷淋装置和设有第一换热风道的换热芯体，第一换热风道的出口与第一换热器对应设置，喷淋装置设置为向换热芯体喷淋液体，第一风机设置为形成自第一换热风道的入口经第一换热风道向第一换热器流动的第一风束，配管设有散热件，散热件位于第一换热器和换热芯体的同一侧、并设置在喷淋装置的液体流路上。

Description

一种冷却机组

交叉引用

本公开要求在2021年10月22日提交中国专利局、申请号为202111235552.7、名称为“一种冷却机组”的中国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本公开中。

技术领域

本公开涉及但不限于电器设备领域，具体涉及一种冷却机组。

背景技术

相关技术提供了一种间接蒸发冷却机组，包括间接蒸发换热系统和制冷系统。在气候炎热的地区，换热器的散热效果不佳，压缩机工作效率较低，影响了间接蒸发冷却机组的整体性能，直接造成数据中心的综合能效较低。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开实施例提出的冷却机组，包括制冷系统和间接蒸发换热系统；所述制冷系统包括第一节流件、压缩机、第二流路和第一流路，所述第二流路连通所述压缩机的第一端和所述第一节流件的第一端，所述第一流路连通所述压缩机的第二端和所述第一节流件的第二端，所述第二流路包括配管以及配有第一风机的第一换热器；所述间接蒸发换热系统包括喷淋装置和设有第一换热风道的换热芯体，所述第一换热风道的出口与所述第一换热器对应设置，所述喷淋装置设置为向所述换热芯体喷淋液体，所述第一风机设置为形成自所述第一换热风道的入口经所述第一换热风道向所述第一换热器流动的第一风束，所述配管设有散热件，所述散热件位于所述第一换热器和所述换热芯体的同一侧、并设置在所述喷淋装置的液体流路上。

附图概述

图1为一些实施例所述的间接蒸发冷却机组的结构示意框图；

图2为相关技术和图1两技术方案的冷媒制冷循环压焓对比图；

图3为一些实施例所述的间接蒸发冷却机组的结构示意框图；

图4为一些实施例所述的间接蒸发冷却机组的结构示意框图；

图5为一些实施例所述的间接蒸发冷却机组的结构示意框图；

图6为一些实施例所述的间接蒸发冷却机组的结构示意框图；

图7为一些实施例所述的间接蒸发冷却机组的结构示意框图。

图1、图3至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1000间接蒸发换热系统，1100换热芯体，1111第一换热风道的出口，1112第一换热风道的入口，1121第二换热风道的出口，1122第二换热风道的入口，1200喷淋装置，1210接液器件，1220喷淋管，1230喷嘴，1240功能件，1250泵体，2000制冷系统，2100压缩机，2200第一节流件，2300第一流路，2310第二换热器，2320第二风机，2400第二流路，2410第一风机，2420第一换热器，2431盘管，2432换热器，2433第一配管，2434第二配管，2435第三配管，2436第四配管，2437第五配管，2438第六配管，2439第七配管，2500第二节流件，3000第一风束，4000第二风束。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明，本公开实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应 地随之改变。

另外，在本公开中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连通，也可以是可拆卸连通，或成一体；可以是机械连通，也可以是电连通；“连通”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

另外，本公开各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本公开要求的保护范围之内。

图2为相关技术和图1两技术方案的冷媒制冷循环压焓分析图，1-2-3-4-1是相关技术方案的制冷剂循环过程，1-2-3-3’-4’-1是图1技术方案的制冷剂循环过程。

本公开实施例提出的冷却机组，如图1、图3至图7所示，包括间接蒸发换热系统1000和制冷系统2000。

如图1、图3至图7所示，制冷系统2000包括压缩机2100、第一节流件2200、第一流路2300和第二流路2400，第一节流件2200的第一端和压缩机2100的第一端通过第二流路2400连接(即连通)，第一节流件2200的第二端和压缩机2100的第二端通过第一流路2300连接(即连通)。其中，第二流路2400包括配管，第二流路2400还包括第一换热器2420，第一换热器2420配置有第一风机2410。示例地，第一流路2300为吸热流路，第二流路2400为散热流路。

如图1、图3至图7所示，间接蒸发换热系统1000包括设有第一换热风道的换热芯体1100以及喷淋装置1200，第一换热器2420与第一换热风道的出口1111对应设置(可以是，第一换热器2420位于第一换热风道内；或者可以是，第一换热器2420位于第一换热风道外；本领域技术人员可以根据需要进行合理设定，在此不再赘述)，喷淋装置1200设置为向换热芯体1100喷淋液体，第一风机2410设置为形成第一风束3000，第一风束3000自第一换热风道的入口1112经第一换热风道向第一换热器2420进行流动，配管至少部分设置在喷淋装置1200的液体流路上，以通过液体进行散热降温。

冷却机组应用于数据机房。第一工况，当室外气温较低时，喷淋装置1200停止喷淋，经过第一换热风道的室外空气在换热芯体1100内以干工况与经过换热芯体1100供回数据机房的室内空气进行换热(喷淋装置1200和压缩机2100在此过程中均不启动)。

当室外气温较高时(第二工况)，由于经过第一换热风道的室外空气无法将经过第二换热风道的室内空气降温至要求的温度，此时需要开启喷淋装置1200，通过室外空气以及液体蒸发吸热共同使经过第二换热风道的室内空气降温至要求温度(压缩机2100在此过程中不启动)。

当室外气温很高(第三工况)时，由于经过第一换热风道的室外空气无法将经过第二换热风道的室内空气降温至要求的温度，此时需要启动喷淋装置1200，喷淋装置1200向换热芯体1100喷淋液体，液体落至换热芯体1100上、并沿换热芯体1100向下流动，会通过蒸发以及热交换的方式对换热芯体1100进行降温，配合经过第一换热风道的第一风束3000(室外空气)，可以更好地对经过换热芯体1100供回数据机房的室内空气进行降温；另外，经过第一换热风道的第一风束3000在向外吹送的过程中，吹过第一换热器2420而与第一换热器2420进行热交换，带走第一换热器2420上的热量，对第一换热器2420进行降温，提高第二流路2400的散热效果，使得压缩机2100排出的高温高压冷媒的热量快速散失；再者，配管至少部分设置于喷淋装置1200的液体流路，通过液体对配管进行降温，提高第二流路2400的散热效果，使得压缩机2100排出的高温高压冷媒的热量快速散失；因此这 种冷却机组对数据机房的制冷性能更好，能够更好地保证数据机房内的数据中心的综合能效。

可以看出，压缩机2100排出的高温高压冷媒是通过风冷和水冷两种方式共同作用进行的降温，因此冷媒的散热效果更好，制冷系统2000的制冷效果也就更好。

在一示例性实施例中，如图1、图3至图7所示，配管包括散热件，散热件设置在液体流路，第二流路2400的液体与散热件进行热交换，实现对配管进行降温，提高第二流路2400的散热效果，使得压缩机2100排出的高温高压冷媒的热量快速散失，从而更好地提升制冷系统2000的制冷性能。而且散热件处于第一换热器和换热芯体的同一侧，避免将散热件设置在第一换热器和换热芯体之间的狭小空间内，这样更利于冷却机组进行快速装配。

可以是，如图3和图7所示，散热件设置为盘管2431，配管与盘管2431连通，冷媒在工作状态下经过盘管2431，高温高压冷媒的热量通过盘管2431传递给液体，使得高温高压冷媒的热量快速散失，从而达到提升制冷系统2000制冷性能的目的；或者可以是，如图1、图4至图6所示，散热件设置为换热器2432，换热器2432套设固定在配管上，经配管的冷媒通过配管将热量传递给换热器2432，换热器2432与液体进行热交换，将热量传递给液体，使得高温高压冷媒的热量快速散失，从而达到提升制冷系统2000制冷性能的目的。

在一示例中，如图1、图3至图7所示，喷淋装置1200包括接液器件1210，接液器件1210设置为收集自换热芯体1100流下的液体，喷淋装置1200还包括喷淋管1220，喷淋管1220设置为向换热芯体1100喷淋液体。换热芯体1100处于第一换热器2420和接液器件1210之间。可以是，散热件设置在接液器件1210内；或者可以是，散热件设置在喷淋管1220上，散热件还可以是设置在喷淋管1220的出口和接液器件1210的入口之间的液体通过路径上(如将散热件设置在喷淋管1220的出口和换热芯体1100之间，还可如将散热件设置在接液器件1210和换热芯体1100之间)，以上均可实现本公开的目的，其宗旨未脱离本公开的设计思想，在此不再赘述，均应属于本公开的保护范围内。

可以是，如图1、图3至图7所示，液体流路包括接液器件1210、喷淋 管1220以及喷淋管1220的出口和接液器件1210的入口之间的液体通过路径。接液器件1210可以设置为接液盘或接液槽等，均可实现本公开的目的，其宗旨未脱离本公开的设计思想，在此不再赘述，均应属于本公开的保护范围内。

可以是，自喷淋管1220的出口喷出的液体沿第一换热风道的外表面向下流动；或者可以是，自喷淋管1220的出口喷出的液体沿第一换热风道的内表面向下流动；或者可以是，自喷淋管1220的出口喷出的液体沿第一换热风道的外表面以及第一换热风道的内表面向下流动等的方式；以上均可实现本公开的目的，其宗旨未脱离本公开的设计思想，在此不再赘述，均应属于本公开的保护范围内。

可以是如图1、图3至图7所示，接液器件1210的入口、第一换热风道、喷淋管1220的出口和第一换热器2420自下向上依次设置，接液器件1210的入口朝上，第一换热风道的入口1112朝下，第一换热风道的出口1111朝上，喷淋管1220的出口朝下，可以在喷淋管1220上设置喷嘴1230，以提升液体的喷淋效果。间接蒸发换热系统1000还包括功能件1240，功能件1240设置在喷淋管1220的出口和接液器件1210的入口之间，喷淋管1220的出口喷出的液体在下落过程中洒落在功能件1240上，相对于液体在重力作用下直接下落，这样可以减缓液体的下流速度、增大液体的表面积，使得第一风束3000与液体的接触面积增大、接触时间延长，这样液体的挥发速度更快、热交换效果也更好，能够进一步提升换热芯体1100、第一换热器2420以及散热件的散热性能。

可以是，如图4和图5所示，功能件1240设置在第一换热风道的出口1111和喷淋管1220的出口之间；或者可以是，功能件1240设置在接液器件1210的入口和第一换热风道的入口1112之间；或者可以是，一个功能件1240设置在第一换热风道的出口1111和喷淋管1220的出口之间、另一个功能件1240设置在接液器件1210的入口和第一换热风道的入口1112之间等的方式；以上均可实现本公开的目的，其宗旨未脱离本公开的设计思想，在此不再赘述，均应属于本公开的保护范围内。

可以是，功能件1240设置为构造出供第一风束3000通过的避让孔(图中未示出)，第一风束3000自避让孔通过功能件1240向上输送，可以更好 地提升冷却机组的制冷性能。可以是，功能件1240设置为填料层构件。

在一示例中，如图1、图3至图7所示，喷淋管1220的入口连通接液器件1210的出口，喷淋管1220上设置有泵体，通过泵体向换热芯体1100循环泵送落入接液器件1210内的液体，实现液体循环使用。

液体可以是水或酒精等易挥发液体，通过液体挥发可以更好地降低液体、第一风束、经过换热芯体供回数据机房的室内空气、第一换热器以及散热件的温度，达到提升冷却机组的制冷性能的目的。或者可以是，液体为冷却液等，也可实现本公开的目的，其宗旨未脱离本公开的设计思想，在此不再赘述，也应属于本公开的保护范围内。

在一示例中，如图1、图3至图7所示，换热芯体1100还设置有第二换热风道，第二换热风道与第一换热风道相互独立、互不连通，第一流路2300包括第二换热器2310，第二换热器2310配备有第二风机2320，第二换热器2310与第二换热风道的出口1121对应设置(可以是，第二换热器2310位于第二换热风道内；或者可以是，第二换热器2310位于第二换热风道外；本领域技术人员可以根据需要进行合理设定，在此不再赘述)，第二风机2320设置为形成第二风束4000，第二风束4000自第二换热风道的入口1122经第二换热风道向第二换热器2310流动，设置为实现数据机房内部的空气往复循环及降温。第二风束包括经过换热芯体供回数据机房的室内空气。

在一示例中，泵体1250被设置成受控地调节泵液速度。在高温时间段，通过增大泵体1250的泵液速度来增大液体的喷淋量，可以提升液体的蒸发强度，液体蒸发吸热降低液体自身、第一风束3000、第二风束4000以及散热件的温度，第一风束3000降低第一换热器2420的温度，因此冷却机组的制冷性能更好。

在一示例性实施例中，如图1、图3至图5所示，配管包括第二配管2434和第一配管2433，第一配管2433的一端与第一换热器2420的一端相连通，第一配管2433的另一端与压缩机2100的第一端相连通。第二配管2434的一端与第一换热器2420的另一端相连通，第二配管2434的另一端与第一节流件2200的第一端相连通。可以是，散热件位于第二配管2434上；或者可以是，散热件位于第一配管2433上；以上均可实现本公开的目的，其宗旨 未脱离本公开的设计思想，在此不再赘述，均应属于本公开的保护范围内。

在另一示例性实施例中，如图6和图7所示，第二流路2400还包括第二节流件2500和四通阀，配管包括第三配管2435、第五配管2437、第四配管2436、第七配管2439和第六配管2438。其中，第二节流件2500设置在第六配管2438上，第二节流件2500设置为长毛细管。

可以是，如图6和图7所示，四通阀具有第一端、第二端、第三端和第四端。四通阀的第一端m与第三配管2435的一端连通，压缩机2100的第一端与第三配管2435的另一端连通。四通阀的第二端n与第四配管2436的一端连通，第一换热器2420的一端与第四配管2436的另一端连通。四通阀的第三端p与第五配管2437的一端连通，第一换热器2420的另一端与第五配管2437的另一端连通。四通阀的第四端q与第六配管2438的一端连通，压缩机2100的第二端与第六配管2438的另一端连通。四通阀的第一端m和四通阀的第四端q中的一个与四通阀的第二端n连通、另一个与四通阀的第三端p连通，切换四通阀可改变其连通状态。第一换热器2420的另一端与第七配管2439的一端连通，第一节流件2200的第一端与第七配管2439的另一端连通。可以是，散热件位于第七配管2439；或者可以是，散热件位于第三配管2435；以上均可实现本公开的目的，其宗旨未脱离本公开的设计思想，在此不再赘述，均应属于本公开的保护范围内。

当第二流路2400不需要风冷、仅使用水冷就足以保证冷却机组的制冷性能时，四通阀的第一端m与四通阀的第三端p连通，四通阀的第四端q与四通阀的第二端n连通)，绝大部分冷媒不再流过第一换热器2420。此时，可以将第一换热器2420设置为可移动结构，使第一换热器2420移动到第一换热风道的出口的径向一旁，以降低第一换热器2420对第一风束3000的流通阻力，从而实现降低第一风机2410功率进行节能的目的。或者可以是，在第一风机2410和第一换热风道的出口1111之间并联设置两条支路，一条支路内设置第一阀门和第一换热器2420，另一支路内设置第二阀门，在四通阀旁通时关闭第一阀门打开第二阀门(以降低第一换热器2420对第一风束3000的流通阻力，从而实现降低第一风机2410功率进行节能的目的)，在四通阀正常开启时打开第一阀门关闭第二阀门。

可以是，如图1、图3至图7所示，第一换热器2420为冷凝器，第二 换热器2310为蒸发器，第一节流件2200为毛细管或节流阀。

综上所述，本公开实施例提供的冷却机组，喷淋装置向换热芯体喷淋液体，液体落至换热芯体上、并沿换热芯体向下流动，会通过蒸发以及热交换的方式对换热芯体进行降温，配合经过第一换热风道的第一风束(室外空气)，可以更好地对经过换热芯体供回数据机房的室内空气进行降温；另外，经过第一换热风道的第一风束在向外吹送的过程中，吹过第一换热器而与第一换热器进行热交换，带走第一换热器上的热量，对第一换热器进行降温，提高第二流路内冷媒的散热效果，使得压缩机排出的高温高压冷媒的热量快速散失；再者，配管至少部分设置于喷淋装置的液体流路，通过液体对配管进行降温，提高第二流路的散热效果，使得压缩机排出的高温高压冷媒的热量快速散失；因此这种冷却机组对数据机房的制冷性能更好，能够更好地保证数据机房内的数据中心的综合能效。

以上所述仅为本公开的优选实施例，并非因此限制本公开的专利范围，凡是在本公开的构思下，利用本公开说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本公开的专利保护范围内。

Claims (14)

1. 一种冷却机组，包括制冷系统和间接蒸发换热系统；

   所述制冷系统包括第一节流件、压缩机、第二流路和第一流路，所述第二流路连通所述压缩机的第一端和所述第一节流件的第一端，所述第一流路连通所述压缩机的第二端和所述第一节流件的第二端，所述第二流路包括配管以及配有第一风机的第一换热器；

   所述间接蒸发换热系统包括喷淋装置和设有第一换热风道的换热芯体，所述第一换热风道的出口与所述第一换热器对应设置，所述喷淋装置设置为向所述换热芯体喷淋液体，所述第一风机设置为形成自所述第一换热风道的入口经所述第一换热风道向所述第一换热器流动的第一风束，所述配管设有散热件，所述散热件位于所述第一换热器和所述换热芯体的同一侧、并设置在所述喷淋装置的液体流路上。
2. 根据权利要求1所述的冷却机组，其中，所述散热件包括与所述配管连通的盘管。
3. 根据权利要求1所述的冷却机组，其中，所述散热件包括套设于所述配管的换热器。
4. 根据权利要求1所述的冷却机组，其中，所述喷淋装置包括接液器件和设置为向所述换热芯体喷淋液体的喷淋管，所述换热芯体位于所述接液器件和所述第一换热器之间，所述液体流路包括所述接液器件、所述喷淋管以及所述喷淋管的出口和所述接液器件的入口之间的液体通过路径。
5. 根据权利要求4所述的冷却机组，其中，所述散热件设置在所述接液器件内。
6. 根据权利要求4所述的冷却机组，其中，所述散热件设置在所述喷淋管上。
7. 根据权利要求4所述的冷却机组，其中，所述散热件设置在所述换热芯体和所述接液器件之间的液体通过路径上。
8. 根据权利要求4所述的冷却机组，其中，所述第一换热器、所述喷淋管的出口、第一换热风道的出口、所述第一换热风道的入口和所述接液器 件的入口依次设置，所述间接蒸发换热系统还包括功能件，所述功能件设置在所述喷淋管的出口和所述接液器件的入口之间，设置为供液体洒落至其上来增大液体与空气的接触面积。
9. 根据权利要求8所述的冷却机组，其中，所述功能件设置在所述喷淋管的出口和所述第一换热风道的出口之间。
10. 根据权利要求8所述的冷却机组，其中，所述功能件设置在所述第一换热风道的入口和所述接液器件的入口之间。
11. 根据权利要求8所述的冷却机组，其中，所述功能件包括填料层构件。
12. 根据权利要求1所述的冷却机组，其中，所述喷淋装置设有泵体，所述泵体被设置成受控地调节泵液速度。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的冷却机组，其中，所述配管包括第一配管和第二配管，所述第一配管的一端连通所述第一换热器的一端、另一端连通所述压缩机的第一端，所述第二配管的一端连通所述第一换热器的另一端、另一端连通所述第一节流件的第一端，所述散热件设于所述第二配管。
14. 根据权利要求1至12中任一项所述的冷却机组，其中，所述第二流路还包括四通阀和第二节流件，所述配管包括第三配管、第四配管、第五配管、第六配管和第七配管；

    所述第二节流件设于所述第六配管，所述第三配管的一端与所述四通阀的第一端连通、另一端与所述压缩机的第一端连通，所述第四配管的一端与所述四通阀的第二端连通、另一端与所述第一换热器的一端连通，所述第五配管的一端与所述四通阀的第三端连通、另一端与所述第一换热器的另一端连通，所述第六配管的一端与所述四通阀的第四端连通、另一端与所述压缩机的第二端连通，所述第七配管的一端与所述第一换热器的另一端连通、另一端与所述第一节流件的第一端连通，所述四通阀的第一端和所述四通阀的第四端中的一个与所述四通阀的第二端连通、另一个与所述四通阀的第三端连通，所述散热件设于所述第七配管。

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