本文作者:kaifamei

复合制冷系统和数据中心的制作方法

更新时间:2025-12-26 01:15:11 0条评论

复合制冷系统和数据中心的制作方法



1.本技术涉及空调制冷领域,尤其涉及一种复合制冷系统,以及一种配备该复合制冷系统的数据中心。


背景技术:



2.对于设有热源,特别是集中设置有热源的室内场景,通常需要对热源所在的区域进行散热处理。以数据中心为例,数据中心内排布有多台服务器,这些服务器在运行过程中会产生大量的热量。数据中心制冷系统用于对数据中心进行散热和降温,以保证数据中心内的服务器能在预设的温度环境中正常运行。
3.因为数据中心内的多台服务器大多处于不间断运行状态,因此数据中心制冷系统也需要长时间配合工作,对数据中心进行不间断的散热和降温。现有的数据中心制冷系统无法将机柜产生的热量有效回收利用,其长时间的工作造成了资源浪费。


技术实现要素:



4.本技术提供一种复合制冷系统,以及一种配备该复合制冷系统的数据中心。其中复合制冷系统可以将室内所产生的热量至少部分回收,达到节能减排的效果。本技术具体包括如下技术方案:
5.第一方面,本技术提供一种复合制冷系统,包括制冷部、散热部、第一管路、第二管路以及冷媒;第一管路连通于制冷部和散热部之间,用于将冷媒从散热部送入制冷部,制冷部与室内连通,用于利用冷媒对送入室内的空气进行降温;第二管路也连通于制冷部和散热部之间,用于将冷媒从制冷部送入散热部;其中,散热部包括换热器和冷却器,散热部对冷媒包括三种散热模式:在第一种散热模式中,散热部单独通过冷却器对冷媒进行风冷散热;在第二种散热模式中,散热部单独通过换热器将冷媒与外部管网中的载热体进行热量交换以进行散热;在第三种散热模式中,散热部同时通过冷却器和换热器对冷媒进行散热。
6.本技术复合制冷系统通过制冷部、第二管路、散热部和第一管路形成了冷媒的循环制冷通路。其中当冷媒在制冷部中时,其可用于对送入室内的空气进行降温,进而达到降低室内环境温度的效果。当冷媒流通至散热部时,其可以通过冷却器散热,也可以通过换热器散热,或同时通过冷却器和换热器散热,形成了三种不同的散热模式。
7.其中,换热器与外部管网形成热交换形式,冷媒在第二换热模式和第三换热模式下流经换热器时,可以与外部管网中的载热体形成热交换,进而在实现对冷媒散热的同时,将热量传递给外部管网的载热体中。外部管网可以作为供暖管道、热水管道等,对应其载热体可作为供暖或热水等,实现了能源的回收再利用。
8.在一种可能的实现方式中,冷却器为冷凝器,冷凝器与换热器并联,冷凝器用于对冷媒直接进行风冷散热。
9.在本实现方式中,本技术复合制冷系统形成为冷凝器散热的方式,冷凝器可以直接对冷媒进行风冷散热。而冷凝器与换热器并联,使得散热部采用第二换热模式或第三换
热模式时,换热器中的冷媒可以直接与外部管网中的载热体实现热交换。
10.在一种可能的实现方式中,复合制冷系统还包括控制器和第一三通阀,第一三通阀的三个端口分别连通至第二管路、换热器和冷凝器,控制器通过控制第一三通阀,以调节散热部的散热模式。
11.在本实现方式中,通过控制器对第一三通阀的控制,可以对流入冷凝器进行散热的冷媒、和流入换热器进行热量交换的冷媒进行流量分配,进而控制到本技术复合制冷系统中散热部的散热模式。进一步的,通过对流入换热器的冷媒的流量控制,还可以控制到外部管网中载热体的加热温度。
12.在一种可能的实现方式中,冷却器为干冷器,干冷器与外部管网并联,干冷器通过对载热体进行风冷散热,以实现对冷媒的间接风冷散热。
13.在本实现方式中,本技术复合制冷系统形成为干冷器散热的方式。在冷媒全部流经换热器并与外部管网中的载热体完成散热之后,干冷器可以再对载热体进行风冷散热,进而控制到载热体的加热温度,实现对冷媒的间接风冷散热。
14.在一种可能的实现方式中,复合制冷系统还包括控制器和第二三通阀,第二三通阀的三个端口分别连通至换热器、外部管网和干冷器,控制器通过控制第二三通阀,以调节散热部的散热模式。
15.在本实现方式中,通过控制器对第二三通阀的控制,可以在冷媒与载热体完成热交换之后,对流入干冷器进行散热的载热体、和流入外部管网后端的载热体进行流量分配,进而控制到本技术复合制冷系统对外部管网中载热体的加热温度。
16.在一种可能的实现方式中,复合制冷系统设有温度传感器,温度传感器设于室内,用于监测室内的温度,温度传感器与控制器电连接,控制器结合温度传感器监测到的温度值以控制第一三通阀或第二三通阀。
17.在本实现方式中,通过温度传感器监测室内的温度,可以判断到冷媒在制冷部中的温升幅度。即当室内温度较低时,冷媒在流经制冷部时,其对送入室内的空气的降温程度较低,自身温升也相对较低。此时冷媒通过热交换传递给载热体的热量相对较低。控制器可以增大流入换热器中的冷媒流量,或减小流入干冷器中的载热体的流量,以提升载热体的加热温度;而在室内温度较高时,控制器则减小换热器的冷媒流量,或增大干冷器中的载热体流量,以降低载热体的加热温度。两种控制方式均可以使得载热体的加热温度保持相对均衡。
18.在一种可能的实现方式中,制冷部包括依次连通的电子膨胀阀、蒸发器和压缩机,其中电子膨胀阀位于蒸发器靠近第一管路一侧,压缩机位于蒸发器靠近第二管路一侧。
19.在本实现方式中,蒸发器用于对送入室内的空气进行降温。电子膨胀阀用于降低冷媒的压力,以便于冷媒在蒸发器中的蒸发吸热。压缩机用于对冷媒进行压缩,提升其压力和温度,并可以使得冷媒恢复液态,便于冷媒与载热体的热交换效率。
20.在一种可能的实现方式中,复合制冷系统还包括循环风道,循环风道的送风口和出风口分别连通至室内,制冷部设置于循环风道内,用于对出风口流出的空气进行制冷,并将制冷后的空气从送风口送入室内。
21.在本实现方式中,循环风道可以实现室内内的空气循环,并通过制冷部将室内送出的空气进行降温之后,再将低温的空气送回室内内,保证室内内空气的清洁。
22.在一种可能的实现方式中,循环风道内还设有换热芯,换热芯位于出风口与制冷部之间,换热芯处流动有外部空气,换热芯用于引入外部空气对出风口流出的空气进行预制冷。
23.在本实现方式中,换热芯的设置可以对循环风道内的空气进行预冷却,降低流向制冷部的空气温度,进而降低本技术复合制冷系统的功耗。同时换热芯中的外部空气温度低于散热部中冷媒或载热体的温度,该部分空气还可以进一步辅助冷凝器或干冷器的散热。
24.第二方面,本技术提供一种数据中心,该数据中心包括机房,以及本技术第一方面所提供的复合制冷系统。其中,复合制冷系统的制冷部与机房的室内连通。
25.在本技术第二方面,因为数据中心的机房采用上述第一方面的复合制冷系统进行散热,因此本技术数据中心也具备了上述能源回收利用的功能,更加节能环保。
26.在一种可能的实现方式中,复合制冷系统包括控制器,数据中心包括服务器,控制器还与服务器通信连接,控制器还结合服务器的工作负载以控制复合制冷系统的散热模式。
27.在本实现方式中,控制器通过与数据中心内服务器的通信连接,可以监测到服务器的工作负载。当服务器的工作负载较高时,服务器所产生的热量较高,此时本技术复合制冷系统需要提升制冷部的制冷强度,以使送入室内内的空气降温幅度更大,保证室内的散热效果。因为冷媒的自身温升相对提高,控制器可以减小换热器的冷媒流量,或增大干冷器中的载热体流量,以降低载热体的加热温度;反之,服务器工作负载较低时,则增大流入换热器中的冷媒流量,或减小流入干冷器中的载热体的流量。两种控制方式均可以使得载热体的加热温度保持相对均衡。
附图说明
28.图1是本技术提供的一种复合制冷系统的应用场景示意图;
29.图2是本技术提供的一种复合制冷系统中制冷通路的示意图;
30.图3是本技术提供的一种复合制冷系统中制冷部的示意图;
31.图4是本技术提供的一种复合制冷系统中冷媒的循环状态示意图;
32.图5是本技术提供的一种复合制冷系统中散热部的结构示意图;
33.图6是本技术提供的另一种复合制冷系统中制冷通路的示意图;
34.图7是本技术提供的另一种复合制冷系统中散热部的示意图;
35.图8是本技术提供的另一种复合制冷系统的应用场景示意图;
36.图9是本技术提供的另一种复合制冷系统的应用场景示意图;
37.图10是本技术提供的另一种复合制冷系统的应用场景示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本技术保护的范围。
39.本技术复合制冷系统可以在具有热源的室内环境中使用,特别适用于热源集中布置的室内环境,例如可以在数据中心中使用。下面以数据中心为例进行说明。请参见图1所示的本技术复合制冷系统100在数据中心中应用的应用场景示意图。数据中心包括机房200,机房200内布设有至少一台it设备(例如服务器201)或/和供电装置等。该至少一台it设备或/和供电装置在运行过程中会产生大量热量,本技术复合制冷系统100用于实现数据中心的制冷和散热。本技术实施例中,数据中心可以是微模块数据中心,也可以是预制化数据中心,还可以是建筑形成的用于放置it服务器的楼层或房间。其中,基于上述不同形态的数据中心,复合制冷系统100可以置于数据中心的机房200内部,也可以置于机房200外部,还可以部分位于机房200内部、部分位于机房200外部。
40.在一些实施场景中,数据中心的概念除了it设备和供电装置外,也包括温控系统及其他配套设备,因此,本技术实施例的复合制冷系统100也可以视为数据中心的一部分。
41.在图1的示意中,本技术复合制冷系统100包括有循环风道10。该循环风道10包括送风口11和出风口12。送风口11和出风口12分别连通于数据中心的机房200,其中送风口11用于向数据中心的机房200内送入冷却后的空气(图中标示为新风),出风口12则用于将数据中心的机房200内的空气抽入循环风道10内(图中标示为回风),并对该部分空气进行冷却。
42.由此,数据中心的机房200与循环风道10形成密封的循环风路。复合制冷系统100可以经由出风口12流出的空气,将服务器201工作所产生的热量带离机房。该部分空气经本技术复合制冷系统100冷却散热后,重新从送风口11送回到机房内,实现了数据中心的机房200的整体散热。在图1所示的实施例中,送风口11位于出风口12的下方。送风口11送入的冷空气在机房内向上流动,可以均衡机房内的空气温度。
43.图1展示的结构中,复合制冷系统100完全设置于机房200之外。而在另一些实施例中,复合制冷系统100也可以部分设置于机房200内,循环风道10可以利用机房200内部的空间隔离形成,并不影响本技术方案的具体实现和展开。
44.请结合参见图2,本技术复合制冷系统100包括有制冷部20、散热部30、第一管路41以及第二管路42。该制冷部20、散热部30、第一管路41和第二管路42连通并形成制冷通路。复合制冷系统100内还包括冷媒,冷媒在该制冷通路中流动(图中采用黑箭头标识冷媒的流动方向),以实现对送入数据中心的机房200的空气制冷的效果。其中,冷媒可以采用制冷剂实现,如氟利昂(饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物),共沸混合工质(由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液)、碳氢化合物(丙烷、乙烯等)、氨等,这些制冷剂在常温或较低温度下能实现液化并利于制冷。
45.第一管路41和第二管路42分别连通于制冷部20和散热部30之间。其中第一管路41用于将冷媒从散热部30送入制冷部20中,第二管路42则用于将冷媒从制冷部20送入散热部30中。制冷部20设置于循环风道10内,用于利用冷媒对送入数据中心的机房200的空气进行降温冷却。冷媒对空气进行降温冷却的过程,可以理解为冷媒与空气进行热交换的过程。在制冷部20中完成降温冷却的冷媒温度会升高,散热部30则用于对冷媒进行散热。
46.请参见图3示意的制冷部20的结构。制冷部20包括有依次连通的电子膨胀阀21、蒸发器22以及压缩机23。其中蒸发器22位于电子膨胀阀21和压缩机23之间。电子膨胀阀21位于蒸发器22靠近第一管路41一侧,压缩机23位于蒸发器22靠近第二管路42一侧。也即,从散
热部30处经第一管路41送入的冷媒,在经电子膨胀阀21之后到达蒸发器22。然后冷媒再从蒸发器22流向压缩机23,并经第二管路42流入散热部30中。
47.具体的,电子膨胀阀21用于对冷媒节流降压,并使得冷媒由液态转化为气液混合态;蒸发器22用于使冷媒蒸发吸热,实现冷媒与送入数据中心的机房200的空气之间的热交换,也即蒸发器22用于对送入数据中心的机房200的空气进行降温;压缩机23用于对冷媒加压,可以使得气液混合态的冷媒转化为高温液态,并送入散热部30中进行散热。在一些实施例中,压缩机23可以将部分冷媒转化为液态,冷媒的整体液态形成也可以在散热部30中完成。
48.请结合图4所示的冷媒在制冷通路中的状态和温度循环示意。因为散热部30用于对冷媒进行散热,因此从第一管路41处流入电子膨胀阀21的冷媒温度相对较低,且此时冷媒呈低温高压的液态;电子膨胀阀21对冷媒节流降压后,冷媒由低压液态转化为低压的气液混合状态,温度维持在低温;蒸发器22促使冷媒蒸发吸热,此后冷媒处于高温低压的气液混合状态,在一些场景下冷媒还直接处于高温低压的气态;压缩机23对冷媒施加压力,使其从气态或气液混合状态转化为高温高压的液态。如此,冷媒在制冷通路中完成制冷工作的循环。
49.请看回图1和图2,并同时参见图5示意的散热部30的结构示意。本技术复合制冷系统100在散热部30一侧,包括有换热器31和冷却器32。散热部30用于对冷媒进行散热冷却,其中散热部30包括有三种散热模式:在第一种散热模式中,散热部30单独通过冷却器32对冷媒进行风冷散热;在第二种散热模式中,散热部30单独通过换热器31与外部管网300进行热交换,将冷媒的热量交换至外部管网300中的载热体上,实现对冷媒的散热;在第三种散热模式中,散热部30同时通过换热器31和冷却器32对冷媒进行散热。
50.在图5所示的实施例中,换热器31与冷却器32并联,冷却器32采用冷凝器321的方式实现。冷媒从第二管路42进入到散热部30之后,可以单独流入冷凝器321或换热器31内实现散热(即第一或第二散热模式),也可以在散热部30内分流,一部分流入冷凝器321内进行散热,另一部分流入换热器31内实现散热,也即冷媒在散热部30中可以同时由换热器31和冷凝器321共同实现散热(即第三散热模式)。
51.其中,当冷媒流入冷凝器321中时,冷凝器321设有散热翅片和风扇,可以通过风冷对冷媒直接进行散热。而在换热器31处,在本实施例中,换热器31与外部管网300对应设置,冷媒流经换热器31时,可以与外部管网300实现热交换。具体的,外部管网300内流动有载热体(图中未示),外部管网300与换热器31形成换热连接的结构。在一些实施例中,换热器31可以采用板式换热器实现。冷媒在流经换热器31时,可以与外部管网300中的载热体实现热交换。冷媒的高温可以传递给温度相对较低的载热体,即冷媒对载热体进行加热后,冷媒的温度相对降低,达到散热效果,载热体的温度则相对升高。外部管网300可以接入当地供暖管道、热水管道等,对应其载热体可以为水,并作为供暖用水或生活热水使用。
52.对于本技术复合制冷系统100,其在对数据中心的机房200进行制冷散热的同时,还能通过换热器31将制冷过程中所产生的热量至少部分传递至外部管网300中,实现了能源的回收再利用。相对于其它方案中冷媒完全通过冷却器32进行直接散热的实施例,本技术复合制冷系统100的具有更加节能、环保的功效。
53.示例性的,以复合制冷系统100一小时制冷可以产生热量为80千瓦时计算,当复合
制冷系统100在第二散热模式下工作两小时后,其可以为外部管网300提供160千瓦时的热量。而当复合制冷系统100全天均工作于第二散热模式下时,其可以为外部管网300提供1920千瓦时的热量。该部分热量可以对外部管网300形成较好的加热效果。在图5的示意中,复合制冷系统100还包括第一三通阀51。第一三通阀51连接于第二管路42、换热器31以及冷凝器321之间,用于调整散热部30的散热模式。具体的,第一三通阀51具有第一进液口,以及两个第一出液口。该第一进液口与第二管路42连通,一个第一出液口与冷凝器321连通,另一个第一出液口与换热器31连通。由此,从压缩机23传入的高温液态冷媒,可以从第一进液口进入第一三通阀51,然后从两个第一出液口分别流向冷凝器321和换热器31。可以理解的,从第一进液口流入第一三通阀51的冷媒流量,与从两个第一出液口流出第一三通阀51的冷媒的流量之和相等或近乎相等。也即,冷凝器321与换热器31之中流动的冷媒流量之和,与第二管路42中的流量相同。
54.在一些实施例中,第一三通阀51的两个第一出液口各自的流量可以调整,本技术复合制冷系统100还设有控制器60(参见图1),控制器60与第一三通阀51电性连接,并用于控制第一三通阀51的工作。控制器60可以通过控制第一三通阀51,实现对流入换热器31中的冷媒流量,与流入冷凝器321中的冷媒流量的分配。
55.控制器60对冷媒流量的分配,可以基于冷媒自身的散热需求展开,也可以基于载热体所需求的加热温度展开。例如,当冷凝器321与换热器31的散热效果存在差异时,若冷媒需要获得更好的散热效果,可以通过控制器60对第一三通阀51的控制,使得冷媒更多的从散热效果更好的通路中流过,以便于更大流量的冷媒能获得更好的散热。如冷凝器321的散热效果较换热器31的散热效果更好时,控制器60可以通过对第一三通阀51的控制,使得更多的冷媒从连通冷凝器321的第一出液口中流出,进入到冷凝器321中以获得更好的散热。相对应的,此时从第一出液口中流入换热器31的冷媒流量相对减小,换热器31对载热体的加热效果相应下降。
56.在一些实施例中,控制器60还可以进一步通过控制冷凝器321的风扇转速、或控制外部管网300中载热体的流速,来控制冷凝器321与换热器31之间的散热效果差异。其中,控制器60对外部管网300中载热体流速的控制,可以为控制器60直接对外部管网300的控制,也可以为控制器60与外部管网300的控制系统通信连接,控制器60间接控制载热体流速的控制方式。另一方面,冷凝器321的散热效果也可能较换热器31的换热效果更差,在此场景中当冷媒需要受到更好的散热时,需要控制器60控制冷媒更多的流入换热器31内。
57.而控制器60基于载热体所需求的加热温度控制冷媒流量的分配,可以基于如下场景展开:在外部管网300中载热体流速一定的前提下,若外部环境温度较低,则载热体在与冷媒于换热器31处进行热量交换之前,载热体的初始温度更低。此时通过控制器60的控制,使得流入换热器31中的冷媒流量更大,则冷媒对载热体的加热温度提升,可以使得载热体换热后的温度提升幅度更大;若外部环境温度较高时,载热体的初始温度相应提升。此时通过控制器60的控制,可以使得流入换热器31中的冷媒流量更小,冷媒对载热体的加热温度降低,并由此使得载热体换热后的温度提升幅度更小。
58.上述与外部环境温度相关的应用场景,可以用于季节性调节复合制冷系统100的散热方式。例如,在外部环境温度较低的冬季,控制器60可以控制冷媒更多的流入换热器31中,或控制冷媒全部流入换热器31中,以使得外部管网300中温度较低的载热体经交换获得
更大的温升;而在外部环境温度较高的夏季,控制器60可以控制冷媒更多的流入冷凝器321中,或控制冷媒全部流入冷凝器321,以使得外部管网300中温度较高的载热体经交换获得的温升更小或温升为零。可以理解的,当外部管网300为供暖管网时,其在夏季无需工作,因此载热体也无需与复合制冷系统100形成热交换。而当外部管网300为热水管道时,夏季热水的使用量和使用温度也会相应降低,载热体所需求的加热温度也相应降低。
59.一种实施例请继续参见图1,本技术复合制冷系统100还设有温度传感器70。该温度传感器70设置于数据中心的机房200中,并用于监测数据中心的机房200内的温度。温度传感器70与控制器60通信连接,以将监测到的数据中心的机房200的温度值传输给控制器60。控制器60在接该温度值后,可以控制第一三通阀51以分配冷媒的流量。
60.具体的,在本实施例中,通过温度传感器70监测到的数据中心的机房200的实时温度值,可以判断到制冷部20对送入数据中心的机房200内的空气的降温幅度。即,当数据中心的机房200的温度值较低时,制冷部20利用冷媒对空气进行的降温的幅度也相应降低。此时制冷部20内的冷媒通过蒸发所吸收的热量也相应减少,冷媒在制冷过程中的温升幅度随之减小。由此,冷媒在换热器31中能够通过交换提供给载热体的热量相应变少,载热体的加热效果降低。此时通过控制器60对第一三通阀51的控制,可以分配冷媒更多的流入换热器31中,进而对载热体提供更多的可交换热量,保持冷媒对载热体的加热效果;反之,当温度传感器70监测到的数据中心的机房200的实时温度值较高时,冷媒在换热器31中能够提供给载热体的热量增多,此时通过控制器60对第一三通阀51的控制,可以分配冷媒更多的流入冷凝器321中进行直接散热,换热器31中冷媒提供的可交换热量更少,冷媒对载热体的加热效果更均衡。
61.在一种实施例中,控制器60还与数据中心的机房200中的服务器201通信连接,用以监测服务器201的实时工作负载,然后基于该工作负载来控制第一三通阀51的冷媒流量分配。具体的,数据中心的机房200中的温度,还与服务器201的工作负载相关。当服务器201的工作负载较大时,其工作时所产生的热量相对较大,复合制冷系统100需要提升其制冷强度,以降低送入数据中心的机房200的空气的温度,进而使得数据中心的机房200内的环境温度相对均衡,不会因为服务器201的工作负载提升而造成环境温度的提升,影响服务器201的工作效率。可以理解的,复合制冷系统100的制冷强度提升,从制冷部20流出的冷媒的温度也相应升高。此时需要控制器60将冷媒更多分配至冷凝器321内进行散热,以减少换热器31中冷媒的流量。这样的控制可以使得换热器31中冷媒提供给载热体的热量相对固定,载热体不会随冷媒温度的升高而获得更多的热量,并保证载热体受到的加热效果更均衡;反之,当服务器201的工作负载较低时,其工作过程中产生的热量相对较少,制冷部20通过冷媒对空气的制冷强度降低。此时控制器60可以分配更多的冷媒流入换热器31中,以便于保持冷媒对载热体的加热效果。
62.因为数据中心的机房200中的服务器201数量可以为多个,因此控制器60与服务器201的通信连接,可以为控制器60与多个服务器201分别通信连接,并分别监测各个服务器201的工作负载,最后通过求均值的方式对冷媒的流量进行分配;在另一些实施例中,控制器60也可以仅与数据中心的机房200中的一台或部分服务器201通信连接,并基于该一台或部分服务器201的工作负载对冷媒的流量进行分配。上述个实现方式都可以在保证复合制冷系统100有效工作的同时,保证冷媒对外部管网300中载热体加热效果的一致性。
63.在另一些实现方式中,控制器60还可以同时接收温度传感器70监测得到的温度值,以及接收服务器201的工作负载数据,再同时基于数据中心的机房200中的温度值和服务器201的工作负载情况,分配冷媒在散热部30中的流量,以同时保证复合制冷系统100的制冷效果和对载热体的加热效果。
64.需要提出的是,在上述实施例中,第一三通阀51还可以替换为两个电磁阀(图中未示),其中一个电磁阀连接于第二管路42与冷凝器321之间,另一个电磁阀连接于第二管路42与换热器31之间。控制器60用于同时控制两个电磁阀联动,也可以起到上述分配冷媒流量的效果。
65.另一方面,当本技术复合制冷系统100应用于数据中心以外的其它工作场景时,控制器60也可以与其它工作场景中的热源通信连接,并通过实时监测该热源的工作负载,来对应调整冷媒的流量分配工作,以达到对应控制散热部30的散热模式的效果。
66.请参见图6和图7所示意的本技术复合制冷系统100另一种实施例。在本实施例中,制冷部20的结构与上述实施例的结构保持一致,而散热部30的冷却器32采用干冷器322的方式实现。在散热部30中,干冷器322与外部管网300并联,干冷器322内流通的介质为载热体,而非上述实施例中的冷媒。干冷器322也包括散热翅片和风扇,可以通过对载热体进行风冷散热,来实现对散热部30中冷媒的间接散热效果。
67.具体的,散热部30同样包括换热器31,换热器31连接于第二管路42与第一管路41之间,并同样与外部管网300对应设置。冷媒流经换热器31时,可以与外部管网300内的载热体实现热交换。即在本实施例中,冷媒仅通过换热器31进行直接散热,并将热量转换至载热体上。干冷器322则与外部管网300并联,与冷媒完成热交换的载热体可以直接流入外部管网300的后端,也可以至少部分流入干冷器322中,并经干冷器322的风冷散热后,再流入外部管网300的后端。通过对流入干冷器322中的载热体流量的控制,可以控制到干冷器322对载热体的散热效果,进而使得散热后的载热体再次与冷媒进行热交换时,对冷媒形成的散热效果。也即,在本实施例中,干冷器322通过对载热体的散热控制,间接控制了冷媒的散热效果。
68.在本实施例复合制冷系统100中,当载热体仅在外部管网300中流动,而不进入干冷器322进行散热(即第二散热模式)时,冷媒中的全部热量交换至载热体上,使得本技术复合制冷系统100的能源回收效率较大,对载热体的加热效果也较强;而当载热体全部进入干冷器322进行散热(即第一散热模式)时,流入外部管网300后端的载热体的温度更低,或换热器31直接与干冷器322形成散热通路,复合制冷系统100不再向外部管网300输送载热体,此时复合制冷系统100的能源回收效率较小。
69.在一种实施例中,复合制冷系统100还包括第二三通阀52。第二三通阀52连接于换热器31、外部管网300以及干冷器322之间,用于控制流入干冷器322中进行散热的载热体的流量,以及流入外部管网300后端的载热体的流量的分配,即控制散热部30的散热模式。具体的,第二三通阀52包括一个第二进液口,以及两个第二出液口。第二进液口连通于换热器31处,一个第二出液口连通至干冷器322处,另一个第二出液口则与外部管网300的后端连通。由此,从换热器31完成热量交换的载热体,可以经第二进液口流入第二三通阀52中,并分别经第二出液口流入干冷器322处进行散热,或经另一第二出液口直接流入外部管网300的后端。
70.与图2和图5所示的实施例类似,本技术复合制冷系统100也可以通过控制器60对第二三通阀52的控制,来实现流经干冷器322的载热体的流量,以及直接流入外部管网300后端的载热体流量的分配,以达到同时控制干冷器322的散热,以及控制载热体加热温度的效果。可以理解的,控制器60对第二三通阀52的控制,也可以基于载热体自身的散热需求展开,或基于载热体所需求的加热温度来展开。在载热体需要更多进行散热时,控制器60可以控制载热体更多流入干冷器322中,以使得更多的载热体能够经干冷器322得到散热;在外部管网300需要的热量更多时,控制器60也可以控制载热体更多朝向外部管网300的后端流动。进一步,控制器60同样可以通过控制干冷器322的风扇转速、或控制外部管网300中载热体的流速等方式,实现对干冷器322或换热器31中载热体的温度控制。
71.在一种实施例中,如图6所示,本实施例的复合制冷系统100也设有温度传感器70。该温度传感器70设置于数据中心的机房200中,并用于监测数据中心的机房200内的温度。温度传感器70与控制器60通信连接,以将监测到的数据中心的机房200的温度值传输给控制器60。控制器60在接该温度值后,可以控制第二三通阀52以分配载热体的流量。在一些实施例中,控制器60也可以与数据中心的机房200中的服务器201通信连接,用以监测服务器201的实时工作负载,然后基于该工作负载来控制第二三通阀52的载热体流量分配。控制器60还可以同时接收温度传感器70监测得到的温度值,以及接收服务器201的工作负载数据,来分配载热体的流量,以同时保证复合制冷系统100的制冷效果和对载热体的加热效果。在一些实施例中,第二三通阀52也可以替换为两个电磁阀。相关实现方式可以参见图1-图5的实施例阐述,本说明书在此不再一一赘述。
72.由此,可以参见图8,对应到冷却器32采用干冷器322的实施例,复合制冷系统100在工作场景中的布置,与图1所示的工作场景布置相似。区别在于换热器31、冷却器32以及外部管网300等连接方式的变化。也即在图1所示的工作场景中,换热器31与冷凝器321并联,冷凝器321可以直接对冷媒进行散热;而在图8所示的工作场景中,干冷器322与外部管网300并联,干冷器322对载热体进行散热。
73.另一方面,在图8的示意中,干冷器322置于一密封的仓体内,该仓体开设有至少两个通风口,以便于外部空气从一个通风口进入该仓体,并与干冷器322完成热交换后,再从另一通风口流出。可以理解的,干冷器322所在的仓体与循环风道10之间相互隔开,外部空气不会通过循环风道10进入到数据中心的机房200内,以保证数据中心的机房200的环境清洁度。
74.而前述中提到制冷部20位于循环风道10内,在图8的示意中,表现为蒸发器22设置于循环风道10内。因为蒸发器22需要与送入数据中心的机房200内的空气进行接触换热,以对空气进行制冷,因此需要将蒸发器22设置于循环风道10内,与空气直接接触。而制冷部20中压缩机23,则可以如图8所示,位于循环风道10的外部。因为压缩机23在工作过程中可能产生热量,为了避免压缩机23的热量影响到复合制冷系统100的制冷效果,因此将压缩机23设置于循环风道10之外。电子膨胀阀21则可以置于循环风道10之内,或随压缩机23设置于循环风道10之外,电子膨胀阀21的位置不会对制冷效果产生较大影响。换热器31则可以与压缩机23设于同一仓体内,因为换热器31通过与外部管网300的换热实现冷媒的冷却效果,因此压缩机23工作时产生的热量对换热器31不会形成较大影响。
75.相对应的,在图1的示意中,冷凝器321也可以置于密封的仓体内,并通过两个通风
口实现外部空气在仓体内的流动,进而实现冷凝器321对冷媒的散热效果。冷凝器321所在的仓体也需要与循环风道10隔开,以保证数据中心的机房200的清洁度。
76.在图1的示意中,蒸发器22也设置于循环风道10内,用于与循环风道10内的空气直接接触,实现本技术复合制冷系统100的制冷功能。而电子膨胀阀21的位置、压缩机23的位置以及换热器31的位置,也与图8所示的方案类似,在保证复合制冷系统100正常工作的过程中,提升了复合制冷系统100内各组件的集成度。
77.一种实施例请参见图9,循环风道10内还设有换热芯13。换热芯13与循环风道10相互密封隔离,换热芯13位于出风口12与蒸发器22之间,且换热芯13处的室外风路还与冷却器32的风路串联。换热芯13的室外风路与循环风道10的风路相互隔离,换热芯13处的室外风路用于流通外部空气,并通过外部空气(图中示意为新风)与循环风道10的出风口12内的空气形成热交换,进而对出风口12流出的空气形成预散热,降低从出风口12流出的空气的温度。在一些实施例中,当外部的新风温度较高时,还可以在换热芯13处设置喷淋结构,用于对经过换热芯13的新风进行降温处理以实现预散热。该部分经预散热的空气再流通至蒸发器22处进行制冷,最后经循环风道10从送风口11进入到数据中心的机房200内。
78.外部空气在换热芯13处完成预散热之后,再进入到冷却器32内(图9中表现为冷凝器321),对冷却器32进行风冷散热(图中示意为排风)。因为在换热芯13中完成预散热的空气温度,相较于需要散热的冷媒的温度更低,因此外部空气在先进入换热芯13中形成预散热之后,依然可以保证其在冷凝器321处的散热效果。在图9实施例中,外部空气可以先后对循环风道10内的空气和冷凝器321中的空气进行散热,提升了外部空气的利用率,也相应降低了蒸发器22的工作负载,同样起到了节能的效果。
79.在本实施例中,因为换热芯13占据了一定的空间,因此换热器31和压缩机23也可以设置于循环风道10之内,以提升复合制冷系统100的集成度。
80.而在图10的实施例中,当冷却器32采用干冷器322实现时,也可以在循环风道10内设置换热芯13。该换热芯13同样位于出风口12与蒸发器22之间,用于引入外部空气对出风口12流出的空气进行预散热,以减轻蒸发器22的工作负载,实现节能的效果。另一方面,该换热芯13也可以与干冷器322串联,外部空气在换热芯13处完成热交换后,其空气温度相较于干冷器322中的载热体的温度也更低,因此外部空气在完成预散热之后,依然可以保证其在干冷器322处的散热效果。也即,在图10的实施例中,外部空气先后对循环风道10内的空气和干冷器322中的载热体进行散热,同样提升了对外部空气的利用率。
81.以上描述,仅为本技术的具体实施例,但本技术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技术揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,例如减少或添加结构件,改变结构件的形状等,都应涵盖在本技术的保护范围之内;在不冲突的情况下,本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此,本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征:


1.一种复合制冷系统,其特征在于,包括制冷部、散热部、第一管路、第二管路以及冷媒;所述第一管路连通于所述制冷部和所述散热部之间,用于将所述冷媒从所述散热部送入所述制冷部;所述制冷部与室内连通,用于利用所述冷媒对送入所述室内的空气进行降温;所述第二管路也连通于所述制冷部和所述散热部之间,用于将所述冷媒从所述制冷部送入所述散热部;其中,所述散热部包括换热器和冷却器,所述散热部对所述冷媒包括三种散热模式:在第一种散热模式中,所述散热部单独通过所述冷却器对所述冷媒进行风冷散热;在第二种散热模式中,所述散热部单独通过所述换热器将所述冷媒与外部管网中的载热体进行热量交换以进行散热;在第三种散热模式中,所述散热部同时通过所述冷却器和所述换热器对所述冷媒进行散热。2.根据权利要求1所述的复合制冷系统,其特征在于,所述冷却器为冷凝器,所述冷凝器与所述换热器并联,所述冷凝器用于对所述冷媒直接进行风冷散热。3.根据权利要求2所述的复合制冷系统,其特征在于,所述复合制冷系统还包括控制器和第一三通阀,所述第一三通阀的三个端口分别连通至所述第二管路、所述换热器和所述冷凝器,所述控制器通过控制所述第一三通阀,以调节所述散热部的散热模式。4.根据权利要求1所述的复合制冷系统,其特征在于,所述冷却器为干冷器,所述干冷器与所述外部管网并联,所述干冷器通过对所述载热体进行风冷散热,以实现对所述冷媒的间接风冷散热。5.根据权利要求4所述的复合制冷系统,其特征在于,所述复合制冷系统还包括控制器和第二三通阀,所述第二三通阀的三个端口分别连通至所述换热器、所述外部管网和所述干冷器,所述控制器通过控制所述第二三通阀,以调节所述散热部的散热模式。6.根据权利要求3或5所述的复合制冷系统,其特征在于,所述复合制冷系统还包括温度传感器,所述温度传感器设于所述室内,用于监测所述室内的温度,所述温度传感器与所述控制器电连接,所述控制器结合所述温度传感器监测到的温度值以控制所述第一三通阀或所述第二三通阀。7.根据权利要求1~6任一项所述的复合制冷系统,其特征在于,所述制冷部包括依次连通的电子膨胀阀、蒸发器和压缩机,其中所述电子膨胀阀位于所述蒸发器靠近所述第一管路一侧,所述压缩机位于所述蒸发器靠近所述第二管路一侧。8.根据权利要求1~7任一项所述的复合制冷系统,其特征在于,所述复合制冷系统还包括循环风道,所述循环风道的送风口和出风口分别连通至所述室内,所述制冷部设置于所述循环风道内,用于对所述出风口流出的空气进行制冷,并将制冷后的空气从所述送风口送入所述室内。9.根据权利要求8所述的复合制冷系统,其特征在于,所述循环风道内还设有换热芯,所述换热芯位于所述出风口与所述制冷部之间,所述换热芯处流动有外部空气,所述换热芯用于引入外部空气对所述出风口流出的空气进行预制冷。10.一种数据中心,其特征在于,包括机房以及如权利要求1~9任一项所述的复合制冷
系统;其中,所述制冷部与所述机房室内连通。11.根据权利要求10所述的数据中心,其特征在于,所述复合制冷系统包括控制器,所述机房内设有服务器,所述控制器与所述服务器通信连接,所述控制器用于结合所述服务器的工作负载以控制所述复合制冷系统的散热模式。

技术总结


本申请提供一种复合制冷系统。该系统包括制冷部、散热部、第一管路、第二管路以及冷媒。第一管路和第二管路均连通于制冷部和散热部之间,用于将冷媒从散热部送入制冷部,或反之。制冷部利用冷媒对送入室内的空气进行降温,散热部用于对冷媒进行散热。其中散热部包括换热器和冷却器,散热部对冷媒具有三种散热模式。且在两种散热模式下,换热器可以将冷媒与外部管网中的载热体进行热量交换以实现散热。本申请复合制冷系统通过换热器实现与外部管网的热交换功能,进而使得其工作中所产生的热量能至少部分传递至外部管网的载热体中,实现了能源的回收再利用。本申请还提供一种包括该复合制冷系统的数据中心。制冷系统的数据中心。制冷系统的数据中心。


技术研发人员:

宋金良 郑尧

受保护的技术使用者:

华为数字能源技术有限公司

技术研发日:

2021.06.10

技术公布日:

2022/12/12


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来源:专利查询检索下载-实用文体写作网版权所有,转载请保留出处。本站文章发布于 2022-12-16 14:14:19

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