制冷系统机组

文档序号:806007 发布日期:2021-03-26 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 制冷系统机组 (Refrigerating system unit ) 是由 潘劲松 秦雨峰 李鹏飞 周晓晓 于 2019-09-24 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种制冷系统机组,用于为数据中心制冷,包括:压缩制冷循环系统,包括第一循环管路和的第一冷凝器,第一冷凝器设置在第一循环管路上;热管制冷循环系统,包括第二循环管路和第二冷凝器,第二冷凝器设置在第二循环管路上;湿膜预冷结构,用于对第二冷凝器和第一冷凝器预冷散热;喷淋循环系统,包括喷淋循环管路和喷淋端头,喷淋端头用于向第二冷凝器和/或湿膜预冷结构喷淋冷却液。本发明解决了现有技术中的用于对数据中心制冷的空调系统不仅存在能效低、制冷性能差的问题,而且受工作环境因素的影响,传统蒸发冷却空调系统的冷凝器处易结垢,从而会导致冷凝器处散热不佳,进而严重影响了制冷系统的正常工作等问题。(The invention provides a refrigerating system unit for refrigerating a data center, which comprises: the compression refrigeration cycle system comprises a first circulation pipeline and a first condenser, wherein the first condenser is arranged on the first circulation pipeline; the heat pipe refrigeration circulating system comprises a second circulating pipeline and a second condenser, and the second condenser is arranged on the second circulating pipeline; the wet film precooling structure is used for precooling and radiating the second condenser and the first condenser; and the spraying circulating system comprises a spraying circulating pipeline and a spraying end head, and the spraying end head is used for spraying cooling liquid to the second condenser and/or the wet film precooling structure. The invention solves the problems that the air-conditioning system for refrigerating the data center in the prior art has low energy efficiency and poor refrigerating performance, and is influenced by working environment factors, and the condenser of the traditional evaporative cooling air-conditioning system is easy to scale, so that the heat dissipation of the condenser is poor, and the normal operation of the refrigerating system is seriously influenced.)

制冷系统机组

技术领域

本发明涉及制冷技术领域,具体而言,涉及一种制冷系统机组。

背景技术

近年来,大中型数据中心的建设呈快速增长的趋势,金融、通信、石化等行业企业以及政府机构均需要建设独立的的数据中心。数据中心在工作中会产生较多的热量,为了维持数据中心的正常运行,需要做到对数据中心的环境温度精确控制,因此,现有的数据中心需要利用制冷系统对其冷却降温,以确保数据设备处于理想的工况温度下稳定运动。

而现有的用于对数据中心制冷的空调系统采用传统的空调制冷系统,其不仅存在能效低、制冷性能差、耗水量高等的问题,而且受工作环境因素的影响,传统蒸发冷却空调系统的冷凝器处易结垢,从而会导致冷凝器处散热不佳,进而严重影响了制冷系统的正常工作。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种制冷系统机组,以解决现有技术中的用于对数据中心制冷的空调系统不仅存在能效低、制冷性能差的问题,而且受工作环境因素的影响,传统蒸发冷却空调系统的冷凝器处易结垢,从而会导致冷凝器处散热不佳,进而严重影响了制冷系统的正常工作等问题。

为了实现上述目的,本发明提供了一种制冷系统机组,用于为数据中心制冷,包括:压缩制冷循环系统,压缩制冷循环系统包括第一循环管路和的第一冷凝器,第一冷凝器设置在第一循环管路上;热管制冷循环系统,热管制冷循环系统包括第二循环管路和第二冷凝器,第二冷凝器设置在第二循环管路上;湿膜预冷结构,湿膜预冷结构位于第二冷凝器的外侧,以对第二冷凝器和第一冷凝器预冷散热;喷淋循环系统,喷淋循环系统包括喷淋循环管路和喷淋端头,喷淋端头设置在喷淋循环管路上,且第二冷凝器和/或湿膜预冷结构的上方设置有至少一个喷淋端头,喷淋端头用于向第二冷凝器和/或湿膜预冷结构喷淋冷却液。

进一步地,喷淋循环系统还包括依次设置在喷淋循环管路上的集水槽结构、喷淋泵和流量调节阀,其中,集水槽结构并位于第二冷凝器和湿膜预冷结构的下方,以接收其上流下的冷却液;喷淋泵用于将集水槽结构内的冷却液通过喷淋循环管路泵送至喷淋端头处,流量调节阀用于调节喷淋端头的喷淋量。

进一步地,压缩制冷循环系统还安装基架,安装基架设置在数据中心的外部;包括压缩机和第一蒸发器,压缩机和第一蒸发器均设置在第一循环管路上,且压缩机安装在安装基架上,并位于第一冷凝器的底部,且第一蒸发器设置在数据中心的内部。

进一步地,压缩制冷循环系统还包括膨胀阀、储液器、蒸发冷凝器和气液分离器,其中,膨胀阀和储液器设置在第一循环管路上,并沿远离第一冷凝器的方向依次设置在第一冷凝器和第一蒸发器之间,第一冷凝器至第一蒸发器之间的部分第一循环管路以及由第一蒸发器至压缩机之间的部分第一循环管路均流经蒸发冷凝器,以在蒸发冷凝器的位置处进行热交换,气液分离器设置在第一循环管路上并位于蒸发冷凝器和压缩机之间。

进一步地,热管制冷循环系统还包括第二蒸发器,第二蒸发器设置在第二循环管路上,且第二蒸发器设置在数据中心的内部;第一蒸发器为多个,第二蒸发器为多个,其中,多个第一蒸发器相互并联设置,多个第二蒸发器相互并联设置,且多个第一蒸发器和多个第二蒸发器一一对应地相邻设置。

进一步地,第二蒸发器位于第一蒸发器的前部,数据中心内部回风先流经第二蒸发器再流经第一蒸发器。

进一步地,制冷系统机组还包括安装基架,安装基架为立方体框架,安装基架具有相间隔的上层安装空间和下层安装空间,第一冷凝器、第二冷凝器和湿膜预冷结构均设置在上层安装空间内,其中,第一冷凝器为相并联的两个,两个第一冷凝器在安装基架的宽度方向上相对设置;第二冷凝器为相并联两个,两个第二冷凝器在安装基架的宽度方向上一一对应地设置在两个第一冷凝器的外侧;湿膜预冷结构为两个,两个湿膜预冷结构在安装基架的宽度方向上一一对应地设置在两个第二冷凝器的外侧。

进一步地,制冷系统机组还包括冷凝风机,冷凝风机设置在安装基架上并位于第一冷凝器和第二冷凝器的上方,安装基架的宽度方向的两侧形成有进风端口,且进风端口位于上层安装空间的位置处,冷凝风机的顶部形成出风端口。

进一步地,冷凝风机为两台,两台冷凝风机沿安装基架的长度方向上并列设置。

进一步地,湿膜预冷结构包括固定框架和湿膜体,其中,固定框架与安装基架可拆卸地连接,湿膜体设置在固定框架上,且湿膜体为由亲水的材料制成的蜂窝状结构。

应用本发明的技术方案,提供了一种用于为数据中心制冷降温的制冷系统机组,其包括压缩制冷循环系统和热管制冷循环系统两套独立循环的制冷系统,从而大大地提升了对数据中心的制冷降温效果;且压缩制冷循环系统采用机械压缩制冷,热管制冷循环系统采用热管散热制冷,两者高效协同并叠加了蒸发冷却技术,有效地提升了制冷系统机组的能效。

此外,本申请利用设置在安装基架上并位于第二冷凝器的外侧的湿膜预冷结构,能够起到对第一冷凝器和第二冷凝器的预冷散热,以带走第一冷凝器和第二冷凝器处释放的一定的热量;具体而言,喷淋循环系统的喷淋端头能够向第二冷凝器和/或湿膜预冷结构上喷淋冷却液,冷却液在第二冷凝器和/或湿膜预冷结构上的蒸发便能够吸收第一冷凝器和第二冷凝器处产生的热量,此种散热方式具有高效环保的特点。

不仅如此,由于热管制冷循环系统利用其第二循环管路内的冷媒的相态变化重力循环流动,不存在外界的强制提高冷媒温度及压力冷凝换热,因此,第二冷凝器处的温度通常不会太高,通常在25℃至30℃之间,这样,在向第二冷凝器上喷淋冷却液便不会出现第二冷凝器的表面结垢现象,确保了制冷系统机组稳定工作。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的制冷系统机组的结构示意图;

图2示出了图1中的制冷系统机组的结构及工作原理示意图。

其中,上述附图包括以下附图标记:

10、安装基架;11、上层安装空间;12、下层安装空间;20、压缩制冷循环系统;21、第一循环管路;22、第一冷凝器;23、压缩机;24、第一蒸发器;25、膨胀阀;26、储液器;27、蒸发冷凝器;28、气液分离器;30、热管制冷循环系统;31、第二循环管路;32、第二冷凝器;33、第二蒸发器;40、湿膜预冷结构;41、固定框架;50、喷淋循环系统;51、喷淋循环管路;52、喷淋端头;53、集水槽结构;54、喷淋泵;55、流量调节阀;60、冷凝风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中的用于对数据中心制冷的空调系统不仅存在能效低、制冷性能差的问题,而且受工作环境因素的影响,传统蒸发冷却空调系统的冷凝器处易结垢,从而会导致冷凝器处散热不佳,进而严重影响了制冷系统的正常工作等问题,本发明提供了一种制冷系统机组。

如图1和图2所示,制冷系统机组用于为数据中心制冷,包括安装基架10、压缩制冷循环系统20、热管制冷循环系统30、湿膜预冷结构40和喷淋循环系统50,安装基架10设置在数据中心的外部,压缩制冷循环系统20包括第一循环管路21和的第一冷凝器22,第一冷凝器22设置在第一循环管路21上,并安装在安装基架10上,热管制冷循环系统30包括第二循环管路31和第二冷凝器32,第二冷凝器32设置在第二循环管路31上,并安装在安装基架10上,湿膜预冷结构40设置在安装基架10上并位于第二冷凝器32的外侧,以对第二冷凝器32和第一冷凝器22预冷散热,喷淋循环系统50包括喷淋循环管路51和喷淋端头52,喷淋端头52设置在喷淋循环管路51上,且第二冷凝器32和/或湿膜预冷结构40的上方设置有至少一个喷淋端头52,喷淋端头52用于向第二冷凝器32和/或湿膜预冷结构40喷淋冷却液。

由于制冷系统机组包括压缩制冷循环系统20和热管制冷循环系统30两套独立循环的制冷系统,从而大大地提升了数据中心的制冷系统机组的综合能效;且压缩制冷循环系统20采用机械压缩制冷,热管制冷循环系统30采用热管散热制冷,两者高效协同并叠加了蒸发冷却技术,有效地提升了制冷系统机组的能效。

此外,本申请利用设置在安装基架10上并位于第二冷凝器32的外侧的湿膜预冷结构40,能够起到对第一冷凝器22和第二冷凝器32的预冷散热,以带走第一冷凝器22和第二冷凝器32处释放的一定的热量;具体而言,喷淋循环系统50的喷淋端头52能够向第二冷凝器32和/或湿膜预冷结构40上喷淋冷却液,冷却液在第二冷凝器32和/或湿膜预冷结构40上的蒸发便能够吸收第一冷凝器22和第二冷凝器32处产生的热量,此种散热方式具有高效环保、耗水量低的特点。

不仅如此,由于热管制冷循环系统30利用其第二循环管路31内的冷媒的相态变化重力循环流动,不存在外界的强制提高冷媒温度及压力冷凝换热,因此,第二冷凝器处的温度通常不会太高,通常在25℃至30℃之间,这样,在向第二冷凝器32上喷淋冷却液便不会出现第二冷凝器32的表面结垢现象,确保了制冷系统机组稳定工作。

如图2所示,喷淋循环系统50还包括依次设置在喷淋循环管路51上的集水槽结构53、喷淋泵54和流量调节阀55,其中,集水槽结构53安装在安装基架10上并位于第二冷凝器32和湿膜预冷结构40的下方,以接收其上流下的冷却液;喷淋泵54用于将集水槽结构53内的冷却液通过喷淋循环管路51泵送至喷淋端头52处,流量调节阀55用于调节喷淋端头52的喷淋量。这样,实现了喷淋循环系统50循环泵送冷却液,使得喷淋循环系统50具有节约使用冷却液的性能;且冷却液在流经第二冷凝器32时,会带走第二冷凝器32处的热量,同时冷却液还能够附着在湿膜预冷结构40上,附着在湿膜预冷结构40上的冷却液蒸发同样能够带走热量,实现对第一冷凝器22和第二冷凝器32的冷却降温。

需要补充说明的是,喷淋循环系统50在室外空气质量较差的地区使用时,可以起到对空气的过滤及净化的作用。对于喷淋循环系统50的喷淋量的控制,根据喷淋循环系统50的进出口处的温湿度传感器T0和T1与设定值T的比较而控制喷淋泵54的转速及流量调节阀55的开度。

可选地,冷却液为水,需要说明的是,集水槽结构53连通有补液装置,集水槽结构53内设置有浮球阀,当集水槽结构53内的液位低于预设值时,喷淋循环系统50便能够通过控制补液装置实现对集水槽结构53的自动补水。

如图1和图2所示,为了实现压缩制冷循环系统20高效稳定地工作,确保对数据中心制冷的制冷效果,压缩制冷循环系统20还包括压缩机23和第一蒸发器24,压缩机23和第一蒸发器24均设置在第一循环管路21上,且压缩机23安装在安装基架10上,并位于第一冷凝器22的底部,且第一蒸发器24设置在数据中心的内部。

如图2所示,为了确保压缩制冷循环系统20的功能完整性,压缩制冷循环系统20还包括膨胀阀25、储液器26、蒸发冷凝器27和气液分离器28,其中,膨胀阀25和储液器26设置在第一循环管路21上,并沿远离第一冷凝器22的方向依次设置在第一冷凝器22和第一蒸发器24之间,第一冷凝器22至第一蒸发器24之间的部分第一循环管路21以及由第一蒸发器24至压缩机23之间的部分第一循环管路21均流经蒸发冷凝器27,以在蒸发冷凝器27的位置处进行热交换,气液分离器28设置在第一循环管路21上并位于蒸发冷凝器27和压缩机23之间。这样,蒸发冷凝器27的设置进一步对第一循环管路21内流动的冷媒的热量进行再利用,有利于降低制冷系统机组的整体能耗,有利于能源的充分利用。

如图2所示,为了确保热管制冷循环系统30的结构完整性,以确保其稳定工作,热管制冷循环系统30还包括第二蒸发器33,第二蒸发器33设置在第二循环管路31上,且第二蒸发器33设置在数据中心的内部;第一蒸发器24为多个,第二蒸发器33为多个,其中,多个第一蒸发器24相互并联设置,多个第二蒸发器33相互并联设置,且多个第一蒸发器24和多个第二蒸发器33一一对应地相邻设置。

需要说明的是,本申请的热管制冷循环系统30的第二循环管路31内流动的冷媒靠自身重力以及温度梯度作为流动驱动力,在本申请中,第二冷凝器32的高于第二蒸发器33。

在本申请中,如图1所示,安装基架10为立方体框架,安装基架10具有相间隔的上层安装空间11和下层安装空间12,第一冷凝器22、第二冷凝器32和湿膜预冷结构40均设置在上层安装空间11内,其中,第一冷凝器22为相并联的两个,两个第一冷凝器22在安装基架10的宽度方向上相对设置;第二冷凝器32为相并联两个,两个第二冷凝器32在安装基架10的宽度方向上一一对应地设置在两个第一冷凝器22的外侧;湿膜预冷结构40为两个,两个湿膜预冷结构40在安装基架10的宽度方向上一一对应地设置在两个第二冷凝器32的外侧。

还需要说明的是,为了确保制冷系统机组的结构紧凑性,压缩制冷循环系统20的大部分组件均设置在下层安装空间12内,例如压缩机23、膨胀阀25、储液器26、蒸发冷凝器27、气液分离器28以及部分的在第一循环管路21。

如图1所示,两个第一冷凝器22呈V字型设置,且呈V字型设置的两个第一冷凝器22的敞口位于上方。这样,上层安装空间11和下层安装空间12在两个第一冷凝器22的外侧底部位置处会形成开口结构,用于避让第一循环管路21,有利于第一循环管路21与第一冷凝器22的连接,以及第二循环管路31与第二冷凝器32的连接,提升了制冷系统机组的整体结构合理性。

如图1和图2所示,制冷系统机组还包括冷凝风机60,冷凝风机60设置在安装基架10上并位于第一冷凝器22和第二冷凝器32的上方,安装基架10的宽度方向的两侧形成有进风端口,且进风端口位于上层安装空间11的位置处,冷凝风机60的顶部形成出风端口。冷凝风机60的设置同样能够起到对第一冷凝器22和第二冷凝器32的预冷散热作用,也就是说,风从进风端口向出风端口流动的过程中,会强制性依次经过湿膜预冷结构40、第二冷凝器32和第一冷凝器22,风流动经过上述三个部件时本申请会带走一定热量,更重要的是,风的流动会加速湿膜预冷结构40和第二冷凝器32上被喷淋循环系统50喷淋的冷却液的蒸发速率,从而有效地提升了对两者的散热降温效果。

还需要说明的是,制冷系统机组还具有压差检测模块,进风端口和出风端口的位置处均设置有压差检测模块,利用压差检测模块能够检测处进风端口和出风端口处的压力,使得制冷系统机组能够自动判断湿膜预冷结构40脏堵情况并反馈信息,以便于维护人员及时发现并对湿膜预冷结构40进行清理。具体而言,对于喷淋循环系统50的喷淋量的控制:根据进风端口处的压力传感器P1与出风端口处的压力传感器P2的差值△P来判断喷淋循环系统50的脏堵情况,当△P变大时,增加喷淋循环系统50的喷淋量,从而增强湿膜预冷结构40的喷淋填料表面(即湿膜体的表面)的冷却液流量,提升对湿膜预冷结构40的冲刷效果,缓解湿膜预冷结构40的脏堵现象。

此外,本申请的制冷系统机组具有脏堵报警功能:当进风端口处的压力传感器P1与出风端口处的压力传感器P2的差值△P高于设定值时,制冷系统机组将自动反馈信号至其监控系统,以利于维修人员对制冷系统机组及时维修,避免因维护不及时而造成制冷系统机组出现设备故障。

在本申请的优选实施例中,如图1所示,为了确保对上层安装空间11内积聚热量的散发效果,冷凝风机60为两台,两台冷凝风机60沿安装基架10的长度方向上并列设置。

如图1所示,湿膜预冷结构40包括固定框架41和湿膜体,其中,固定框架41与安装基架10可拆卸地连接,湿膜体设置在固定框架41上,且湿膜体为由亲水的材料制成的蜂窝状结构。这样,有利于对湿膜预冷结构40进行安装或拆卸,以便于更换湿膜体;此外,上述结构形式的湿膜体大大地增加了其整体表面积,从而有利于提升附着在其表面的冷却液的量,提高了湿膜预冷结构40对冷却液的蒸发效果,进而提高了湿膜预冷结构40对第一冷凝器22和第二冷凝器32的预冷散热效果。

优选地,湿膜体由塑料制成。

也就是说,本申请的制冷系统机组采用了双重的冷却蒸发技术,第一,通过冷凝风机60对湿膜预冷结构40、第二冷凝器32和第一冷凝器22的统一风冷降温;第二,通过喷淋循环系统50对热管制冷循环系统30的第二冷凝器32和/或湿膜预冷结构40进行喷淋冷却降温。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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发明的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,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示例可以具有不同的值。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。

为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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