串联式液气双通道数据中心制冷系统技术方案

本发明专利技术提供了一种串联式液气双通道数据中心制冷系统，属于数据中心制冷技术领域，包括冷却塔、第一换热器的二次侧和第二换热器的二次侧循环连通形成自然散热系统；第一换热器的一次侧、储液罐、氟泵、空调末端、电磁阀和压缩机循环连通形成气冷系统；气冷系统内还设置有与氟泵并联的第一单向阀，及与电磁阀和压缩机串联管路并联的第二单向阀；第二换热器的一次侧和液冷服务器机柜循环连通形成液冷系统；气冷系统、液冷系统分别通过第一换热器、第二换热器与自然散热系统进行热交换。本发明专利技术提供的串联式液气双通道数据中心制冷系统，占地空间小，能耗低。

Series liquid gas two channel data center refrigeration system

【技术实现步骤摘要】
串联式液气双通道数据中心制冷系统
本专利技术属于数据中心制冷
，更具体地说，是涉及一种串联式液气双通道数据中心制冷系统。
技术介绍
随着大数据、云计算的快速发展，数据中心越来越往大型化、高密度、高可靠性及绿色节能的方向发展。液气双通道冷却技术作为液冷技术的一个分支，因其具有支持高功率服务器、可使用自然风冷却、能耗低等优点，广泛用于数据中心的制冷系统中。液气双通道技术通常采用两套独立系统--液冷系统和气冷系统。服务器CPU等电子元器件发热量占整个数据中心发热的70％-80％，其热量由液冷系统带走；数据中心剩余20％-30％的热量由空调末端的气冷系统带走。液冷系统和气冷系统分别独立设置，占地面积大，所需设备和管路多，成本高，不利于集成化发展。又由于数据中心内20％的热量通常由压缩机机械制冷带走，消耗了部分电能资源。根据T/CIE051-2018《液/气双通道散热数据中心数据中心设计规范》的要求，气冷通道机柜进风区域的温度为18℃-30℃，南方夏天部分日期冷却塔的出水温度已经超过了30℃，为了满足规范及数据中心的可靠性，完全使用自然散热已无法满足使用要求。目前数据中心用的液气双通道制冷系统急需改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种串联式液气双通道数据中心制冷系统，旨在解决目前的数据中心制冷系统占地面积大，所需设备和管路多，能耗高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种串联式液气双通道数据中心制冷系统，包括：冷却塔、第一换热器、储液罐、氟泵、膨胀阀、空调末端、电磁阀、压缩机、第二换热器和液冷服务器机柜；所述冷却塔、所述第一换热器的二次侧和所述第二换热器的二次侧循环连通形成自然散热系统；所述第一换热器的一次侧、所述储液罐、所述氟泵、所述空调末端、所述电磁阀和所述压缩机循环连通形成气冷系统；所述气冷系统内还设置有与所述氟泵并联的第一单向阀，及与所述电磁阀和所述压缩机串联管路并联的第二单向阀；所述第二换热器的一次侧和所述液冷服务器机柜循环连通形成液冷系统；所述气冷系统、所述液冷系统分别通过所述第一换热器、所述第二换热器与所述自然散热系统进行热交换。进一步地，所述压缩机与所述第一换热器的一次侧之间还串联有第三单向阀，所述电磁阀、所述压缩机和所述第三单向阀串联形成压缩机制冷管路，所述压缩机制冷管路与所述第二单向阀并联。进一步地，所述第二换热器的一次侧的出口和所述液冷服务器机柜的入口之间还设置有第一循环泵。进一步地，所述液冷系统内设置有连通所述第二换热器的一次侧出口和入口的第一旁路，及用于调节所述液冷服务器机柜的出水向所述第一旁路入口和/或所述第二换热器一次侧入口供应量的第一三通阀；所述液冷服务器机柜的出水能够经所述述第一三通阀的入口和第一出口流至所述第二换热器的入口，还能够经所述第一三通阀的入口、第二出口、所述第一旁路与所述第二换热器的出水汇流并回流至所述液冷服务器机柜的入口。进一步地，所述自然散热系统内还设置有用于检测所述第一换热器二次侧入口水温的第一温度检测装置、用于检测所述第一换热器二次侧出口水温的第二温度检测装置、用于检测所述第二换热器二次侧入口水温的第三温度检测装置和用于检测所述第二换热器二次侧出口水温的第四温度检测装置。进一步地，所述自然散热系统内还设置有连通所述冷却塔出口和入口的第二旁路、连通所述第一换热器二次侧入口与所述第二换热器二次侧入口的第三旁路、用于调节所述第一换热器二次侧出水向所述冷却塔入口和/或所述第二旁路入口供应量的第二三通阀，及用于调节所述冷却塔出水与所述第二旁路出水的汇流液体向所述第一换热器一次侧入口和/或所述第三旁路入口供应量的第三三通阀。进一步地，所述第一温度检测装置、所述第二温度检测装置、所述第三温度检测装置、所述第四温度检测装置、所述第二三通阀和所述第三三通阀分别与控制装置连接；所述控制装置能够通过所述第一换热器和所述第二换热器的温度调节所述第二三通阀和/或所述第三三通阀的开度。进一步地，所述冷却塔出口与所述第二旁路出口之间设置有第二循环泵。进一步地，所述自然散热系统内还设置有连通所述第二换热器二次侧入口和出口的第四旁路，及用于调节所述第一换热器二次侧出水与所述第三旁路出水的混合液体向所述第二换热器二次侧的入口和/或所述第二换热器二次侧的出口供应量的第四三通阀。本专利技术提供的串联式液气双通道数据中心制冷系统的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术串联式液气双通道数据中心制冷系统将液冷系统与气冷系统串联在一起，共用冷却塔，大大减少了设备与管路投入，降低了购置及生产成本，节约了空间，便于统一管理与调节控制，提高了制冷效率，不仅适合大型数据中心，同时适用体积狭小的集装箱数据中心制冷，具有模块化的特点。又由于液冷系统中的第二换热器二次侧的进水温度可达到40℃，将液冷系统与气冷系统串联在一起，气冷系统经过第一换热器换出来的较高温度水进入第二换热器，供液冷系统换热使用，有效提高了液冷系统的进出水温度，进而达到了节能目的。另外，全年大约使用压缩机制冷可带走数据中心5％-10％的热量，此时制冷系统消耗电能较大。氟泵系统全年可充分利用冷却塔的自然风冷来散热，大约可带走数据中心10％-15％的热量。已知液冷系统可带走数据中心80％的热量，综上所述，利用液气双通道与氟泵相结合的集成系统，可带走数据中心90％-95％(其中液冷系统占80％，氟泵系统占10％-15％)的热量，仅5％-10％的数据中心热量使用压缩机机械制冷，从而使数据中心节能降耗显著。又由于采用本专利技术提供的带氟泵的串联式液气双系统数据中心制冷系统，仅在夏季温度较高时需要开启压缩机，有效降低了压缩机的使用时长，实现了全年大部分时间的自然冷却，从而解决了大型高热功率密度数据中心散热问题，进一步降低了电能消耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的串联式液气双通道数据中心制冷系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的控制结构框线示意图。图中：1、冷却塔；2、第一换热器；3、储液罐；4、氟泵；5、膨胀阀；6、空调末端；7、电磁阀；8、压缩机；9、第二换热器；10、控制装置；11、液冷服务器机柜；12、第一单向阀；13、第二单向阀；14、第三单向阀；15、第一循环泵；16、第一旁路；17、第一三通阀；18、第一温度检测装置；19、第二温度检测装置；20、第三温度检测装置；21、第四温度检测装置；22、第二循环泵；23、第二旁路；24、第三旁路；25、第二三通阀；26、第三三通阀；27、第四旁路；28、第四三通阀。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请一并参阅图1，现对本专利技术实施例提供的串联式液气双通道数据中心制冷系统进行说明。所述串联式液气双通道数据中心制冷系统，包括冷却塔1、第一换热器2、储液罐3、氟泵4、膨胀阀5、空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.串联式液气双通道数据中心制冷系统，其特征在于：包括冷却塔、第一换热器、储液罐、氟泵、膨胀阀、空调末端、电磁阀、压缩机、第二换热器和液冷服务器机柜；所述冷却塔、所述第一换热器的二次侧和所述第二换热器的二次侧循环连通形成自然散热系统；所述第一换热器的一次侧、所述储液罐、所述氟泵、所述空调末端、所述电磁阀和所述压缩机循环连通形成气冷系统；所述气冷系统内还设置有与所述氟泵并联的第一单向阀，及与所述电磁阀和所述压缩机串联管路并联的第二单向阀；所述第二换热器的一次侧和所述液冷服务器机柜循环连通形成液冷系统；所述气冷系统、所述液冷系统分别通过所述第一换热器、所述第二换热器与所述自然散热系统进行热交换。

【技术特征摘要】
1.串联式液气双通道数据中心制冷系统，其特征在于：包括冷却塔、第一换热器、储液罐、氟泵、膨胀阀、空调末端、电磁阀、压缩机、第二换热器和液冷服务器机柜；所述冷却塔、所述第一换热器的二次侧和所述第二换热器的二次侧循环连通形成自然散热系统；所述第一换热器的一次侧、所述储液罐、所述氟泵、所述空调末端、所述电磁阀和所述压缩机循环连通形成气冷系统；所述气冷系统内还设置有与所述氟泵并联的第一单向阀，及与所述电磁阀和所述压缩机串联管路并联的第二单向阀；所述第二换热器的一次侧和所述液冷服务器机柜循环连通形成液冷系统；所述气冷系统、所述液冷系统分别通过所述第一换热器、所述第二换热器与所述自然散热系统进行热交换。2.如权利要求1所述的串联式液气双通道数据中心制冷系统，其特征在于：所述压缩机与所述第一换热器的一次侧之间还串联有第三单向阀，所述电磁阀、所述压缩机和所述第三单向阀串联形成压缩机制冷管路，所述压缩机制冷管路与所述第二单向阀并联。3.如权利要求1所述的串联式液气双通道数据中心制冷系统，其特征在于：所述第二换热器的一次侧的出口和所述液冷服务器机柜的入口之间还设置有第一循环泵。4.如权利要求1所述的串联式液气双通道数据中心制冷系统，其特征在于：所述液冷系统内设置有连通所述第二换热器的一次侧出口和入口的第一旁路，及用于调节所述液冷服务器机柜的出水向所述第一旁路入口和/或所述第二换热器一次侧入口供应量的第一三通阀；所述液冷服务器机柜的出水能够经所述述第一三通阀的入口和第一出口流至所述第二换热器的入口，还能够经所述第一三通阀的入口、第二出口、所述第一旁路与所述第二换热器的出水汇流并回流至所述液冷服务器机柜的入口。5.如权利要求1-4任...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾兴旺，陈皓，陈凤，林清民，
申请(专利权)人：厦门华睿晟智能科技有限责任公司，科华恒盛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35