一种边缘数据中心空调系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种边缘数据中心空调系统，采用热管换热原理，包括室内蒸发单元、室外冷却单元，室内蒸发单元可选择热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、热管吊顶空调等一种或多种蒸发方式，可实现集中供冷和兼容高密度分布式供冷需求；室外冷却单元包括自然冷却模块和压缩机制冷模块，自然冷却模块及压缩机制冷模块与室内蒸发单元均通过总集气管、总集液管连通，分别形成制冷剂利用重力驱动的热管循环回路；优先利用自然冷却模块进行冷却，当自然冷却模块不能全部或部分满足室外冷却需求时，开启压缩机制冷模块进行完全制冷或辅助制冷，实现室内蒸发单元与室外冷却单元的热管节能循环。

【技术实现步骤摘要】
一种边缘数据中心空调系统
本技术涉及高散热密度机房排热领域，涉及一种空调系统，特别涉及一种边缘数据中心空调系统。
技术介绍
移动互联网、物联网的快速发展推动了5G时代到来。为满足5G与固定宽带业务发展的性能需求，更好地支撑超高可靠、超低时延业务场景，唯一有效方式为在靠近用户的网络边缘侧构建业务平台，提供存储、计算、网络等资源，将部分关键业务应用下沉到接入网络边缘，以减少网络传输和多级转发带来的带宽与时延损耗。业界将这种在网络边缘侧部署的新型基础设施称为边缘数据中心。边缘数据中心的建设单体设备数量少(通常机架数量60台以内，机柜布置1至4列)，设备种类多，包括传输、计算、存储、防火墙等设备。因此要求与之配套的空调系统能够“快速安装”、“配置灵活”、“节能高效”。水冷式冷源的数据中心，虽制冷容量较大，能效比相对较高，但室外设备较多，系统复杂度高且初投资较高，占用室外面积大，安装比较麻烦，模块化实现难度较大，难以实现“快速安装”、“配置灵活”；且在寒冷地区，水冷式冷源的数据中心能效相对较高，但适合水冷式冷源的地区可能存在水资源匮乏的问题。风冷式冷源的数据中心，制冷容量较小，符合边缘数据中心一般规模较小且冷量需求较小的特点，且结构紧凑，设备数量较少，系统简单且初投资较低，占用室外面积小，安装简便，模块化实现难度较小；通过合理的系统设计，可实现边缘数据中心空调“快速安装”、“配置灵活”。目前采用风冷式冷源的数据中心，为保障系统能效，一定程度上应用了自然冷源。如采用自然冷却与压缩制冷完全独立的双循环式氟泵空调系统，其特点是自然冷却与压缩制冷完全独立，可充分利用自然冷源，系统标准配置含制冷剂泵，可靠性较低；还有采用自然冷却与压缩制冷共用一套系统的氟泵空调系统，系统可在自然冷却与压缩制冷之间切换但不能同时运行；因自然冷却与压缩制冷有共用管路，管路中的润滑油影响自然冷却换热，导致自然冷源利用效果较差，另外，系统中含制冷剂泵和阀门，可靠性较差。
技术实现思路
针对现有技术的缺点和不足，本技术旨在提供一种边缘数据中心空调系统，采用热管换热原理，包括室内蒸发单元、室外冷却单元，室内蒸发单元可选择热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、热管吊顶空调等一种或多种蒸发方式，可实现集中供冷和兼容高密度分布式供冷需求；室外冷却单元采用自然冷却模块与压缩机制冷模块独立的风冷冷却方式；自然冷却模块中的热管冷凝器及压缩机制冷模块中的中间换热器与室内蒸发单元均通过总集气管、总集液管连通，所述自然冷却模块中的所述热管冷凝器及所述压缩机制冷模块中的所述中间换热器与所述室内蒸发单元之间有一定的高度差，所构成的热管循环系统中的制冷剂利用重力驱动；来自室内蒸发单元的制冷剂蒸气，经过自然冷却模块中的热管冷凝器冷凝后，热量由自然冷却模块中的冷凝风机Ⅰ强化排放至室外；经过压缩机制冷模块中的中间换热器冷凝的制冷剂蒸气，其热量由中间换热器的热侧传至中间换热器的冷侧，中间换热器冷侧中的制冷剂吸热蒸发，经压缩机压缩后由空调冷凝器及冷凝风机Ⅱ强制排除室外；优先利用自然冷却模块进行冷凝，当自然冷却模块不能全部或部分满足室外冷却需求时，开启压缩机制冷模块进行完全制冷或辅助制冷，实现室内蒸发模块与室外冷却模块的热管节能循环；本技术的边缘数据中心空调系统，自然冷却模块与压缩机制冷模块相对独立，可同时高效运行且可实现两种冷却模式无级切换；自然冷却模块中的热管冷凝器及压缩机制冷模块中的中间换热器与室内蒸发单元形成的管路中，当利用重力驱动不能满足制冷剂流动动力需求时，可选装制冷剂泵，从而实现系统更广范围的应用同时，保障系统节能高效及可靠运行；室内蒸发单元、室外冷却单元均可实现模块化设计，热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、热管吊顶空调均可采用柔性快速连接方式并入所述总集气管、总集液管，可实现边缘数据中心空调快速部署。本技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种边缘数据中心空调系统，包括室内蒸发单元、室外冷却单元，其特征在于：--所述室内蒸发单元，包括热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、和/或热管吊顶空调，所述热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、热管吊顶空调中均包括蒸发吸热换热器，且各所述蒸发吸热换热器的排气口均与一总集气管连通、进液口均与一总集液管连通；--所述室外冷却单元，至少包括相互独立的自然冷却模块和压缩机制冷模块，其中，所述自然冷却模块，至少包括热管冷凝器；所述压缩机制冷模块，至少包括中间换热器、压缩机、空调冷凝器和节流装置，且所述中间换热器的冷侧、压缩机、空调冷凝器和节流装置之间通过管路依次连通形成一制冷剂压缩循环回路；所述热管冷凝器、中间换热器的设置位置均高于所述室内蒸发单元中各蒸发吸热换热器，且所述热管冷凝器与所述室内蒸发单元中的各蒸发吸热换热器之间通过所述总集气管、总集液管连通从而形成第一热管循环回路，所述中间换热器的热侧与所述室内蒸发单元中的各蒸发吸热换热器之间通过所述总集气管、总集液管连通从而形成第二热管循环回路，所述第一热管循环回路、第二热管循环回路中的制冷剂均利用重力驱动。本技术的边缘数据中心空调系统中，来自所述室内蒸发单元中各蒸发吸热换热器的制冷剂蒸气，经过所述自然冷却模块中热管冷凝器的冷凝后热量排放至室外，经过所述压缩机制冷模块中间换热器热侧的制冷剂蒸气，其热量由所述中间换热器的热侧传至所述中间换热器的冷侧，所述中间换热器冷侧中的制冷剂吸热蒸发，经所述压缩机压缩后由所述空调冷凝器将热量排至室外。优选地，所述热管冷凝器、空调冷凝器均配置有冷凝风机。优选地，所述室外冷却单元包括自然冷却模式、压缩制冷模式和自然冷却+压缩制冷模式：当所述室外冷却单元处于自然冷却模式时，关闭所述压缩机制冷模块，仅运行所述自然冷却模块；当所述室外冷却单元处于压缩制冷模式时，关闭所述自然冷却模块，仅运行所述压缩机制冷模块；当所述室外冷却单元处于自然冷却+压缩制冷模式时，同时运行所述压缩机制冷模块和自然冷却模块。进一步地，当需要所述室外冷却单元进行冷却时，优先利用所述自然冷却模块进行自然冷却，且所述自然冷却模式、压缩制冷模式间为无级切换。进一步地，当室外环境温度低于一设定温度后，所述系统自动运行低耗电量的自然冷却模式；当室外环境温度高于所述设定温度而不能满足利用自然冷源条件时，采用仅开启所述压缩机制冷模块的压缩制冷模式；当室外环境温度低于所述设定温度，且利用所述自然冷却模式不能满足冷凝需求时，采用同时启动所述自然冷却模块和所述压缩机制冷模块的自然冷却+压缩制冷模式。优选地，所述自然冷却模块、压缩机制冷模块相互独立，使得所述自然冷却模块中的热管冷凝器运行不受所述压缩机制冷模块中的润滑油影响。本技术的边缘数据中心空调系统中，所述室内蒸发单元可根据需求，采用模块化设计理念，在所述总集气管、总集液管上，选择性单独采用所述热管立柜机，集中送风从而实现集中供冷需求，且可结合封闭通道技术，顶部天窗、通道门与机柜解耦，能够很好地适应边缘数据中心设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边缘数据中心空调系统，包括室内蒸发单元、室外冷却单元，其特征在于：/n--所述室内蒸发单元，包括热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、和/或热管吊顶空调，所述热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、热管吊顶空调中均包括蒸发吸热换热器，且各所述蒸发吸热换热器的排气口均与一总集气管连通、进液口均与一总集液管连通；/n--所述室外冷却单元，至少包括相互独立的自然冷却模块和压缩机制冷模块，其中，/n所述自然冷却模块，至少包括热管冷凝器；/n所述压缩机制冷模块，至少包括中间换热器、压缩机、空调冷凝器和节流装置，且所述中间换热器的冷侧、压缩机、空调冷凝器和节流装置之间通过管路依次连通形成一制冷剂压缩循环回路；/n所述热管冷凝器、中间换热器的设置位置均高于所述室内蒸发单元中各蒸发吸热换热器，且所述热管冷凝器与所述室内蒸发单元中的各蒸发吸热换热器之间通过所述总集气管、总集液管连通从而形成第一热管循环回路，所述中间换热器的热侧与所述室内蒸发单元中的各蒸发吸热换热器之间通过所述总集气管、总集液管连通从而形成第二热管循环回路，所述第一热管循环回路、第二热管循环回路中的制冷剂均利用重力驱动。/n

【技术特征摘要】
1.一种边缘数据中心空调系统，包括室内蒸发单元、室外冷却单元，其特征在于：
--所述室内蒸发单元，包括热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、和/或热管吊顶空调，所述热管立柜机、热管列间空调、热管背板空调、热管吊顶空调中均包括蒸发吸热换热器，且各所述蒸发吸热换热器的排气口均与一总集气管连通、进液口均与一总集液管连通；
--所述室外冷却单元，至少包括相互独立的自然冷却模块和压缩机制冷模块，其中，
所述自然冷却模块，至少包括热管冷凝器；
所述压缩机制冷模块，至少包括中间换热器、压缩机、空调冷凝器和节流装置，且所述中间换热器的冷侧、压缩机、空调冷凝器和节流装置之间通过管路依次连通形成一制冷剂压缩循环回路；
所述热管冷凝器、中间换热器的设置位置均高于所述室内蒸发单元中各蒸发吸热换热器，且所述热管冷凝器与所述室内蒸发单元中的各蒸发吸热换热器之间通过所述总集气管、总集液管连通从而形成第一热管循环回路，所述中间换热器的热侧与所述室内蒸发单元中的各蒸发吸热换热器之间通过所述总集气管、总集液管连通从而形成第二热管循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯剑超，刘志辉，庞晓风，周健健，李宾，许荣兴，张德军，
申请(专利权)人：北京纳源丰科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11