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冷却系统

申请号 CN202211162931.2 申请日 2022-09-23 公开(公告)号 CN117812870A 公开(公告)日 2024-04-02
申请人 中国移动通信集团设计院有限公司; 中国移动通信集团有限公司; 发明人 高鹏; 韩海晓; 李震; 刘洪; 张学斌; 尹朝辉; 张家贝; 高英博; 李超; 闫伯阳; 吕昆明;
摘要 本 发明 提供一种冷却系统,包括:液冷 散热 系统和 风 冷散热系统,所述液冷散热系统包括:依次连接成环路的液冷 散热器 、载冷剂 泵 以及冷却设备,所述风冷散热系统包括中间换热器和补冷系统;中间换热器设置在液冷散热系统的环路上,补冷系统通过中间换热器对液冷散热系统进行补冷。通过上述方式,本发明 实施例 能够集成液冷散热系统与风冷散热系统,有利于提高散热性能,集成度高,应用场景广泛。
权利要求

1.一种冷却系统,其特征在于,所述冷却系统包括液冷散热系统和冷散热系统,所述液冷散热系统包括:依次连接成环路的液冷散热器(201)、载冷剂(301)以及冷却设备(401),所述风冷散热系统包括中间换热器(501)和补冷系统(11);中间换热器(501)设置在所述液冷散热系统的环路上,所述补冷系统(11)通过所述中间换热器(501)对所述液冷散热系统进行补冷。
2.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述补冷系统(11)包括:第一控制泵(611)、蒸发器(411)、第一膨胀(911)、第二膨胀阀(912)以及冷凝器(412);所述第一控制泵(611)的第一端与所述蒸发器(411)的第一端以及所述中间换热器(501)的第一端连接,所述第一控制泵(611)的第二端与所述冷凝器(412)的第一端连接,所述中间换热器(501)的第二端与所述蒸发器(411)的第二端以及所述冷凝器(412)的第二端连接;所述第一膨胀阀(911)串联在所述中间换热器(501)的一端,所述第二膨胀阀(912)串联在所述蒸发器(411)的一端。
3.根据权利要求2所述的冷却系统,其特征在于,所述补冷系统(11)还包括:第二控制泵(711)、第一单向阀(811)以及第二单向阀(812);所述第二控制泵(711)的一端与所述中间换热器(501)的第二端连接,所述第二控制泵(711)的另一端与所述冷凝器(412)的第二端连接;所述第一单向阀(811)连接在所述冷凝器(412)的第一端与所述冷凝器(412)的第一端与所述中间换热器(501)的第一端之间,用于控制制冷剂从所述冷凝器(412)及所述中间换热器(501)单向流通至所述冷凝器(412);所述第二单向阀(812)连接在所述冷凝器(412)的第二端与所述中间换热器(501)的第二端以及所述蒸发器(411)的第二端之间,用于控制制冷剂从所述冷凝器(412)单向流通至所述蒸发器(411)及所述中间换热器(501)。
4.根据权利要求3所述的冷却系统,其特征在于,所述第一控制泵(611)工作模式时,制冷剂被所述第一控制泵(611)升压后排出,经所述冷凝器(412)排热冷凝后,经所述第二单向阀(812)和所述第二膨胀阀(912)流经所述蒸发器(411)进行制冷,再次进入所述第一控制泵(611),形成所述补冷系统(11)的第一制冷循环,对电气设备进行制冷;
如果需要对所述液冷散热系统补冷,制冷剂经所述第二单向阀(812)后,还经所述第一膨胀阀(911)注入所述中间换热器(501)以对所述液冷机柜(101)补冷,再次进入所述第一控制泵(611),形成所述补冷系统(11)的第一风冷散热循环。
5.根据权利要求3所述的冷却系统,其特征在于,所述第二控制泵(711)工作模式时,制冷剂经所述第一单向阀(811)进入所述冷凝器(412)排热冷凝后,经所述第二控制泵(711)升压后,经所述第二膨胀阀(912)流经所述蒸发器(411)进行制冷,再流经所述第一单向阀(811),形成所述补冷系统(11)的第二制冷循环,对电气设备进行制冷;
如果需要对所述液冷散热系统补冷,制冷剂经所述第二控制泵(711)升压后,还经所述第一膨胀阀(911)注入所述中间换热器(501)以对所述液冷机柜(101)补冷,再流经所述第一单向阀(811),形成所述补冷系统(11)的第二风冷散热循环。
6.根据权利要求3所述的冷却系统,其特征在于,所述第一控制泵(611)为气泵,所述第二控制泵(711)为液泵;
如果室内外温差达到第一阈值,所述液冷散热系统无需补冷,所述液泵工作,所述补冷系统(11)通过所述第一控制泵(611)、所述冷凝器(412)、所述第二单向阀(812)、所述第二膨胀阀(912)、所述蒸发器(411)以及所述第一控制泵(611)依次循环形成的第一制冷循环对电气设备进行制冷;
如果室外处于过度季节,且室内外温差大于等于第二阈值,所述液冷散热系统无需补冷,所述气泵工作,所述补冷系统(11)通过所述第一单向阀(811)、所述冷凝器(412)、所述第二控制泵(711)、所述第二膨胀阀(912)、所述蒸发器(411)以及所述第一单向阀(811)依次循环形成的第二制冷循环对电气设备进行制冷;
如果室内外温差小于第二阈值,所述气泵运行压缩机高压比模式,所述补冷系统(11)通过所述第一制冷循环对电气设备进行制冷的同时,并通过所述第一控制泵(611)、所述冷凝器(412)、所述第二单向阀(812)所述第一膨胀阀(911)所述中间换热器(501)以及所述第一控制泵(611)依次循环形成的第一风冷散热循环对所述液冷散热系统进行补冷。
7.根据权利要求1‑6中任一项所述的冷却系统,其特征在于,所述冷却系统还包括液冷机柜(101),所述液冷机柜(101)设置有多个所述液冷散热器(201),针对每个所述液冷散热器(201),对应配置有载冷剂泵(301)、冷却设备(401)、中间换热器(501)以及补冷系统(11),构成与所述液冷散热器(201)对应的所述液冷散热系统和所述风冷散热系统。
8.根据权利要求7所述的冷却系统,其特征在于,如果所述液冷机柜(101)内满足散热需求的所述液冷散热器(201)为N个,则在所述液冷机柜(101)内设置的所述液冷散热器(201)的数量大于N个,N为正整数;并且针对每个所述液冷散热器(201),对应配置有载冷剂泵(301)、冷却设备(401)、中间换热器(501)以及补冷系统(11)。
9.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述载冷剂为相变载冷剂,所述相变载冷剂为R410A,R134A,R32,CO2的其中之一。
10.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述冷却设备(401)为风冷冷凝器、气体冷却器、蒸发冷凝器的其中之一。

说明书全文

冷却系统

技术领域

[0001] 本发明涉及制冷技术领域,特别涉及一种冷却系统。

背景技术

[0002] 随着信息化技术的高速发展,芯片集成度的增加使得数据中心的热流密度越来越高,需要对数据中心能耗进行限制,绿色节能成为行业趋势。传统的冷技术已经无法满足数据中心的冷却要求,液冷技术成为数据中心行业节降耗的主流技术趋势。
[0003] 数据中心中的电源、电池等配套设备无法采用浸没式液冷方案散热,仍然需要采用风冷散热方案,而现有的液冷系统不支持风冷散热方案,需单独配置传统精密空调,系统分散,整体性不佳。并且当浸没式液冷机柜所需的供温度较低时,仅靠干冷器无法满足水温要求,现有的液冷系统无补冷措施,可能会造成水温过程,液冷机柜中的IT设备散热不良。

发明内容

[0004] 本发明提供一种冷却系统,解决现有技术中的散热性能不良的技术问题。
[0005] 本发明的技术方案为:提供了一种冷却系统,包括:液冷散热系统和风冷散热系统,所述液冷散热系统包括:依次连接成环路的液冷散热器、载冷剂以及冷却设备,所述风冷散热系统包括中间换热器和补冷系统;中间换热器设置在所述液冷散热系统的环路上,所述补冷系统通过所述中间换热器对所述液冷散热系统进行补冷。
[0006] 在一种可选的方式中,所述补冷系统包括:第一控制泵、蒸发器、第一膨胀、第二膨胀阀以及冷凝器;所述第一控制泵的第一端与所述蒸发器的第一端以及所述中间换热器的第一端连接,所述第一控制泵的第二端与所述冷凝器的第一端连接,所述中间换热器的第二端与所述蒸发器的第二端以及所述冷凝器的第二端连接;所述第一膨胀阀串联在所述中间换热器的一端,所述第二膨胀阀串联在所述蒸发器的一端。
[0007] 在一种可选的方式中,所述补冷系统还包括:第二控制泵、第一单向阀以及第二单向阀;所述第二控制泵的一端与所述中间换热器的第二端连接,所述第二控制泵的另一端与所述冷凝器的第二端连接;所述第一单向阀连接在所述冷凝器的第一端与所述冷凝器的第一端与所述中间换热器的第一端之间,用于控制制冷剂从所述冷凝器及所述中间换热器单向流通至所述冷凝器;所述第二单向阀连接在所述冷凝器的第二端与所述中间换热器的第二端以及所述蒸发器的第二端之间,用于控制制冷剂从所述冷凝器单向流通至所述蒸发器及所述中间换热器。
[0008] 在一种可选的方式中,所述第一控制泵工作模式时,制冷剂被所述第一控制泵升压后排出,经所述冷凝器排热冷凝后,经所述第二单向阀和所述第二膨胀阀流经所述蒸发器进行制冷,再次进入所述第一控制泵,形成所述补冷系统的第一制冷循环,对电气设备进行制冷;如果需要对所述液冷散热系统补冷,制冷剂经所述第二单向阀后,还经所述第一膨胀阀注入所述中间换热器以对所述液冷机柜补冷,再次进入所述第一控制泵,形成所述补冷系统的第一风冷散热循环。
[0009] 在一种可选的方式中,所述第二控制泵工作模式时,制冷剂经所述第一单向阀进入所述冷凝器排热冷凝后,经所述第二控制泵升压后,经所述第二膨胀阀流经所述蒸发器进行制冷,再流经所述第一单向阀,形成所述补冷系统的第二制冷循环,对电气设备进行制冷;如果需要对所述液冷散热系统补冷,制冷剂经所述第二控制泵升压后,还经所述第一膨胀阀注入所述中间换热器以对所述液冷机柜补冷,再流经所述第一单向阀,形成所述补冷系统的第二风冷散热循环。
[0010] 在一种可选的方式中,所述第一控制泵为气泵,所述第二控制泵为液泵;如果室内外温差达到第一阈值,所述液冷散热系统无需补冷,所述液泵工作,所述补冷系统通过所述第一控制泵、所述冷凝器、所述第二单向阀、所述第二膨胀阀、所述蒸发器以及所述第一控制泵依次循环形成的第一制冷循环对电气设备进行制冷;如果室外处于过度季节,且室内外温差大于等于第二阈值,所述液冷散热系统无需补冷,所述气泵工作,所述补冷系统通过所述第一单向阀、所述冷凝器、所述第二控制泵、所述第二膨胀阀、所述蒸发器以及所述第一单向阀依次循环形成的第二制冷循环对电气设备进行制冷;如果室内外温差小于第二阈值,所述气泵运行压缩机高压比模式,所述补冷系统通过所述第一制冷循环对电气设备进行制冷的同时,并通过所述第一控制泵、所述冷凝器、所述第二单向阀所述第一膨胀阀所述中间换热器以及所述第一控制泵依次循环形成的第一风冷散热循环对所述液冷散热系统进行补冷。
[0011] 在一种可选的方式中,所述冷却系统还包括液冷机柜,所述液冷机柜设置有多个所述液冷散热器,针对每个所述液冷散热器,对应配置有载冷剂泵、冷却设备、中间换热器以及补冷系统,构成与所述液冷散热器对应的所述液冷散热系统和所述风冷散热系统。
[0012] 在一种可选的方式中,如果所述液冷机柜内满足散热需求的所述液冷散热器为N个,则在所述液冷机柜内设置的所述液冷散热器的数量大于N个,N为正整数;并且针对每个所述液冷散热器,对应配置有载冷剂泵、冷却设备、中间换热器以及补冷系统。
[0013] 在一种可选的方式中,所述载冷剂为相变载冷剂,所述相变载冷剂为R410A,R134A,R32,CO2的其中之一。
[0014] 在一种可选的方式中,所述冷却设备为风冷冷凝器、气体冷却器、蒸发冷凝器的其中之一。
[0015] 本发明相较于现有技术,其有益效果为:冷却系统包括:液冷散热系统和风冷散热系统,所述液冷散热系统包括:依次连接成环路的液冷散热器、载冷剂泵以及冷却设备,所述风冷散热系统包括中间换热器和补冷系统;中间换热器设置在所述液冷散热系统的环路上,所述补冷系统通过所述中间换热器对所述液冷散热系统进行补冷,能够集成液冷散热系统与风冷散热系统,有利于提高散热性能,集成度高,应用场景广泛。附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍,下面描述中的附图仅为本发明的部分实施例相应的附图。
[0017] 图1示出了本发明实施例提供的一种冷却系统的结构图;
[0018] 图2示出了本发明实施例提供的另一种冷却系统的结构示意图。
[0019] 图中:101‑液冷机柜;201/202/203/204‑液冷散热器;301/302/303/304‑载冷剂泵;401/402/403/404‑冷却设备;501/502/503/504:中间换热器;11/21/31/41‑补冷系统;411‑蒸发器,412‑冷凝器;611‑第一控制泵;711‑第一控制泵;811‑第一单向阀;812‑第二单向阀;911‑第一膨胀阀;912‑第一膨胀阀。

具体实施方式

[0020] 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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做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。
[0021] 本发明中所提到的方向用语,例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」、「顶部」以及「底部」等词,仅是参考附图的方位,使用的方向用语是用以说明及理解本发明,而非用以限制本发明。
[0022] 本发明术语中的“第一”“第二”等词仅作为描述目的,而不能理解为指示或暗示相对的重要性,以及不作为对先后顺序的限制。
[0023] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;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。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发明中的具体含义。
[0024] 请参见图1,本发明优选实施例提供了一种冷却系统的结构图,该冷却系统包括:液冷散热系统和风冷散热系统,所述液冷散热系统包括:依次连接成环路的液冷散热器
201、载冷剂泵301以及冷却设备401,所述风冷散热系统包括中间换热器501和补冷系统11;
中间换热器501设置在所述液冷散热系统的环路上,所述补冷系统11通过所述中间换热器
501对所述液冷散热系统进行补冷。
[0025] 在本发明实施例中,液冷散热器201设置在液冷机柜101中,一个液冷机柜101至少设置一个液冷散热器201,液冷散热器201中设置有载冷剂。每个液冷散热器201对应一套液冷散热系统和风冷散热系统。液冷机柜101内为浸没式冷却液和相应的IT设备,浸没式冷却液吸收IT设备的热量形成温度差,从而形成密度差在液冷机柜内形成自然循环;同样的,也可在液冷机柜101内配置冷却液泵驱动冷却液循环。浸没式冷却液与液冷散热器201换热,将IT设备的热量传递到液冷散热器201内的载冷剂中。
[0026] 液冷散热器201与载冷剂泵301、冷却设备401组成一套液冷散热系统,载冷剂在液冷散热器201中吸热后,在载冷剂泵301驱动下流入到冷却设备401中,将热量排放到大气环境中。当室外温湿度较高、冷却设备401的排热能受限,载冷剂温度高于液冷散热器201要求时,补冷系统11通过中间换热器501给浸没式液冷散热系统补冷,在部分利用自然冷却的基础上,使得液冷散热系统内的载冷剂温度满足液冷散热器201的要求。另外,数据中心内的电源、电池等配套设备无法采用浸没式液冷散热,仍需采用风冷散热方式,补冷系统11可为此类电气设备制冷以满足其工作温度要求。
[0027] 在本发明实施例中,为满足液冷机柜101内IT设备的散热需求,一般液冷机柜101内进液液体温度为40℃以下,出液液体温度为50℃以下。液冷机柜101内液体热量通过液冷散热器201传递到载冷剂内,液冷散热器201一般需要2~5℃左右温差,那么载冷剂进入液冷散热器201的温度必须至少低于38℃。载冷剂通过冷却设备401将热量传递到室外空气里,冷却设备401一般需要8~10℃左右温差,因此只有当室外空气温度低于30℃时,载冷剂温度才能达到38℃以下;当室外空气温度高于30℃,载冷剂温度会高于38℃,液冷机柜101内液体温度会高于40℃,此时无法满足设备散热需求。
[0028] 在本发明实施例中,载冷剂为相变载冷剂,所述相变载冷剂为R410A,R134A,R32,CO2的其中之一。当然相变载冷剂也可以采用各类相变载冷介质,在此并不作限制。相变载冷剂相变潜热大,载冷剂流量小,造成载冷剂泵功耗低,节能效果更显著。另外,相变载冷剂不导电且在常压下会自然挥发为气体,避免了液冷散热器故障时造成水进入液冷机柜101污染冷却液和造成IT设备损坏的风险,冷却系统的可靠性更高;在边缘数据中心场景下,低至‑40℃的低温下,相变载冷剂也不会出现冻结现象,可支持低温恶劣工况应用,应用场景更广。冷却设备401也可以为风冷冷凝器、气体冷却器、蒸发冷凝器的其中之一,或者也可以为其他各类冷却设备,在此并不作限制。
[0029] 液冷机柜101可以设置有多个所述液冷散热器201,针对每个所述液冷散热器201,对应配置有载冷剂泵301、冷却设备401、中间换热器501以及补冷系统11,构成与所述液冷散热器201对应的所述液冷散热系统和所述风冷散热系统。具体地,液冷散热器采用N+1配置,液冷散热器的数量为2~N个。如果所述液冷机柜101内满足散热需求的所述液冷散热器201为N个,则在所述液冷机柜101内设置的所述液冷散热器201的数量大于N个,N为正整数;
并且针对每个所述液冷散热器201,对应配置有载冷剂泵301、冷却设备401、中间换热器501以及补冷系统11。液冷机柜101内设置的所述液冷散热器201的数量优选为N+1个。任何一台液冷散热器有故障后,剩余的液冷散热器也可保障液冷机柜101散热可靠性。例如图2中有
201~204四个液冷散热器,而其中三个就可以满足液冷机柜101内IT设备的散热需求,剩余
1个液冷散热器是做备份,所以是N+1配置。液冷散热器201~204、载冷剂泵301~304、冷却设备401~404、补冷系统11~14均为N+1配置,相对于现有技术中的2N配置,可有效降低系统成本。补冷系统21/31/41的结构和工作原理与补冷系统11完全相同,以下以补冷系统11为例说明。
[0030] 在本实发明施例中,参见图2,补冷系统11包括:第一控制泵611、蒸发器411以及冷凝器412;所述第一控制泵611的第一端与所述蒸发器411的第一端以及所述中间换热器501的第一端连接,所述第一控制泵611的第二端与所述冷凝器412的第一端连接,所述中间换热器501的第二端与所述蒸发器411的第二端以及所述冷凝器412的第二端连接。
[0031] 补冷系统11还包括:第一膨胀阀911和第二膨胀阀912。所述第一膨胀阀911串联在所述中间换热器501的一端,所述第二膨胀阀912串联在所述蒸发器411的一端。图2中,第一膨胀阀911串联在所述中间换热器501的第二端,第二膨胀阀912串联在所述蒸发器411的第二端。即第一膨胀阀911的第一端与中间换热器501的第二端连接,第二膨胀阀912的第一端与蒸发器411的第二端连接,第一膨胀阀911的第二端与第二膨胀阀912的第二端、第二控制泵711的一端以及第二单向阀812连接。第一膨胀阀911用于开启或关断补冷系统11通过所述中间换热器501对所述液冷散热系统进行补冷。第二膨胀阀912用于开启或关断补冷系统11给电气设备制冷。
[0032] 继续参见图2,补冷系统11还包括:第二控制泵711、第一单向阀811以及第二单向阀812;所述第二控制泵711的一端与所述中间换热器501的第二端连接,所述第二控制泵711的另一端与所述冷凝器412的第二端连接;所述第一单向阀811连接在所述冷凝器412的第一端与所述冷凝器412的第一端与所述中间换热器501的第一端之间,用于控制制冷剂从所述冷凝器412及所述中间换热器501单向流通至所述冷凝器412;所述第二单向阀812连接在所述冷凝器412的第二端与所述中间换热器501的第二端以及所述蒸发器411的第二端之间,用于控制制冷剂从所述冷凝器412单向流通至所述蒸发器411及所述中间换热器501。
[0033] 在同一时刻,补冷系统11中,可以是第一控制泵611工作,驱动补冷系统11为电气设备制冷,并在需要对液冷散热系统补冷时,驱动补冷系统11为液冷散热系统补冷。也可以是第二控制泵711工作,驱动补冷系统11为电气设备制冷,并在需要对液冷散热系统补冷时,驱动补冷系统11为液冷散热系统补冷。
[0034] 第一控制泵611工作模式时,制冷剂被所述第一控制泵611升压后排出,经所述冷凝器412排热冷凝后,经所述第二单向阀812和所述第二膨胀阀912流经所述蒸发器411进行制冷,再次进入所述第一控制泵611,形成所述补冷系统11的第一制冷循环,对电气设备进行制冷。如果需要对所述液冷散热系统补冷,制冷剂经所述第二单向阀812后,还经所述第一膨胀阀911注入所述中间换热器501以对所述液冷机柜101补冷,再次进入所述第一控制泵611,形成所述补冷系统11的第一风冷散热循环。
[0035] 第二控制泵711工作模式时,制冷剂经所述第一单向阀811进入所述冷凝器412排热冷凝后,经所述第二控制泵711升压后,经所述第二膨胀阀912流经所述蒸发器411进行制冷,再流经所述第一单向阀811,形成所述补冷系统11的第二制冷循环,对电气设备进行制冷。如果需要对所述液冷散热系统补冷,制冷剂经所述第二控制泵711升压后,还经所述第一膨胀阀911注入所述中间换热器501以对所述液冷机柜101补冷,再流经所述第一单向阀811,形成所述补冷系统11的第二风冷散热循环。
[0036] 在本发明实施例中,可以第一控制泵611为气泵,所述第二控制泵711为液泵。也可以第一控制泵611为液泵,所述第二控制泵711为气泵。
[0037] 以下以第一控制泵611为气泵,所述第二控制泵711为液泵进行说明。补冷系统11运行于压缩机模式时,气泵611执行压缩机功能,制冷剂气体被压缩机611吸入增压排出后进入冷凝器412排热冷凝后经过旁通单向阀812(液泵711关闭)后,如果液冷散热系统需要补冷,第一膨胀阀911、第二膨胀阀912都打开,制冷剂气体分别流经两路在中间换热器501和蒸发器411里面制冷后,再次进入压缩机611,同时完成第一风冷散热循环和第一制冷循环;如果液冷散热系统不需要补冷,则第一膨胀阀911关闭、第二膨胀阀912打开,制冷剂气体分别流经蒸发器411里面制冷后,再次进入压缩机611完成第一制冷循环。
[0038] 补冷系统11运行于液泵模式时,制冷剂流经旁通单向阀811进入冷凝器412排热冷凝后经过液泵711提升压力,在液泵711驱动下,如果液冷散热系统需要补冷,第一膨胀阀911、第二膨胀阀912都打开,制冷剂流分别流经两路在中间换热器501和蒸发器411里面制冷后,再次流经旁通单向阀811,同时完成第二风冷散热循环和第二制冷循环;如果液冷散热系统不需要补冷,则第一膨胀阀911关闭、第二膨胀阀912打开,制冷剂流分别流经蒸发器
411里面制冷后,再次流经旁通单向阀811完成第二制冷循环。
[0039] 在本发明实施例中,如果室内外温差达到第一阈值,所述液冷散热系统无需补冷,所述液泵工作,所述补冷系统11通过所述第一控制泵611、所述冷凝器412、所述第二单向阀812、所述第二膨胀阀912、所述蒸发器411以及所述第一控制泵611依次循环形成的第一制冷循环对电气设备进行制冷。其中,第一阈值优选为25℃,具体可根据需要进行设置,不作限制。电气设备散热要求室内温度一般在20℃左右,当室外温度低于0℃,即室内外温差达到25℃时,液泵运行驱动第二制冷循环对电气设备进行制冷。当室内外温差较大时,液冷散热系统无需补冷,补冷系统11仅为电气设备制冷。气泵611被旁通、液泵711运行,第一膨胀阀911关闭,第二膨胀阀912打开至最大开度,中间换热器501被旁通;制冷剂在液泵711的驱动下进入蒸发器411中吸热,为电气设备制冷;然后再进入冷凝器412散热冷凝后流回到液泵711内完成一个第二制冷循环。本发明实施例的冷却系统可直接利用室外冷源,能效比较高。
[0040] 如果室外处于过度季节,且室内外温差大于等于第二阈值,所述液冷散热系统无需补冷,所述气泵工作,所述补冷系统11通过所述第一单向阀811、所述冷凝器412、所述第二控制泵711、所述第二膨胀阀912、所述蒸发器411以及所述第一单向阀811依次循环形成的第二制冷循环对电气设备进行制冷。其中,第二阈值优选为5℃,具体可根据需要进行设置,不作限制。过渡季节一般是指室外温度在0~20℃区间;当室外温度低于20℃,即温差大于5℃时,可运行气泵驱动第一制冷循环。当室外处于过度季节时,液冷散热系统无需补冷,补冷系统11仅为电气设备制冷;液泵711被旁通,气泵611运行,第一膨胀阀911关闭,第二膨胀阀912打开至最大开度,中间换热器501被旁通;气泵611推动制冷剂循环且将冷凝温度略微抬高于蒸发温度;制冷剂在气泵611的驱动下进入冷凝器412放热冷凝后再进入蒸发器411内吸热,为电气设备制冷。此时仍可直接利用室外冷源且气泵611功耗与液泵功耗也相当,冷却系统能效比也较高。
[0041] 如果室内外温差小于第二阈值,所述气泵运行压缩机高压比模式,所述补冷系统11通过所述第一制冷循环对电气设备进行制冷的同时,并通过所述第一控制泵611、所述冷凝器412、所述第二单向阀812所述第一膨胀阀911所述中间换热器501以及所述第一控制泵
611依次循环形成的第一风冷散热循环对所述液冷散热系统进行补冷。当室外温度高于20℃,即温差小于5℃时,气泵611和液泵711驱动循环都无法运行,只能运行压缩机高压比循环。即仅在室外温度较高、室内外温差较小时,液冷散热系统需补冷,补冷系统11同时为电气设备制冷和液冷系统补冷;此时液泵711被旁通,气泵611运行压缩机高压比模式,第一膨胀阀911和第二膨胀阀912同时打开,并调节到合适开度,制冷剂被经过气泵611增温后在冷凝器412内冷凝为液体,流经第一膨胀阀911后节流为气液混合物后,在蒸发器411和中间换热器501内吸热,为电气设备制冷的同时也为液冷散热系统补冷。
[0042] 在本发明实施例中,补冷系统11/21/31/41除了采用双泵自然冷却系统外,也可采用传统的DX系统、氟泵系统等制冷系统,在不改变系统架构的基础上可以在系统内增加辅助设备、改变补冷系统11/21/31/41类型等;还可以在制冷系统架构上增加支路、阀,或改变旁通管路,或者改变制冷系统架构内各个设备的形态、或所使用的的相变载冷剂类型。
[0043] 本发明实施例的冷却系统集成风冷制冷系统、液冷系统及补冷系统与一体的制冷系统架构,既可为电气设备制冷,也可同时支持为浸没式液冷系统补冷,有利于提高散热性能,系统集成度更高,应用场景更广泛;冷却系统采用无水系统,避免了水系统带来的水质风险和复杂的维护工作,同时也可达到节水目的;不仅可应用于边缘数据中心,也可应用于中小型数据中心。
[0044] 本发明实施例的冷却系统包括:液冷散热系统和风冷散热系统,所述液冷散热系统包括:依次连接成环路的液冷散热器、载冷剂泵以及冷却设备,所述风冷散热系统包括中间换热器和补冷系统;中间换热器设置在液冷散热系统的环路上,补冷系统通过中间换热器对液冷散热系统进行补冷,能够集成液冷散热系统与风冷散热系统,有利于提高散热性能,集成度高,应用场景广泛。
[0045] 在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
[0046] 类似地,应当理解,为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。
[0047] 本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。