CN112888262B - 一种冷却*** - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种冷却***，涉及冷热循环技术领域，所述冷却***包括：室内模块，室内模块包括：一级蒸发器和二级蒸发器；室外模块，室外模块包括：一级冷凝器和二级冷凝器；一级蒸发器的出口通过管路与一级冷凝器的入口连接，一级冷凝器的出口通过液泵与一级蒸发器的入口连接，一级蒸发器、一级冷凝器以及液泵形成一级制冷循环通路；其中，一级蒸发器的入口串接有一级节流阀；二级蒸发器的出口通过无油压缩机与二级冷凝器的入口连接，二级冷凝器的出口通过管路与二级蒸发器的入口连接，二级蒸发器、二级冷凝器以及无油压缩机形成二级制冷循环通路；其中，二级蒸发器的入口串接有二级节流阀。该冷却***的电力消耗量小，节能效率高。

Description

一种冷却***

技术领域

本公开涉及冷热循环技术领域，尤其涉及一种冷却***。

背景技术

随着IDC(Internet Data Center，互联网数据中心)行业的发展，数据中心行业能效限制越来越严格，在新基建的大背景下，数据中心节能成为不可回避的一个问题。

目前的冷却***，由室外机、室内机、节流阀、氟泵与无油压缩机串联组成，制冷剂在室内蒸发器蒸发吸热，由无油压缩机加压到室外冷凝器中冷却，气态制冷剂冷却成液态后，由氟泵提供动力，将泵入节流装置，节流装置根据末端所需冷负荷量调节开度，流入蒸发器，相变吸热，带走IT(Internet Technology，信息技术)设备热量，从而完成制冷循环。

上述方案中，无油压缩机与氟泵串联，无油压缩机需要配置百分百的制冷能力，电力消耗量大，节能效率差。

发明内容

本公开提供了一种用于减少电力消耗量、提高节能效率的冷却***。

根据本公开的一方面，提供了一种冷却***，包括：

室内模块，所述室内模块包括：一级蒸发器和二级蒸发器；

室外模块，所述室外模块包括：一级冷凝器和二级冷凝器；

所述一级蒸发器的出口通过管路与所述一级冷凝器的入口连接，所述一级冷凝器的出口通过液泵与所述一级蒸发器的入口连接，所述一级蒸发器、所述一级冷凝器以及所述液泵形成一级制冷循环通路；其中，所述一级蒸发器的入口串接有一级节流阀；

所述二级蒸发器的出口通过无油压缩机与所述二级冷凝器的入口连接，所述二级冷凝器的出口通过管路与所述二级蒸发器的入口连接，所述二级蒸发器、所述二级冷凝器以及所述无油压缩机形成二级制冷循环通路；其中，所述二级蒸发器的入口串接有二级节流阀。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是本公开提供的一种冷却***的结构示意图；

图2是本公开提供的另一种冷却***的结构示意图；

图3是本公开提供的室内模块中一级蒸发器和二级蒸发器的示例图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

可以理解的是，目前的冷却***，由室外机、室内机、节流阀、氟泵与无油压缩机串联组成，制冷剂在室内蒸发器蒸发吸热，由无油压缩机加压到室外冷凝器中冷却，气态制冷剂冷却成液态后，由氟泵提供动力，将泵入节流装置，节流装置根据末端所需冷负荷量调节开度，流入蒸发器，相变吸热，带走IT设备热量，从而完成制冷循环。

上述方案中，无油压缩机与氟泵串联，无油压缩机需要配置百分百的制冷能力，电力消耗量大，节能效率差。

本公开为了解决上述技术问题，提出了一种冷却***，该冷却***包括两级制冷循环通路，无油压缩机与氟泵分别位于二级制冷循环通路和一级制冷循环通路中，无油压缩机与氟泵并联，无油压缩机只在需要二级制冷循环通路工作时才开启，且不需要配置百分百的制冷能力，因此减少了电力消耗量，提高了节能效率。

下面参考附图，对本公开提供的冷却***进行详细说明。

请参见图1，图1是本公开提供的一种冷却***，包括：

室内模块2，室内模块2包括：一级蒸发器21和二级蒸发器22；

室外模块1，室外模块1包括：一级冷凝器11和二级冷凝器12；

一级蒸发器21的出口通过管路与一级冷凝器11的入口连接，一级冷凝器11的出口通过液泵3与一级蒸发器21的入口连接，一级蒸发器21、一级冷凝器11以及液泵3形成一级制冷循环通路；其中，一级蒸发器21的入口串接有一级节流阀51；

二级蒸发器22的出口通过无油压缩机4与二级冷凝器12的入口连接，二级冷凝器12的出口通过管路与二级蒸发器22的入口连接，二级蒸发器22、二级冷凝器12以及无油压缩机4形成二级制冷循环通路；其中，二级蒸发器22的入口串接有二级节流阀52。

其中，室外模块1具体可以为冷凝器，其中包括一级冷凝器11和二级冷凝器12，一级冷凝器11和二级冷凝器12具体可以为风冷冷凝器、蒸发冷凝器，其中，一级冷凝器11和二级冷凝器12在物理上具体可以为冷凝盘管；室内模块2具体可以为房间级空调、背板等，室内模块2包括一级蒸发器21和二级蒸发器22，一级蒸发器21和二级蒸发器22在物理上具体可以为蒸发盘管；无油压缩机4为气泵，具体可以为磁悬浮压缩机或气悬浮压缩机等。

需要说明的是，在本公开实施例中，室外模块1的数量可以为单个或多个，室内模块2的数量也可以为单个或多个，本公开对此不作限制，其中，图1中以室外模块1的数量为单个，室内模块2的数量为多个为例进行示意。

可以理解的是，在室外模块1和室内模块2的数量均为单个时，单个室内模块2的一级蒸发器21、单个室外模块1的一级冷凝器11以及液泵3形成一个一级制冷循环通路，当个室内模块2的二级蒸发器22、单个室外模块1的二级冷凝器12以及无油压缩机4形成一个二级制冷循环通路。

本公开实施例中，可以设置一级制冷循环通路全年自然冷却模式运行，参考图1，在一级制冷循环通路连通时，室内模块2的一级蒸发器21产生的气体，经由一级冷凝器11、液泵3回到室内模块2的一级蒸发器21，形成一级制冷循环通路。二级制冷循环通路在一级制冷循环通路的冷量不足时运行，二级制冷循环通路连通时，室内模块2的二级蒸发器22产生的气体，经由无油压缩机4、室外模块1的二级冷凝器12回到二级蒸发器22，形成二级制冷循环通路。

需要说明的是，本公开实施例中的一级制冷循环通路和二级制冷循环通路之间是隔离开的，以一级蒸发器21和二级蒸发器22为蒸发盘管为例，在物理上，一个室内模块2中的两个蒸发盘管之间没有连接，仅是放置在一起，比如叠放在一起，从而在送风时，室内风可以依次穿过两个蒸发盘管，实现对室内风的冷却。

本公开的技术方案，冷却***分为两级制冷循环通路，液泵3与无油压缩机4分别位于一级制冷循环通路和二级制冷循环通路，无油压缩机4和液泵3并联，一级制冷循环通路全年自然冷却模式运行，二级制冷循环通路在一级制冷循环通路的冷量不足时运行，由于液泵3消耗的电能很少，无油压缩机4消耗的电能很大，而本公开中的二级制冷循环通路仅在需要时进行制冷，从而减少了无油压缩机4运行的时间，并且，由于室内模块2中包括两个蒸发器，室外模块1中包括两个冷凝器，增加了换热面积，无油压缩机4只需要配置之前的50％的制冷能力即可，从而降低了电力消耗量，提高了节能效率。

在示例性实施例中，室外模块1的数量为单个，室内模块2的数量为多个时，冷却***的结构可以为如图1所示的结构，其中，多个室内模块2的一级蒸发器21的出口，通过管路与室外模块1的一级冷凝器11的入口连接；室外模块1中的一级冷凝器11的出口，通过液泵3分别与多个室内模块2的一级蒸发器21的入口连接，其中，每个室内模块2的一级蒸发器21的入口串接有一级节流阀51；

多个室内模块2的二级蒸发器22的出口，通过无油压缩机4与室外模块1的二级冷凝器12的入口连接；室外模块1中的二级冷凝器12的出口，通过管路分别与多个室内模块1的二级蒸发器12的入口连接，其中，每个室内模块2的二级蒸发器22的入口串接有二级节流阀52。

可以理解的是，在冷却***中的室外模块1的数量为单个，室内模块2的数量为多个时，且冷却***为图1所示的结构时，单个室外模块1的一级冷凝器11可以分别与每个室内模块2的一级蒸发器21以及液泵3共同形成一个一级制冷循环通路，从而形成多个一级制冷循环通路，单个室外模块1的二级冷凝器12可以分别与每个室内模块2的二级蒸发器22以及无油压缩机4共同形成一个二级制冷循环通路，从而形成多个二级制冷循环通路。

在各一级制冷循环通路连通时，多个室内模块2的一级蒸发器21产生的气体，经由室外模块1的一级冷凝器11、液泵3回到多个室内模块2的一级蒸发器21。

在各二级制冷循环通路连通时，多个室内模块2的二级蒸发器22产生的气体，经由无油压缩机4、室外模块1的二级冷凝器12回到多个室内模块2的二级蒸发器22。

通过在冷却***中设置多个室内模块2，可以增加冷却***提供的冷量，通过每个室内模块2中的一级蒸发器21与室外模块1中的一级冷凝器11、液泵3形成一级制冷循环通路，每个室内模块2中的二级蒸发器22与无油压缩机、室外模块1中的二级冷凝器12形成二级制冷循环通路，可以实现在增加冷量的同时，减少电力消耗量，提高节能效率。且各一级制冷循环***共用一个液泵3，各二级制冷循环***共用一个无油压缩机4，节省了成本。

在示例性实施例中，二级制冷循环通路中，还可以包括液泵(图1中未示出)，其中，液泵通过管路连接在二级蒸发器22的入口与二级冷凝器12的出口之间，各二级制冷循环通路共用一个液泵。通过在二级制冷循环通路中设置液泵，可以进一步提高二级制冷循环通路所能提供的冷量。

在示例性实施例中，室内模块2的数量为多个时，还可以设置室外模块1与室外模块2的数量一致，即室内模块2与室外模块1的数量一致且均为多个，此时冷却***的结构可以为如图2所示的结构。

参考图2，室外模块1与室内模块2一一对应，且无油压缩机4的数量与室内模块2的数量一致，且一一对应；

室内模块2的一级蒸发器21的出口，通过管路与对应的室外模块1的一级冷凝器11的入口连接；多个室外模块1的一级冷凝器11的出口，通过液泵3与多个室内模块2的一级蒸发器21的入口连接；

室内模块2的二级蒸发器22的出口，通过对应的无油压缩机4与对应的室外模块1的二级冷凝器12的入口连接；室外模块1的二级冷凝器12的出口，通过管路与对应的室内模块2的二级蒸发器22的入口连接。

可以理解的是，在室外模块1与室外模块2的数量一致，均为多个，且冷却***的结构为如图2所示的结构时，每个室内模块2的一级蒸发器21和对应的室外模块1的一级冷凝器11、以及同一个液泵3共同形成一个一级制冷循环通路，从而形成多个一级制冷循环通路，每个室内模块2的二级蒸发器22和对应的室外模块1的二级冷凝器以及对应的无油压缩机4共同形成一个二级制冷循环通路，从而形成多个二级制冷循环通路。

在各一级制冷循环通路连通时，每个室内模块2的一级蒸发器21产生的气体，经由对应的室外模块1的一级冷凝器11、液泵3回到室内模块2的一级蒸发器21。

在各二级制冷循环通路连通时，每个室内模块2的二级蒸发器22产生的气体，经由对应的无油压缩机4以及对应的室外模块1的二级冷凝器12回到室内模块2的二级蒸发器22。

通过在冷却***中设置多个室内模块2和多个室外模块1，可以增加冷却***提供的冷量，通过每个室内模块2中的一级蒸发器21与对应的室外模块1中的一级冷凝器11、液泵3形成一级制冷循环通路，每个室内模块2中的二级蒸发器22与对应的无油压缩机、对应的室外模块1中的二级冷凝器12形成二级制冷循环通路，可以实现在增加冷量的同时，减少电力消耗量，提高节能效率。

在示例性实施例中，每个二级制冷循环通路中，还可以包括液泵(图2中未示出)，其中，针对每个二级制冷循环通路，液泵通过管路连接在室内模块2的二级蒸发器22的入口与对应的室外模块1的二级冷凝器12的出口之间。通过在二级制冷循环通路中设置液泵，可以进一步提高二级制冷循环通路所能提供的冷量。

可以理解的是，室内模块2位于室内，室内风的循环，为室内的空气进入室内模块2后，穿过室内模块2回到室内。本公开实施例中，设置一级制冷循环通路全年自然冷却模式运行，从而室内的空气进入室内模块2后，通过室内模块2中的一级蒸发器21进行冷却，在经一级蒸发器21冷却后的空气温度能够达到IT设备所需的送风需求温度时，二级制冷循环通路不工作，室内的空气经过一级蒸发器21冷却后直接回到室内。在经一级蒸发器21冷却后的空气温度无法达到IT设备所需的送风需求温度时，即经一级蒸发器21冷却后的空气温度高于送风需求温度时，二级制冷循环通路工作，经一级蒸发器21冷却后的空气通过二级蒸发器22进一步冷却再回到室内，以在一级冷却循环通路提供的冷量不能满足所需的全部冷量时，通过二级制冷循环通路提供剩余冷量。

在示例性实施例中，由于无油压缩机4启动后，二级蒸发器22才开始工作，从而二级制冷循环通路工作，因此可以设置无油压缩机4的启动条件为，一级蒸发器21的送风温度高于送风需求温度。

参考图3，假设T1为一级蒸发器21的回风温度，即经一级蒸发器21冷却之前的空气温度，T2为经一级蒸发器21冷却后的空气温度，即一级蒸发器21的送风温度，T3为二级蒸发器22的送风温度，即经二级蒸发器22冷却后的空气温度，送风需求温度为T0，可以设置温度为T1的空气经过一级蒸发器21冷却后的空气温度T2能够达到T0时，即T2＝T0时，无油压缩机4不启动，从而二级制冷循环通路不工作，温度为T2的空气直接回到室内，此时T3等于T2，冷却***此时的工作模式可以称为氟泵模式。在温度为T1的空气经过一级蒸发器21冷却后的空气温度T2不能达到T0时，即T2大于T0时，无油压缩机4启动，从而二级制冷循环通路工作，经一级蒸发器21冷却后的温度为T2的空气通过二级蒸发器22进一步冷却，直到T3＝T0时再回到室内，冷却***此时的工作模式可以称为冷补偿模式。

通过在一级蒸发器21的送风温度高于送风需求温度时，启动无油压缩机4，可以实现在一级冷却循环通路提供的冷量不能满足设备所需的全部冷量时，通过二级制冷循环通路提供剩余冷量。

在示例性实施例中，还可以设置无油压缩机4的启动条件为，一级蒸发器21所在室内的湿度大于需求湿度，从而实现在IT设备所在的房间湿度过高需要除湿时，二级制冷循环通路工作，将房间中含有水汽的空气通过二级蒸发器21降低到露点温度以下，从而利用小于房间露点温度的低蒸发温度，进行对房间的除湿。

在示例性实施例中，液泵3的数量可以为单个，也可以为多个，在液泵3的数量为多个时，多个液泵3并联。在实际应用中，可以根据实际制冷需要，灵活设置液泵3的数量。

在示例性实施例中，液泵3可以为氟泵，无油压缩机4可以为磁悬浮压缩机或者气悬浮压缩机。其中，无油压缩机4的电机可以为永磁同步电机，无励磁过程，采用离心式多级压缩，可较单级压缩能效更高。液泵3可根据***特性进行选择性配置。冷却***为无油***，在冷却***运行中，无润滑油与压缩气源接触，排出的气体绝不含油气，不受润滑油的限制，从而可解决空调***管路长度、高差、末端数量、能耗等问题。

在示例性实施例中，冷却***还可以包括控制模块，控制模块与无油压缩机4以及液泵3连接，用于对无油压缩机4以及液泵3进行控制。

本公开提供的冷却***，具备除湿的功能，可以使用湿工况模式及干工况模式，从而避免了“冰川”***在北方应用时，在正常蒸发冷凝器选型的情况下，无法使用干工况，需常年使用湿工况模式运行的弊端。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (5)

1.一种冷却***，所述冷却***应用于互联网数据中心技术领域，包括：

室内模块，所述室内模块包括：一级蒸发器和二级蒸发器；

室外模块，所述室外模块包括：一级冷凝器和二级冷凝器；

所述一级蒸发器的出口通过管路与所述一级冷凝器的入口连接，所述一级冷凝器的出口通过液泵与所述一级蒸发器的入口连接，所述一级蒸发器、所述一级冷凝器以及所述液泵形成一级制冷循环通路，所述一级制冷循环通路全年自然冷却模式运行；其中，所述一级蒸发器的入口串接有一级节流阀；

所述二级蒸发器的出口通过气悬浮压缩机与所述二级冷凝器的入口连接，所述二级冷凝器的出口通过管路与所述二级蒸发器的入口连接，所述二级蒸发器、所述二级冷凝器以及所述气悬浮压缩机形成二级制冷循环通路，所述二级制冷循环通路与所述一级制冷循环通路之间是隔离开的，所述二级制冷循环通路在所述一级制冷循环通路的冷量不足时运行；其中，所述气悬浮压缩机的电机为永磁同步电机，无励磁过程采用离心式多级压缩，所述二级蒸发器的入口串接有二级节流阀，所述气悬浮压缩机与所述液泵并联，启动所述气悬浮压缩机的条件为：室内风经所述一级蒸发器冷却，冷却后的空气温度高于IT设备所需的送风需求温度，或者，所述一级蒸发器所在室内的湿度大于所述IT设备所需的需求湿度；

所述室外模块、所述室内模块和所述气悬浮压缩机的数量均为多个，所述室外模块和所述气悬浮压缩机均与所述室内模块一一对应，所述室内模块的一级蒸发器的出口通过管路与对应的室外模块的一级冷凝器的入口连接，多个所述室外模块的一级冷凝器的出口通过所述液泵与多个所述室内模块的一级蒸发器的入口连接，所述室内模块的二级蒸发器的出口通过对应的气悬浮压缩机与对应的室外模块的二级冷凝器的入口连接，所述室外模块的二级冷凝器的出口通过管路与对应的室内模块的二级蒸发器的入口连接；

所述冷却***，还包括控制模块，所述控制模块与所述气悬浮压缩机以及所述液泵连接，用于对所述气悬浮压缩机以及所述液泵进行控制。

2.根据权利要求1所述的冷却***，其中，所述室内模块的一级蒸发器产生的气体，经由对应的室外模块的一级冷凝器、所述液泵回到所述室内模块的一级蒸发器；

所述室内模块的二级蒸发器产生的气体，经由对应的气悬浮压缩机以及对应的室外模块的二级冷凝器回到所述室内模块的二级蒸发器。

3.根据权利要求1所述的冷却***，其中，还包括：通过管路连接在所述室内模块的二级蒸发器的入口与对应的室外模块的二级冷凝器的出口之间的液泵。

4.根据权利要求1所述的冷却***，其中，所述液泵的数量为单个；或者，

所述液泵的数量为多个，多个所述液泵并联。

5.根据权利要求1所述的冷却***，其中，所述液泵为氟泵。