CN113316365B - 一种数据中心风液复合制冷*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据中心风液复合制冷***，包括闭式冷却塔和氟冷部分，所述氟冷部分包括压缩机、换热器、内机、冷板、氟泵，所述内机、换热器、氟泵、内板依次连接形成一个闭环，所述压缩机设在内机与换热器之间，所述闭式冷却塔分别与内机、换热器相连接，所述内机包括散热风扇以及氟冷盘管，所述散热风扇安装在氟冷盘管的上方。本发明将风冷和液冷集成在一起，提高了散热效率，不仅***的集成度更加的紧凑，且能够将服务器产生的热量散发出去，保证了服务器的正常工作，换热器能够对服务器产生的热量吸收，并在闭式冷却塔的作用下进行冷却，内机的设置能够将换热器未吸收的热量排放出去，保证了服务器的正常工作。
Description
技术领域
本发明属于数据中心技术领域，特别涉及一种数据中心风液复合制冷***。
背景技术
随着边缘计算、大数据、人工智能技术的创新发展，承担着海量计算任务的数据中心，需要更高性能的服务器来满足发展的需要，服务器的升级导致服务器产生的热量也升高，传统的风冷已经无法达到冷却服务器的目的。对于解决“高热密度数据中心散热”的问题，相对于传统空调***来说，更具备优势的就是当前业界最流行的液冷技术，液冷技术它不仅降温快、能耗低，而且是最环保的，但液冷并不能将服务器产生的热量全部散发出去，只能将服务器产生热量的70-80%散发出去，剩余的20-30%热量还需要风冷散热带走，传统的风液散热模式为分离式散热，液冷***和辅助风冷***相对独立，***集成度不高，***复杂，节能性差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种数据中心风液复合制冷***，该***将风冷和液冷集成在一起，提高了散热效率，不仅***的集成度更加的紧凑，且能够将服务器产生的热量散发出去，保证了服务器的正常工作，换热器能够对服务器产生的热量吸收，并在闭式冷却塔的作用下进行冷却，内机的设置能够将换热器未吸收的热量排放出去，保证了服务器的正常工作。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种数据中心风液复合制冷***，包括闭式冷却塔和氟冷部分，所述氟冷部分包括压缩机、换热器、内机、冷板、氟泵，所述内机、换热器、氟泵、冷板依次连接形成一个闭环，所述压缩机设在内机与换热器之间，所述闭式冷却塔分别与内机、换热器相连接，所述内机包括散热风扇以及氟冷盘管，所述散热风扇安装在氟冷盘管的上方，且氟冷盘管的输入端分别与闭式冷却塔的输出端、冷板相连接，氟冷盘管的输出端分别与换热器、闭式冷却塔的输入端相连接。
优选的，还包括油分离器、气液分离器、第一过滤器、经济器、四通阀、回气管、毛细管，所述压缩机的一侧通过管道与油分离器相连接，压缩机的另一侧通过回气管与第一过滤器相连接，所述第一过滤器的一端通过管道与油分离器相连接，另一端通过毛细管与气液分离器相连接，所述油分离器通过管道贯穿四通阀与气液分离器相连接，所述四通阀的四个连接端分别与内机的输出端、换热器的输入端、油分离器、气液分离器相连接，所述油分离器通过管道与所述氟泵相连接，在氟泵与油分离器之间的管道上安装有单向阀，所述经济器与所述冷板相连接，经济器分别与内机、气液分离器相连接，油分离器用于将冷媒中的冷冻油分离出来，并通过毛细管排放到气液分离器中，保证冷冻油能够循环利用，降低了使用成本，保证了冷却效率。
优选的，在氟泵与油分离器之间还安装有第六过滤器和旁通阀，第六过滤器用于对冷媒进行过滤，旁通阀的设置用于在排气压力过低时，打开旁通阀直接将部分冷媒输入到氟泵中，不再经过套管冷凝器冷凝，以此来提高冷凝侧压力，保证散热的正常进行。
优选的，在油分离器与单向阀之间还安装有高压压力传感器，在油分离器与气液分离器之间依次安装有第二过滤器、均压阀、低压压力检测头以及吸气温度传感器，高压压力传感器用于检测油分离器与单向阀之间的压力，第二过滤器用于对冷媒进行过滤，均压阀用于保证管道内的压力均匀，防止局部压力过大对管道造成损坏，低压压力检测头以及吸气温度传感器用于检测管道内的压力以及冷媒的温度，保证冷媒能够起到吸收热量的效果。
优选的，所述换热器包括两个套管冷凝器，两个套管冷凝器并联设置，且套管冷凝器的输入端通过管道与四通阀相连接，套管冷凝器输出端通过氟泵与冷板相连接，套管冷凝器的内部设有冷却水管，所述冷却水管的输出端与所述闭式冷却塔的输入端相连接，冷却水管的输入端与所述闭式冷却塔的输出端相连接，换热器用于吸收服务器内的热量，保证服务器能够正常的工作，冷却水管内的冷却水能够将套管冷凝器内冷媒的热量吸收，保证冷媒的温度，实现对服务器散热的目的。
优选的，所述换热器与氟泵之间依次串联第三过滤器、第一膨胀阀以及第四过滤器，第三过滤器和第四过滤器用于对冷媒进行过滤，保证冷媒内没有杂质，第一膨胀阀起到节流降温的作用。
优选的，所述换热器的输出端与闭式冷却塔的输入端之间依次串联电动三通阀以及冷却水泵，所述电动三通阀分别与换热器的输出端、冷却水泵的输入端以及内机的输出端相连接，换热器的输入端与闭式冷却塔输出端之间依次出串联电动蝶阀和流量开关，闭式冷却塔能够为换热器提供冷水，保证换热器吸收的热量能够及时的排放出去，提高了散热效率。
优选的，所述内机设有两个，两个内机并联设置，内机的输出端与电动三通阀之间安装有调节阀，内机与经济器之间依次串联第二膨胀阀、液管截止阀，内机与四通阀之间依次串联气管截止阀、第五过滤器，当氟冷部分无法正常运行时，通过密闭式冷却塔为内机提供冷源制冷，为服务器进行应急散热，保证服务器的正常运作。
优选的，所述冷板上设有多个冷却盘管，且多个冷却盘管与发热芯片一一对应，且冷却盘管与氟泵之间设有第三膨胀阀，冷却盘管的另一端与经济器相连接，冷却盘管用于对发热芯片散热，保证散热的质量和效率，保证了芯片的正常工作，从而保证服务器的正常工作。
本发明的有益效果是：
1）本装置将风冷和液冷集成在一起，提高了散热效率，不仅***的集成度更加的紧凑，且能够将服务器产生的热量散发出去，保证了服务器的正常工作，换热器能够对服务器产生的热量吸收，并在闭式冷却塔的作用下进行冷却，内机的设置能够将换热器未吸收的热量排放出去，保证了服务器的正常工作。
2）本装置油分离器用于将冷媒中的冷冻油分离出来，并通过毛细管排放到气液分离器中，保证冷冻油能够循环利用，降低了使用成本，保证了冷却效率。
3）本装置换热器用于吸收服务器内的热量，保证服务器能够正常的工作，冷却水管内的冷却水能够将套管冷凝器内冷媒的热量吸收，保证冷媒的温度，实现对服务器散热的目的。
4）本装置内机设有两个，两个内机并联设置，内机的输出端与电动三通阀之间安装有调节阀，内机与经济器之间依次串联第二膨胀阀、液管截止阀，内机与四通阀之间依次串联气管截止阀、第五过滤器，当氟冷部分无法正常运行时，通过密闭式冷却塔为内机提供冷源制冷，为服务器进行应急散热，保证服务器的正常运作。
5）本装置高压压力传感器用于检测油分离器与单向阀之间的压力，第二过滤器用于对冷媒进行过滤，均压阀用于保证管道内的压力均匀，防止局部压力过大对管道造成损坏，低压压力检测头以及吸气温度传感器用于检测管道内的压力以及冷媒的温度，保证冷媒能够起到吸收热量的效果。
6）本装置换热器与氟泵之间依次串联第三过滤器、第一膨胀阀以及第四过滤器，第三过滤器和第四过滤器用于对冷媒进行过滤，保证冷媒内没有杂质，第一膨胀阀起到节流降温的作用。
7）本装置换热器的输出端与闭式冷却塔的输入端之间依次串联电动三通阀以及冷却水泵，所述电动三通阀分别与换热器的输出端、冷却水泵的输入端以及内机的输出端相连接，换热器的输入端与闭式冷却塔输出端之间依次出串联电动蝶阀和流量开关，闭式冷却塔能够为换热器提供冷水，保证换热器吸收的热量能够及时的排放出去，提高了散热效率。
8）本装置冷板上设有多个冷却盘管，且多个冷却盘管与发热芯片一一对应，且冷却盘管与氟泵之间设有第三膨胀阀，冷却盘管的另一端与经济器相连接，冷却盘管用于对发热芯片散热，保证散热的质量和效率，保证了芯片的正常工作，从而保证服务器的正常工作。
9）本装置在氟泵与油分离器之间还安装有第六过滤器和旁通阀，第六过滤器用于对冷媒进行过滤，旁通阀的设置用于在排气压力过低时，打开旁通阀直接将部分冷媒输入到氟泵中，不再经过套管冷凝器冷凝，以此来提高冷凝侧压力，保证散热的正常进行。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
图中：1、油分离器；2、第一过滤器；3、毛细管；4、液管截止阀；5、压缩机；6、低压压力检测头；7、气液分离器；8、经济器；9、冷却盘管；10、第三膨胀阀；11、吸气温度传感器；12、氟泵；13、第四过滤器；14、第一膨胀阀；15、第三过滤器；16、冷却水泵；17、闭式冷却塔；18、电动三通阀；19、电动蝶阀；20、流量开关；21、冷却水管；22、套管冷凝器；23、旁通阀；24、第六过滤器；25、均压阀；26、四通阀；27、第二过滤器；28、单向阀；29、第五过滤器；30、气管截止阀；31、散热风扇；32、氟冷盘管；33、第二膨胀阀；34、调节阀。
具体实施方式
下面结合附图1，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，本领域普通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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种数据中心风液复合制冷***，包括闭式冷却塔17和氟冷部分，所述氟冷部分包括压缩机5、换热器、内机、冷板、氟泵12，所述内机、换热器、氟泵12、冷板依次连接形成一个闭环，所述压缩机5设在内机与换热器之间，所述闭式冷却塔17分别与内机、换热器相连接，所述内机包括散热风扇31以及氟冷盘管32，所述散热风扇31安装在氟冷盘管32的上方，且氟冷盘管32的输入端分别与闭式冷却塔17的输出端、冷板相连接，氟冷盘管32的输出端分别与换热器、闭式冷却塔17的输入端相连接。
其中，压缩机5和氟泵12均具备变频功能，根据负荷变化变频控制。
还包括油分离器1、气液分离器7、第一过滤器2、经济器8、四通阀26、回气管、毛细管3，所述压缩机5的一侧通过管道与油分离器1相连接，压缩机5的另一侧通过回气管与第一过滤器2相连接，所述第一过滤器2的一端通过管道与油分离器1相连接，另一端通过毛细管3与气液分离器7相连接，所述油分离器1通过管道贯穿四通阀26与气液分离器7相连接，所述四通阀26的四个连接端分别与内机的输出端、换热器的输入端、油分离器1、气液分离器7相连接，所述油分离器1通过管道与所述氟泵12相连接，在氟泵12与油分离器1之间的管道上安装有单向阀28，所述经济器8与所述冷板相连接，经济器8分别与内机、气液分离器7相连接，油分离器1用于将冷媒中的冷冻油分离出来，并通过毛细管3排放到气液分离器7中，保证冷冻油能够循环利用，降低了使用成本，保证了冷却效率。
所述换热器包括两个套管冷凝器22，两个套管冷凝器22并联设置，且套管冷凝器22的输入端通过管道与四通阀26相连接，套管冷凝器22输出端通过氟泵12与冷板相连接，套管冷凝器22的内部设有冷却水管21，所述冷却水管21的输出端与所述闭式冷却塔17的输入端相连接，冷却水管21的输入端与所述闭式冷却塔17的输出端相连接，换热器用于吸收服务器内的热量，保证服务器能够正常的工作，冷却水管21内的冷却水能够将套管冷凝器22内冷媒的热量吸收，保证冷媒的温度，实现对服务器散热的目的。
所述内机设有两个，两个内机并联设置，内机的输出端与电动三通阀18之间安装有调节阀34，内机与经济器8之间依次串联第二膨胀阀33、液管截止阀4，内机与四通阀26之间依次串联气管截止阀30、第五过滤器29，当氟冷部分无法正常运行时，通过密闭式冷却塔17为内机提供冷源制冷，为服务器进行应急散热，保证服务器的正常运作。
在油分离器1与单向阀28之间还安装有高压压力传感器，在油分离器1与气液分离器7之间依次安装有第二过滤器27、均压阀25、低压压力检测头6以及吸气温度传感器11，高压压力传感器用于检测油分离器1与单向阀28之间的压力，第二过滤器27用于对冷媒进行过滤，均压阀25用于保证管道内的压力均匀，防止局部压力过大对管道造成损坏，低压压力检测头6以及吸气温度传感器11用于检测管道内的压力以及冷媒的温度，保证冷媒能够起到吸收热量的效果。
所述换热器与氟泵12之间依次串联第三过滤器15、第一膨胀阀14以及第四过滤器13，第三过滤器15和第四过滤器13用于对冷媒进行过滤，保证冷媒内没有杂质，第一膨胀阀14起到节流降温的作用。
所述换热器的输出端与闭式冷却塔17的输入端之间依次串联电动三通阀18以及冷却水泵16，所述电动三通阀18分别与换热器的输出端、冷却水泵16的输入端以及内机的输出端相连接，换热器的输入端与闭式冷却塔17输出端之间依次出串联电动蝶阀19和流量开关20，闭式冷却塔17能够为换热器提供冷水，保证换热器吸收的热量能够及时的排放出去，提高了散热效率。
所述冷板上设有多个冷却盘管9，且多个冷却盘管9与发热芯片一一对应，且冷却盘管9与氟泵12之间设有第三膨胀阀10，冷却盘管9的另一端与经济器8相连接，冷却盘管9用于对发热芯片散热，保证散热的质量和效率，保证了芯片的正常工作，从而保证服务器的正常工作。
在氟泵12与油分离器1之间还安装有第六过滤器24和旁通阀23，第六过滤器24用于对冷媒进行过滤，旁通阀23的设置用于在排气压力过低时，打开旁通阀23直接将部分冷媒输入到氟泵12中，不再经过套管冷凝器22冷凝，以此来提高冷凝侧压力，保证散热的正常进行。
本装置将风冷和液冷集成在一起，提高了散热效率，不仅***的集成度更加的紧凑，且能够将服务器产生的热量散发出去，保证了服务器的正常工作，换热器能够对服务器产生的热量吸收，并在闭式冷却塔17的作用下进行冷却，内机的设置能够将换热器未吸收的热量排放出去，保证了服务器的正常工作。
工作原理：
压缩机5排出的高压高温的冷媒，首先进入油分离器1，将冷媒中的冷冻油分离，分离出的冷冻油经毛细管3回到气液分离器7中；经过油分离器1后的冷媒经四通阀26进入套管换热器进行冷凝，变为高压的液态，经第一膨胀阀14节流降温后，在氟泵12的作用下经第三膨胀阀10控制流量进入服务器冷板中，吸收掉服务器芯片产生的热量，而后经过经济器8过冷后，经液管截止阀4进入内机，在第二膨胀阀33节流后变成低温低压的冷媒，而后在氟冷盘管32内吸热气化后经气管截止阀30至气液分离器7完成气液分离，气态的冷媒再次回到压缩机5，完成制冷循环。
当氟冷部分无法正常工作时，此时电动三通阀18导通流向内机的管路，连接套管冷凝器22的电动蝶阀19关闭，通过调节阀34调节进入内机氟冷盘管32的流量，进行应急冷却降温。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种数据中心风液复合制冷***，包括闭式冷却塔和氟冷部分，所述氟冷部分包括压缩机、换热器、内机、冷板、氟泵，所述内机、换热器、氟泵、冷板依次连接形成一个闭环，其特征在于，所述压缩机设在内机与换热器之间，所述闭式冷却塔分别与内机、换热器相连接，所述内机包括散热风扇以及氟冷盘管，所述散热风扇安装在氟冷盘管的上方，且氟冷盘管的输入端分别与闭式冷却塔的输出端、冷板相连接，氟冷盘管的输出端分别与换热器、闭式冷却塔的输入端相连接；
还包括油分离器、气液分离器、第一过滤器、经济器、四通阀、回气管、毛细管，所述压缩机的一侧通过管道与油分离器相连接，压缩机的另一侧通过回气管与第一过滤器相连接，所述第一过滤器的一端通过管道与油分离器相连接，另一端通过毛细管与气液分离器相连接，所述油分离器通过管道贯穿四通阀与气液分离器相连接，所述四通阀的四个连接端分别与内机的输出端、换热器的输入端、油分离器、气液分离器相连接，所述油分离器通过管道与所述氟泵相连接，在氟泵与油分离器之间的管道上安装有单向阀，所述经济器与所述冷板相连接，经济器分别与内机、气液分离器相连接；
所述换热器的输出端与闭式冷却塔的输入端之间依次串联电动三通阀以及冷却水泵，所述电动三通阀分别与换热器的输出端、冷却水泵的输入端以及内机的输出端相连接，换热器的输入端与闭式冷却塔输出端之间依次出串联电动蝶阀和流量开关；
内机的输出端与电动三通阀之间安装有调节阀；
当氟冷部分无法正常工作时，此时电动三通阀导通流向内机的管路，连接套管冷凝器的电动蝶阀关闭，通过调节阀调节进入内机氟冷盘管的流量，进行应急冷却降温。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心风液复合制冷***，其特征在于，在氟泵与油分离器之间还安装有第六过滤器和旁通阀。
3.根据权利要求1所述的一种数据中心风液复合制冷***，其特征在于，在油分离器与单向阀之间还安装有高压压力传感器，在油分离器与气液分离器之间依次安装有第二过滤器、均压阀、低压压力检测头以及吸气温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种数据中心风液复合制冷***，其特征在于，所述换热器包括两个套管冷凝器，两个套管冷凝器并联设置，且套管冷凝器的输入端通过管道与四通阀相连接，套管冷凝器输出端通过氟泵与冷板相连接，套管冷凝器的内部设有冷却水管，所述冷却水管的输出端与所述闭式冷却塔的输入端相连接，冷却水管的输入端与所述闭式冷却塔的输出端相连接。
5.根据权利要求4所述的一种数据中心风液复合制冷***，其特征在于，所述换热器与氟泵之间依次串联第三过滤器、第一膨胀阀以及第四过滤器。
6.根据权利要求1所述的一种数据中心风液复合制冷***，其特征在于，所述内机设有两个，两个内机并联设置，内机与经济器之间依次串联第二膨胀阀、液管截止阀，内机与四通阀之间依次串联气管截止阀、第五过滤器。
7.根据权利要求1所述的一种数据中心风液复合制冷***，其特征在于，所述冷板上设有多个冷却盘管，且多个冷却盘管与发热芯片一一对应，且冷却盘管与氟泵之间设有第三膨胀阀，冷却盘管的另一端与经济器相连接。
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