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分布式复合制冷系统和数据中心的制作方法

2021-10-30 02:03:00 来源:中国专利 TAG:分布式 复合 制冷系统 数据中心 配备


1.本技术涉及空调制冷领域,尤其涉及一种分布式复合制冷系统,以及一种配备该分布式复合制冷系统的数据中心。


背景技术:

2.对于设有热源,特别是集中设置有热源的大型室内场景,通常需要对热源所在的区域进行散热处理。以数据中心为例,大型数据中心内排布的服务器数量较多,这些服务器在运行过程中会产生大量的热量。单机式的制冷系统难以满足大型数据中心的制冷需求,因此需要引入分布式数据中心制冷系统,采用分区域制冷的方式实现大型数据中心的整体制冷,并保证数据中心内服务器能在预设的温度环境中正常运行。
3.因为数据中心内的多台服务器大多处于不间断运行状态,因此分布式数据中心制冷系统也需要长时间配合工作,对数据中心进行不间断的散热和降温。现有的分布式数据中心制冷系统无法将热量有效回收利用,其长时间的工作造成了资源浪费。


技术实现要素:

4.本技术提供一种分布式复合制冷系统,以及一种配备该分布式复合制冷系统的数据中心。其中分布式复合制冷系统可以将室内工作所产生的热量至少部分回收,达到节能减排的效果。本技术具体包括如下技术方案:
5.第一方面,本技术提供一种分布式复合制冷系统,包括多通道换热器和至少两个制冷单元;至少两个制冷单元与至少两个室内区域一一对应连通;每个制冷单元包括制冷部、换热部和散热部,制冷部与换热部之间流动有冷媒,制冷部利用冷媒对送入室内区域的空气进行制冷,换热部内还流动有中间媒介,冷媒与中间媒介在换热部处实现热交换,换热部还分别与散热部和多通道换热器连通,用于将热交换后的中间媒介送入散热部和/或多通道换热器中进行散热;其中,多通道换热器还与外部管网导热连接,中间媒介在多通道换热器处与外部管网中的载热体进行热交换。
6.本技术分布式复合制冷系统通过各个制冷单元共同作用,对室内进行制冷,以控制室内的整体温度。其中制冷单元的制冷部、换热部和散热部形成一独立的循环通路,制冷部中的冷媒可以在换热部处与中间媒介进行热交换,换热部再将中间媒介输送至散热部处进行散热。
7.而换热部还与多通道换热器连通,中间媒介还可以送入多通道换热器中进行散热。该多通道换热器与外部管网导热连接,流通于多通道换热器中的中间媒介得以与外部管网中的载热体进行热交换,进而达到散热效果。外部管网可以作为供暖管道、热水管道等,对应其载热体可作为供暖或热水等,因此多通道换热器内的中间媒介与载热体中间的热交换,实现了本技术分布式复合制冷系统的能源回收再利用,具有节约能源和环保的效果。
8.在一种可能的实现方式中,多通道换热器包括载热体通道,载热体通道与外部管
网连通,载热体流经载热体通道并与中间媒介进行热交换,以形成多通道换热器与外部管网的导热连接。
9.在一种可能的实现方式中,多通道换热器与外部管网靠近或贴合,载热体流经外部管网时与靠近的中间媒介进行热交换,以形成多通道换热器与外部管网的导热连接。
10.在一种可能的实现方式中,多通道换热器包括换热通道,各个制冷单元均连通至换热通道,各个制冷单元内的中间媒介在换热通道内汇合后,再与载热体进行热交换。
11.在本实现方式中,多通道换热器中包括一换热通道,各个制冷单元内的中间媒介可以汇集于该换热通道内,并与载热体进行热交换。单一的换热通道有利于控制中间媒介对载热体的加热温度,并提高热量交换的效率。
12.在一种可能的实现方式中,多通道换热器包括至少两个子换热通道,至少两个制冷单元与至少两个子换热通道一一对应连通,每个制冷单元内的中间媒介在对应的子换热通道内与载热体进行热交换。
13.在本实现方式中,多通道换热器中设有多个子换热通道,各个制冷单元与其中一个子换热通道连通,并使得该制冷单元中的中间媒介单独与载热体实现热量交换后,再流回至该制冷单元中。多个子换热通道有利于各个制冷单元对流入多通道换热器内的中间媒介的流量控制,并保证制冷单元内中间媒介的散热效果。
14.在一种可能的实现方式中,多通道换热器还包括穿过该载热体通道的多个分流换热通道,分流换热通道用于形成上述换热通道,或用于形成上述子换热通道。
15.在本实现方式中,为了增大中间媒介与载热体之间的接触面积,可以将载热体通道设置于换热通道或子换热通道的外缘。进一步的,将换热通道或子换热通道构造为多个分流换热通道,还能进一步增大中间媒介与载热体之间的接触面积,提升多通道换热器的热交换效率。
16.在一种可能的实现方式中,分布式复合制冷系统还包括控制器,每个制冷单元还包括三通阀,三通阀的三个端口分别连通至换热部、散热部和多通道换热器,控制器通过控制三通阀,以调节中间媒介流入散热部和多通道换热器的流量。
17.在本实现方式中,通过控制器对三通阀的控制,可以在冷媒与中间媒介完成热交换之后,对流入散热部进行散热的中间媒介、和流入多通道换热器内的中间媒介进行流量分配,进而控制到,进而控制到单个制冷单元内中间媒介的散热效果。
18.在一种可能的实现方式中,至少两个室内区域包括第一区域,至少两个制冷单元包括第一制冷单元,第一制冷单元与第一区域对应连通;第一制冷单元还包括第一温度传感器,第一温度传感器用于监测第一区域的温度;其中,第一温度传感器与控制器电连接,控制器根据第一温度传感器监测到的温度值控制第一制冷单元的三通阀。
19.在本实现方式中,通过温度传感器监测制冷单元对应的室内区域区域的温度,可以判断到冷媒在制冷部中的温升幅度。即当第一区域的温度较低时,冷媒在流经制冷部时,其对送入第一区域的空气的降温幅度较低,自身温升也相对较低。此时冷媒通过热交换传递给中间媒介的热量也相对较低。控制器可以增大流入多通道换热器内中间媒介的流量,以提升中间媒介对载热体的加热温度;而在第一区域温度较高时,控制器则减小多通道换热器的中间媒介流量,以降低中间媒介对载热体的加热温度。两种控制方式均可以使得载热体的加热温度保持相对均衡。
20.在一种可能的实现方式中,至少两个室内区域包括第二区域,至少两个制冷单元包括第二制冷单元,第二制冷单元与第二区域对应连通;第二制冷单元包括第二温度传感器,第二温度传感器用于监测第二区域的温度;其中,第二温度传感器与控制器电连接,控制器分别根据第一温度传感器和第二温度传感器监测到的温度值,控制第一制冷单元流入多通道换热器的中间媒介的流量,和第二制冷单元流入多通道换热器的中间媒介的流量的比例。
21.在本实现方式中,对应到室内不同区域的温度可能存在差异,利用对不同区域的温度进行监测的方式,来对应控制不同区域之间送入多通道换热器的中间媒介的流量比例。可以理解的,因为区域温度的差异,各区域内中间媒介完成换热后的温度也存在差异。通过控制器对流量比例的控制,可以控制到多通道换热器内中间媒介的整体温度,进而控制到中间媒介对载热体的加热温度。
22.在一种可能的实现方式中,散热部通过风冷对中间媒介进行散热。
23.在一种可能的实现方式中,分布式复合制冷系统包括冷却塔和连通至冷却塔的水冷组件,水冷组件与多通道换热器导热连接,或水冷组件与各个散热部导热连接,水冷组件中流通有换热媒介,换热媒介和中间媒介在多通道换热器或各个散热部进行热交换,冷却塔用于对水冷组件中的换热媒介散热。
24.在本实现方式中,散热部可以通过散热翅片配合风扇的方式,对中间媒介进行风冷散热。或者,散热部可以通过水冷组件,将中间媒介的热量再交换至水中,并将热交换得到的水送入冷却塔中集中进行散热。多个制冷单元内的中间媒介通过冷却塔进行集中散热,也可以提升本技术分布式复合制冷系统的散热效果。再或者,水冷组件还可以对应多通道换热器设置,用于对多通道换热器进行散热,以调节中间媒介和载热体的温度。
25.在一种可能的实现方式中,制冷部包括依次连通的电子膨胀阀、蒸发器和压缩机,与中间媒介换热后的冷媒从电子膨胀阀一侧流入制冷部。
26.在本实现方式中,蒸发器用于对送入数据中心对应区域的空气进行降温。电子膨胀阀用于降低冷媒的压力,以便于冷媒在蒸发器中蒸发吸热。压缩机用于对冷媒进行压缩,提升其压力和温度,并使得冷媒恢复液态,便于冷媒与载热体的热交换效率。
27.第二方面,本技术提供一种数据中心,包括机房以及本技术第一方面提供的分布式复合制冷系统;其中,至少两个制冷单元均与机房室内连通。
28.在本技术第二方面,因为数据中心的机房采用上述第一方面的分布式复合制冷系统进行散热,因此本技术数据中心也具备了上述能源回收利用的功能,更加节能环保。
29.在一种可能的实现方式中,机房包括第一区域,至少两个制冷单元包括第一制冷单元,第一制冷单元与第一区域对应连通;分布式复合制冷系统还包括控制器,每个制冷单元还包括三通阀,控制器通过控制三通阀,以调节中间媒介流入散热部和多通道换热器的流量;控制器与第一区域内的服务器通信连接,控制器还根据第一区域内服务器的工作负载控制第一制冷单元的三通阀。
30.在本实现方式中,控制器通过与数据中心的机房内各区域服务器的通信连接,可以监测到该区域内服务器的工作负载。当服务器的工作负载较高时,服务器所产生的热量较高,此时本技术分布式复合制冷系统需要提升制冷部的制冷强度,以使送入对应区域内的空气降温幅度更大,保证该区域的温度稳定。因为冷媒的自身温升相对提高,控制器可以
减小流入多通道换热器的中间媒介的流量,以降低对载热体的加热温度;反之,当该区域的服务器工作负载较低时,控制器则增大流入多通道换热器内的中间媒介的流量,以提升对载热体的加热温度。两种控制方式均可以使得载热体的加热温度保持相对均衡。
31.在一种可能的实现方式中,机房包括第二区域,至少两个制冷单元包括第二制冷单元,第二制冷单元与第二区域对应连通;控制器与第二区域内的服务器通信连接,控制器分别根据第一区域内服务器的工作负载、以及第二区域内服务器的工作负载,控制第一制冷单元流入多通道换热器的中间媒介的流量,和第二制冷单元流入多通道换热器的中间媒介的流量的比例。
32.在本实现方式中,对应到数据中心的机房内不同区域的服务器工作负载可能存在差异,控制器可以对不同区域之间送入多通道换热器的中间媒介的流量比例进行调整。可以理解的,因为不同区域的服务器工作负载存在差异,可能导致各区域之间形成温度的差异,各区域内中间媒介完成换热后的温度也存在差异。通过控制器对流量比例的控制,可以控制到多通道换热器内中间媒介的整体温度,进而控制到中间媒介对载热体的加热温度。
附图说明
33.图1是本技术提供的一种分布式复合制冷系统的应用场景示意图;
34.图2是本技术提供的一种分布式复合制冷系统的实际应用场景示意图;
35.图3是本技术提供的一种分布式复合制冷系统中第一制冷单元的示意图;
36.图4是本技术提供的一种分布式复合制冷系统中第一制冷单元的循环通路示意图;
37.图5是本技术提供的一种分布式复合制冷系统中第一制冷单元内冷媒的循环状态示意图;
38.图6是本技术提供的一种分布式复合制冷系统中一种散热模式的示意图;
39.图7是本技术提供的一种分布式复合制冷系统中另一种散热模式的示意图;
40.图8是本技术提供的一种分布式复合制冷系统中另一种散热模式的示意图;
41.图9是本技术提供的一种分布式复合制冷系统中多通道换热器的结构示意图;
42.图10是本技术提供的另一种分布式复合制冷系统中多通道换热器的结构示意图;
43.图11是本技术提供的另一种分布式复合制冷系统中多通道换热器的截面结构示意图;
44.图12是本技术提供的另一种分布式复合制冷系统的应用场景示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本技术保护的范围。
46.本技术分布式复合制冷系统可以在具有热源的室内环境中使用,特别适用于热源布置相对分散的大型室内环境,例如可以在大型数据中心内使用。下面以数据中心为例进行说明。
47.请参见图1所示的本技术分布式复合制冷系统100在数据中心内应用的应用场景示意图。数据中心包括机房200,机房200内布设有至少一台it设备(例如服务器201)或/和供电装置等。该至少一台it设备或/和供电装置在运行过程中会产生大量热量,本技术分布式复合制冷系统100用于实现数据中心的制冷和散热。机房200内划分有多个室内区域200a,每个室内区域200a内设置有it设备或/和供电装置等。分布式复合制冷系统100包括多个制冷单元100a。每个制冷单元100a对应一个室内区域200a的位置设置,并主要用于实现该室内区域200a的散热降温。也即各个制冷单元100a基于机房200中各个室内区域200a的位置,对应分布于不同位置,以分别对机房200的不同室内区域200a进行散热降温。在图1的示意中,分布式复合制冷系统100还包括多通道换热器130,多通道换热器130分别与各个制冷单元100a连通,多通道换热器130可以对各个制冷单元100a进行集中散热,具体请见后续实施例的展开描述。
48.需要说明的是,本技术实施例在图1所示的应用场景示意图中,复合制冷系统100的制冷单元100a的位置仅为一种对应关系的示意,并不表示制冷单元100a必然位于数据中心的机房200内部。在具体实现时,数据中心可以是微模块数据中心,也可以是预制化数据中心,还可以是建筑形成的用于放置it服务器的楼层或房间。其中,基于上述不同形态的数据中心,分布式复合制冷系统100可以置于数据中心的机房200内部,也可以置于机房200外部,还可以部分位于机房200内部、部分位于机房200外部。
49.在一些实施场景中,数据中心的概念除了it设备和供电装置外,也包括温控系统及其他配套设备,因此,本技术实施例的分布式复合制冷系统100也可以视为数据中心的一部分。
50.请参见图2所示的本技术分布式复合制冷系统100一种实施例的实际场景示意图。在图2的示意中,分布式复合制冷系统100包括第一制冷单元110和第二制冷单元120,以及多通道换热器130。第一制冷单元110和第二制冷单元120分布于数据中心的机房200的不同位置,第一制冷单元110和第二制冷单元120均用于对数据中心的机房200进行制冷。具体的,第一制冷单元110和第二制冷单元120对送入数据中心的机房200内的空气进行制冷,经制冷后的空气进入到数据中心的机房200以后,与数据中心的机房200内因服务器201运行而升温的空气中和,可以实现数据中心的机房200的降温冷却,保证服务器201在预设的温度环境下工作。
51.本技术分布式复合制冷系统100可以应用于大型数据中心的机房200中,通过相对独立的第一制冷单元110和第二制冷单元120共同作用,可以对数据中心的机房200形成良好的制冷效果。第一制冷单元110和第二制冷单元120分布于数据中心的机房200的不同位置,并对送入数据中心的机房200不同室内区域处的空气分别进行制冷,以使得数据中心的机房200的整体温度更均衡,设置于数据中心的机房200不同位置的服务器201均可以于预设温度环境下工作。相较于单个制冷系统的制冷量有限,无法对大面积数据中心的机房200形成可靠制冷的场景,本技术分布式复合制冷系统100的制冷效果更佳。
52.在图2的示意中,数据中心的机房200可以划分为第一区域210和第二区域220,第一制冷单元110对主要送入第一区域210内的空气进行制冷,第二制冷单元120对主要送入第二区域220内的空气进行制冷。其中第一区域210和第二区域220可以为连通的空间区域,也可以为相互独立的空间区域。也即,数据中心的机房200所在的可以为一整体机房,也可
以采用分隔的独立机房实现。当第一区域210和第二区域220为连通的空间区域时,第一制冷单元110制冷的空气也可能部分流入第二区域220内,第二制冷单元120制冷的空气也可能部分流入第一区域210内。
53.可以理解的,出于数据中心的机房200的面积不同,以及数据中心的机房200中实际排布的服务器201的密度不同,数据中心的机房200还可以进一步划分有第三区域、第四区域或更多,对应本技术制冷系统100中制冷单元的数量,还可以为三个、四个或更多。各个制冷单元分布设置,并分别对应各个区域进行制冷。
54.请参见图3所示第一制冷单元110的具体结构。分布式复合制冷系统100包括有循环风道10。该循环风道10包括送风口11和出风口12。送风口11和出风口12分别连通于数据中心的机房200,其中送风口11用于向数据中心的机房200内送入冷却后的空气(图中标示为送风),出风口12则用于将数据中心的机房200内的空气抽入循环风道10内(图中标示为回风),并对该部分空气进行冷却。由此,数据中心的机房200与循环风道10形成密封的循环风路。该循环风路可以如图3所示单独对应第一区域210设置,也可以同时作用于第一区域210和第二区域220。也即,循环风道10的数量可以为多个,每个制冷单元对应设置对一个循环风道10内的空气制冷;或送风口11和出风口12的数量均为多个,循环风道10通过多个出风口12统一抽出各个区域的回风空气之后,再将回风空气分配给各个制冷单元进行制冷,并分别从各个送风口11送回至各个区域中。
55.请结合参见图4,第一制冷单元110包括有制冷部20、换热部40以及散热部30。制冷部20与换热部40通过第一管路51连通为循环的制冷通路,该循环的制冷通路内流动有冷媒。制冷部20通过冷媒实现对送风空气的制冷。其中,冷媒可以采用制冷剂实现,如氟利昂(饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物),共沸混合工质(由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液)、碳氢化合物(丙烷、乙烯等)、氨等,这些制冷剂在常温或较低温度下能实现液化并利于制冷。
56.换热部40和散热部30通过第二管路52连通为循环的换热通路,该循环的换热通路内流动有中间媒介。在一些实施例中,该中间媒介可以为水或可导热溶剂。中间媒介和冷媒均流通至换热部40处,并在换热部40内实现热量交换。具体的,制冷部20利用冷媒对送风空气进行降温冷却的过程,可以理解为冷媒与送风空气进行热交换的过程。在制冷部20中完成降温冷却的冷媒温度会升高。制冷部20包括有依次连通的电子膨胀阀21、蒸发器22以及压缩机23。电子膨胀阀21用于对冷媒节流降压;蒸发器22用于使冷媒蒸发吸热,实现冷媒与送风空气之间的热交换;压缩机23用于对冷媒加压。
57.请结合图5所示的冷媒在循环的制冷通路中的状态和温度示意。冷媒在换热部40处与中间媒介形成热交换,因此流入电子膨胀阀21的冷媒温度相对较低,且此时冷媒呈低温高压的液态;电子膨胀阀21对冷媒节流降压后,冷媒由低压液态转化为低压的气液混合状态,温度维持在低温;蒸发器22促使冷媒蒸发吸热,此后冷媒处于高温低压的气液混合状态,在一些场景下冷媒还直接处于高温低压的气态;压缩机23对冷媒施加压力,使其从气态或气液混合状态转化为高温高压的液态。如此,冷媒在制冷部20与换热部40形成的制冷通路中完成制冷工作的循环。
58.请看回图4中换热部40和散热部30一侧的示意。换热部40和散热部30通过第二管路52连通,经换热部40处与冷媒完成热交换的中间媒介,可以流至散热部30处进行散热。在
图4的示意中,散热部30包括散热翅片31和风扇32,中间媒介在流经散热翅片31的过程中散热面积增大,辅以风扇32提供的快速流动空气,可以实现中间媒介较好的散热效果。请参见图3,散热部30处还引入外部空气(图中标示为新风),在风扇32的作用下流经散热翅片31,然后从散热翅片31的另一侧流出散热部(图中标示为排风)。经散热的中间媒介再流回换热部40处,重新与冷媒实现热交换工作。
59.请看回图2,本技术分布式复合制冷系统100中,多通道换热器130还与第一制冷单元110的散热部30并联,从换热部40流出的中间媒介还可以流入多通道换热器130中进行散热。具体的,多通道换热器130与外部管网300导热连接。中间媒介在流经多通道换热器130时,可以与外部管网300实现热交换。具体的,外部管网300内流动有载热体,冷媒可以与外部管网300中的载热体实现热交换。冷媒的高温可以传递给温度相对较低的载热体,即冷媒对载热体进行加热后,冷媒的温度相对降低,达到散热效果,载热体的温度则相对升高。外部管网300可以接入当地供暖管道、热水管道等,对应其载热体可以为水,并作为供暖用水或生活热水使用。
60.也即,第一制冷单元110包括有三种散热模式:在第一种散热模式中,第一制冷单元110单独通过散热部30对中间媒介进行散热;在第二种散热模式中,第一制冷单元110单独通过多通道换热器130与外部管网300进行热交换,将中间媒介的热量交换至的载热体上实现散热;在第三种散热模式中,第一制冷单元110同时通过散热部30和多通道换热器130对中间媒介进行散热。可以理解的,在第三种散热模式中,通过对第二管路52的控制,使得部分中间媒介流入散热部30中进行散热,另一部分中间媒介流入多通道换热器130中进行散热。
61.对于本技术分布式复合制冷系统100而言,多通道换热器130同时与多个制冷单元的散热部30并联,也即多个制冷单元均可以与多通道换热器130形成配合。请参见图6所示,当第一制冷单元110和第二制冷单元120均采用第一种散热模式时,多通道换热器130中没有中间媒介流入,各制冷单元通过各自的散热部30实现中间媒介的散热(图中灰色箭头指示中间媒介的流向);而在图7的示意中,第一制冷单元110和第二制冷单元120均采用第二种散热模式散热,两个制冷单元中的中间媒介均流通至多通道换热器130中,并与外部管网300中的载热体实现热交换;在图8的示意中,第一制冷单元110和第二制冷单元120均采用第三种散热模式散热,两个制冷单元中至少部分中间媒介流入多通道换热器130中与载热体进行热交换。
62.可见,在上述图7和图8的示意中,各个制冷单元采用第二种散热模式或第三种散热模式时,中间媒介均能与外部管网300中载热体进行热交换。即本技术分布式复合制冷系统100,其在对数据中心的机房200进行制冷散热的同时,还能通过多通道换热器130将制冷过程中所产生的热量至少部分传递至外部管网300中,实现了能源的回收再利用。相对于其它方案中完全通过各个制冷单元的散热部30进行直接散热的实施例,本技术分布式复合制冷系统100的具有更加节能、环保的功效。
63.示例性的,以复合制冷系统100一小时制冷可以产生热量为80千瓦时计算,当复合制冷系统100中各个制冷单元在第二散热模式下工作两小时后,其可以为外部管网300提供160千瓦时的热量。而当复合制冷系统100中各个制冷单元全天均工作于第二散热模式下时,其可以为外部管网300提供1920千瓦时的热量。该部分热量可以对外部管网300形成较
好的加热效果。
64.需要提出的是,上述图3~图8是对第一制冷单元110的结构进行具体描述。实际第二制冷单元120也可以基于上述各实施例的方案展开,并与第一制冷单元110一同实现对机房200的散热降温。而当制冷单元的数量为多个时,各个制冷单元也可以基于上述图3~图8的实施例展开。本技术在此不再对第二制冷单元120或其余制冷单元的结构进行赘述。
65.请参见图9的示意,在多通道换热器130的内部,包括有换热通道131。该换热通道131具有两个入口132,以及两个出口133。其中一个入口132和一个出口133与第一制冷单元110的换热器40连通,用于实现第一制冷单元110内中间媒介流过换热通道131;另一个入口132和另一个出口133则与第二制冷单元120的换热器40连通,用于实现第二制冷单元120内中间媒介流过换热通道131。第一制冷单元110和第二制冷单元120内的中间媒介在换热通道131内汇合后,再与载热体进行热交换,并随后在两个出口133处分流,分别流回至第一制冷单元110和第二制冷单元120中。
66.可以理解的,当制冷单元的数量为多个时,换热通道131的入口132和出口133数量也相应增多,各个制冷单元均通过一个入口132和一个出口133连通至换热通道131处。在本实施例中,各个制冷单元内的中间媒介在换热通道131内汇合,若各个制冷单元内的中间媒介存在温度差异,则汇合后的中间媒介温度得以趋于一致,中间媒介在与载热体完成换热之后的温度也相对一致。如此有利于控制到中间媒介对载热体的加热温度,并提高了中间媒介与载热体之间的换热效率。
67.而在图10的示意中,多通道换热器130内部包括有两个子换热通道134。其中一个子换热通道134与第一制冷单元110连通,另一个子换热通道134与第二制冷单元120连通。第一制冷单元110和第二制冷单元120内的中间媒介,分别在流经子换热通道134的过程中完成与载热体的换热,并随后经该子换热通道134分别流回至第一制冷单元110和第二制冷单元120中。
68.可以理解的,当制冷单元的数量为多个时,子换热通道134的数量也相应增多,各个制冷单元可以通过一个子换热通道134连通,其中间媒介也在该子换热通道134内完成与载热体的换热。在本实施例中,多通道换热器130无需对换热后的中间媒介进行流量分配,各个制冷单元中的中间媒介可以沿其对应连通的子换热通道134实现回流,有利于对单个制冷单元进行流量控制,并保证单个制冷单元内中间媒介的散热效果。
69.另一方面,在图9的实施例中,多通道换热器130还设有载热体通道135。该载热体通道135与外部管网300连通,载热体直接流入载热体通道135中。载热体通道135与换热通道131相互独立并彼此靠近,载热体通道135内的载热体与换热通道131内的中间媒介实现热交换。在一种实施例中,中间媒介在换热通道131中的流向,与载热体在载热体通道135中的流向相反(图9中两个并排的灰色箭头指示),此时中间媒介在流过换热通道131时,其与载热体135之间的温差相对较大,可以提升换热效率。而在另一些实施例中,中间媒介的流向也可以与载热体的流向相同。
70.而在图10的实施例中,载热体不流入多通道换热器130内,外部管网300直接与多通道换热器130靠近,以实现载热体与中间媒介之间的热交换功能。在图10的示意中,两个子换热通道134沿外部管网300的长度方向并排设置。可以理解的,每个子换热通道134内中间媒介的流向,也与外部管网300中载热体的流向相反(图10中三个灰色箭头指示),以提升
中间媒介与载热体之间的温差,提升换热效率。在另一些实施例中,二者的流向也可以相同。在另一些实施例中,两个子换热通道134还可以沿外部管网300的长度方向上下层叠设置,以增大每个子换热通道134与外部管网300的作用面积。
71.一种实施例请参见图11。在本实施例中,多通道换热器130包括多个分流换热通道136,以及一整体载热体通道135。该整体载热体通道135围设于多个分流换热通道136周缘,也即多个分流换热通道136从整体载热体通道135之内穿过,且分流换热通道136与整体载热体通道135相互隔离。在本实施例中,每个分流换热通道136的外周缘位置均有载热体流通,因此增大了每个分流换热通道136与载热体的接触面积,可以对各个分流换热通道136形成更好的换热效果。
72.分流换热通道136的管径可以设置相对较小,以使得相同流量的中间媒介能够与载热体形成更大的接触面积。在一些实施例中,分流换热通道136的管径可以小于或等于1mm。多个分流换热通道136可用于形成图9所示的换热通道131,也可用于形成图10所示的各个换热子通道134。也即各个分流换热通道136可以共同用于形成换热通道131,各个制冷单元内的中间媒介在多通道换热器130中汇集之后,分流至各个分流换热通道136中进行散热;或各个分流换热通道136可以与各个制冷单元连通,若干个分流换热通道136用于形成一个换热子通道134。各个制冷单元内的中间媒介也可以直接分散至各个分流换热通道136内,并在完成换热之后流回各个制冷单元中。
73.上述多种方式都实现了多通道换热器130与外部管网300之间的导热连接,载热体与中间媒介之间可形成热交换。且图9实施例中单个换热通道131的结构,也可以采用外部管网300直接与多通道换热器130靠近的方式实现二者的导热连接,或采用图11的方式,将单个换热通道131穿过载热体通道135的内部以增大接触面积;而图10实施例中多个子换热通道131的结构,也可以配合载热体通道135的方式实现二者的导热连接。
74.一种实施例请继续参见图2,第一制冷单元110还包括第一三通阀61。第一三通阀61连接于多通道换热器130与第一制冷单元110的换热器40以及散热部30之间,用于调整第一制冷单元110的散热模式。具体的,第一三通阀61具有第一进液口,以及两个第一出液口。该第一进液口与第一制冷单元110的换热器40连通,一个第一出液口与第一制冷单元110的散热部30连通,另一个第一出液口与多通道换热器130连通。由此,在换热器40内与冷媒完成热交换的中间媒介可以从第一进液口进入第一三通阀61,然后从两个第一出液口分别流向散热部30和多通道换热器130。可以理解的,从第一进液口流入第一三通阀61的中间媒介流量,与从两个第一出液口流出第一三通阀61的中间媒介的流量之和相等。
75.在一些实施例中,第一三通阀61的两个第一出液口各自的流量可以调整,本技术分布式复合制冷系统100还设有控制器60(参见图2),控制器60与第一三通阀61电性连接,并用于控制第一三通阀61的工作。控制器60可以通过控制第一三通阀61,实现对流入散热部30中的中间媒介流量,与流入多通道换热器130中的中间媒介流量的分配。
76.控制器60对中间媒介流量的分配,可以基于中间媒介自身的散热需求展开,也可以基于载热体所需求的加热温度展开。例如,散热部30的散热效果通常较多通道换热器130的散热效果更好,若中间媒介的温度偏高,可以通过控制器60对第一三通阀61的控制,使得中间媒介更多的流入散热部30中进行散热。在一些实施例中,控制器60还可以进一步与散热部30通信连接,并控制散热部30的风扇32的转速来控制散热部30的散热能力。
77.而控制器60基于载热体所需求的加热温度控制中间媒介流量的分配,可以基于如下场景展开:在外部管网300中载热体流速一定的前提下,若外部环境温度较低,则载热体在与中间媒介于多通道换热器130处进行热量交换之前,载热体的初始温度更低。此时通过控制器60的控制,使得流入多通道换热器130内的中间媒介流量更大,则中间媒介对载热体的加热温度提升,可以使得载热体换热后的温度提升幅度更大;若外部环境温度较高,则通过控制器60的控制,可以使得流入多通道换热器130内的中间媒介流量更小,使得载热体换热后的温度提升幅度更小。
78.上述与外部环境温度相关的应用场景,可以用于季节性调节本技术分布式复合制冷系统100的散热方式。例如,在外部环境温度较低的冬季,控制器60可以控制中间媒介更多的流入多通道换热器130中,以使得外部管网300中温度较低的载热体经换热获得更大的温升;而在外部环境温度较高的夏季,控制器60可以控制中间媒介更多的流入散热部30中,以使得中间媒介获得更好的散热效果。可以理解的,当外部管网300为供暖管网时,其在夏季无需工作,因此载热体也无需与复合制冷系统100形成热交换。而当外部管网300为热水管道时,夏季热水的使用量和使用温度也会相应降低,载热体所需求的加热温度也相应降低。
79.一种实施例请继续参见图2,第一制冷单元110还设有第一温度传感器71。该第一温度传感器71设置于数据中心的机房200中,并用于监测第一区域210的温度。第一温度传感器71与控制器60通信连接,以将监测到的第一区域210的温度值传输给控制器60。控制器60在接该温度值后,可以控制第一三通阀61以分配冷媒的流量。
80.具体的,在本实施例中,通过第一温度传感器71监测到的第一区域210的实时温度值,可以判断到制冷部20对送入第一区域210内的送风空气的降温幅度。因为第一制冷单元110主要对第一区域210进行制冷,因此当第一区域210的温度值较低时,第一制冷单元110的制冷部20利用冷媒对空气进行降温的幅度也相应降低。此时制冷部20内的冷媒通过蒸发所吸收的热量也相应减少,冷媒在制冷过程中的温升幅度随之减小。由此,冷媒在换热部40中能够通过交换提供给中间媒介的热量相应变少,中间媒介的加热效果降低。此时通过控制器60对第一三通阀61的控制,可以分配中间媒介更多的流入多通道换热器130中,进而对载热体提供更多的可交换热量,保持中间媒介对载热体的加热效果;反之,当第一温度传感器71监测到的第一区域210的实时温度值较高时,冷媒在换热部40中能够提供给中间媒介的热量增多,此时通过控制器60对第一三通阀61的控制,可以分配中间媒介更多的流入散热部30中进行直接散热,多通道换热器130内中间媒介提供的可交换热量更少,对载热体的加热效果更均衡。
81.在一种实施例中,控制器60还与数据中心的机房200中的服务器201通信连接,用以监测第一区域210内服务器201的实时工作负载,然后基于该工作负载来控制第一三通阀61的冷媒流量分配。具体的,第一区域210中的温度,还与该区域中服务器201的工作负载相关。当第一区域210内服务器201的工作负载较大时,其工作时所产生的热量相对较大,第一制冷单元110需要提升其制冷强度,以降低送入第一区域210的空气的温度,进而使得数据中心的机房200内整体的环境温度相对均衡,不会因为第一区域210内服务器201的工作负载提升而造成该区域环境温度的提升,影响数据中心的机房200的整体工作效率。
82.可以理解的,第一制冷单元110的制冷强度提升,从其换热部40流出的中间媒介的
温度也相应升高。此时需要控制器60将中间媒介更多分配至散热部30处进行散热,以减少多通道换热器130内中间媒介的流量。这样的控制可以使得多通道换热器130内中间媒介提供给载热体的热量相对固定,载热体不会随中间媒介温度的升高而获得更多的热量,并保证载热体受到的加热效果更均衡;反之,当第一区域210内服务器201的工作负载较低时,其工作过程中产生的热量相对较少,第一制冷单元110通过冷媒对空气的制冷强度降低。此时控制器60可以分配更多的中间媒介流入多通道换热器130中,以便于保持中间媒介对载热体的加热效果。
83.因为第一区域210内的服务器201数量可以为多个,因此控制器60与数据中心的机房200的通信连接,可以为控制器60与第一区域210内多个服务器201分别通信连接,并分别监测各个服务器201的工作负载,最后通过求均值的方式对冷媒的流量进行分配。
84.在另一些实现方式中,控制器60还可以同时接收第一温度传感器71监测得到的第一区域210温度值,以及接收第一区域210内服务器201的工作负载数据,再同时基于二者来控制第一三通阀61的流量分配,以同时保证第一区域210的制冷效果和对载热体的加热效果。
85.需要提出的是,在上述实施例中,第一三通阀61还可以替换为两个电磁阀(图中未示),其中一个电磁阀连接于换热器40与散热部30之间,另一个电磁阀连接于换热器40与多通道换热器130之间。控制器60用于同时控制两个电磁阀联动,也可以起到上述分配流量的效果。
86.上述第一制冷单元110与多通道换热器130的多种配合方式,也可以应用于其余制冷单元与多通道换热器130的配合中来,从而使得控制器60能够分别控制到每个制冷单元内中间媒介的流量,进而控制到多通道换热器130处中间媒介的总流量,以及中间媒介对载热体的加热效果。同时,控制器60还可以控制到各个制冷单元的散热效果。
87.在图2的示意中,第二制冷单元120也可以包括第二三通阀62。第二三通阀62也连接于多通道换热器130与第二制冷单元120的换热部40、以及散热部30之间。第二三通阀62也与控制器60连通,并经控制器60控制到从第二制冷单元120的换热部40流出的中间媒介的流量分配。
88.在一种实施例中,第二制冷单元120也设有第二温度传感器72。该第二温度传感器72设置于数据中心的机房200的第二区域220处,用于监测第二区域220处的温度。因为第二三通阀62主要用于对第二区域220处制冷,控制器60在接第二温度传感器72监测到的第二区域220的温度值后,可以控制第二三通阀62以分配中间媒介的流量。
89.在一些实施例中,控制器60也可以与数据中心的机房200通信连接,用以监测第二区域220内服务器201的实时工作负载,然后基于该工作负载来控制第二三通阀62的中间媒介流量分配。控制器60还可以同时接收第二温度传感器72监测得到的温度值,以及接收第二区域220内服务器201的工作负载数据,来分配中间媒介的流量,以同时保证第二制冷单元120的制冷效果和对中间媒介的加热效果。在一些实施例中,第二三通阀62也可以替换为两个电磁阀。
90.另一方面,当本技术分布式复合制冷系统100应用于数据中心以外的其它工作场景时,控制器60也可以与其它工作场景中的热源通信连接,并通过实时监测该热源的工作负载,来对应调整中间媒介的流量分配工作,以对应控制各个制冷单元的散热效果。
91.在一种实施例中,控制器60可以匹配调节第一三通阀61和第二三通阀62的流量分配,进而控制到流入多通道换热器130处的中间媒介的整体流量和温度,达到精确控制载热体加热温度的效果。具体的,第一制冷单元110流出的中间媒介,与第二制冷单元120流出的中间媒介之间,可能存在温度差异。控制器60通过分别与第一温度传感器71和第二温度传感器72的通信连接,和/或通过分别监测第一区域210和第二区域220内服务器201的工作负载,控制器60可以判断到第一制冷单元110和第二制冷单元120流出的中间媒介的温度差异。进一步的,控制器60通过匹配调节第一三通阀61和第二三通阀62的流量分配,可以控制到从第一制冷单元110流入多通道换热器130处的中间媒介流量,与从第二制冷单元120流入多通道换热器130处的中间媒介流量的比例。由此,控制器60实现了对流入多通道换热器130处的中间媒介的整体温度的控制,进而控制到中间媒介对载热体的加热温度。
92.其中,对应多通道换热器130包括换热通道131的实施例,第一制冷单元110和第二制冷单元120分别流入的中间媒介在汇合之后,其整体温度趋于一致,控制器60得以直接控制到中间媒介对载热体的加热温度。而在多通道换热器130包括多个子换热通道134的实施例中,第一制冷单元110流出的中间媒介流经一个子换热通道134,第二制冷单元120流出的中间媒介流经另一个子换热通道134。控制器60可以分别控制到两个子换热通道134内的中间媒介各自对载热体的加热温度,进而间接控制到中间媒介对载热体的总加热温度。
93.在另一些实施例中,控制器60也可以分别控制第一三通阀61和第二三通阀62,进而控制多通道换热器130处的中间媒介的整体流量。对应到多通道换热器130包括换热通道131的实施例,换热通道131具有最大流量限值。控制器60需要对第一三通阀61和第二三通阀62进行匹配控制,以限制流入多通道换热器130内的中间媒介的流量处于该最大流量限值以内。也即,控制器60对第一三通阀61和第二三通阀62的控制,还需要匹配调节,以保证多通道换热器130内的中间媒介整体流量低于最大流量限值。此时,当第一制冷单元110处的中间媒介需要更多散热时,可以适当调低第一制冷单元110处流入多通道散热器130处的中间媒介的流量,使得第一制冷单元110处的中间媒介更多流入其散热部30处进行散热,以保证第一制冷单元110内中间媒介的整体散热效果。而为了保证换热通道131内流过足够的中间媒介,控制器60则增大从第二制冷单元120处流入多通道换热器130内的中间媒介的流量,进而对第一三通阀61和第二三通阀62形成匹配调整。
94.可以理解的,当分布式复合制冷系统100中制冷单元的数量为多个时,控制器60同时与多个制冷单元的三通阀连通,并通过匹配调整多个三通阀,以控制各个制冷单元的中间媒介流入多通道换热器130处的流量。该匹配调整可以基于各个制冷单元的温度值展开,也可以基于各个制冷单元所对应制冷的区域内服务器201实时工作负载展开,或者控制器60还可以同时结合二者后对各个三通阀进行控制。上述控制方法都可以在保证数据中心的机房200整体制冷效果的同时,实现制冷余热对外部管网中载热体的加热功能,达到节能减排的功效。
95.一种实施例请参图12,本技术分布式复合制冷系统100还可以包括冷却塔140。第一制冷单元110还包括第一水冷组件81,第一水冷组件81与散热部30导热连接,用于实现散热部30对中间媒介的散热功能。具体的,第一水冷组件81中流通有水或可导热的溶剂。第一水冷组件81与散热部30的导热连接,使得第一水冷组件81内的水(以下均以水作为示意)可以与散热部30内的中间媒介形成热交换,进而实现散热部30对中间媒介的散热功能。进一
步的,第一水冷组件81还与冷却塔140连通,经热交换后的水可以流通至冷却塔140处进行散热。
96.相对应的,第二制冷单元120也包括第二水冷组件82,第二水冷组件82也与第二制冷单元120的散热部30导热连接,并同时与冷却塔140连通。第二水冷组件82内的水也可用于对第二制冷单元120中的中间媒介进行散热,经热交换后的水同样可以流至冷却塔140处进行散热。
97.冷却塔140的散热相较于风冷散热的能力更强,第一制冷单元110和第二制冷单元120分别设置第一水冷组件81和第二水冷组件82的实施例,适用于制冷要求更高的数据中心的机房200。或者,当分布式复合制冷系统100中包括有多个制冷单元时,采用冷却塔140集中散热的方式,相较于对每个制冷单元分别设置风冷结构的方式效率更高。
98.在另一些实施例中,分布式复合制冷系统100还可以设置一个整体的水冷组件(图中未示),该整体水冷组件与多通道换热器130导热连接,并用于对多通道换热器130进行散热。可以理解的,当水冷组件与多通道换热器130导热连接时,多通道换热器130同时与水冷组件和外部管网300分别导热连接。水冷组件也可以用于对多通道散热器130内的中间媒介进行散热,并以此调节中间媒介的温度,或调节到外部管网300中载热体的温度。在本实施例中,水冷组件和冷却塔140也起到了对中间媒介散热的效果,其可以与各个制冷单元中的散热部30并行,共同用于对中间媒介进行散热,以提升本技术分布式复合制冷系统100的散热能力,并对中间媒介的温度形成更精确的控制。
99.以上描述,仅为本技术的具体实施例,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,例如减少或添加结构件,改变结构件的形状等,都应涵盖在本技术的保护范围之内;在不冲突的情况下,本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此,本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
再多了解一些

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