冷站单元、集成冷站系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种冷站单元与一种集成冷站系统。


背景技术：

2.随着“互联网 ”、“大数据应用”等一系列信息化工程提出与推进，数据中心的规模与数量得到迅猛发展。数据中心工作时耗费大量电能并产生大量热量，导致机房环境温度升高，需要配置制冷系统进行制冷，以保证数据中心正常运行。pue(power usage effectiveness的简写)是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与it负载使用的能源之比，数据中心的冷却占总功耗的40％左右，所以降低制冷系统的耗电量可以有效的降低pue值。如何有效降低制冷系统的能耗，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种冷站单元，以有效降低制冷系统的能耗。本实用新型的另一个目的在于提供一种集成冷站系统，以有效降低能耗。
4.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
5.一种冷站单元，应用于包括末端单元的集成冷站系统，包括循环冷媒管路和连接所述循环冷媒管路的压缩机、冷凝器和液泵，所述循环冷媒管路用于流通冷媒介质，所述压缩机与第一旁通管路并联，所述液泵与第二旁通管路并联，所述压缩机和所述第一旁通管路择一通断，所述液泵和所述第二旁通管路择一通断；所述末端单元串接于所述循环冷媒管路中。
6.优选地，所述第一旁通管路设置有第一单向阀，由所述第一旁通管路的进口至出口之间的所述循环冷媒管路设置有与所述第一单向阀并联的第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀的导通方向相同，且均沿所述压缩机的进口至出口方向；和/或
7.所述第二旁通管路设置有第三单向阀，由所述第二旁通管路的进口至出口之间的所述循环冷媒管路设置有与所述第三单向阀并列的第四单向阀，所述第三单向阀和所述第四单向阀的导通方向相同，且均沿所述液泵的进口至出口方向。
8.优选地，所述压缩机、所述冷凝器、所述液泵依次串接。
9.优选地，本实用新型提供的冷站单元还包括设置于所述循环冷媒管路中的储液器。
10.本实用新型还提供了一种集成冷站系统，其特征在于，包括：
11.如上所述的冷站单元；
12.末端单元，所述末端单元包括依次串接于所述循环冷媒管路中的节流装置和蒸发器，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连通，所述节流装置的进口与所述液泵的出口连通。
13.优选地，所述集成冷站系统具有以下模式中的至少一种：
14.压缩机制冷模式，在所述压缩机制冷模式下，所述压缩机和所述第二旁通管路导通，所述第一旁通管路和所述液泵断开；
15.液泵热管制冷模式，在所述液泵热管制冷模式下，所述第一旁通管路和所述液泵导通，所述压缩机和所述第二旁通管路断开；
16.混合制冷模式，在所述混合制冷模式下，所述压缩机和所述液泵导通，所述第一旁通管路和所述第二旁通管路断开。
17.优选地，所述末端单元具有一个所述蒸发器或多个并联的所述蒸发器，所述节流装置的数量大于或等于所述蒸发器的数量，每个所述蒸发器与至少一个所述节流装置串联。
18.优选地，所述节流装置为膨胀阀。
19.本实用新型的工作原理为：当集成冷站系统工作时，冷站单元进行制冷，制冷后的冷媒介质通过循环冷媒管路直接流经末端单元，通过末端单元向室内环境中输入冷量，完成集成冷站系统的制冷工作。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：
21.本实用新型的冷站单元能够根据室外温度选择压缩机和/或液泵进行制冷，应用液泵热管技术，能够在室外温度较低的情况下，不需要运行压缩机，只需单独使用液泵驱动热管进行制冷，或者在使用压缩机的同时，使用液泵驱动热管进行辅助制冷，从而达到减小压缩机负荷，降低能耗的目的。另外，本实用新型直接将冷媒介质输送至末端单元，不需要设置换热器以中间换热，实现了数据中心内侧无水运行，大幅缩短现场安装施工周期，同时减少现场机组调试时间。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型实施例提供的一种集成冷站系统的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例提供的一种集成冷站系统处于压缩机制冷模式下的工作示意图；
25.图3为本实用新型实施例提供的一种集成冷站系统处于混合制冷模式下的工作示意图；
26.图4为本实用新型实施例提供的一种集成冷站系统处于液泵热管制冷模式下的工作示意图。
27.其中，a为冷站单元、b为末端单元、1为压缩机、2为第二单向阀、3为冷凝器、4为储液器、5为液泵、6为第四单向阀、7为节流装置、8为蒸发器、9为循环冷媒管路、10为第一旁通管路、11为第一单向阀、12为第二旁通管路、13为第三单向阀。
具体实施方式
28.本实用新型的核心是提供了一种冷站单元，能够有效降低制冷系统的能耗。本实用新型还提供了一种集成冷站系统，能够有效降低能耗。
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
30.请参考图1-图4所示，本实用新型实施例提供了一种冷站单元，应用于包括末端单元b的集成冷站系统，该冷站单元a包括循环冷媒管路9和连接循环冷媒管路9的压缩机1、冷凝器3和液泵5，循环冷媒管路9用于流通冷媒介质，压缩机1与第一旁通管路10并联，液泵5与第二旁通管路12并联，压缩机1和第一旁通管路10择一通断，液泵5和第二旁通管路12择一通断；末端单元b串接于循环冷媒管路9中。
31.本实用新型的工作原理为：该集成冷站系统工作时，冷站单元a进行制冷，制冷后的冷媒介质通过循环冷媒管路9直接流经末端单元b，末端单元b可以通过蒸发器8或换热器等向室内环境中输入冷量，完成集成冷站系统的制冷工作。该冷站单元能够根据室外温度选择压缩机1和/或液泵5进行制冷，应用液泵驱动热管技术，能够在室外温度较低的情况下，不需要运行压缩机1，只需单独使用液泵5驱动热管进行制冷，或者在使用压缩机1的同时，使用液泵5驱动热管进行辅助制冷，提高过冷度，增强循环动力，从而达到减小压缩机1负荷，降低能耗的目的。且该集成冷站系统直接将冷媒介质输送至末端单元b，不需要设置换热器中间换热进行自然冷却，实现了数据中心内侧无水运行，大幅缩短了现场安装施工周期，同时减少现场机组调试时间。
32.进一步地，在本实施例中，第一旁通管路10设置有第一单向阀11，由第一旁通管路10的进口至出口之间的循环冷媒管路9设置有与第一单向阀11并联的第二单向阀2，即，由第一旁通管路10的进口至压缩机1的进口之间的循环冷媒管路9设置有第二单向阀2或由压缩机1的出口至第一旁通管路10的出口之间的循环冷媒管路9设置有第二单向阀2，第一单向阀11和第二单向阀2的导通方向相同，且均沿压缩机1的进口至出口方向。通过在并联的管路上分别设置单向阀，能够单独控制压缩机1所在的循环冷媒管路9和第一旁通管路10的通断，且在压缩机1所在的循环冷媒管路9和第一旁通管路10中的一个导通，另一个断开的情况下，导通的管路因为单向阀的单向导通作用，避免冷媒介质回流。
33.优选地，第二单向阀2设置于压缩机1的出口侧，避免冷媒介质回流进入压缩机1。当然，根据需要，第二单向阀2还可以设置于压缩机1的进口侧。
34.当然，还可以通过其他阀门实现第一旁通管路10和压缩机1所在循环冷媒管路9的通断，如截止阀、调节阀等。只要能够控制各管路的通断即可。
35.同理地，在本实施例中，第二旁通管路12设置有第三单向阀13，由第二旁通管路12的进口至出口之间的循环冷媒管路9设置有与第三单向阀13并列的第四单向阀6，即，由第二旁通管路12的进口至液泵5的进口之间的循环冷媒管路9设置有第四单向阀6或由液泵5的出口至第二旁通管路12的出口之间的循环冷媒管路9设置有第四单向阀6，第三单向阀13和第四单向阀6的导通方向相同，且均沿液泵5的进口至出口方向。通过在并联的管路上分别设置单向阀，能够单独控制液泵5所在的循环冷媒管路9和第二旁通管路12的通断，且在
液泵5所在的循环冷媒管路9和第二旁通管路12中的一个导通，另一个断开的情况下，导通的管路因为单向阀的单向导通作用，避免冷媒介质回流。
36.优选地，第四单向阀6设置于液泵5的出口侧，避免冷媒介质回流进入液泵5。当然，根据需要，第四单向阀6还可以设置于液泵5的进口侧。
37.当然，还可以通过其他阀门实现第二旁通管路12和液泵5所在循环冷媒管路9的通断，如截止阀、调节阀等。只要能够控制各管路的通断即可。
38.进一步地，在本实施例中，在循环冷媒管路9中，压缩机1、冷凝器3、液泵5可依次串接。工作时，在压缩机制冷模式下，冷媒介质依次经过压缩机1、冷凝器3和末端单元b后回到压缩机1，完成压缩机1制冷循环；在混合制冷模式下，冷媒介质依次经过压缩机1、冷凝器3、液泵5和末端单元b后回到压缩机1，完成压缩机1和液泵5热管制冷循环；在液泵热管制冷模式下，冷媒介质由液泵驱动，依次经过冷凝器3、液泵5和末端单元b后回到冷凝器3，完成液泵热管制冷循环。
39.更进一步地，在本实施例中，冷站单元a还可以包括设置于循环冷媒管路9中的储液器4。优选地，储液器4可设置于冷凝器3和液泵5之间，通过储液器4补充和收集循环冷媒管路9中的冷媒介质，保持系统中冷媒介质的连续和压力稳定。当然，根据实际需要，储液器4也可以设置于循环冷媒管路9中的其它位置，也可以不设置储液器4。
40.在本实施例中，压缩机1可以是变频转子压缩机、变频涡旋压缩机、磁悬浮压缩机、气悬浮压缩机、变频离心压缩机或变频螺杆压缩机。
41.本实用新型还提供了一种集成冷站系统，包括如上文所述的冷站单元a，还包括末端单元b，末端单元b包括依次串接于循环冷媒管路9中的节流装置7和蒸发器8，蒸发器8的出口与压缩机1的进口连通，节流装置7的进口与液泵5的出口连通。
42.如图2所示，在本实施例中，集成冷站系统具有压缩机制冷模式，在压缩机制冷模式下，压缩机1和第二旁通管路12均导通，第一旁通管路10和液泵5均断开。如此，冷媒介质只通过压缩机1压缩，而不会通过液泵5。压缩机制冷模式适用于室外温度较高的情况，此时压缩机1压缩效率高，制冷效果能够通过压缩机1实现。
43.如图4所示，在本实施例中，集成冷站系统具有液泵热管制冷模式，在液泵热管制冷模式下，第一旁通管路10和液泵5均导通，压缩机1和第二旁通管路12均断开。如此，冷媒介质只通过液泵5热管制冷，而不会通过压缩机1压缩。液泵热管制冷模式适用于室外温度很低的情况，此时压缩机1不能有效完成压缩制冷，效率低，而此时的室外温度满足热管中冷媒介质的相变条件，通过热管中冷媒介质的相变，在液泵5的驱动下，冷媒介质在热管中完成制冷，通过液泵驱动热管替代了压缩机1工作，能够大大节省用电量，节省能耗。
44.如图3所示，在本实施例中，集成冷站系统具有混合制冷模式，在混合制冷模式下，压缩机1和液泵5均导通，第一旁通管路10和第二旁通管路12均断开。如此，冷媒介质既通过压缩机1进行压缩制冷，也通过液泵5热管进行制冷。混合制冷模式适用于室外温度较低的情况，介于压缩机制冷模式和液泵热管制冷模式的室外温度之间，需要运行液泵5辅助系统循环，尤其是末端单元与冷站单元距离较远情况下，提高过冷度，增强循环动力，强化回油或电机冷却，从而提高了制冷效果的同时，降低了能耗。
45.如图1所示，在本实施例中，末端单元b具有一个蒸发器8或多个并联的蒸发器8，节流装置7的数量大于或等于蒸发器8的数量，每个蒸发器8与至少一个节流装置7串联。如此，
一个冷站单元a可以只为一个蒸发器8提供冷量，也可以与多个并联的蒸发器8提供冷量。当然，也可以多个冷站单元a与多个蒸发器8连接。工作时，通过至少一个节流装置7控制经过蒸发器8的冷媒介质的流量，从而控制蒸发器8的出风温度。如此设置，方便数据中心分期上架服务器和模块化布局。
46.作为优化，在本实施例中，节流装置7为膨胀阀，具有宽幅调节流量功能。膨胀阀可以为一个或多个，多个膨胀阀并列布置，多个膨胀阀可以是相同调节范围，也可以不同。当然，除了采用膨胀阀之外，节流装置7还可以为其他节流阀。
47.在本实施例中，集成冷站系统的冷站单元a和末端单元b采用模块化集成设置，从而方便快速施工、运行维护。
48.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
49.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。