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    數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)及其運(yùn)行方法技術(shù)方案

    技術(shù)編號(hào):36694534 閱讀:20 留言:0更新日期:2023-02-27 20:05
    數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)及其運(yùn)行方法,包括熱管模塊、機(jī)械冷卻模塊、備用制冷模塊及余熱回收模塊。余熱回收模塊包括供熱端和蓄熱裝置,備用制冷模塊包括備用蒸發(fā)器,三流體換熱器包括內(nèi)管、外管和外管上翅片,內(nèi)管形成第一工質(zhì)通道,內(nèi)管和外管形成第二工質(zhì)通道。熱管模塊、機(jī)械冷卻模塊分別與三流體換熱器第二工質(zhì)通道、第一工質(zhì)通道連接,備用制冷模塊、余熱回收模塊均與機(jī)械冷卻模塊連接。系統(tǒng)運(yùn)行根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境溫度、熱管蒸發(fā)溫度,采用熱管自然冷卻模式、熱管耦合機(jī)械制冷模式、熱管、機(jī)械及備用制冷模式及余熱回收模式。本發(fā)明專利技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同模式之間的切換,能夠達(dá)到數(shù)據(jù)中心的冷卻要求,且通過余熱回收提高系統(tǒng)的能源利用率,降低能耗。降低能耗。

    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
    數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)及其運(yùn)行方法


    [0001]本專利技術(shù)涉及制冷與空調(diào)
    ,特別是一種數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。

    技術(shù)介紹

    [0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)的快速增長(zhǎng),其處理的數(shù)據(jù)呈幾何倍數(shù)級(jí)增長(zhǎng),數(shù)據(jù)中心裝載的大量大功率電子設(shè)備在不間斷的運(yùn)行過程中將產(chǎn)生大量熱量,對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行降溫的制冷系統(tǒng)消耗了巨大的電力能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)IDC空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗約占數(shù)據(jù)中心總能耗的30%~50%,這已經(jīng)影響到數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行成本等,降低冷卻設(shè)備的能耗成為迫切需要。
    [0003]現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)和方法包括采用室外的自然散熱模塊或與備用室外散熱模塊共同實(shí)現(xiàn)散熱,例如中國(guó)專利CN114599199A中公開的一種數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng);以及采用機(jī)房外部空氣單向流動(dòng)和內(nèi)循環(huán)散熱制冷結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)靈活制冷,例如中國(guó)專利CN114126322A中公開的一種制冷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心;以及采用自然冷卻裝置、風(fēng)機(jī)盤管、機(jī)械制冷設(shè)備等的組合控制進(jìn)行高性能的制冷,例如中國(guó)專利CN115023094A中公開的一種數(shù)據(jù)中心增程式制冷系統(tǒng)及數(shù)據(jù)中心。上述現(xiàn)有技術(shù)雖然都提高了制冷效率,然而其對(duì)自然冷源的利用率仍不高,且對(duì)于數(shù)據(jù)中心低品位余熱的回收率不高導(dǎo)致能耗仍較高;數(shù)據(jù)中心采用的機(jī)柜多是地板送風(fēng)方式,機(jī)柜內(nèi)氣溫隨所處位置高度升高而增加,從而導(dǎo)致機(jī)柜內(nèi)冷氣流分布不均勻,使得散熱高電子設(shè)備容易發(fā)生故障。因此,如何設(shè)計(jì)高效且熱量回收率高的空調(diào)系統(tǒng)是目前仍需解決的問題。

    技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

    [0004]本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。
    [0005]本專利技術(shù)的技術(shù)方案是:數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng),包括熱管模塊、機(jī)械冷卻模塊、備用制冷模塊及余熱回收模塊。
    [0006]所述熱管模塊包括機(jī)柜內(nèi)的第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器、第三熱管蒸發(fā)器、第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、第三節(jié)流裝置和機(jī)柜外的氟泵、第一儲(chǔ)液器;第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器和第三熱管蒸發(fā)器輸入端分別與第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、第三節(jié)流裝置輸出端連接,第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、第三節(jié)流裝置輸入端均與氟泵輸出端連接,氟泵輸入端與第一儲(chǔ)液器輸出端連接。
    [0007]所述機(jī)械冷卻模塊包括單向閥、氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器、第二儲(chǔ)液器、第四節(jié)流裝置、第一電磁閥、第一循環(huán)泵、風(fēng)冷冷水機(jī)組、第二循環(huán)泵、第一帶流量控制的止回閥和第二帶流量控制的止回閥;單向閥輸出端與氣液分離器輸入端連接,氣液分離器輸出端與壓縮機(jī)輸入端連接,壓縮機(jī)輸出端與冷凝器第一輸入端連接,冷凝器第一輸出端與第二儲(chǔ)液器輸入端連接,第二儲(chǔ)液器輸出端與第四節(jié)流裝置輸入端連接,第四節(jié)流裝置輸出端與
    第一電磁閥輸入端連接;冷凝器第二輸出端依次與第一帶流量控制止回閥、第二帶流量控制的止回閥和第一循環(huán)泵的輸入端連接,第一循環(huán)泵輸出端與風(fēng)冷式冷水機(jī)組輸入端連接,風(fēng)冷式冷水機(jī)組輸出端與第二循環(huán)泵輸入端連接,第二循環(huán)泵輸出端與與冷凝器第二輸入端連接。
    [0008]所述余熱回收模塊包括第一控制閥、第二控制閥、供熱端、第三控制閥、第四控制閥、板式換熱器和蓄熱裝置;第一控制閥輸出端與供熱端輸入端連接,供熱端輸出端與第二控制閥輸入端連接;第三控制閥輸出端經(jīng)過板式換熱器與第四控制閥輸入端連接。
    [0009]所述備用制冷模塊包括備用蒸發(fā)器、第五節(jié)流裝置、第二電磁閥和第三電磁閥;備用蒸發(fā)器輸入端與第五節(jié)流裝置輸出端連接,第五節(jié)流裝置輸入端與第二電磁閥輸出端連接,備用蒸發(fā)器輸出端與第三電磁閥輸入端連接。
    [0010]所述三流體換熱器包括同心的內(nèi)管、外管和豎直固定在外管外圓周面上的翅片,內(nèi)管內(nèi)的空間形成第一工質(zhì)通道,內(nèi)管和外管之間的通道形成第二工質(zhì)通道。
    [0011]所述熱管模塊與三流體換熱器的第二工質(zhì)通道連接,機(jī)械冷卻模塊與三流體換熱器的第一工質(zhì)通道連接,備用制冷模塊、余熱回收模塊均與機(jī)械冷卻模塊連接。
    [0012]本專利技術(shù)進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述熱管模塊中第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器和第三熱管蒸發(fā)器輸出端均與三流體換熱器第二工質(zhì)通道的輸入端連接,熱管模塊中第一儲(chǔ)液器輸入端與三流體換熱器第二工質(zhì)通道輸出端連接;機(jī)械冷卻模塊中單向閥輸入端與三流體換熱器第一工質(zhì)通道輸出端連接,機(jī)械冷卻模塊中第一電磁閥輸出端與三流體換熱器第一工質(zhì)通道輸入端連接;余熱回收模塊中第一控制閥輸入端與冷凝器第二輸出端連接,第二控制閥輸出端與第一帶流量控制的止回閥輸出端連接,第三控制閥輸入端與第一帶流量控制的止回閥輸出端連接,第四控制閥輸出端與第二帶流量控制的止回閥輸出端連接;備用制冷模塊中第二電磁閥輸入端與機(jī)械冷卻模塊中第四節(jié)流裝置輸出端連接,備用制冷模塊中第三電磁閥輸出端與機(jī)械冷卻模塊中單向閥輸出端連接。
    [0013]本專利技術(shù)再進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器和第三熱管蒸發(fā)器按照自上而下的順序固定安裝在機(jī)柜內(nèi),機(jī)械冷卻模塊與三流體換熱器均安裝于數(shù)據(jù)中心室外。
    [0014]本專利技術(shù)更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述第一控制閥、第二控制閥、供熱端形成供熱端余熱回收,第三控制閥、第四控制閥、板式換熱器和蓄熱裝置形成蓄熱余熱回收。
    [0015]本專利技術(shù)更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述第一工質(zhì)通道為機(jī)械制冷所用制冷劑流動(dòng)通道,機(jī)械制冷所用制冷劑為R134a;第二工質(zhì)通道為熱管自然冷卻所用制冷劑流動(dòng)通道,熱管自然冷卻所用制冷劑為二氧化碳。
    [0016]本專利技術(shù)提供的另一技術(shù)方案是:前述數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行方法,根據(jù)室外環(huán)境溫度選擇散熱制冷模式,包括,A、若室外環(huán)境溫度小于12℃,啟動(dòng)第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器、第三熱管蒸發(fā)器、氟泵以及三流體換熱器,熱管模塊與三流體換熱器的第二工質(zhì)通道連通形成自然冷卻制冷回路,制冷劑在三流體換熱器第二工質(zhì)通道內(nèi)與翅片圓周的冷空氣進(jìn)行換熱冷凝,三流體換熱器的第二工質(zhì)通道內(nèi)冷凝后的制冷劑從其出口依次經(jīng)過第一儲(chǔ)液器、氟泵,再氟泵輸出端分別流向第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、第三節(jié)流裝置,在氟泵的作用下流至第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器、第三熱管蒸發(fā)器的輸出端吸收數(shù)據(jù)中心的熱量,換熱后的
    制冷劑通過三流體換熱器輸入端回流至第二工質(zhì)通道,依次循環(huán)。
    [0017]B、若室外環(huán)境溫度大于12℃且小于40℃,進(jìn)一步開啟單向閥、第一電磁閥,并啟動(dòng)氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器,第一循環(huán)泵、風(fēng)冷冷水機(jī)組、第二循環(huán)泵、第一帶流量控制的止回閥和第二帶流量控制的止回閥;熱管模塊與三流體換熱器的第二工質(zhì)通道連通形成自然冷卻回路,機(jī)械冷卻模塊與三流體換熱器的第一工質(zhì)通道連通形成機(jī)械制冷回路,第一工質(zhì)通道內(nèi)的制冷劑通過單向閥、氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器、第二儲(chǔ)液器、第四節(jié)流裝置和第一電磁閥進(jìn)行循環(huán),并在三流體換熱器中第一工質(zhì)通道內(nèi)的制冷劑和第二工質(zhì)通道內(nèi)的制冷劑進(jìn)行換熱;同時(shí),通過第一循環(huán)泵、風(fēng)冷冷水機(jī)組、第二循環(huán)泵、第一帶流量控制的止回閥、第二帶流量控制的止回閥和冷凝器調(diào)節(jié)第一工質(zhì)通道內(nèi)的制冷劑冷凝。
    [0018]C、若室外環(huán)境溫度大于40℃,或本文檔來自技高網(wǎng)
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    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

    【技術(shù)特征摘要】
    1.數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng),其特征是:包括熱管模塊、機(jī)械冷卻模塊、備用制冷模塊及余熱回收模塊;所述熱管模塊包括機(jī)柜內(nèi)的第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器、第三熱管蒸發(fā)器、第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、第三節(jié)流裝置和機(jī)柜外的氟泵、第一儲(chǔ)液器;第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器和第三熱管蒸發(fā)器輸入端分別與第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、第三節(jié)流裝置輸出端連接,第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置、第三節(jié)流裝置輸入端均與氟泵輸出端連接,氟泵輸入端與第一儲(chǔ)液器輸出端連接;所述機(jī)械冷卻模塊包括單向閥、氣液分離器、壓縮機(jī)、冷凝器、第二儲(chǔ)液器、第四節(jié)流裝置、第一電磁閥、第一循環(huán)泵、風(fēng)冷冷水機(jī)組、第二循環(huán)泵、第一帶流量控制的止回閥和第二帶流量控制的止回閥;單向閥輸出端與氣液分離器輸入端連接,氣液分離器輸出端與壓縮機(jī)輸入端連接,壓縮機(jī)輸出端與冷凝器第一輸入端連接,冷凝器第一輸出端與第二儲(chǔ)液器輸入端連接,第二儲(chǔ)液器輸出端與第四節(jié)流裝置輸入端連接,第四節(jié)流裝置輸出端與第一電磁閥輸入端連接;冷凝器第二輸出端依次與第一帶流量控制止回閥、第二帶流量控制的止回閥和第一循環(huán)泵的輸入端連接,第一循環(huán)泵輸出端與風(fēng)冷式冷水機(jī)組輸入端連接,風(fēng)冷式冷水機(jī)組輸出端與第二循環(huán)泵輸入端連接,第二循環(huán)泵輸出端與與冷凝器第二輸入端連接;所述余熱回收模塊包括第一控制閥、第二控制閥、供熱端、第三控制閥、第四控制閥、板式換熱器和蓄熱裝置;第一控制閥輸出端與供熱端輸入端連接,供熱端輸出端與第二控制閥輸入端連接;第三控制閥輸出端經(jīng)過板式換熱器與第四控制閥輸入端連接;所述備用制冷模塊包括備用蒸發(fā)器、第五節(jié)流裝置、第二電磁閥和第三電磁閥;備用蒸發(fā)器輸入端與第五節(jié)流裝置輸出端連接,第五節(jié)流裝置輸入端與第二電磁閥輸出端連接,備用蒸發(fā)器輸出端與第三電磁閥輸入端連接;所述三流體換熱器包括同心的內(nèi)管、外管和豎直固定在外管外圓周面上的翅片,內(nèi)管內(nèi)的空間形成第一工質(zhì)通道,內(nèi)管和外管之間的通道形成第二工質(zhì)通道;所述熱管模塊與三流體換熱器的第二工質(zhì)通道連接,機(jī)械冷卻模塊與三流體換熱器的第一工質(zhì)通道連接,備用制冷模塊、余熱回收模塊均與機(jī)械冷卻模塊連接。2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng),其特征是:所述熱管模塊中第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器和第三熱管蒸發(fā)器輸出端均與三流體換熱器第二工質(zhì)通道的輸入端連接,熱管模塊中第一儲(chǔ)液器輸入端與三流體換熱器第二工質(zhì)通道輸出端連接;機(jī)械冷卻模塊中單向閥輸入端與三流體換熱器第一工質(zhì)通道輸出端連接,機(jī)械冷卻模塊中第一電磁閥輸出端與三流體換熱器第一工質(zhì)通道輸入端連接;余熱回收模塊中第一控制閥輸入端與冷凝器第二輸出端連接,第二控制閥輸出端與第一帶流量控制的止回閥輸出端連接,第三控制閥輸入端與第一帶流量控制的止回閥輸出端連接,第四控制閥輸出端與第二帶流量控制的止回閥輸出端連接;備用制冷模塊中第二電磁閥輸入端與機(jī)械冷卻模塊中第四節(jié)流裝置輸出端連接,備用制冷模塊中第三電磁閥輸出端與機(jī)械冷卻模塊中單向閥輸出端連接。3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng),其特征是:所述第一熱管蒸發(fā)器、第二熱管蒸發(fā)器和第三熱管蒸發(fā)器按照自上而下的順序固定安裝在機(jī)柜內(nèi),機(jī)械冷卻模塊與三流體換熱器均安裝于數(shù)據(jù)中心室外。
    4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心熱管復(fù)合空調(diào)系統(tǒng),其特征是:...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:陳剛武巧蔣勝藍(lán)文帥劉雅鳴
    申請(qǐng)(專利權(quán))人:南華大學(xué)
    類型:發(fā)明
    國(guó)別省市:

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