用于数据中心的制冷系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020969875.3 (22)申请日 2020.06.01 (73)专利权人 北京百度网讯科技有限公司 地址 100085 北京市海淀区上地十街10号 百度大厦2层 (72)发明人 雒志明段轶伊 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 胡彬 (51)Int.Cl. F25B 1/00(2006.01) F25B 41/00(2006.01) F25B 43/00(2006.01) F25B 39/00(2006.01) F28F 21/08(2。

2、006.01) (54)实用新型名称 一种用于数据中心的制冷系统 (57)摘要 本申请公开了一种用于数据中心的制冷系 统， 涉及数据中心制冷技术领域， 该用于数据中 心的制冷系统包括蒸发冷凝器、 背板、 第一输送 管路和第二输送管路， 设置在数据中心室外的蒸 发冷凝器包括冷却盘管和冷源， 冷却盘管内的气 态制冷剂能够与冷源发生热交换并相变为液态 制冷剂， 设置在数据中心室内的背板与待冷却机 柜直接贴合， 背板内换热器内的液态制冷剂能够 与待冷却机柜发生热交换并相变为气态制冷剂， 第一输送管路用于输送气态制冷剂， 第一输送管 路上设置有无油压缩机， 第二输送管路用于输送 液态制冷剂。 该制冷系统。

3、通过采用相变制冷技 术， 不仅简化了整体结构， 且提高了整体能效性； 通过使用背板实现了对待冷却机柜的就近冷却， 提高了换热效果。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 212320115 U 2021.01.08 CN 212320115 U 1.一种用于数据中心的制冷系统， 包括： 蒸发冷凝器(1)， 设置在数据中心的室外， 所述蒸发冷凝器(1)包括冷却盘管(11)和冷 源(12)， 所述冷却盘管(11)内设置有第一制冷剂通道， 所述冷源(12)能够与所述冷却盘管 (11)进行热交换， 以使所述第一制冷剂通道内的气态制冷剂相变为液态制冷剂； 背板(2)， 设置在所述数据中心的室内， 。

4、所述背板(2)与所述数据中心内的待冷却机柜 贴合， 所述背板(2)内设置有换热器， 所述换热器内设置有第二制冷剂通道， 所述换热器能 够与所述待冷却机柜进行热交换， 以使所述第二制冷剂通道内的所述液态制冷剂相变为所 述气态制冷剂； 第一输送管路(3)， 所述第一输送管路(3)的一端与所述冷却盘管(11)的气态制冷剂入 口连通， 另一端与所述换热器的气态制冷剂出口连通， 所述第一输送管路(3)上设置有无油 压缩机(31)； 第二输送管路(4)， 所述第二输送管路(4)的一端与所述冷却盘管(11)的液态制冷剂出 口连通， 另一端与所述换热器的液态制冷剂入口连通， 所述第二输送管路(4)上设置有泵 。

5、体。 2.根据权利要求1所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述无油压缩机(31)为磁悬 浮无油压缩机。 3.根据权利要求1所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述冷源(12)包括冷水池 (121)、 喷淋管(122)和喷淋泵(123)， 所述喷淋管(122)的一端与所述冷水池(121)连通， 另 一端朝向所述冷却盘管(11)设置， 所述喷淋泵(123)设置在所述喷淋管(122)上。 4.根据权利要求3所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述冷源(12)还包括多个喷 淋头(124)， 多个所述喷淋头(124)均与所述喷淋管(122)的另一端连通， 并均朝向所述冷却 盘管(11)设置。

6、。 5.根据权利要求1所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述无油压缩机(31)的两端 并联有开关阀(32)； 所述用于数据中心的制冷系统还包括设置在所述数据中心室外的温度传感器， 所述温 度传感器用于检测室外温度， 所述开关阀(32)被配置为在所述室外温度低于预设温度时打 开。 6.根据权利要求1所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述第二输送管路(4)上设 置有储液罐(42)， 所述储液罐(42)位于所述冷却盘管(11)的液态制冷剂出口和所述泵体之 间。 7.根据权利要求1所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述泵体的数量为两个， 两 个所述泵体并联设置在所述第二输送管路(4)。

7、上。 8.根据权利要求1所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述背板(2)的数量为多个； 所述用于数据中心的制冷系统还包括： 呈环形的液态制冷剂配送管路， 设置在所述第二输送管路(4)的另一端和所述换热器 的液态制冷剂入口之间， 所述冷却盘管(11)内的所述液态制冷剂依次流过所述第二输送管 路(4)和所述液态制冷剂配送管路进入多个所述换热器的液态制冷剂入口； 呈环形的气态制冷剂配送管路， 设置在所述第一输送管路(3)的另一端与所述换热器 权利要求书 1/2 页 2 CN 212320115 U 2 的气态制冷剂出口之间， 多个所述换热器内的所述气态制冷剂依次流过所述气态制冷剂配 送管路和所。

8、述第一输送管路(3)进入所述冷却盘管(11)的气态制冷剂入口。 9.根据权利要求8所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述换热器的气态制冷剂出口和所述气态制冷剂配送管路之间设置有气态制冷剂支 路， 所述气态制冷剂支路上设置有电子膨胀阀(21)； 所述换热器的液态制冷剂入口和所述液态制冷剂配送管路之间设置有液态制冷剂支 路， 所述液态制冷剂支路上设置有感温包(22)， 所述电子膨胀阀(21)被配置为能够根据所 述感温包(22)的过热度控制阀门开度。 10.根据权利要求1-9任一项所述的用于数据中心的制冷系统， 其中， 所述换热器为微 通道换热器或者铜管铝翅片换热器。 权利要求书 2/2 页 。

9、3 CN 212320115 U 3 一种用于数据中心的制冷系统 技术领域 0001 本申请实施例涉及数据中心制冷技术领域， 尤其涉及一种用于数据中心的制冷系 统。 背景技术 0002 随着互联网技术的快速发展， 近年来对数据中心的需求量越来越大。 现有的用于 数据中心的冷却方案一般是采用传统冷冻水系统， 传统冷冻水系统主要由冷却塔、 冷却水 泵、 冷水机组、 冷冻水泵及末端空调等组成， 不仅占用空间较大， 且整体节能性较差。 0003 除了上述传统冷冻水系统外， 相变制冷系统也可以用于制冷， 但是， 由于相变制冷 系统不可避免需要使用压缩机， 而现有的压缩机存在回油问题， 从而导致相变制冷系。

10、统的 可靠性较差， 未能在数据中心领域得到推广应用。 并且， 现有的用于数据中心的制冷系统与 数据中心内待冷却的机柜之间的换热效果较差， 无法满足市场的需求。 实用新型内容 0004 本申请实施例提供了一种用于数据中心的制冷系统， 不仅占用空间小， 且节能性 好， 换热效果好。 0005 本申请提供了一种用于数据中心的制冷系统， 包括： 0006 蒸发冷凝器， 设置在数据中心的室外， 所述蒸发冷凝器包括冷却盘管和冷源， 所述 冷却盘管内设置有第一制冷剂通道， 所述冷源能够与所述冷却盘管进行热交换， 以使所述 第一制冷剂通道内的气态制冷剂相变为液态制冷剂； 0007 背板， 设置在所述数据中心的。

11、室内， 所述背板与所述数据中心内的待冷却机柜贴 合， 所述背板内设置有换热器， 所述换热器内设置有第二制冷剂通道， 所述换热器能够与所 述待冷却机柜进行热交换， 以使所述第二制冷剂通道内的所述液态制冷剂相变为所述气态 制冷剂； 0008 第一输送管路， 所述第一输送管路的一端与所述冷却盘管的气态制冷剂入口连 通， 另一端与所述换热器的气态制冷剂出口连通， 所述第一输送管路上设置有无油压缩机； 0009 第二输送管路， 所述第二输送管路的一端与所述冷却盘管的液态制冷剂出口连 通， 另一端与所述换热器的液态制冷剂入口连通， 所述第二输送管路上设置有泵体。 0010 在本申请的一个实施例中， 所述无。

12、油压缩机为磁悬浮无油压缩机。 0011 在本申请的一个实施例中， 所述冷源包括冷水池、 喷淋管和喷淋泵， 所述喷淋管的 一端与所述冷水池连通， 另一端朝向所述冷却盘管设置， 所述喷淋泵设置在所述喷淋管上。 0012 在本申请的一个实施例中， 所述冷源还包括多个喷淋头， 多个所述喷淋头均与所 述喷淋管的另一端连通， 并均朝向所述冷却盘管设置。 0013 在本申请的一个实施例中， 所述无油压缩机的两端并联有开关阀； 0014 所述用于数据中心的制冷系统还包括设置在所述数据中心室外的温度传感器， 所 述温度传感器用于检测室外温度， 所述开关阀被配置为在所述室外温度低于预设温度时打 说明书 1/5 页。

13、 4 CN 212320115 U 4 开。 0015 在本申请的一个实施例中， 所述第二输送管路上设置有储液罐， 所述储液罐位于 所述冷却盘管的液态制冷剂出口和所述泵体之间。 0016 在本申请的一个实施例中， 所述泵体的数量为两个， 两个所述泵体并联设置在所 述第二输送管路上。 0017 在本申请的一个实施例中， 所述背板的数量为多个； 0018 所述用于数据中心的制冷系统还包括： 0019 呈环形的液态制冷剂配送管路， 设置在所述第二输送管路的另一端和所述换热器 的液态制冷剂入口之间， 所述冷却盘管内的所述液态制冷剂依次流过所述第二输送管路和 所述液态制冷剂配送管路进入多个所述换热器的液。

14、态制冷剂入口； 0020 呈环形的气态制冷剂配送管路， 设置在所述第一输送管路的另一端与所述换热器 的气态制冷剂出口之间， 多个所述换热器内的所述气态制冷剂依次流过所述气态制冷剂配 送管路和所述第一输送管路进入所述冷却盘管的气态制冷剂入口。 0021 在本申请的一个实施例中， 所述换热器的气态制冷剂出口和所述气态制冷剂配送 管路之间设置有气态制冷剂支路， 所述气态制冷剂支路上设置有电子膨胀阀； 0022 所述换热器的液态制冷剂入口和所述液态制冷剂配送管路之间设置有液态制冷 剂支路， 所述液态制冷剂支路上设置有感温包， 所述电子膨胀阀被配置为能够根据所述感 温包的过热度控制阀门开度。 0023 。

15、在本申请的一个实施例中， 所述换热器为微通道换热器或者铜管铝翅片换热器。 0024 根据本申请的技术解决了传统冷冻水系统占用空间大、 整体节能性差以及换热效 果差的问题， 该制冷系统通过使用无油压缩机， 从而解决了有油压缩机用于相变制冷方案 中可靠性差的问题， 使相变制冷方案能够被用于数据中心的制冷， 从而在极大程度上提高 了节能性； 且该制冷系统由于采用相变制冷原理， 因此仅需包括制冷剂系统即可实现对数 据中心的制冷， 相较于传统冷冻水系统省略了冷冻水系统、 冷却水系统和润滑油系统， 故减 少了对空间的占用。 并且， 该制冷系统通过将背板与待冷却机柜直接贴合， 能够实现对待冷 却机柜就近冷却。

16、， 有利于提高换热效果。 0025 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 0026 附图用于更好地理解本方案， 不构成对本申请的限定。 其中： 0027 图1是本申请实施例提供的用于数据中心的制冷系统的结构示意图。 0028 图中： 0029 1、 蒸发冷凝器； 11、 冷却盘管； 12、 冷源； 121、 冷水池； 122、 喷淋管； 123、 喷淋泵； 124、 喷淋头； 13、 水质传感器； 14、 排水通道； 15、 电加热传感器； 0030 2、 背板； 。

17、21、 电子膨胀阀； 22、 感温包； 0031 3、 第一输送管路； 31、 无油压缩机； 32、 开关阀； 0032 4、 第二输送管路； 41、 氟苯； 42、 储液罐； 0033 5、 室外湿球温度传感器。 说明书 2/5 页 5 CN 212320115 U 5 具体实施方式 0034 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。

18、构的描述。 0035 参见图1， 本申请实施例提供一种用于数据中心的制冷系统(以下简称制冷系统)， 该制冷系统能够用于数据中心中， 以对数据中心的IT机房内的机柜进行制冷。 该制冷系统 包括蒸发冷凝器1、 背板2、 第一输送管路3和第二输送管路4， 蒸发冷凝器1设置在数据中心 的室外， 背板2设置在数据中心的IT机房内的室内， 第一输送管路3和第二输送管路4将蒸发 冷凝器1和背板2连接， 以形成允许制冷剂流通的环形通路。 0036 具体地， 蒸发冷凝器1包括冷却盘管11和冷源12， 冷却盘管11的管腔形成第一制冷 剂通道， 第一制冷剂通道两端开口分别为气态制冷剂入口和液态制冷剂出口。 冷源12。

19、的制 冷介质能够与冷却盘管11接触， 并与进入第一制冷剂通道内的气态制冷剂进行热交换， 从 而使气态制冷剂发生相变形成液态制冷剂出口。 可选地， 在冷却盘管11的两个端部各设置 有一个关断阀。 0037 可选地， 冷源12包括冷水池121、 喷淋管122和喷淋泵123， 冷水池121内的冷水为上 述制冷介质， 喷淋管122的一端与冷水池121连通， 另一端朝向冷却盘管11设置。 喷淋泵123 设置在喷淋管122上， 用于将冷水池121中温度较低的冷水泵入喷淋管122中， 并使冷水从喷 淋管122中喷向冷却盘管11， 以使冷却盘管11内的气态制冷剂发生相变。 0038 进一步地， 为了提高喷淋的。

20、均匀性， 该冷源12还包括多个喷淋头124， 喷淋管122的 另一端设置有多个安装孔， 每一安装孔内安装一喷淋头124， 多个喷淋头124在冷却盘管11 的上方均匀分布， 且每一喷淋头124均朝向冷却盘管11设置。 当然在其他实施例中， 也可以 在冷却盘管11的上下两侧各设置多个喷淋头124， 以进一步提高喷淋的均匀性， 提高热交换 的效果。 0039 冷水池121和设置有冷却盘管11、 喷淋管122的冷却室内均设置有排水通道14， 排 水通道14上设置有泄水阀， 以实现对冷水池121内冷水的更换以及将冷却室内与冷却盘管 11进行完热交换后的冷水排空。 冷水池121内设置有水质传感器13， 以。

21、检测冷水池121内冷 水的水质。 冷水池121内设置有电加热传感器15， 以用于检测和调节冷水池121内冷水的温 度， 使其符合使用要求。 0040 背板2置于数据中心室内， 并直接与设置在数据中心IT机房室内的待冷却机柜贴 合， 从而实现对待冷却机柜的就近冷却， 以保证换热面积的最大化、 换热距离的最短化， 进 而提高换热效果。 背板2内设置有换热器， 换热器内设置有第二制冷剂通道， 第二制冷剂通 道的两端开口分别为气态制冷剂出口和液态制冷剂入口， 经蒸发冷凝器1流出的液态制冷 剂通过液态制冷剂入口进入第二制冷剂通道内部， 并通过背板2与待冷却机柜发生热交换， 热交换后的液态制冷剂相变成气态。

22、制冷剂， 并从气态制冷剂出口流出第二制冷剂通道。 0041 可选地， 设置在背板2内的换热器可以为微通道换热器。 相较于普通的换热器， 微 通道换热器内的第二制冷剂通道尺寸较小， 从而降低了制冷剂的使用量， 进而降低了换热 器的重量， 提高了换热效率。 除了微通道换热器外， 设置在背板2内的换热器还可以为铜管 铝翅片换热器。 说明书 3/5 页 6 CN 212320115 U 6 0042 第一输送管路3用于连通蒸发冷凝器1的冷却盘管11和背板2内的换热器， 以实现 气态制冷剂在换热器和冷却盘管11之间的流动。 具体地， 第一输送管路3的一端与冷却盘管 11的气态制冷剂入口连通， 另一端与换。

23、热器的气态制冷剂出口连通。 第一输送管路3上设置 有无油压缩机31， 无油压缩机31用于将低压气态制冷剂转化为高压气态制冷剂。 0043 可选地， 无油压缩机31可以为磁悬浮无油压缩机， 磁悬浮无油压缩机在工作过程 中不需要润滑油， 从而使整个制冷系统可以省略传输润滑油的润滑油系统， 不仅简化了制 冷系统的整体结构， 且提高了制冷系统的稳定性， 使制冷系统能够同时对数据中心的多个 IT室内的待冷却机柜进行降温。 0044 进一步地， 在无油压缩机31的两侧并联设置有旁通支路， 并在旁通支路上设置有 开关阀32， 通过控制开关阀32的开启和闭合， 能够使无油压缩机31在工作状态和旁通状态 切换。。

24、 而该开关阀32的开启和闭合由设置在数据中心室外的温度传感器确定， 温度传感器 用于检测室外温度。 当温度传感器检测到的室外温度低于预设温度时， 开关阀32被打开， 无 油压缩机31被旁通； 而当温度传感器检测到的室外温度不低于预设温度时， 开关阀32断开， 无油压缩机31工作。 可选地， 该温度传感器为室外湿球温度传感器5， 用于检测室外湿球温 度， 预设温度可以为6。 0045 总之， 开关阀32和室外湿球温度传感器5的配合使该冷却系统具有自然冷却模式 和机械制冷模式， 当室外湿球温度低于室内温度6时， 采用自然冷却模式， 此时无油压缩 机31被旁通； 而当室外湿球温度不低于室内温度6时采。

25、用机械制冷模式， 无油压缩机31工 作。 0046 进一步地， 在第一输送管路3上位于无油压缩机31的上游管路可以设置电动阀门 和过滤器， 电动阀门用于控制无油压缩机31的上游管路的通断， 过滤器用于过滤气态制冷 剂。 在第一输送管路3上位于无油压缩机31的下游管路上可以设置关断阀， 以控制无油压缩 机31的下游管路的通断。 并且， 在第一输送管路3上与开关阀32并联的管路上且位于无油压 缩机31的下游还设置逆止阀。 0047 第二输送管路4用于连通蒸发冷凝器1的冷却盘管11和背板2内的换热器， 以实现 液态制冷剂在换热器和冷却盘管11内之间的流动。 具体地， 第二输送管路4的一端与冷却盘 管。

26、11的液态制冷剂出口连通， 另一端与换热器的液态制冷剂入口连通， 第二输送管路4上设 置有泵体， 泵体为液态制冷剂的流动提供动力。 0048 在本实施例中， 泵体采用氟苯41。 氟苯41设置有两个， 两个氟苯41并联设置在第二 输送管路4上。 在设置氟苯41的每一支路上设置有逆止阀， 逆止阀位于氟苯41的下游。 可选 地， 在第二输送管路4上位于氟苯41的上游还设置有储液罐42， 储液罐42用于存储一定量的 液态制冷剂。 在第二输送管路4上位于储液罐42的上游还设置有关断阀， 在储液罐42和氟苯 41之间还依次设置有关断阀和过滤器。 0049 现有的数据中心一般均包括多个IT机房， 每一IT机。

27、房内各设置有至少一个待冷却 机柜， 为了对设置在不同IT机房内的待冷却机柜进行冷却， 在本实施例中， 设置有多个背板 2， 多个背板2根据需求设置在数据中心不同IT机房内， 且每一背板2均与待冷却机柜直接贴 合。 0050 为了将多个背板2与第一输送管路3和第二输送管路4连通， 且简化管线， 该制冷系 统还包括呈环形的液态制冷剂配送管路和呈环形的气态制冷剂配送管路。 液态制冷剂配送 说明书 4/5 页 7 CN 212320115 U 7 管路设置在第二输送管路4靠近换热器的液态制冷剂入口的另一端和换热器的液态制冷剂 入口之间， 冷却盘管11内的液态制冷剂依次流过第二输送管路4和液态制冷剂配送。

28、管路进 入多个换热器的液态制冷剂入口， 从而进入换热器。 气态制冷剂配送管路设置在第一输送 管路3靠近换热器的气态制冷剂出口的另一端与换热器的气态制冷剂出口之间， 多个换热 器内的气态制冷剂依次流过气态制冷剂配送管路和第一输送管路3进入冷却盘管11的气态 制冷剂入口， 从而进入冷却盘管11。 0051 进一步地， 在每一换热器的气态制冷剂出口和气态制冷剂配送管路之间设置有气 态制冷剂支路， 气态制冷剂支路上设置有电子膨胀阀21。 换热器的液态制冷剂入口和液态 制冷剂配送管路之间设置有液态制冷剂支路， 液态制冷剂支路上设置有感温包22。 当背板2 的负载发生变化时， 电子膨胀阀21能够根据感温包。

29、22的过热度控制阀门开度， 从而达到调 整制冷剂流量的目的。 0052 可选地， 在气态制冷剂支路和液态制冷剂支路的端部还设置有快速接头， 以易于 实现与气态制冷剂配送管路和液态制冷剂配送管路的快速连接。 并且， 在气态制冷剂支路 和液态制冷剂支路各设置有以关断阀、 温度传感器和压力传感器。 0053 总之， 相较于传统的冷冻水系统， 本实施例提供的冷却系统通过利用相变换热技 术， 提高了整体节能性； 通过利用背板2实现了对待冷却机柜就近冷却， 提高了换热效果。 且 通过省略传统冷冻水系统的冷冻水系统、 冷却水系统和润滑油系统， 仅保留制冷剂循环系 统， 在极大程度上简化了数据中心的结构， 从而降低了投资成本， 提高了生产和交付速度。 0054 上述具体实施方式， 并不构成对本申请保护范围的限制。 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。 任何在本申请 的精神和原则之内所作的修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本申请保护范围之内。 说明书 5/5 页 8 CN 212320115 U 8 图1 说明书附图 1/1 页 9 CN 212320115 U 9 。