本實(shí)用新型涉及制冷領(lǐng)域，特別是涉及一種用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心相對幾年前已得到了飛躍的發(fā)展，更小、更快、更強(qiáng)大的刀片式服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等電子設(shè)備應(yīng)用在越來越小的空間里，以往一個機(jī)房里的設(shè)備現(xiàn)在被緊湊的壓縮到一個機(jī)架中，極大地提高了設(shè)備的熱密度。傳統(tǒng)空調(diào)冷卻系統(tǒng)的機(jī)房機(jī)架頂部的服務(wù)器經(jīng)常過熱，大部分故障出現(xiàn)在靠近機(jī)架頂部的位置。在沒有空調(diào)的情況下，以往25分鐘才會引起的服務(wù)器過熱問題，現(xiàn)在往往只需要3分鐘。

為滿足日益增長的高熱密度數(shù)據(jù)中心的制冷需求，CO₂制冷系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。CO₂制冷系統(tǒng)是一個變?nèi)萘肯到y(tǒng)，可以適合小于5kw/m²的熱密度要求。即使是CO₂制冷系統(tǒng)的一部分也能提供足夠的冷卻能力(由于維修工作或者故障)，可以適應(yīng)高熱密度“定點(diǎn)冷卻”的先進(jìn)冷卻方式，適應(yīng)每一個機(jī)架的發(fā)熱量。但是，目前的CO₂制冷系統(tǒng)并不能根據(jù)熱負(fù)荷的變化而變化，因而可能會造成系統(tǒng)能耗增加。由于輸送CO₂的管路具有低阻特性，CO₂制冷系統(tǒng)在CO₂流量過高的情況下運(yùn)行，還可能會有一定風(fēng)險。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個目的是要提供一種保證運(yùn)行可靠性的CO₂制冷系統(tǒng)。

本實(shí)用新型一個進(jìn)一步的目的是要提高CO₂制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

特別地，本實(shí)用新型提供了一種用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)。該用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)包括：多個CO₂制冷機(jī)組，將CO₂作為制冷媒介，以向設(shè)置于數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜處的風(fēng)機(jī)盤管提供液態(tài)CO₂；風(fēng)機(jī)盤管，與CO₂制冷機(jī)組連接，以利用液態(tài)CO2對相應(yīng)的機(jī)柜制冷；以及冷凍水管路，與CO₂制冷機(jī)組連接，配置成向CO₂制冷機(jī)組供應(yīng)冷凍水，以與CO₂制冷機(jī)組進(jìn)行熱交換。

可選地，該用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)還包括：液管，連接CO₂制冷機(jī)組與風(fēng)機(jī)盤管，以將液態(tài)CO₂由CO₂制冷機(jī)組輸送至風(fēng)機(jī)盤管；以及氣管，連接風(fēng)機(jī)盤管與CO₂制冷機(jī)組，以將氣態(tài)CO₂由風(fēng)機(jī)盤管輸送至CO₂制冷機(jī)組。

可選地，數(shù)據(jù)中心設(shè)置有多個機(jī)柜，并且每個機(jī)柜處對應(yīng)設(shè)置有一個風(fēng)機(jī)盤管，并且液管包括：液管總路與多個液管支路，多個液管支路連通液管總路與多個風(fēng)機(jī)盤管，以將液管總路內(nèi)的液態(tài)CO₂輸送至多個風(fēng)機(jī)盤管；氣管包括：氣管總路與多個氣管支路，氣管支路連通氣管總路與多個風(fēng)機(jī)盤管，以將多個風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)的氣態(tài)CO₂輸送至氣管總路。

可選地，該用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)還包括：調(diào)節(jié)閥，設(shè)置于液管總路上，以調(diào)節(jié)液態(tài)CO₂的流量。

可選地，液管總路和氣管總路由CO₂制冷機(jī)組向風(fēng)機(jī)盤管的方向傾斜降低。

可選地，風(fēng)機(jī)盤管設(shè)置于機(jī)柜頂部，并且風(fēng)機(jī)盤管的底部與機(jī)柜頂部之間的距離大于或等于預(yù)設(shè)值。

可選地，風(fēng)機(jī)盤管包括：送風(fēng)口，設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管的底部一端，以向機(jī)柜送風(fēng)；以及回風(fēng)口，設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管的底部另一端，以供與機(jī)柜換熱后的氣體回流。

可選地，風(fēng)機(jī)盤管還包括：擋板，豎直設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管底部與機(jī)柜的頂部之間，以隔離送風(fēng)口與回風(fēng)口。

可選地，該用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)還包括：水泵，設(shè)置于冷凍水管路上，以控制冷凍水的流量。

可選地，冷凍水管路包括：防潮層，設(shè)置于冷凍水管路外表面，以隔絕外部的濕氣；以及絕熱層，設(shè)置于防潮層內(nèi)部，以隔絕外部的熱量。

本實(shí)用新型的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)包括：多個CO₂制冷機(jī)組，將CO₂作為制冷媒介，以向設(shè)置于數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜處的風(fēng)機(jī)盤管提供液態(tài)CO₂；風(fēng)機(jī)盤管，與CO₂制冷機(jī)組連接，以利用液態(tài)CO2對相應(yīng)的機(jī)柜制冷；以及冷凍水管路，與CO₂制冷機(jī)組連接，配置成向CO₂制冷機(jī)組供應(yīng)冷凍水，以與CO₂制冷機(jī)組進(jìn)行熱交換，通過“點(diǎn)對點(diǎn)”的處理方式，消除了熱點(diǎn)的產(chǎn)生，可以保證高熱密度數(shù)據(jù)中心的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)還包括：液管，連接CO₂制冷機(jī)組與風(fēng)機(jī)盤管，以將液態(tài)CO₂由CO₂制冷機(jī)組輸送至風(fēng)機(jī)盤管，并且液管包括：液管總路與多個液管支路，多個液管支路連通液管總路與多個風(fēng)機(jī)盤管，以將液管總路內(nèi)的液態(tài)CO₂輸送至多個風(fēng)機(jī)盤管，設(shè)置于液管總路上的調(diào)節(jié)閥，可以調(diào)節(jié)液態(tài)CO₂的流量。CO₂的流量可以根據(jù)機(jī)柜的負(fù)荷變化來調(diào)節(jié)，避免增加風(fēng)機(jī)功耗，更易于進(jìn)行空調(diào)機(jī)組的冗余配置，確保長期高效穩(wěn)定的供冷。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對本實(shí)用新型具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本實(shí)用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本實(shí)用新型的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)的示意框圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；以及

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)100的示意框圖，圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)100的系統(tǒng)架構(gòu)圖，圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)100的連接示意圖。如圖所示，該CO₂制冷系統(tǒng)100可以包括：多個CO₂制冷機(jī)組10、風(fēng)機(jī)盤管20、冷凍水管路30。該CO₂制冷系統(tǒng)100可以滿足高熱密度數(shù)據(jù)中心的制冷需求，對數(shù)據(jù)中心的多個機(jī)柜200高效穩(wěn)定制冷。

其中，多個CO₂制冷機(jī)組10將CO₂作為制冷媒介，以向設(shè)置于數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜200處的風(fēng)機(jī)盤管20提供液態(tài)CO₂。其中，數(shù)據(jù)中心設(shè)置有多個機(jī)柜200，并且每個機(jī)柜200處對應(yīng)設(shè)置有一個風(fēng)機(jī)盤管20。

風(fēng)機(jī)盤管20與CO₂制冷機(jī)組10連接，以利用液態(tài)CO₂對相應(yīng)的機(jī)柜200制冷。其中液態(tài)CO₂在風(fēng)機(jī)盤管20中蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)，同時帶走大量的熱量，達(dá)到制冷降溫的效果。

冷凍水管路30與CO₂制冷機(jī)組10連接，配置成向CO₂制冷機(jī)組10供應(yīng)冷凍水，以與CO₂制冷機(jī)組10進(jìn)行熱交換。其中冷凍水可以將與風(fēng)機(jī)盤管20換熱后的液態(tài)CO₂所攜帶的熱量帶走，便于循環(huán)制冷。

本實(shí)施例的用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)100，采用CO₂作為制冷媒介，更加環(huán)保，而且消除室內(nèi)滴水隱患。通過“點(diǎn)對點(diǎn)”的處理方式，消除了熱點(diǎn)的產(chǎn)生，同時還能根據(jù)服務(wù)器的負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)送風(fēng)量，無需進(jìn)行風(fēng)平衡，氣流分布均勻，風(fēng)機(jī)功耗降低，易于進(jìn)行空調(diào)機(jī)組的冗余配置，可以保證高熱密度數(shù)據(jù)中心的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

用于高熱密度數(shù)據(jù)中心的CO₂制冷系統(tǒng)100還包括：液管11，連接CO₂制冷機(jī)組10與風(fēng)機(jī)盤管20，以將液態(tài)CO₂由CO₂制冷機(jī)組10輸送至風(fēng)機(jī)盤管20；以及氣管12，連接風(fēng)機(jī)盤管20與CO₂制冷機(jī)組10，以將氣態(tài)CO₂由風(fēng)機(jī)盤管20輸送至CO₂制冷機(jī)組10。并且液管11包括：液管總路111與多個液管支路112，多個液管支路112連通液管總路111與多個風(fēng)機(jī)盤管20，以將液管總路111內(nèi)的液態(tài)CO₂輸送至多個風(fēng)機(jī)盤管20；氣管12包括：氣管總路121與多個氣管支路122，氣管支路122連通氣管總路121與多個風(fēng)機(jī)盤管20，以將多個風(fēng)機(jī)盤管20內(nèi)的氣態(tài)CO₂輸送至氣管總路121。

用于高熱密度數(shù)據(jù)中心CO₂制冷系統(tǒng)100還包括：調(diào)節(jié)閥13，設(shè)置于液管總路111上，以調(diào)節(jié)液態(tài)CO₂的流量。在一些可選實(shí)施例中，CO₂的流量范圍可以是：3.5m³/h至13m³/h，CO₂液管11具有低阻特性，CO₂的流量過高時，例如超過13m³/h可能會有風(fēng)險，設(shè)置調(diào)節(jié)閥13可以防范風(fēng)險。其中CO₂的流量與風(fēng)機(jī)盤管20最大供冷量、風(fēng)機(jī)盤管20的數(shù)量、飽和狀態(tài)下的CO₂液體密度以及飽和狀態(tài)下CO₂液體氣化潛熱有關(guān)。在其他一些實(shí)施例中，CO₂制冷機(jī)組10包括：CO₂泵，以將氣態(tài)CO₂液化為液體，可以檢測CO₂泵的進(jìn)出口壓差pump(即揚(yáng)程)是否滿足：23m＜pump＜30m，若小于該范圍，說明CO₂制冷系統(tǒng)100中的CO₂流量過大，可以通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥13使壓差滿足要求；若大于該范圍，說明CO₂制冷系統(tǒng)100中的CO₂流量過小，不能提供足夠的冷量，此時可以調(diào)節(jié)CO₂泵上的校準(zhǔn)孔使壓差達(dá)到要求。上述具體數(shù)值僅為例舉，而并非對本實(shí)用新型的限定。

CO₂制冷系統(tǒng)100的冷凝器對CO₂液體具有儲液功能，可以靈活地適應(yīng)不同的充注量。CO₂制冷系統(tǒng)100循環(huán)時的CO₂液體流量根據(jù)所處理熱負(fù)荷的變化而變化，CO₂的充注量影響風(fēng)機(jī)盤管20的風(fēng)機(jī)功耗，相同換熱量的情況下，較少的CO₂充注量會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)功耗增加。在一些具體的實(shí)施例中，CO₂制冷系統(tǒng)100連接有23臺風(fēng)機(jī)盤管20的情況下，液管11的容積不應(yīng)超過60升，氣管12的容積不應(yīng)超過140升。上述具體數(shù)值僅為例舉，而并非對本實(shí)用新型的限定。

液管總路111和氣管總路121由CO₂制冷機(jī)組10向風(fēng)機(jī)盤管20的方向傾斜降低。在一些可選的實(shí)施例中，液管總路111和氣管總路121在安裝時應(yīng)確保不小于1％的坡度，并且上述兩個管路都可以用法蘭方式連接。

該用于高熱密度數(shù)據(jù)中心CO₂制冷系統(tǒng)100，還包括：水泵31，設(shè)置于冷凍水管路30上，以控制冷凍水的流量。在一些實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)對冷凍水流量的實(shí)時控制，可以安裝電動調(diào)節(jié)閥或變頻水泵。為避免水中雜質(zhì)損壞水泵，水泵入口還可以設(shè)置網(wǎng)眼過濾器，其中網(wǎng)眼尺寸可以為1.2mm。

過低的水流量會降低對CO₂制冷機(jī)組10的換熱效率，同時引起CO₂壓力升高。因而在一些實(shí)施例中，冷凍水最小流量為20m³/h，即使CO₂制冷系統(tǒng)100停止運(yùn)行，也依舊保持該循環(huán)水量。上述具體數(shù)值僅為例舉，而并非對本實(shí)用新型的限定。

冷凍水管路30與CO₂制冷機(jī)組10連接時，不能在CO₂制冷機(jī)組10上產(chǎn)生較大的作用力，因而連接處可以有隔振裝置。

CO₂制冷系統(tǒng)100還可以包括水質(zhì)處理設(shè)備，設(shè)置于冷凍水管路30上，水質(zhì)處理設(shè)備可以包括但不限于：過濾器、截止閥、排氣閥等。其中，手動或自動排氣閥可以設(shè)置于冷凍水管路30的每一個高點(diǎn)，還可以設(shè)置膨脹水箱和安全閥以確保冷凍水管路30的壓力正常。CO₂制冷機(jī)組10上可以設(shè)置有冷凍水進(jìn)水口與冷凍水出水口，并分別與冷凍水管路30連接，冷凍水進(jìn)、出水口可以安裝有溫度傳感器，以檢測冷凍水的進(jìn)、出水溫度。CO₂制冷機(jī)組10的冷凍水出水口處可以安裝有流量計(jì)，以檢測冷凍水的流量。此外，還可以在冷凍水管路30的每一個低點(diǎn)安裝泄水閥，在冷凍水進(jìn)、出水口處設(shè)置截止閥。為確保冷凍水管路30承壓，管路內(nèi)的水若被排空超過1月以上，應(yīng)充滿干燥氮?dú)狻?/p>

冷凍水管路30還可以包括：防潮層，設(shè)置于冷凍水管路30外表面，以隔絕外部的濕氣；以及絕熱層，設(shè)置于防潮層內(nèi)部，以隔絕外部的熱量。

該用于高熱密度數(shù)據(jù)中心CO₂制冷系統(tǒng)100，風(fēng)機(jī)盤管20設(shè)置于機(jī)柜200頂部，并且風(fēng)機(jī)盤管20的底部與機(jī)柜200頂部之間的距離大于或等于預(yù)設(shè)值。在一種具體的實(shí)施例中，該預(yù)設(shè)值可以為800mm。

風(fēng)機(jī)盤管20包括：送風(fēng)口21，設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管20的底部一端，以向機(jī)柜200送風(fēng)；以及回風(fēng)口22，設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管20的底部另一端，以供與機(jī)柜200換熱后的氣體回流。風(fēng)機(jī)盤管20還包括：擋板23，豎直設(shè)置于風(fēng)機(jī)盤管20底部與機(jī)柜200的頂部之間，以隔離送風(fēng)口21與回風(fēng)口22，避免送、回風(fēng)過程中出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

在一些實(shí)施例中，風(fēng)機(jī)盤管20的回風(fēng)口22處還可以設(shè)置有回風(fēng)溫度傳感器，以檢測回風(fēng)溫度，并根據(jù)回風(fēng)溫度自動調(diào)節(jié)送風(fēng)量，以響應(yīng)機(jī)柜200散熱量的變化。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實(shí)用新型的多個示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本實(shí)用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實(shí)用新型的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。