制冷系统的制作方法

本申请涉及热交换技术领域，尤其涉及可用于(包括但不限于)云计算、云存储、大数据计算、深度学习和图像处理等应用的数据中心的冷却技术领域。

背景技术：

随着互联网技术发展，近年来对可用于(包括但不限于)云计算、云存储、大数据计算、深度学习和图像处理等应用的数据中心的冷却要求越来越高。相关技术中数据中心的冷却方案采用传统冷冻水数据中心设计方案较多，但是整体的节能效果较差，而节能效果较好的大相变系统，存在稳定性较差、无法满足数据中心持续的冷却要求等缺陷。

技术实现要素：

本申请提供了一种制冷系统。

根据本申请的制冷系统包括：

室内换热模块，用于供冷媒吸热；

室外换热模块，用于供冷媒放热，室外换热模块包括压缩装置和冷凝装置，室外换热模块可在主用模式和备用模式之间切换，在主用模式下，室外换热模块与室内换热模块相连；在备用模式下，室外换热模块与室内换热模块断连，且室外换热模块的压缩装置处于运行状态；

其中，多个室外换热模块中的部分处于主用模式，另一部分处于备用模式。

在一种实施方式中，压缩装置包括气悬浮压缩机，气悬浮压缩机连接于室内换热模块的输出端与冷凝装置的输入端之间；

压缩装置还包括与气悬浮压缩机相连的供气循环管路，在室外换热模块处于备用模式下，室外换热模块的气悬浮压缩机接入供气循环管路并驱动冷媒在供气循环管路内循环流动。

在一种实施方式中，室外换热模块还包括储液部，储液部连接于冷凝装置的输出端与室内换热模块的输入端之间，用于存储冷凝装置输出的冷媒；

供气循环管路包括沿从气悬浮压缩机的输出端至输入端的方向依次相连的液态转换部、第一液泵和气态转换部，液态转换部用于将气悬浮压缩机输出的冷媒由气态转换为液态，并输送至储液部，气态转换部连接于储液部与气悬浮压缩机的输入端之间，用于将储液部内的冷媒由气态转化为液态，第一液泵连接于储液部与气态转换部之间，用于将储液部内的冷媒泵送至气态转换部；

其中，第一液泵和气悬浮压缩机均采用不间断电源供电。

在一种实施方式中，供气循环管路还包括第一通断阀，用于通断供气循环管路；

储液部与室内换热模块之间设有第二液泵和第二通断阀，第二液泵用于将储液部内的冷媒泵送至室内换热模块，第二通断阀用于通断储液部与室内换热模块之间的冷媒输送管；

其中，在室外换热模块处于主用模式下，第一通断阀关闭且第二通断阀开启；在室外换热模块处于备用模式下，第一通断阀开启且第二通断阀关闭。

在一种实施方式中，冷凝装置包括：

冷凝盘管，冷凝盘管的输入端与压缩装置的输出端相连，冷凝盘管的输出端与室内换热模块的输入端相连；

喷淋装置，喷淋装置用于向冷凝盘管喷淋冷却水，以使冷凝盘管内的冷媒由气态转化为液态。

在一种实施方式中，该制冷系统还包括：

冷媒输送管网，连接于室外换热模块和室内换热模块之间，用于在室外换热模块和室内换热模块之间输送冷媒。

在一种实施方式中，冷媒输送管网包括第一输送管网和第二输送管网，室外换热模块的输出端通过第一输送管网与室内换热模块的输入端相连，室内换热模块的输出端通过第二输送管网与室外换热模块的输入端相连。

在一种实施方式中，室外换热模块还包括第三通断阀和第四通断阀，第三通断阀设于室外换热模块的输出端与第一输送管网之间，第四通断阀设于室外换热模块的输入端与第二输送管网之间。其中，在室外换热模块处于主用模式下，第三通断阀和第四通断阀均开启；在室外换热模块处于备用模式下，第三通断阀和第四通断阀均关闭。

在一种实施方式中，室内换热模块包括多个板式换热器，多个板式换热器的输入端并联于第一输送管网，多个板式换热器的输出端并联于第二输送管网。

在一种实施方式中，室外换热模块的数量大于室内换热模块的数量，在多个室外换热模块中，处于主用模式下的室外换热模块的数量为m，处于备用模式下的室外换热模块的数量为n；

其中，当m＜6时，n＝1；当m≥6时，n＝2。

本申请实施例的制冷系统通过采用上述技术方案，可以在主用模式下的室外换热模块发生故障时切换至备用模式下的室外换热模块，以保证室内换热模块的冷量供应，提高制冷系统的工作稳定性，并且具有持续地制冷能力。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是根据本申请实施例的制冷系统的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的制冷系统的工作原理图；

图3是根据本申请实施例的制冷系统的压缩装置的结构示意图；

图4是根据本申请实施例的制冷系统的冷凝装置的结构示意图；

图5是根据本申请实施例的制冷系统的室内换热模块的结构示意图。

具体实施方式

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构的描述。

下面参考图1-图5描述根据本申请实施例的制冷系统1。根据本申请实施例的制冷系统1可以用于向数据中心提供制冷，以使数据中心的机组在适宜的温度下工作。

图1示出根据本申请实施例的制冷系统1的结构示意图。如图1所示，制冷系统1包括室外换热模块20和室内换热模块10。

具体地，室内换热模块10用于供冷媒吸热，室外换热模块20用于供冷媒放热。可以理解的是，冷媒在室内换热模块10可以与室内的空气进行换热，室内的空气中的热量被冷媒吸收从而使室内的气温降低，以达到制冷的目的；吸热后的冷媒在室外换热模块20放热，以使冷媒的热量散发至室外的大气中，降温后的冷媒回流至室内换热模块10，以此循环，以完成冷媒在室内换热模块10和室外换热模块20之间的循环流动。

室外换热模块20包括压缩装置20a和冷凝装置23。其中，压缩装置20a用于将室内换热模块10输出的低温低压的气态冷媒压缩为高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒在冷凝装置23内进行冷凝，以使冷媒由气态转化为液态，然后液态的冷媒回流至室内换热模块10的输入端，液态的冷媒在室内换热模块10吸热并转化为气态的冷媒，并回流至压缩装置20a。

室外换热模块20可在主用模式和备用模式之间切换。在主用模式下，室外换热模块20与室内换热模块10相连；在备用模式下，室外换热模块20与室内换热模块10断连，且室外换热模块20的压缩装置20a处于运行状态。其中，多个室外换热模块20中的部分处于主用模式，另一部分处于备用模式。可以理解的是，室外换热模块20处于主用模式指的是室外换热模块20当前处于使用状态，即冷媒在室外换热模块20进行放热并回流至室内换热模块10进行吸热；室外换热模块20处于备用模式指的是室外换热模块20当前未处于使用状态，即冷媒不在室外换热模块20进行放热或者放热后的冷媒不回流至室内换热模块10。

在一个示例中，室外换热模块20为多个，其中，处于主用模式的室外换热模块20的数量与室内换热模块10的数量一一对应设置，即多个处于主用模式的室外换热模块20与多个室内换热模块10一一对应相连，以使冷媒在相连的室外换热模块20和室内换热模块10之间进行循环流动。处于备用模式的室外换热模块20处于待机状态，即该室外换热模块20的压缩装置20a处于运行状态，且冷媒仅在压缩装置20a内进行循环流动。

由此，当某个处于主用模式的室外换热模块20发生故障时，可以将该室外换热模块20切换为备用模式，以使该室外换热模块20与室内换热模块10断连，同时将处于备用模式的室外换热模块20切换为主用模式并与室内换热模块10相连，以替换发生故障的室外换热模块20。需要说明的是，由于室外换热模块20处于备用模式时，其压缩装置20a不间断运行，由此，在室外换热模块20切换为主用模式时，可以使该室外换热模块20及时向室内换热模块10提供制冷量，以保证向室内换热模块10不间断地向室内换热模块10提供制冷量，避免了在室外换热模块20由备用模式切换为主用模式时因压缩机的启动时间造成的制冷量不足，从而实现制冷系统1的持续制冷，进而保证了数据中心的工作稳定性。

在一种实施方式中，如图2所示，压缩装置20a包括气悬浮压缩机21，气悬浮压缩机21连接于室内换热模块10的输出端与冷凝装置23的输入端之间。需要说明的是，气悬浮压缩机21为无油压缩机，即气悬浮压缩机21的汽缸内不含有润滑油，这样，冷媒在室内换热模块10和室外换热模块20之间循环流动的过程中，无需考虑压缩机的回油问题，从而解决了相关技术中的制冷系统1的压缩机因冷媒的流动路径较长难以保证回油效果从而影响制冷系统1的稳定性的技术问题，因此，根据申请实施例的制冷系统1通过采用气悬浮压缩机21无需考量压缩机的回油问题，具有运行稳定、设备成本低等优点。

进一步地，压缩装置20a还包括与气悬浮压缩机21相连的供气循环管路22，用于在室外换热模块20处于备用模式下，室外换热模块20的气悬浮压缩机21接入供气循环管路22并驱动冷媒在供气循环管路22循环流动。可以理解的是，处于备用模式下的室外换热模块20通过供气循环管路22实现气态冷媒持续不断地经过气悬浮压缩机21，以使气悬浮压缩机21的轴承处于悬浮状态，从而保证气悬浮压缩机21可以处于持续运行状态。这样，在室外换热模块20由备用模式切换为主用模式时，无需等待气悬浮压缩机21的启动时间，即可直接使冷媒在室外换热模块20和室内换热模块10之间循环流动，保证冷媒在室外换热模块20和室内换热模块10内的换热效果。

在一种实施方式中，如图2所示，室外换热模块20还包括储液部24，储液部24连接于冷凝装置23的输出端与室内换热模块10的输入端之间，用于存储冷凝装置23输出的冷媒。供气循环管路22包括沿从气悬浮压缩机21的输出端至输入端的方向依次相连的液态转换部221、第一液泵222和气态转换部223。液态转换部221用于将气悬浮压缩机21输出的冷媒由气态转换为液态，并输送至储液部24。气态转换部223连接于储液部24与气悬浮压缩机21的输入端之间，用于将储液部24内的冷媒由气态转化为液态。第一液泵222连接于储液部24与气态转换部223之间，用于将储液部24内的冷媒泵送至气态转换部223。其中，第一液泵222和气悬浮压缩机21均采用不间断电源(uninterruptiblepowersystem，ups)供电，以使气悬浮压缩机21在室外换热模块20处于备用模式时可以不间断运行。

在一个示例中，当室外换热模块20处于备用模式时，气悬浮压缩机21接入供气循环管路22，液态转换部221用于替代冷凝装置23，其中，液态转换部221可以为冷凝器，即将气悬浮压缩机21输出的气态的冷媒冷凝为液态，然后被输送至储液部24。第一液泵222将储液泵内的液态冷媒输送至气态转换部223后，液态冷媒转换为气态。其中，气态转换部223可以为供气罐，供气罐内可以设有加热装置，用于加热冷媒以使冷媒由液态转换为气态，然后被输送至进入气悬浮压缩机21的输入端，以此循环。其中，第一液泵222和气悬浮压缩机21均采用不间断电源持续供电。可以理解的是，不间断电源即为一种含有储能装置的不间断电源，当市电输入正常时，不间断电源将市电稳压后供应给负载(即第一液泵222和气悬浮压缩机21)使用，此时的不间断电源相当于一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电，当市电中断(事故停电)时，不间断电源立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220v交流电，使负载维持正常工作并保护负载的软、硬件不受损坏。不间断电源设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

在一种实施方式中，室外换热模块20的数量大于室内换热模块10的数量，在多个室外换热模块20中，处于主用模式下的室外换热模块20的数量为m，处于备用模式下的室外换热模块20的数量为n。其中，室内换热模块10的数量为与主用模式下的室外换热模块20的数量m相同且一一对应设置，并且，当m＜6时，n＝1；当m≥6时，n＝2。由此，在室内换热模块10的数量较多时(例如m≥6时)，可以设置两个室外换热模块20作为备用，以在主用模式下的室外换热模块20中的两个或两个以上发生故障时，满足与发生故障的室外换热模块20相对应的室内换热模块10的冷量需求，保证制冷系统1对数据中心的制冷效果。

在一个示例中，如图1所示，室外换热模块20的数量可以为四个，其中的三个室外换热模块20处于主用模式，另外一个室外换热模块20处于备用模式。室内换热模块10的数量可以为与三个处于主用模式的室外换热模块20一一对应设置的三个，其中，处于备用模式的室外换热模块20在切换为主用模式时可以与三个室内换热模块10中的任意一个相连。

在一种实施方式中，如图2所示，供气循环管路22还包括第一通断阀224，用于通断供气循环管路22，即使气循环管路通路或断路。例如，第一通断阀224可以为电磁阀，且设于第一液泵222与气态转换部223之间，通过控制电磁阀的开闭以使第一液泵222与气态转换部223之间连通或断连。

进一步地，储液部24与室内换热模块10之间设有第二液泵25和第二通断阀26，第二液泵25用于将储液部24内的冷媒泵送至室内换热模块10，第二通断阀26用于通断储液部24与室内换热模块10之间的冷媒输送管。例如，第二通断阀26可以为电子膨胀阀，且设于第二液泵25与室内换热模块10之间，可以理解的是，电子膨胀阀可以利用被调节的参数所产生的电信号，控制施加于电子膨胀阀上的电压或电流，以达到调节第二液泵25向室内换热模块10所输送的液态冷媒的流量的目的。

其中，在室外换热模块20处于主用模式下，第一通断阀224关闭且第二通断阀26开启。由此，供气循环管路22断路，室外换热模块20与室内换热模块10相连，以使冷媒通过第二液泵25和第二通断阀26在气悬浮压缩机21、冷凝器和室内换热模块10之间循环流动。在室外换热模块20处于备用模式下，第一通断阀224开启且第二通断阀26关闭。由此，室外换热模块20与室内换热模块10断连，且气悬浮压缩机21接入供气循环管路22，第一液泵222与气悬浮压缩机21通过不间断电源持续供电，以使经过气悬浮压缩机21的冷媒在供气循环管路22内循环流动，以保证气悬浮压缩机21持续运行。

在一个具体示例中，如图3所示，压缩装置20a包括泵柜，气悬浮压缩机21、储液部24以及供气循环管路22的部分设于泵柜内。具体地，泵柜包括气态冷媒输入端225a、液态冷媒输出端225b、气态冷媒输出端225c和液态冷媒输入端225d。气态冷媒输入端225a与液态冷媒输出端225b用于分别连接室内换热器的输出端和输入端；气态冷媒输出端225c和液态冷媒输入端225d用于分别连接冷凝装置23的输入端和输出端，并且，供气循环管路22的液态转换部221的输入端和输出端也分别连接于气态冷媒输出端225c和液态冷媒输入端225d，即供气循环管路22的液态转换部221与冷凝装置23并联设置。

第一液泵222、第一通断阀224和气态转换部223依次连接于储液部24与气悬浮压缩机21的输入端之间。储液部24与液态冷媒输出端之间还设有出液支路，第二液泵25设于出液支路。其中，第二液泵25可以为并联设置的两个，以提高液态冷媒由储液部24输送至室内换热模块10的输送效率。进一步地，气悬浮压缩机21的输出端与气态冷媒输出端之间还设有旁通支路，且旁通支路上设有旁通阀211。

在一种实施方式中，冷凝装置23可以为蒸发式冷凝器。具体地，如图4所示，冷凝装置23包括冷凝盘管231和喷淋装置232。其中，冷凝盘管231的输入端与压缩装置20a的输出端相连，冷凝盘管231的输出端与室内换热模块10的输入端相连。喷淋装置232用于向冷凝盘管231喷淋冷却水，冷凝盘管231内高温高压的气态冷媒与冷却水进行换热，以使冷凝盘管231内的冷媒由气态转化为液态。通过采用蒸发式冷凝器作为冷凝装置23，具有冷凝效果好、设备成本低等优点。

在一个具体示例中，蒸发式冷凝器还包括与喷淋装置232相连的喷淋泵233，喷淋泵233用于将蒸发式冷凝器底部的冷却水泵送至顶部的喷淋装置232。冷凝盘管231的输入端和输出端分别设有关断阀236，用于打开或关闭冷凝盘管231的输入端和输出端，以控制冷媒在冷凝盘管231内与冷却水的换热时间。蒸发式冷凝器还包括水质传感器234和泄水阀237，水质传感器234用于检测输入蒸发式冷凝器的冷却水的水质，泄水阀237用于控制蒸发式冷凝器内的冷却水向外输出。

在一种实施方式中，制冷系统1还包括冷媒输送管网30，连接于室外换热模块20和室内换热模块10之间，用于在室外换热模块20和室内换热模块10之间输送冷媒。这样，通过控制室外换热模块20在主用模式下与冷媒输送管网30相连或者在备用模式下与冷媒输送管网30不相连，可以实现室外换热模块20在主用模式下与室内换热模块10相连或者在备用模式下与室内换热模块10不相连，由此，管路布置方便、便于对室外换热模块20在主用模式和备用模式之间进行切换。

在一个示例中，如图1所示，室内换热模块10为多个，冷媒输送管网30为多个且与多个室内换热模块10一一对应设置，处于主用模式的室外换热模块20与对应的室内换热模块10通过冷媒输送管网30相连。处于备用模式的室外换热模块20可以与多个室内换热模块10的冷媒输送管网30中的任意一个连通，以在某个处于主用模式的室外换热模块20发生故障时，将处于备用模式的室外换热模块20切换为主用模式并与相应的室内换热模块10的冷媒输送管网30相连，从而替代发生故障的室外换热模块20，以维持室内换热模块10的冷量需求，保证制冷系统1的制冷效果。

可选地，如图1所示，冷媒输送管网30包括第一输送管网31和第二输送管网32，室外换热模块20的输出端通过第一输送管网31与室内换热模块10的输入端相连，室内换热模块10的输出端通过第二输送管网32与室外换热模块20的输入端相连。在一个示例中，第一输送管网31上设有第一关断阀311，第二输送管网32上设有第二关断阀321。可以理解的是，第一输送管网31用于将室外换热模块20输出的液态冷媒输送至室内换热模块10，液态冷媒在室内换热模块10吸热气化后，气态冷媒通过第二输送管网32输送至室外换热模块20，气态冷媒在室外换热模块20经过压缩、冷凝后转化为液态冷媒，再次通过第一输送管网31输送至室内换热模块10，以此循环。

可选地，室外换热模块20还包括第三通断阀27和第四通断阀28，第三通断阀27设于室外换热模块20的输出端与第一输送管网31之间，第四通断阀28设于室外换热模块20的输入端与第二输送管网32之间。其中，在室外换热模块20处于主用模式下，第三通断阀27和第四通断阀28均开启；在室外换热模块20处于备用模式下，第三通断阀27和第四通断阀28均关闭。其中，第三通断阀27和第四通断阀28可以均为电磁阀。由此，室外换热模块20与第一输送管网31以及第二输送管网32之间的连接较为简单，且室外换热模块20在主用模式和备用模式间的切换较为方便。

在一种实施方式中，室内换热模块10包括多个板式换热器11，多个板式换热器11的输入端并联于第一输送管网31，多个板式换热器11的输出端并联于第二输送管网32。在一个示例中，板式换热器11可以安装于数据中心的机柜的侧壁，以提高板式换热器11对机柜的冷却效果。其中，板式换热器11可以采用传统的铜管铝翅片换热器，也可以采用车用空调领域的微通道换热器，本申请实施例对此不作具体限定。通过在室内换热模块10设置多个板式换热器11，可以提高室内换热模块10的换热面积，以保证制冷系统1对数据中心的制冷效果和制冷效率。

在一个示例中，板式换热器11的输入端与第一输送管网31相连的管路上设有压力传感器14和温度传感器15，用于监测进入板式换热器11的输入端的液态冷媒的压力和温度。板式换热器11的输出端与第二输送管网32相连的管路上设有关断球阀12和电子膨胀阀13，用于通断板式换热器11的输出端与第二输送管网32相连的管路，并调节输送至第二输送管网32的气态冷媒的流量。

根据本申请实施例的制冷系统1，通过设置多个可在主用模式和备用模式之间切换的室外换热模块20，且其中的部分室外换热模块20处于主用模式，另一部分室外换热模块20处于备用模式，由此，可以在主用模式下的室外换热模块20发生故障时切换至备用模式下的室外换热模块20，以保证室内换热模块10的冷量供应，并且提高了制冷系统1的工作稳定性。再者，通过使备用模式下的室外换热模块20的压缩装置20a处于运行状态，可以避免室外换热模块20切换为主用模式时因压缩机的启动时间造成的制冷量不足的技术问题，从而保证室外换热模块20在切换为主用模式的第一时间即可达到100％的制冷能力，从而保证了制冷系统1的持续制冷能力。

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。