机柜制冷系统、控制方法及机房与流程

1.本发明涉及制冷系统技术领域，尤其是涉及一种机柜制冷系统、控制方法及机房。


背景技术：

2.近年来随着互联网等信息技术产业的迅猛发展，数据中心作为关键的基础建设，其建设速度也逐年加快，国家也对其建设发展提出了新的节能环保要求，而在数据中心总能耗中，除去it设备本身能耗，制冷系统能耗所占比例最大。
3.现有的数据中心机房一般采用集中制冷，即机房内设置有多台服务器机柜，多个换热器设置在机柜外，由制冷机组对整体机房内的空气进行制冷，从而实现对服务器机柜的制冷。
4.但是，这样的制冷方式在机房空间较大时，对于机柜内服务器的制冷效率较低，将机柜内的空气温度降低到目标值需要很长的制冷时间，冷却响应的速度很慢，能耗也较高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供机柜制冷系统、控制方法及机房，以解决现有的制冷方式在机房空间较大时，对于机柜内服务器的制冷效率较低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供的一种机柜制冷系统，包括制冷机组和换热机组，其中，
8.所述换热机组设有出风口和进风口；
9.所述换热机组的出风口和进风口均与机柜通过管道相连接，形成从所述换热机组的出风口经过所述机柜到所述换热机组的进风口的空气流通管路；
10.所述制冷机组的制冷端与所述换热机组连接，用于对经过所述空气流通管路的空气进行制冷。
11.可选地，所述制冷机组包括压缩机和氟泵，所述制冷机组的制冷端、所述压缩机和所述制冷机组的制热端通过管道串联以形成压缩机循环流路，所述制冷端、所述制热端和所述氟泵通过管道串联以形成氟泵循环流路。
12.可选地，所述压缩机为变频压缩机。
13.可选地，所述制冷机组还包括用以降低冷媒温度的相变蓄冷模块，所述相变蓄冷模块连接在所述压缩机循环流路和所述氟泵循环流路两者的共用管路上。
14.可选地，所述压缩机循环流路上设置有第一阀体和电子膨胀阀；
15.所述氟泵循环流路上设置有第二阀体。
16.可选地，所述制冷端为直膨式蒸发器。
17.可选地，所述换热机组包括风机设备，所述风机设备设置在所述空气流通管路上；所述空气流通管路包括进风管道和出风管道，所述进风管道和所述出风管道上均设置有保温风阀。
18.可选地，所述换热机组包括除湿设备和净化设备，所述除湿设备和所述净化设备均设置在所述空气流通管路上。
19.本发明提供的一种机房，包括至少一个机柜和机柜制冷系统，所述机柜包括进风口和出风口，所述机柜的进风口与所述换热机组的出风口通过管道相连，所述机柜的出风口与所述换热机组的进风口通过管道相连。
20.本发明提供的一种控制方法，用于机柜制冷系统，
21.获取机柜外的温度信息；
22.若所述机柜外的温度大于第一预设值，则打开所述压缩机循环流路，并控制所述压缩机以最高频率工作；
23.若所述机柜外的温度小于所述第一预设值，但大于第二预设值，则打开所述压缩机循环流路和所述氟泵循环流路，并控制所述压缩机以最低频率工作，控制所述氟泵启动；
24.其中，所述第一预设值大于所述第二预设值。
25.可选地，所述打开所述压缩机循环流路包括：
26.打开第一阀体，关闭第二阀体和氟泵，使冷媒依次沿所述制冷机组的制冷端、所述压缩机、所述制冷机组的制热端和电子膨胀阀内循环流动。
27.可选地，所述打开所述压缩机循环流路和所述氟泵循环流路包括：
28.打开第一阀体和第二阀体，使冷媒在所述制冷机组的制冷端、所述压缩机、所述制冷机组的制热端、所述电子膨胀阀和所述氟泵内循环流动。
29.可选地，该方法还包括：
30.若所述机柜外的温度小于所述第二预设值，则打开所述氟泵循环流路，并控制所述氟泵启动。
31.可选地，所述打开所述氟泵循环流路包括：
32.打开第二阀体，关闭所述压缩机和第一阀体，使冷媒依次沿所述制冷端、所述制热端和所述氟泵内循环流动。
33.可选地，该方法还包括：若所述机柜外的温度大于所述第一预设值，则启动所述制冷机组上设置的相变蓄冷模块。
34.可选地，该方法还包括：若所述机柜外的温度小于所述第二预设值，但大于第三预设值时，则控制所述制冷机组上设置的相变蓄冷模块启动；
35.其中，所述第二预设值大于所述第三预设值。
36.本发明相较于现有技术具有以下有益效果：
37.本发明提供的一种机柜制冷系统，换热机组的出风口和进风口均与服务器机柜通过管道相连接，形成从换热机组的出风口经过服务器机柜到换热机组的进风口的空气流通管路；同时，制冷机组的制冷端与换热机组连接，用于对经过空气流通管路的空气进行制冷，进而空气流通管路内的冷空气可以直接进入到服务器机柜内，从而实现直接对服务器机柜进行制冷，而不需要对整体机房进行制冷，极大地减少了所需的制冷量和风量，从而极大地提高了对服务器机柜的制冷效率，提高了制冷响应速度，降低了能耗，且该方案湿热负荷更低，初始设备投资成本更低；因服务器机柜本身密封，空气流通管路内的空气形成自循环，与服务器机柜外环境各自独立，方便检修人员对设备维护检修，解决了现有的制冷方式在机房空间较大时，对于机柜内服务器的制冷效率较低的技术问题。
38.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是根据一示例性实施例示出的机柜制冷系统的简易结构原理图；
41.图2是本发明实施例3提供的机柜制冷系统的控制方法的流程图；
42.图3是本发明实施例4提供的机柜制冷系统的控制方法的流程图；
43.图中1、制冷机组；11、压缩机；12、氟泵；13、相变蓄冷模块；14、第一阀体；15、第二阀体；16、电子膨胀阀；17、制冷端；18、制热端；2、换热机组；21、风机设备；22、除湿设备；23、净化设备；3、机柜；4、进风管道；5、出风管道；10、压缩机循环流路；20、氟泵循环流路。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，
″
多个
″
的含义是两个或两个以上；术语
″
上
″
、
″
下
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
内
″
、
″
外
″
、
″
前端
″
、
″
后端
″
、
″
头部
″
、
″
尾部
″
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
″
安装
″
、
″
相连
″
、
″
连接
″
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
48.下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
49.实施例1：
50.参见图1，本发明提供了一种机柜制冷系统，包括制冷机组1和换热机组2，其中，换热机组2设有出风口和进风口；换热机组2的出风口和进风口均与机柜3通过管道相连接，形成从换热机组2的出风口经过机柜3到换热机组2的进风口的空气流通管路，换热机组2位于机柜3的外侧，使得换热机组2内的冷空气在进入到机柜3中时，需要在管道减缓一定的时
间，为换热机组2的调整提供了缓冲时间，降低了机柜3内空气温度的变化速率过快，进而减少了机柜3内凝露现象，避免损坏电子元器件；制冷机组1的制冷端17与换热机组2连接，用于对经过空气流通管路的空气进行制冷，即制冷端17内的冷媒可以吸收经过换热机组2中的空气流通管路内的空气的热量，进而实现对空气流通管路的空气进行制冷，进而冷空气会从换热机组2的出风口并顺着管道流向机柜3中，并带走机柜3中的热量形成热空气，热空气会顺着管道从换热机组2的进风口进入到换热机组2中，再次进行制冷，进而实现循环流动制冷。其中机柜3可以为服务器机柜，本发明通过直接对服务器机柜内的空气做制冷处理，而不需要对整体机房进行制冷，极大地减少了所需的制冷量和风量，从而极大地提高了对服务器机柜的制冷效率，提高了制冷响应速度，降低了能耗，且该方案湿热负荷更低，初始设备投资成本更低；因服务器机柜本身密封，空气流通管路内的空气形成自循环，与服务器机柜外环境各自独立，方便检修人员对设备维护检修，解决了现有的制冷方式在机房空间较大时，对于机柜内服务器的制冷效率较低的技术问题。
51.作为可选地实施方式，制冷机组1包括压缩机11和氟泵12，制冷机组1的制冷端17、压缩机11和制冷机组1的制热端18通过管道串联以形成压缩机循环流路10，制冷端17、制热端18和氟泵12通过管道串联以形成氟泵循环流路20，压缩机11和氟泵12处于两个支路管上，但是均共用连接在同一个制冷端17和制热端18。压缩机循环流路10可以开启压缩机制冷模式，氟泵循环流路20可以开启氟泵自然冷却模式，根据室外的温度，可以选择的开启压缩机制冷模式，或开启氟泵自然冷却模式，或者压缩机制冷模式和氟泵自然冷却模式均开启，可以充分利用自然冷源，大幅降低能耗。
52.作为可选地实施方式，压缩机11可以为变频压缩机，根据机柜3外的温度信息，进而控制压缩机11以最高频率工作，或者控制压缩机11以最低频率工作，或者控制压缩机11不工作，充分利用自然冷源，大幅降低能耗。
53.作为可选地实施方式，制冷机组1还包括用以降低冷媒温度的相变蓄冷模块13，相变蓄冷模块13连接在压缩机循环流路10和氟泵循环流路20两者的共用管路上，可以起到节能作用。
54.作为可选地实施方式，压缩机循环流路10上设置有第一阀体14和电子膨胀阀16，第一阀体14用于控制压缩机循环流路10的通断；氟泵循环流路20上设置有第二阀体15，第二阀体15用于控制氟泵循环流路20的通断。制冷机组1的零件的具体分布，压缩机循环流路10：制冷端17、第一阀体14、压缩机11、制热端18、电子膨胀阀16和相变蓄冷模块13通过管道依次循环连通，氟泵循环流路20：制冷端17、第二阀体15、制热端18、氟泵12和相变蓄冷模块13通过管道依次循环连通，其中，第一阀体14和压缩机11均与第二阀体15并列分布在制冷端17的出口和制热端18的进口之间，电子膨胀阀16和氟泵12并列分布在制热端18的出口和制冷端17的进口之间。
55.作为可选地实施方式，制冷端17可以为直膨式蒸发器，制热端18可以为冷凝器。
56.作为可选地实施方式，换热机组2包括风机设备21，风机设备21设置在空气流通管路上，风机设备21可以驱动空气流通管路内的空气循环流动，进而使得空气在换热机组2和机柜3之间流通；空气流通管路包括进风管道4和出风管道5，进风管道4和出风管道5上均设置有保温风阀。当机柜3内元器件需要检修维护时，可关闭保温风阀，机柜3内密封低湿度洁净冷空气，将机柜3运送至检修间维修即可，整个过程机柜3内与外部隔绝。
57.作为可选地实施方式，换热机组2包括除湿设备22和净化设备23，除湿设备22和净化设备23均设置在空气流通管路上，除湿设备22用于降低空气流通管路中空气的湿度，净化设备23用于净化空气流通管路中的空气。空气流通管路中空气不经过机柜3外与机房内空间，因此其实有人进出机房，仍能保证机柜3内空气含湿量与洁净程度不变，大大增加了安全性，降低了除湿设备22和净化设备23的运行成本，延长使用寿命。本发明首次安装完成后机柜3内空气不满足湿度与洁净度要求，所以除湿设备22与净化设备23主要在安装完成后第一次运行时使用，或者在后续使用过程中，风侧通道出现故障泄漏时，用做备用使用。
58.实施例2：
59.本发明提供了一种机房，包括至少一个机柜3和机柜制冷系统，机柜3包括进风口和出风口，机柜3的进风口与换热机组2的出风口通过进风管道4相连，机柜3的出风口与换热机组2的进风口通过出风管道5相连。进风管道4上设置有与机柜3的个数相对应的多个进风支管，每一个进风支管连接一个机柜3的进风口，出风管道5上设置有与机柜3的个数相对应的多个出风支管，每一个出风支管连接一个机柜3的出风口。
60.实施例3：
61.参见图2，本发明提供了一种控制方法，用于机柜制冷系统，
62.步骤s01：获取机柜3外的温度信息，即可以通过温度检测器检测机柜3外的温度信息，并且再通过获取到的温度信息与预设值进行对比，进而控制机柜制冷系统启动方式；
63.步骤s02：若机柜3外的温度大于第一预设值，则打开压缩机循环流路10，并控制压缩机11以最高频率工作，即此时机柜制冷系统会运行压缩机制冷模式，其中，第一预设值的范围可以为23℃～27℃，第一预设值优选为25℃，此时机柜3外的温度多数集中在夏季，温度偏高，无法在外界环境中自然冷却，只能依靠压缩机11以最高频率工作，使得压缩机循环流路10内的冷媒能够降低温度，进而使其不会影响到空气流通管路中的制冷效率；
64.步骤s03：若机柜3外的温度小于第一预设值，但大于第二预设值，则打开压缩机循环流路10和氟泵循环流路20，并控制压缩机11以最低频率工作，控制氟泵12启动，此时机柜制冷系统会运行氟泵自然冷却模式，同时也会运行压缩机制冷模式，其中，第二预设值的范围可以为8℃～12℃，第二预设值优选为10℃，此时机柜3外的温度多数集中在春秋两季，虽然可以通过启动氟泵12在外界环境中可以自然冷却，但是却不满足冷媒制冷的需求，需要依靠压缩机11以最低频率工作，来增加冷量，即利用了外界环境，同时也减少了压缩机11的功耗。
65.作为可选地实施方式，打开压缩机循环流路10包括：
66.打开第一阀体14，关闭第二阀体15和氟泵12，使冷媒依次沿制冷机组1的制冷端17、压缩机11、制冷机组1的制热端18和电子膨胀阀16内循环流动。
67.作为可选地实施方式，打开压缩机循环流路10和氟泵循环流路20包括：
68.打开第一阀体14和第二阀体15，使冷媒在制冷机组1的制冷端17、压缩机11、制冷机组1的制热端18、电子膨胀阀16和氟泵12内循环流动。
69.作为可选地实施方式，该方法还包括：
70.步骤s04：若机柜3外的温度小于第二预设值，则打开氟泵循环流路20，并控制氟泵12启动，此时机柜制冷系统会运行氟泵自然冷却模式，此时外界环境满足冷媒制冷的需求，只需要启动氟泵12，氟泵循环流路20内的冷媒就可以从外界环境自然冷却，不需要启动压
缩机11，节省了能耗。
71.作为可选地实施方式，打开氟泵循环流路20包括：
72.打开第二阀体15，关闭压缩机11和第一阀体14，使冷媒依次沿制冷端17、制热端18和氟泵12内循环流动。
73.实施例4：
74.本实施例4与实施例3的不同点在于：参见图3，该方法还包括：步骤s05：若机柜3外的温度大于第一预设值，则启动制冷机组1上设置的相变蓄冷模块13，此时外界环境温度过高时，压缩机11以最高频率工作也无法满足冷媒制冷的需求，相变蓄冷模块13可以为冷媒增加冷量，进而降低冷媒的温度。
75.作为可选地实施方式，该方法还包括：步骤s041：若机柜3外的温度小于第二预设值，但大于第三预设值时，则控制制冷机组1上设置的相变蓄冷模块13启动，此时集中于过渡季节中，昼夜温差比较大，为了避免启动压缩机11增加能耗，通过相变蓄冷模块13可以为冷媒增加冷量，进而降低冷媒的温度；
76.步骤s042：若机柜3外的温度小于第三预设值时，则打开氟泵循环流路20，并控制氟泵12启动，此时机柜制冷系统会运行氟泵自然冷却模式；其中，第三预设值的范围可以为-7℃～-3℃，第三预设值优选为-5℃，此时机柜3外的温度多数集中在冬季，可以通过启动氟泵12在外界环境中可以自然冷却，不需要启动压缩机11，节省了能耗。
77.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
78.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
79.应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
80.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
81.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
82.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介
质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
83.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
84.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
85.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
86.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。