一种热回收型液冷系统的制作方法

1.本发明涉及数据中心降温设备技术领域，特别涉及一种热回收型液冷系统。


背景技术：

2.近几年，数据中心行业发展随着it技术的突飞猛进而持续飙升；而随着双碳目标的提出及数据中心节能政策的逐步收紧，数据中心如何节能已成为热门话题，从数据中心的结构来看，节能潜力较大的方向为数据中心制冷空调系统的节能，即充分利用自然冷技术成为了数据中心制冷的主导趋势。
3.各种节能技术百花齐放，为绿色数据中心建设提供了技术基础；现有数据中心冷却系统，无论采用传统风冷模式或采用各种自然冷模式，均是将数据中心热量通过一定的措施和代价转移至室外环境中，这种通过消耗能源获取冷量的方式虽然满足了数据中心的冷却需求，但却将热量白白耗散，即存在能源浪费的问题，若通过一定技术措施将这部分热量回收并用于采暖、生活或工艺热水等热用户，可明显提高数据中心能源综合效率，进一步提升数据中心的能源利用效率。
4.数据中心冷却系统的主要功能是保障it设备的散热需求，融入热回收技术主要是将热量回收再利用以提升能源利用效率，因而数据中心热回收应以冷为本；而现有技术存在的可实现热回收的液冷系统，存在热回收应用场景特别、实施技术要求高、系统复杂、暂不适用于当前发展阶段等问题，部分液冷系统的热回收方案存在一味追求热回收而偏离以冷为本的基本原则的问题，因而在推广应用方面受到限制。
5.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

6.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种热回收型液冷系统，可实现集中热回收，保障供冷可靠性的同时满足热用户端的用热需求。
7.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
8.一种热回收型液冷系统，包括一个或多个液冷机柜、一个或多个液冷温控单元、热回收装置和热用户端，一个液冷温控单元可对应连接一个或多个液冷机柜，热回收装置可对应连接一个或多个液冷温控单元；液冷机柜的输出端通过第一环路与液冷温控单元的二次侧进液口连接，液冷机柜的输入端通过第二环路与液冷温控单元的二次侧出液口连接；液冷温控单元的一次侧进液口通过第三环路与热回收装置的冷侧出液口连接，液冷温控单元的一次侧出液口通过第四环路与热回收装置的冷侧进液口连接；热回收装置的第一热侧出液口与热用户端的输入端连接，热回收装置的第一热侧进液口与热用户端的输出端连接。
9.所述的热回收型液冷系统中，还包括辅助散热装置，热回收装置的第二热侧出液口与辅助散热装置的输入端连接，热回收装置的第二热侧进液口与辅助散热装置的输出端连接。
10.所述的热回收型液冷系统中，所述热回收装置包括第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀和第一处理机构，所述冷侧进液口、第一开关阀、第二开关阀和第一热侧出液口依次连接，所述第一热侧进液口、第三开关阀、第一处理机构、第四开关阀和冷侧出液口依次连接。
11.所述的热回收型液冷系统中，所述第一处理机构包括定压膨胀罐、第一输送部和第二输送部；所述第三开关阀的输出端和定压膨胀罐连接，所述定压膨胀罐还分别与所述第一输送部的输入端以及第二输送部的输入端连接，所述第一输送部的输出端以及所述第二输送部的输出端分别与所述第四开关阀的输入端连接。
12.所述的热回收型液冷系统中，所述第一输送部包括依次连接的第五开关阀、第一工质泵、第一单向阀和第六开关阀，所述第二输送部包括依次连接的第七开关阀、第二工质泵、第二单向阀和第八开关阀；所述定压膨胀罐还分别与所述第五开关阀的输入端以及所述第七开关阀的输入端连接，所述第六开关阀的输出端以及所述第八开关阀的输出端分别与所述第四开关阀的输入端连接。
13.所述的热回收型液冷系统中，所述热回收装置还包括旁通机构，所述旁通机构的一端与所述第一开关阀的输出端连接，旁通机构的另一端与第四开关阀的输入端连接。
14.所述的热回收型液冷系统中，所述热回收装置包括第一通断阀、第二通断阀、第三通断阀、第四通断阀、第二处理机构、水冷冷凝器和压缩机，所述冷侧进液口、第一通断阀、压缩机、水冷冷凝器、第二通断阀和第一热侧出液口依次连接；所述第一热侧进液口、第三通断阀、水冷冷凝器、第二处理机构、第四通断阀和冷侧出液口依次连接。
15.所述的热回收型液冷系统中，所述第二处理机构包括储液罐、过滤器、第三输送部和第四输送部；所述水冷冷凝器、储液罐和过滤器依次连接，所述过滤器的输出端分别与所述第三输送部的输入端以及所述第四输送部的输入端连接；所述第三输送部的输出端以及所述第四输送部的输出端分别与所述第四通断阀的输入端连接。
16.所述的热回收型液冷系统中，所述第三输送部包括依次连接的第五通断阀、第三工质泵、第三单向阀和第六通断阀，所述第四输送部包括依次连接的第七通断阀、第四工质泵、第四单向阀和第八通断阀；所述过滤器的输出端分别与所述第五通断阀的输入端以及所述第七通断阀的输入端连接；所述第六通断阀的输出端以及所述第八通断阀的输出端分别与所述第四通断阀的输入端连接。
17.有益效果：
18.本发明提供了一种热回收型液冷系统，热回收装置可对应连接多个液冷温控单元，液冷温控单元可对应连接多个液冷机柜，可实现液冷机柜集群的集中热回收，提高能源回收效率；液冷机柜输出的热量经液冷温控单元回收，再通过热回收装置输送至热用户端，提高了能源利用率，通过调整液冷温控单元的工作状态，保障供冷可靠性的同时，满足热用户端的用热需求。
附图说明
19.图1为本发明提供的热回收型液冷系统的结构示意图；
20.图2为本发明提供的热回收装置的一个实施例的结构示意图；
21.图3为本发明提供的热回收装置的另一个实施例的结构示意图。
22.主要元件符号说明：1-液冷机柜、2-液冷温控单元、3-热回收装置、301-冷侧进液口、302-冷侧出液口、303-第一热侧出液口、304-第一热侧进液口、311-第一开关阀、312-第二开关阀、313-第三开关阀、314-第四开关阀、315-定压膨胀罐、3161-第五开关阀、3162-第一工质泵、3163-第一单向阀、3164-第六开关阀、3171-第七开关阀、3172-第二工质泵、3173-第二单向阀、3174-第八开关阀、318-旁通机构、321-第一通断阀、322-第二通断阀、323-第三通断阀、324-第四通断阀、325-压缩机、326-水冷冷凝器、3271-储液罐、3282-过滤器、3281-第五通断阀、3282-第三工质泵、3283-第三单向阀、3284-第六通断阀、3291-第七通断阀、3292-第四工质泵、3293-第四单向阀、3294-第八通断阀、4-热用户端、5-辅助散热装置、6-第一环路、7-第二环路、8-第三环路、9-第四环路。
具体实施方式
23.本发明提供了一种热回收型液冷系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.实施例1
26.请参阅图1和图2，本发明提供了一种热回收型液冷系统，包括一个或多个液冷机柜1、一个或多个液冷温控单元2、热回收装置3和热用户端4，一个液冷温控单元2可对应连接一个或多个液冷机柜1，热回收装置3可对应连接一个或多个液冷温控单元2；液冷机柜1的输出端通过第一环路6与液冷温控单元2的二次侧进液口连接，液冷机柜1的输入端通过第二环路7与液冷温控单元2的二次侧出液口连接；液冷温控单元2的一次侧进液口通过第三环路8与热回收装置3的冷侧出液口302连接，液冷温控单元2的一次侧出液口通过第四环路9与热回收装置3的冷侧进液口301连接；热回收装置3的第一热侧出液口303与热用户端4的输入端连接，热回收装置3的第一热侧进液口304与热用户端4的输出端连接。
27.本技术公开的热回收型液冷系统，热回收装置3可对应连接多个液冷温控单元2，液冷温控单元2可对应连接多个液冷机柜1，可实现液冷机柜1集群的集中热回收，提高能源回收效率；液冷机柜1中的高温循环流体介质通过二次侧进液口进入液冷温控单元2，经液冷温控单元2降温后通过二次侧出液口输出，并通过第二环路7实现循环流体介质的分配，低温流体介质吸收it设备的热量后通过第一环路6返回至液冷温控单元2中，实现制冷循环；通过调整液冷温控单元2的工作状态，可保障供冷可靠性；液冷温控单元2中的循环流体介质吸收了it设备的热量，通过第四环路9与冷侧进液口301进入热回收装置3内，通过热回收装置3输送至热用户端4，在热用户端4散热降温后的流体介质通过热回收装置3返回至液冷温控单元2中，重新吸收it设备的热量，实现热回收的循环，即可回收液冷机柜1的热量供热用户端4使用，且在热用户端4散热降温后的循环流体介质可为液冷温控单元2提供冷量，提高了能源利用率。
28.当一个液冷温控单元2连接多个液冷机柜1时，所述第一环路6包括多个第一电控阀、相邻的液冷机柜1的连接管路上设置有所述第一电控阀，液冷机柜1的输出端与液冷温控单元2的二次侧进液口的连接管路上设置有所述第一电控阀；所述第二环路7包括多个第二电控阀，相邻的液冷机柜1的连接管路上设置有所述第二电控阀，液冷机柜1的输入端与
液冷温控单元2的二次侧出液口的连接管路上设置有所述第二电控阀；由于数据中心对供冷可靠性的要求较高，需求24h不间断供冷，因此本技术公开的液冷系统中，设置了第一环路6和第二环路7实现液冷机柜1和液冷温控单元2之间的连接，避免任一连接末端出现单点故障问题时，循环流体介质无法分配至其他液冷机柜1中；通过设置第一环路6和第二环路7，当出现单点故障后，故障点两端就近的电控阀关闭，其余部分仍可正常运行，环路内的流体可双向流动，依靠压力平衡自动均衡，使循环流体介质可正常分配至液冷机柜1中，提高液冷机柜1供冷的稳定性和可靠性。
29.同理，当热回收装置3连接多个液冷温控单元2时，所述第三环路8包括多个第三电控阀、相邻的液冷温控单元2的连接管路上设置有所述第三电控阀，液冷温控单元2的一次侧进液口与热回收装置3的冷侧出液口302的连接管路上连接设置有所述第三电控阀；所述第四环路9包括多个第四电控阀，相邻的液冷温控单元2的连接管路上设置有所述第四电控阀，液冷温控单元2的一次侧出液口与热回收装置3的冷侧进液口301的连接管路上设置有所述第四电控阀；通过设置第三环路8和第四环路9，可提高热回收作业的稳定度和可靠度。
30.所述液冷机柜1和所述液冷温控单元2为现有技术，在一个实施例中，所述液冷机柜1可以为冷板式液冷机柜、浸没式液冷机柜以及喷淋式液冷机柜等多种形式；所述液冷温控单元2可以包括板式换热器、水泵、监控系统及框架。
31.进一步地，请参阅图1，所述热回收型液冷系统还包括辅助散热装置5，热回收装置3的第二热侧出液口与辅助散热装置5的输入端连接，热回收装置3的第二热侧进液口与辅助散热装置5的输出端连接；所述辅助散热装置5用于平衡散热，提高供冷的可靠性；当热用户端4的热需求小于数据机房内的供冷散热需求时，多余的热量则通过辅助散热装置5转移至室外环境，保证循环流体介质的温度满足液冷机柜1的供冷需求；在一个实施例中，所述辅助散热装置5可采用设备形式为冷却塔或干冷器等。
32.进一步地，请参阅图2，所述热回收装置3包括第一开关阀311、第二开关阀312、第三开关阀313、第四开关阀314和第一处理机构，所述冷侧进液口301、第一开关阀311、第二开关阀312和第一热侧出液口303依次连接，所述第一热侧进液口304、第三开关阀313、第一处理机构、第四开关阀314和冷侧出液口302依次连接。
33.进一步地，请参阅图2，所述第一处理机构包括定压膨胀罐315、第一输送部和第二输送部；所述第三开关阀313的输出端和定压膨胀罐315连接，所述定压膨胀罐315还分别与所述第一输送部的输入端以及第二输送部的输入端连接，所述第一输送部的输出端以及所述第二输送部的输出端分别与所述第四开关阀314的输入端连接；在实际工作时，可根据工作需求选择任一输送部实现循环流体介质的输送或选择同时采用两个输送部实现循环流体介质的输送；如根据循环流体介质的流量需求选择输送部的工作数量，或当任一输送部需要维修维护时，选择另一输送部实现循环流体介质的输送。
34.进一步地，请参阅图2，所述第一输送部包括依次连接的第五开关阀3161、第一工质泵3162、第一单向阀3163和第六开关阀3164，所述第二输送部包括依次连接的第七开关阀3171、第二工质泵3172、第二单向阀3173和第八开关阀3174；所述定压膨胀罐315还分别与所述第五开关阀3161的输入端以及所述第七开关阀3171的输入端连接，所述第六开关阀3164的输出端以及所述第八开关阀3174的输出端分别与所述第四开关阀314的输入端连接；所述第一工质泵3162和所述第二工质泵3172用于为流体介质的输送提供动力；在一个
实施例中，所述第一开关阀311、第二开关阀312、第三开关阀313、第四开关阀314、第五开关阀3161、第六开关阀3164、第七开关阀3171和第八开关阀3174均为电控阀。
35.进一步地，请参阅图2，所述热回收装置3还包括旁通机构318，所述旁通机构318的一端与所述第一开关阀311的输出端连接，旁通机构318的另一端与第四开关阀314的输入端连接；设置旁通机构318，可满足数据中心对供冷的可靠性要求，当供冷需求较小时，所需的循环流体介质的流量低于工质泵的最小调节范围，可通过旁通机构318满足供冷需求；在一个实施例中，所述旁通机构318包括旁通阀，所述旁通阀分别与所述第一开关阀311以及所述第四开关阀314连接。
36.本实施例公开的热回收装置3，液冷温控单元2和液冷机柜1中循环的流体介质可以为水或乙二醇等介质；经液冷温控单元2升温后的流体介质进入第四环路9，并经热回收装置3的冷侧进液口301进入热回收装置3内，高温的流体介质经热回收装置3的第一热侧出液口303输送至热用户端4；流体介质在热用户端4散热降温后经热回收装置3的第一热侧进液口304返回至热回收装置3内，低温流体介质在热回收装置3内，通过第一输送部或第二输送部增压后经热回收装置3的冷侧出液口302，通过第三环路8分别流入液冷温控单元2的一次侧进液口，流体介质在液冷温控单元2内吸收液冷机柜1输出的热量升温，升温后的流体介质重新进入第四环路9，实现热回收的循环；液冷机柜1通过第一环路6输入至液冷温控单元2的流体介质与热用户端4输出的降温后的流体介质进行热交换，降温后的流体介质通过液冷温控单元2的二次侧出液口进入第二环路7，通过第二环路7分别流入液冷机柜1的输入端，流体介质吸收it设备的热量后，通过第一环路6返回至液冷温控单元2的二次侧进液口，实现对二次侧的供冷。
37.本实施例公开的热回收装置3为直供式热回收模式，将液冷温控单元2收集的热量不经转换直接用于空调采暖或生活热水等热用户端4，即保障了供冷可靠性，又满足热用户端4的用热需求；当热用户端4对热水品位要求不高时，如热用户端4的供热需求为45℃时，可采用本实施公开的热回收装置3，此时，液冷温控单元2一次侧可设计为进水35℃、出水45℃即可满足供冷需求，同时45℃的热水品位也可满足热用户需求，因此，不需要进行热品位的提升。
38.实施例2
39.本实施例与实施例1的主要区别在于：热回收装置3的组成部分和连接结构。
40.进一步地，请参阅图3，所述热回收装置3包括第一通断阀321、第二通断阀322、第三通断阀323、第四通断阀324、第二处理机构、水冷冷凝器326和压缩机325，所述冷侧进液口301、第一通断阀321、压缩机325、水冷冷凝器326、第二通断阀322和第一热侧出液口303依次连接；所述第一热侧进液口304、第三通断阀323、水冷冷凝器326、第二处理机构、第四通断阀324和冷侧出液口302依次连接；在一个实施例中，所述压缩机325可为磁悬浮、气悬浮压缩机或者其他类型的压比范围较宽的变频压缩机，可运行在压比低于1.2或接近1；所述水冷冷凝器326可以是板式换热器、壳管式换热器或者套管式换热器。
41.进一步地，请参阅图3，所述第二处理机构包括储液罐3271、过滤器3282、第三输送部和第四输送部；所述水冷冷凝器326、储液罐3271和过滤器3282依次连接，所述过滤器3282的输出端分别与所述第三输送部的输入端以及所述第四输送部的输入端连接；所述第三输送部的输出端以及所述第四输送部的输出端分别与所述第四通断阀324的输入端连
接；在实际工作时，可根据工作需求选择任一输送部实现循环流体介质的输送或选择同时采用两个输送部实现循环流体介质的输送；如根据循环流体介质的流量需求选择输送部的工作数量，或当任一输送部需要维修维护时，选择另一输送部实现循环流体介质的输送。
42.进一步地，请参阅图3，所述第三输送部包括依次连接的第五通断阀3281、第三工质泵3282、第三单向阀3283和第六通断阀3284，所述第四输送部包括依次连接的第七通断阀3291、第四工质泵3292、第四单向阀3293和第八通断阀3294；所述过滤器3282的输出端分别与所述第五通断阀3281的输入端以及所述第七通断阀3291的输入端连接；所述第六通断阀3284的输出端以及所述第八通断阀3294的输出端分别与所述第四通断阀324的输入端连接；所述第三工质泵3282和所述第四工质泵3292用于为介质流体的流动提供动力；在一个实施例中，所述第一通断阀321、第二通断阀322、第三通断阀323、第四通断阀324、第五通断阀3281、第六通断阀3284、第七通断阀3291和第八通断阀3294均为电控阀。
43.本实施例公开的热回收装置3，液冷温控单元2、液冷机柜1和水冷冷凝器326中循环的流体介质可以为水或乙二醇等介质；经液冷温控单元2升温后的流体介质进入第四环路9，并经热回收装置3的冷侧进液口301进入热回收装置3内，高温的流体介质通过压缩机325进一步升温升压后，进入水冷冷凝器326内，与水冷冷凝器326内的流体介质进行热交换，升温后的流体介质经热回收装置3的第一热侧出液口303输送至热用户端4；流体介质在热用户端4散热降温后经热回收装置3的第一热侧进液口304返回至水冷冷凝器326内，实现热回收的循环，通过调整压缩机325的工作频率，可实现不同热品味的输出；液冷温控单元2输出的流体介质在水冷冷凝器326中换热后，低温流体介质通过第三输送部或第四输送部增压后经热回收装置3的冷侧出液口302，通过第三环路8分别流入液冷温控单元2的一次侧进液口，流体介质在液冷温控单元2内吸收液冷机柜1输出的热量升温，升温后的流体介质通过第四环路9以及冷侧进液口301重新进入热回收装置3内；液冷机柜1通过第一环路6输入至液冷温控单元2的流体介质与从热回收装置3返回的降温后的流体介质进行热交换，降温后的流体介质通过液冷温控单元2的二次侧出液口进入第二环路7，通过第二环路7分别流入液冷机柜1的输入端，流体介质吸收it设备的热量后，通过第一环路6返回至液冷温控单元2的二次侧进液口，实现对二次侧的供冷。
44.本实施例公开的热回收装置3配有具有宽压比的压缩机325，当热用户端4要求品位较高时，如热用户端4的供热需求为60℃或更高时，采用直供式热回收模式无法满足液冷机柜的供冷需求以及热用户端4的供热需求，因而采用本实施例公开的热回收装置3，通过压缩机325对热品位进行提升，可实现不同热品味的输出，提高热回收型液冷系统的使用灵活度。
45.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。