CN104033997A - 一种集中管控冷冻水型机房空调数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集中管控冷冻水型机房空调数据中心，包括机房、服务器机柜、冷冻水分配单元、机房精密空调单元和冷冻水单元，所述服务器机柜和机房精密空调单元分布在机房内，所述冷冻水单元、冷冻水分配单元和机房精密空调单元依次连接形成回路；冷冻水分配单元分成多条支路管道，并分别与机房精密空调单元连通形成回路。本发明可以方便用户对冷冻水型机房空调机组的冷水供应进行水力平衡调节，实现按需分配。同时可安全的对空调进行冷冻水的供应、关断和调试，不必进入冷通道区域。

Description

一种集中管控冷冻水型机房空调数据中心

技术领域

本发明属于空调机组的制冷技术领域，尤其涉及数据中心冷冻水型机房空调的集中管控技术。

背景技术

随着3G业务的逐步推广和智能终端的普及，近年来各运营商移动数据业务强劲扩张，3G业务已成为盈利规模的重要砝码。而又紧随着“宽带中国”战略的发布及国家对今年发放4G牌照的表态，可以预计未来几年是通信领域发展的重要拐点，通信机房新旧更替、规模扩容扩建将激烈发生。

通信产业已是能源消耗巨大的产业，其中运营商电量总消耗中，机房空调耗电量占到45％以上。《十二五节能减排综合性工作方案》中指出：推动信息数据中心、通信机房和基站节能改造。节能逐步受到更为广泛的重视，冷冻水式机房空调相较风冷和水冷式机房空调无内置压缩机、无室外机、COP一般比风冷系统大30％左右。由于以上特点而得到大量应用，冷冻水式机房空调还可结合自然冷源技术实现更高节能目标。

因此，数据中心采用冷冻水型机房空调会成为行业趋势并得到逐渐普及。但在IDC机房、数据处理中心、密集度高的通信机房大量采用冷冻水型机房空调技术还远不成熟。

在采用冷冻水型机房空调机组的数据中心机房中首要解决的就是水力平衡问题。水力平衡问题在工程施工中主要靠同程管路布置解决，而施工质量、施工差异难以精确保证。如各环路水力失衡，系统阻力大的冷冻水型机房空调资用压力不足，水流量不足；系统阻力小的资用压力过剩，水流量超标。造成整个机房的温度分布不均匀，严重降低IT设备的运行寿命。

后期由于数据中心负荷增大扩容时，如数据中心初始设计没有考虑冗余配置措施，再增设一台或几台冷冻水型机房空调时，必须重新铺设大量进回水管道。施工和改造难度大、成本高，有时甚至无法继续扩容。

此外如果极高热密度的数据中心采用封闭冷热通道的列间冷冻水空调技术，也亟需集中管控单元对所有的列间空调进行水力调节和集中管理。如需打开、关断、水力调试某台机器，机房维护人员不用进入冷热通道。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种集中管控冷冻水型机房空调数据中心，采用本发明的冷冻水型数据中心，各空调末端环路流量均衡、按负载所需分配冷冻水供应；方便数据中心后期负载增高而扩容；方便集中管理末端空调冷冻水的供应、关断、调节。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种集中管控冷冻水型机房空调数据中心，包括机房、服务器机柜、冷冻水分配单元、机房精密空调单元和冷冻水单元，所述服务器机柜和机房精密空调单元分布在机房内，所述冷冻水单元、冷冻水分配单元和机房精密空调单元依次连接形成回路；冷冻水分配单元分成多条支路管道，并分别与机房精密空调单元连通形成回路；所述冷冻水分配单元包括总控段和多条支路段，所述总控段依次连接有过滤器、温度/压力测量段和第一阀门；所述支路段依次连接有第二阀门和第三阀门，并汇集后形成回路；所述机房精密空调单元设在第二阀门和第三阀门之间。

作为优选，所述机房精密空调单元包括依次排布的风机单元、换热器单元和流量调节阀单元，其中换热器单元中的管道与冷冻水分配单元中的支路段连通。

作为优选，所述冷冻水单元为设在室外的冷冻水机组或楼宇冷冻水源。

作为优选，所述第三阀门采用动态压差平衡阀，该动态压差平衡阀引出支路与换热器单元中的管道形成短路。

所述冷冻水分配单元为模块化结构，形状大小与机房精密空调单元统一，从而便于数据中心内部排布服务器机柜和冷冻水分配单元，节省机房空间。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：可以方便用户对冷冻水型机房空调机组的冷水供应进行水力平衡调节，实现按需分配；方便数据中心后期负载增高而扩容；同时可安全的对空调进行冷冻水的供应、关断和调试，不必进入冷通道区域。

附图说明

图1为本发明所述数据中心的各组成部件的布置结构示意图；

图2为本发明实施例所述数据中心采用的管线；

图3为本发明所述精密空调方案中的设备分布示意图；

其中，机房1、机房精密空调单元2、冷冻水分配单元3、服务器机柜4、风机单元21、换热器单元22、流量调节阀单元23、过滤器31、温度/压力测量段 32、第一阀门33、连接头34、连接管35、第三阀门36。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1为一种集中管控冷冻水型机房空调的数据中心，包括：冷冻水分配单元，机房精密空调单元，服务器机柜，应当理解本图所列设备仅用于说明本发明的原理，数据中心内其他设备并没全部包含。本发明所述冷冻水分配单元的冷冻水源需楼宇冷冻水提供，如机房所在楼宇没有24小时不间断冷冻水，需在室外另配冷冻水机组。

冷冻水分配单元包括主控段和多条支路段，总控段依次连接有过滤器、温度/压力测量段和第一阀门，该阀门采用球阀，而多条支路段则连接有第二阀门和第三阀门，并汇集后与冷冻水机组连接形成回路。且第二阀门和第三阀门之间设置机房精密空调单元从而提供冷源进行换热。冷冻水分配单元将冷水机组或者楼宇里面的冷冻水输送给机房精密空调单元，机房精密空调单元换热后的水再次通过冷冻水分配单元进入冷冻水冷水机组或楼宇，冷冻水分配单元配备有可调节的阀，它可以方便用户对冷冻水型列间空调的冷水供应进行水利平衡调节，实现按需分配。同时可安全的对空调进行冷冻水的供应和关断，不必进入冷通道区域。现在通过2个实施例对本发明进行具体说明。

实施例1

如图2为本发明实施例1采用的管线系统原理图。需要说明的是本实施例图例以12个环路说明，应当理解本发明亦涵盖其他数目环路且不以环路数量而限制本发明。

所述冷冻水分配单元的总控包括水过滤器31，温度/压力测量段32，第一阀门(球阀)33；而每条支路段均都包括管接头34，连接管路35，第二阀门和第三阀门(水力平衡阀)36；机房精密空调单元包含风机单元21，换热器单元22，流量调节阀单元23。来自楼宇冷冻冻水或冷水机组的冷冻水源进入冷冻水分配单元后，依次经过水过滤器31、温度压力测量段32、球阀33进入12只分配管路，每路管道又包含第二阀门、连接头34、连接管道35。然后冷冻水进入虚线框内的机房精密空调单元部分，如上所述精密空调单元部门主要负责吸收数据 中心服务器散发的热量，维持数据中心所要求的24±1℃的温度范围。吸收数据中心负荷温度升至约12℃的冷冻水至连接管道和连接头再流经水力平衡阀36回至楼宇冷冻水或冷水机组。

作为优选冷冻水分配单元2至机房精密空调单元3的连接头34为快速活接头。安装调试阶段不需要动用焊接设备就可将冷冻水分配单元和机房精密空调连接，此特点对机房消防安全尤为重要。包括后期维护、设备更新换代等工作都可直接不借用焊具手动完成，提高机房安全性能。

作为优选冷冻水分配单元2至机房精密空调单元3的连接管道35为扰性软管，扰性软管抗扭能力强，全管路系统无焊点。如采用铜管焊接方式，无法有效防止漏焊虚焊泄露发生。

需要特别说明的是，本实施例中第三阀门(水力平衡阀)36为静态平衡阀。静态平衡阀宜用于定流量系统，机房精密空调2中为三通流量调节阀23以保证系统流量恒定。静态平衡阀36为直线型流量特性，在大小开度时均具有良好的流量调节性能，尤其在小开度时抗气蚀及流动噪声较强。

需要明确的是，对于其他阀类如球阀、蝶阀、闸阀等阀门不能作为静态平衡阀使用，其主要原因在于其阀门流量特性为快开型，即在阀门小开度时，即使阀门动作很小，流量增幅很大。而在大开度时，阀门动作很大，而流量改变很小，另外此类阀门无法在小开度时抗气蚀及噪声能力。

实施例2

如图3为本发明实施例2采用的管线系统原理图。需要说明的是本实施例图例以12个环路说明，应当理解本发明亦涵盖其他数目环路且不以环路数量而限制本发明。与实施例1相比，本实施例2的区别之处在于使用动态压差平衡阀37，与此对应机房精密空调2中采用两通比例流量调节阀24，流经机房精密空调2的水流量为可变值。变流量系统较定流量系统的节能优势日益广泛地接受和采用，变流量系统的重要特征是系统实际水力运行工况和设计工况存在巨大差异，由此系统内压降分布完全不同于设计工况。如空调系统运行在部分负荷下，如仍使用静态平衡阀，由于静态平衡阀无法消除两通比例调节阀两端的过余压力，导致通过的水量大于实际需求，耗用水泵额外功率。另外大流量小温差运行，使得冷水机组偏离7～12℃设计温差，水温下降1℃将导致制冷效率低下3％～5％。此外也可使用动态压差平衡型电动调节阀代替静态平衡阀或动态平衡阀，由于内 置压差控制器和电动调节阀，可减少驱动器驱动次数波动影响小。

Claims (5)

1.一种集中管控冷冻水型机房空调数据中心，其特征在于：包括机房、服务器机柜、冷冻水分配单元、机房精密空调单元和冷冻水单元，所述服务器机柜和机房精密空调单元分布在机房内，所述冷冻水单元、冷冻水分配单元和机房精密空调单元依次连接形成回路；冷冻水分配单元分成多条支路管道，并分别与机房精密空调单元连通形成回路；

所述冷冻水分配单元包括总控段和多条支路段，所述总控段依次连接有过滤器、温度/压力测量段和第一阀门；所述支路段依次连接有第二阀门和第三阀门，并汇集后形成回路；所述机房精密空调单元设在第二阀门和第三阀门之间。

2.根据权利要求1所述集中管控冷冻水型机房空调数据中心，其特征在于：所述机房精密空调单元包括依次排布的风机单元、换热器单元和流量调节阀单元，其中换热器单元中的管道与冷冻水分配单元中的支路段连通。

3.根据权利要求2所述集中管控冷冻水型机房空调数据中心，其特征在于：所述冷冻水单元为设在室外的冷冻水机组或楼宇冷冻水源。

4.根据权利要求3所述集中管控冷冻水型机房空调数据中心，其特征在于：所述第三阀门采用动态压差平衡阀，该动态压差平衡阀引出支路与换热器单元中的管道形成短路。

5.根据权利要求4所述集中管控冷冻水型机房空调数据中心，其特征在于：所述冷冻水分配单元为模块化结构，形状大小与机房精密空调单元统一。