CN104713177A - 一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及空气调节系统或设备技术领域，尤其是涉及一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式。该装置由两个循环系统组成：第一部分是由地源提取系统1、循环泵6和热交换器2组成的地源循环系统；第二部分是由干冷器3、备用冷机4、机房精密空调散热端5、循环泵6和蓄冷单元7组成的冷冻水循环系统。本发明专利充分利用地源可蓄冷，北方冬季环境适合直接利用环境温度，可循环利用等特性，采用地源和冬季低温的室外环境等自然资源作为冷源，解决了数据中心空调制冷的冷源需求，为人们提供一种以地源为冷源的数据中心节能装置，最大幅度降低数据中心能耗，达到建设绿色数据中心，节能减排的目的。

Description

一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式
 
技术领域
     本发明专利涉及空气调节系统或设备技术领域，尤其是涉及一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式。
背景技术
    有数据显示，在各数据中心所耗费的电量中，空调制冷的能耗占了总能耗的40%～50%，具有相当大的比重，数据中心项目中冷源节能的方案已经成为数据中心整体节能的重要环节，数据中心对于空调的稳定性要求较高,长时间稳定运行而且一年四季均处在制冷工作状况。通常的压缩机制冷，耗电量大，不节能；有的应对紧急情况下能源的备份手段不足，导致数据中心系统运行可靠性不高；现有的数据中心空调制冷节能方案一般都是利用冬季室外温度低，或者夏季或其他季节早晚温差大的特点，充分利用自然冷源来代替压缩机运行，以达到降低数据中心空调制冷能耗的目的，但因为环境和温差的限制，节能效果有限,尤其在夏季仍然需要消耗大量电能来满足其制冷需求。
发明内容
本发明专利的目的是克服现有技术的不足，充分利用地源可蓄冷，北方冬季环境适合直接利用环境温度，可循环利用等特性，采用地源和冬季低温的室外环境等自然资源作为冷源，解决了数据中心空调制冷的冷源需求，为人们提供了一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式。
本发明专利的目的可以通过以下技术方案实现：
一种以地源为冷源的数据中心节能装置，其特征是该装置由两个循环系统组成：第一部分是由地源提取系统1、循环泵6和热交换器 2组成的地源循环系统；第二部分是由 干冷器3、备用冷机4、机房精密空调散热端5、循环泵6和蓄冷单元7组成的冷冻水循环系统。
其中两个循环系统中的传热介质可以为水，也可以是乙二醇；第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3 应该是多个干冷器并联组成的干冷器组，具体安装和开启多少个干冷器，需要根据室外温度的多少，每个干冷器可以提供多少冷源，和数据中心机房精密空调散热需要消耗多少冷源换算后来确定；第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7是一个深埋地下的水泥池。
一种以地源为冷源的数据中心节能装置，其运行方式如下：
在夏季，第一部分地源循环系统通过地源提取系统1将地下冷源提取出来，在循环泵6的作用下通过传热介质输送到热交换器2，第二部分冷冻水循环系统中的机房精密空调散热端5散发出来的热能也在循环泵6的作用下通过传热介质输送到热交换器2，二者在热交换器2中进行交换，达到为数据中心节能降温的目的。
在夏季，蓄冷单元7作为故障备用。当第一部分地源循环系统出现故障时，我们可以开启第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7作为冷源供冷，在循环泵6的作用下通过传热介质输送到机房精密空调散热端5，带走机房精密空调散热端5散发出来的热能，以保证数据中心不间断地工作。
在夏季，备用冷机4也是作为故障备用。当发生地质灾害，或者出现特殊情况如第一部分地源循环系统出现故障，第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7也同时出现故障或者冷源耗尽的情况下，我们可以开启第二部分冷冻水循环系统中的备用冷机4作为冷源供冷，在循环泵6的作用下通过传热介质输送到机房精密空调散热端5，带走机房精密空调散热端5散发出来的热能，以保证数据中心不间断地工作。
在冬季，人们可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3获取空气中的冷源，在循环泵6的作用下通过传热介质输送到机房精密空调散热端5，带走机房精密空调散热端5散发出来的热能，以达到为数据中心节能降温的目的。
在冬季，人们还可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3获取空气中的冷源，在循环泵6的作用下通过传热介质输送到第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7进行蓄冷，以备不时之需。
在冬季，人们还可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3获取空气中的冷源，在循环泵6的作用下通过传热介质输送到热交换器2，通过热交换器2，为第一部分地源循环系统中的传热介质降温，在循环泵6的作用下把传热介质输送到地源深处，为夏季时提取了大量地下冷源的地下冷源环境补充冷源，以备第二年再次利用。
具体安装和开启多少个干冷器，需要根据室外环境温度的多少，每个干冷器可以提供多少冷源，和数据中心机房精密空调散热需要消耗多少冷源换算后，本着干冷器组提供的冷源要远远大于能带走机房精密空调散发出来的热能所需要的冷源，并且能够满足为第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7进行蓄冷和为夏季时提取了大量地下冷源的地下冷源环境补充冷源的原则来确定。
这个技术方案可以产生以下有益效果：
本发明专利充分利用地源可蓄冷，北方冬季环境适合直接利用环境温度，可循环利用等特性，采用地源和冬季低温的室外环境等自然资源作为冷源，解决了数据中心空调制冷的冷源需求，为人们提供一种以地源为冷源的数据中心节能装置，最大幅度降低数据中心能耗，摆脱了传统制冷必须消耗大量电能才能达到制冷效果的观念，达到了建设绿色数据中心，节能减排的目的。
因为有蓄冷单元和备用冷机，作为在发生地质灾害或特殊情况下设备故障时，不间断提供能源的备份手段，充分保证了数据中心系统的不间断运行。
附图说明：
图1为本发明专利的结构示意图。
图中所示：1.地源提取系统、2.热交换器 、3.干冷器 、4.备用冷机 、5.机房精密空调散热端 、6.循环水泵 、7.蓄冷单元。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明专利作进一步说明，但不作为对本发明专利的限定。
实施例
如图1所示的一种以地源为冷源的数据中心节能装置，其特征是该装置由两个循环系统组成：第一部分是由地源提取系统1、循环泵6和热交换器 2组成的地源循环系统；第二部分是由 干冷器3、备用冷机4、机房精密空调散热端5、循环泵6和蓄冷单元7组成的冷冻水循环系统。
其中两个循环系统中的传热介质是水；第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3 应该是多个干冷器并联组成的干冷器组；第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7是一个深埋地下的水泥池。
一种以地源为冷源的数据中心节能装置，其运行方式如下：
在夏季，第一部分地源循环系统通过地源提取系统1将地下冷源提取出来，在循环泵6的作用下通过传热介质——水，输送到热交换器2，第二部分冷冻水循环系统中的机房精密空调散热端5散发出来的热能也在循环泵6的作用下通过传热介质——水，输送到热交换器2，二者在热交换器2中进行交换，达到为数据中心节能降温的目的。
在夏季，蓄冷单元7作为故障备用。当第一部分地源循环系统出现故障时，我们可以开启第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7作为冷源供冷，在循环泵6的作用下通过传热介质——水，输送到机房精密空调散热端5，带走机房精密空调散热端5散发出来的热能，以保证数据中心不间断地工作。
在夏季，备用冷机4也是作为故障备用。当发生地质灾害，或者出现特殊情况如第一部分地源循环系统出现故障，第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7也同时出现故障或者冷源耗尽的情况下，我们可以开启第二部分冷冻水循环系统中的备用冷机4作为冷源供冷，在循环泵6的作用下通过传热介质——水，输送到机房精密空调散热端5，带走机房精密空调散热端5散发出来的热能，以保证数据中心不间断地工作。
在冬季，人们可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3获取空气中的冷源，在循环泵6的作用下通过传热介质——水，输送到机房精密空调散热端5，带走机房精密空调散热端5散发出来的热能，以达到为数据中心节能降温的目的。
在冬季，人们还可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3获取空气中的冷源，在循环泵6的作用下通过传热介质——水，输送到第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7进行蓄冷，以备不时之需。
在冬季，人们还可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器3获取空气中的冷源，在循环泵6的作用下通过传热介质——水，输送到热交换器2，通过热交换器2，为第一部分地源循环系统中的传热介质——水降温，在循环泵6的作用下把传热介质——水，输送到地源深处，为夏季时提取了大量地下冷源的地下冷源环境补充冷源，以备第二年再次利用。
具体安装和开启多少个干冷器，需要根据室外环境温度的多少，每个干冷器可以提供多少冷源，和数据中心机房精密空调散热需要消耗多少冷源换算后，本着干冷器组提供的冷源要远远大于能带走机房精密空调散发出来的热能所需要的冷源，并且能够满足为第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元7进行蓄冷和为夏季时提取了大量地下冷源的地下冷源环境补充冷源的原则来确定。

Claims (5)

1.一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式，其特征是该装置由两个循环系统组成：第一部分是由地源提取系统（1）、循环泵（6）和热交换器 （2）组成的地源循环系统；第二部分是由 干冷器（3）、备用冷机（4）、机房精密空调散热端（5）、循环泵（6）和蓄冷单元（7）组成的冷冻水循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式，其特征是在两个循环系统中充当传热介质的物质可以是水，也可以是乙二醇。
3.根据权利要求1所述的一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式，其特征是第二部分冷冻水循环系统中的干冷器（3）是多个干冷器并联组成的干冷器组，具体安装和开启多少个干冷器，需要根据室外温度的多少，每个干冷器可以提供多少冷源，和数据中心机房精密空调散热需要消耗多少冷源换算后来确定。
4.根据权利要求1所述的一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式，其特征是第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元（7）是一个深埋地下的水泥池。
5.根据权利要求1所述的一种以地源为冷源的数据中心节能装置及其运行方式，其特征是具体运行方式如下：
（一）在夏季，第一部分地源循环系统通过地源提取系统（1）将地下冷源提取出来，在循环泵（6）的作用下通过传热介质——水，输送到热交换器（2），第二部分冷冻水循环系统中的机房精密空调散热端（5）散发出来的热能也在循环泵（6）的作用下通过传热介质——水，输送到热交换器（2），二者在热交换器（2）中进行交换，达到为数据中心节能降温的目的；
（二）在夏季，蓄冷单元（7）作为故障备用，当第一部分地源循环系统出现故障时，我们可以开启第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元（7）作为冷源供冷，在循环泵（6）的作用下通过传热介质——水，输送到机房精密空调散热端（5），带走机房精密空调散热端（5）散发出来的热能，以保证数据中心不间断地工作；
（三）在夏季，备用冷机（4）也是作为故障备用，当发生地质灾害，或者出现特殊情况如第一部分地源循环系统出现故障，第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元（7）也同时出现故障或者冷源耗尽的情况下，我们可以开启第二部分冷冻水循环系统中的备用冷机（4）作为冷源供冷，在循环泵（6）的作用下通过传热介质——水，输送到机房精密空调散热端（5），带走机房精密空调散热端（5）散发出来的热能，以保证数据中心不间断地工作；
（四）在冬季，人们可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器（3）获取空气中的冷源，在循环泵（6）的作用下通过传热介质——水，输送到机房精密空调散热端（5），带走机房精密空调散热端（5）散发出来的热能，以达到为数据中心节能降温的目的；
（五）在冬季，人们还可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器（3）获取空气中的冷源，在循环泵（6）的作用下通过传热介质——水，输送到第二部分冷冻水循环系统中的蓄冷单元（7）进行蓄冷，以备不时之需；
（六）在冬季，人们还可以通过开启第二部分冷冻水循环系统中的干冷器（3）获取空气中的冷源，在循环泵（6）的作用下通过传热介质——水，输送到热交换器（2），通过热交换器（2），为第一部分地源循环系统中的传热介质——水降温，在循环泵（6）的作用下把传热介质——水，输送到地源深处，为夏季时提取了大量地下冷源的地下冷源环境补充冷源，以备第二年再次利用。
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