CN105928235B - 具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统及其控制方法 - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
Abstract
本发明公开一种具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，可根据不同的室外气候条件切换至热管系统或水冷空调系统下运行。其中热管空调系统根据冷凝器散热介质的不同分为风冷冷凝器和水冷冷凝器，以适应不同的室外温度条件。其中，水冷空调系统冷凝器与热管系统共用水冷冷凝器。另外在系统加入相变蓄冷水箱，系统正常工作时对水箱进行蓄冷，当发生电源故障时，相变蓄冷水箱储存的冷量又能及时供应给数据中心，保证系统安全运行。同时系统与自控装置结合，通过比较不同运行模式下系统的能效值实现了各模式间智能切换。是一种技术可行，控制方便，稳定、高效的系统。
Description
技术领域
本发明属于数据机房冷却节能技术领域，具体涉及一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统及其控制方法。
背景技术
近年来，中国经济迅速发展，工业化进程加快，能源消耗量越来越大。为了响应国家“节能减排”的号召，坚持走可持续发展的道路。在我国推行新能源以及新型节能材料的应用已经刻不容缓。
随着现代化信息技术的升级和发展，数据中心行业的需求讯速增长，促使数据中心向高密度、高冷却负荷的方向发展。数据中心内部的设备发热量大，全年均有设备冷却的需要，为确保机房设备安全稳定运行，冷却系统需要全年不间断运行。冷却系统成为数据中心的主要耗电设备，其能耗在数据中心总能耗中的占比将近40％。空调的节能运行,是各个运营商节能减排行动的重要突破点。
针对机房空调全天候运行的特点,在室外湿球温度较低的时候,尤其是在北方或冬天,充分利用自然冷源散热来代替压缩机运行,是降低机房空调能耗的重要方向。
对于传统的数据中心冷却方案，大多采用机房精密空调对环境温度进行降温，此种设计方式机组压缩机全天候运行，制冷能力低，能耗大，效率低，节能性不好。
此外数据中心内制冷量越来越大,一旦电源发生故障，此时虽然服务器依靠UPS系统能够继续运行，但由于制冷设备停止运行，致使机房温度快速上升，仍会导致服务器过热而停止运行。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于：为弥补上述不足，提供一种可行性强，控制方便，稳定、高效、能耗低的带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统及其控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，包括热管系统、水冷空调系统和应急系统，
所述热管系统根据冷凝器冷却介质不同分为水冷热管系统和风冷热管系统，所述水冷热管系统包括水侧和冷媒侧，其中所述水侧由冷却塔、第二截止阀、循环水泵、水冷冷凝器、第一截止阀通过管路依次连接形成循环系统；所述冷媒侧由第四截止阀、水冷冷凝器、第九截止阀、风冷蒸发器、第七截止阀、热管工质驱动液泵通过管路依次连接形成循环系统；所述风冷热管系统由第五截止阀、风冷冷凝器、第九截止阀、风冷蒸发器、第七截止阀、热管工质驱动液泵通过管路依次连接形成循环系统；
所述水冷空调系统系统包括水侧和冷媒侧，其中水侧与所述水冷热管系统水侧相同，冷媒侧由第四截止阀、水冷冷凝器、膨胀阀、第八截止阀、风冷蒸发器、第六截止阀、压缩机通过管路依次连接形成循环系统；
所述应急系统包括相变蓄冷水箱和第三截止阀，其中相变蓄冷水箱的入口与第三截止阀串联后接入第二截止阀和循环水泵之间管路，相变蓄冷水箱的出口接入第一截止阀与水冷冷凝器之间管路。
在所述风冷冷凝器、水冷冷凝器、冷却塔上均设置有温度传感器；该系统由智能控制器根据温度传感器所测得的温度统一控制。
作为优选，所述风冷冷凝器为微通道式冷凝器。
作为优选，所述相变蓄冷水箱外壳制作材料选用不锈钢钢板,外壳上设有保温层；所述保温层材料为聚氨酯、聚苯乙烯、硅酸铝棉毡或橡塑。
作为优选，所述相变蓄冷水箱内装有相变蓄冷材料和换热器，所述相变蓄冷材料相变温度根据不同地区气候条件确定；所述换热器为蛇形盘管形式，盘管外串铝制翅片，盘管完全浸没于相变材料中。
所述应急系统在市电正常工作时通过热管系统或水冷空调系统冷却塔进行蓄冷，当市电出现故障时，应急系统模式开启，此时应急系统相变蓄冷水箱通过相变过程释放冷量，带走水冷冷凝器释放的热量，水泵耗电由机房UPS提供。
所述冷却塔的冷负荷应满足保证热管系统或水冷空调系统高效运行的同时，还能对相变水箱进行蓄冷。
作为优选，所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀和第七截止阀、第八截止阀均为电磁阀，启闭均由智能控制器控制。
在不同的室内外气候条件下，智能控制器通过各温度传感器的信号分别对三种系统模式的COP值进行分析，一旦系统运行在某种模式下的能耗系数低于另外任一种模式，切换至性能系数最高的模式下运行。
本发明所采用的另一个技术方案是这样的：
一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A：检测风冷冷凝器进风口温度T1、风冷蒸发器回风口温度T2、水冷冷凝器进水口温度T3，冷却塔进出口水温T4、T5，分别计算风冷热管模式、水冷热管模式及压缩机模式的各自COP值，具体方法如下：
a.风冷热管模式下COP：
通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COPa,hp，表达式如下：
COPa,hp＝a0+a1T1+a2T2+a3T1T2
所述a0、a1、a2、a3为拟合系数，基于实验数据采用最小二乘法辨识获得；
b.水冷热管模式下COP：
通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COPw,hp，表达式如下：
COPw,hp＝b0+b1T3+b2T2+b3T3T2
所述b0、b1、b2、b3为拟合系数，基于实验数据采用最小二乘法辨识获得；
c.压缩机模式下COP：
通过实验建立基于风冷蒸发器回风口温度T2和室内空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过风冷蒸发器回风口温度T2(检测风冷蒸发器进水温度)和室内空气温度来计算当前工况下的COPw,com，表达式如下：
COPw,com＝c0+c1T3+c2T2+c3T3T2
所述c0、c1、c2、c3为拟合系数，通过实验数据进行辨识得到；
步骤B：比较三种运行模式下各自COP值，当COPa,hp最小时，进入步骤a1；否则进入步骤a2；
步骤a1：关闭第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第六截止阀、第八截止阀、循环水泵、压缩机、冷却塔，开启第五截止阀、第七截止阀、第九截止阀、热管工质驱动液泵、风冷冷凝器风机、风冷蒸发器，进入步骤下一个数据采样时间；
步骤a2：当COPw,hp最小时，进入步骤a3；否则进入步骤a4；
步骤a3：关闭第五截止阀、第六截止阀、第八截止阀、压缩机、风冷冷凝器风机，开启第一截止阀、第二截止阀、第四截止阀、第七截止阀、第九截止阀、循环水泵、冷却塔、热管工质驱动液泵、风冷蒸发器，进入步骤c1；
步骤a4：关闭第五截止阀、第七截止阀、第九截止阀、热管工质驱动液泵、风冷冷凝器风机，开启第一截止阀、第二截止阀、第四截止阀、第六截止阀、第八截止阀、循环水泵、冷却塔、压缩机、风冷蒸发器，进入步骤c1；
步骤c1：当T5＞Tsp，关闭第三截止阀，进入步骤下一个数据采样时间；否则进入步骤c2；其中Tsp为相变温度设定值；
步骤c2：开启第三截止阀，进入步骤下一个数据采样时间；
当冬季室外温度过低，冷却塔进水温度T4可能将低于零度导致冷却塔结冰，此时系统切换到风冷热管模式。
其中COP值的计算方法是在实验条件下通过改变室内外工况，分别对系统不同模式进行测试；利用温度传感器模块检测设备末端出风温度ts、回风温度th；利用风量传感器检测出风量m；利用功率计检测某种模式下系统总耗功率Qtotal；系统的COP值可表达为：
所述c为空气比热容，根据不同的空气温度查表确定。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
采用热管系统和空调系统耦合的形式，可根据不同的室外气象参数选择最佳的运行模式，保证系统高效稳定运行。同时在系统中加入相变蓄冷水箱，保证在电力系统出现故障时能及时应急供冷，极大提高了整个系统的运行安全性。系统中的各种阀门及设备均由智能控制器根据室内外气象参数进行统一控制，实现了控制智能化，使系统大部分时间保持高效运行，大大节约了运行能耗。
附图说明
图1为本发明一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统示意图；
图中标记：
1、冷却塔；2、相变蓄冷水箱；2-1、保温层；2-2、相变蓄冷材料；2-3、换热器；3、水冷冷凝器；4、风冷冷凝器；5、压缩机；6、风冷蒸发器；7、膨胀阀；8、热管工质驱动液泵；9、循环水泵；10、第一截止阀；11、第二截止阀；12、第三截止阀；13、第四截止阀；14、第五截止阀；15、第六截止阀；16、第七截止阀；17、第八截止阀；18、第九截止阀。
图2为本发明一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统的控制结构框图；
图3为本发明一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统的相变蓄冷水箱示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1～2所示，一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，包括三种运行模式：热管系统、水冷空调系统、应急制冷系统，
所述热管系统根据冷凝器冷却介质不同分为水冷热管系统和风冷热管系统，所述水冷热管系统包括水侧和冷媒侧，其中所述水侧由冷却塔1、第二截止阀11、循环水泵9、水冷冷凝器3、第一截止阀10通过管路依次连接形成循环系统；所述冷媒侧由第四截止阀13、水冷冷凝器3、第九截止阀18、风冷蒸发器6、第七截止阀16、热管工质驱动液泵8通过管路依次连接形成循环系统。所述风冷热管系统由第五截止阀14、风冷冷凝器4、第九截止阀18、风冷蒸发器6、第七截止阀16、热管工质驱动液泵8通过管路依次连接形成循环系统；
所述水冷空调系统系统包括水侧和冷媒侧，水侧与水冷热管系统水侧相同，冷媒侧由第四截止阀13、水冷冷凝器3、膨胀阀7、第八截止阀17、风冷蒸发器6、第六截止阀15、压缩机5通过管路依次连接形成循环系统；
所述应急系统包括相变蓄冷水箱2和第三截止阀12，其中相变蓄冷水箱2的入口与第三截止阀12串联后接入第二截止阀11和循环水泵9之间管路，相变蓄冷水箱2的出口接入第一截止阀10与水冷冷凝器3之间管路；
在所述风冷冷凝器4、水冷冷凝器3、冷却塔1上均设置有温度传感器；该系统由智能控制器根据温度传感器所测得的温度统一控制；在不同的室内外气候条件下，智能控制器通过各温度传感器的信号分别对三种系统模式的COP值进行分析，一旦系统运行在某种模式下的能耗系数低于另外任一种模式，切换至性能系数最高的模式下运行。
所述风冷冷凝器4为微通道式冷凝器。
在数据中心正常工作时，根据室外气候条件的不同由水冷空调系统或热管系统供冷，由冷却塔1给相变蓄冷水箱2进行蓄冷，夏季选择在夜间蓄冷，冬季及过渡季全天候蓄冷。当供电系统产生故障致使水冷空调系统模式无法启动时，应急系统启动，蒸发侧采用热管系统进行联合运行。此时应急系统相变蓄冷水箱2通过相变过程释放冷量，对水冷冷凝器3进行冷却，水冷冷凝器3将热管内的气态冷媒快速冷凝后进入末端风冷蒸发器换热，以维持数据中心正常运转。此时制冷系统能耗仅由水泵和数据末端风冷蒸发器风机组成，可由机房UPS提供。
所述冷却塔1的冷负荷应满足保证热管系统或水冷空调系统高效运行的同时，还能对相变蓄冷水箱2进行蓄冷。
如图3所示，所述相变蓄冷水箱2外壳制作材料选用不锈钢钢板,外壳上设有保温层2-1；所述保温层2-1材料为聚氨酯、聚苯乙烯、硅酸铝棉毡或橡塑。
所述相变蓄冷水箱2内装有相变蓄冷材料2-2和换热器2-3，所述相变蓄冷材料2-2相变温度根据不同地区气候条件确定；所述换热器2-3为蛇形盘管形式，盘管外串铝制翅片，盘管完全浸没于相变蓄冷材料2-2中。蓄冷模式下低温水从水箱底部进入盘管，顶部离开盘管，放冷模式下高温水从顶部进入盘管，从底部离开盘管。
一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤A：检测风冷冷凝器4进风口温度T1、风冷蒸发器6回风口温度T2、水冷冷凝器3进水口温度T3，冷却塔1进出口水温T4、T5，分别计算风冷热管模式、水冷热管模式及压缩机模式的各自COP值，具体方法如下：
a.风冷热管模式下COP：
通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COPa,hp，表达式如下：
COPa,hp＝a0+a1T1+a2T2+a3T1T2
所述a0、a1、a2、a3为拟合系数，基于实验数据采用最小二乘法辨识获得；
b.水冷热管模式下COP：
通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COPw,hp，表达式如下：
COPw,hp＝b0+b1T3+b2T2+b3T3T2
所述b0、b1、b2、b3为拟合系数，基于实验数据采用最小二乘法辨识获得；
c.压缩机模式下COP：
通过实验建立基于风冷蒸发器6回风口温度T2和室内空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过风冷蒸发器6回风口温度T2(检测风冷蒸发器进水温度)和室内空气温度来计算当前工况下的COPw,com，表达式如下：
COPw,com＝c0+c1T3+c2T2+c3T3T2
所述c0、c1、c2、c3为拟合系数，通过实验数据进行辨识得到；
步骤B：比较三种运行模式下各自COP值，当COPa,hp最小时，进入步骤a1；否则进入步骤a2；
步骤a1：关闭第一截止阀10、第二截止阀11、第三截止阀12、第四截止阀13、第六截止阀15、第八截止阀17、循环水泵9、压缩机5、冷却塔1，开启第五截止阀14、第七截止阀16、第九截止阀18、热管工质驱动液泵8、风冷冷凝器风机4、风冷蒸发器6，进入步骤下一个数据采样时间；
步骤a2：当COPw,hp最小时，进入步骤a3；否则进入步骤a4；
步骤a3：关闭第五截止阀14、第六截止阀15、第八截止阀17、压缩机5、风冷冷凝器风机4，开启第一截止阀10、第二截止阀11、第四截止阀13、第七截止阀16、第九截止阀18、循环水泵9、冷却塔1、热管工质驱动液泵8、风冷蒸发器6，进入步骤c1；
步骤a4：关闭第五截止阀14、第七截止阀16、第九截止阀18、热管工质驱动液泵8、风冷冷凝器风机4，开启第一截止阀10、第二截止阀11、第四截止阀13、第六截止阀15、第八截止阀17、循环水泵9、冷却塔1、压缩机5、风冷蒸发器6，进入步骤c1；
步骤c1：当T5＞Tsp，关闭第三截止阀12，进入步骤下一个数据采样时间；否则进入步骤c2；其中Tsp为相变温度设定值；
步骤c2：开启第三截止阀12，进入步骤下一个数据采样时间；
当冬季室外温度过低，冷却塔1进水温度T4可能将低于零度导致冷却塔结冰，此时系统切换到风冷热管模式，提高系统的安全性和稳定性。
其中COP值的计算方法是在实验条件下通过改变室内外工况，分别对系统不同模式进行测试；利用温度传感器模块检测设备末端出风温度ts、回风温度th；利用风量传感器检测出风量m；利用功率计检测某种模式下系统总耗功率Qtotal；系统的COP值可表达为：
所述c为空气比热容，根据不同的空气温度查表确定。
本发明一种带相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，可根据不同的室外气候条件切换至热管系统或水冷空调系统下运行；其中热管空调系统根据冷凝器散热介质的不同分为风冷冷凝器和水冷冷凝器，以适应不同的室外温度条件；其中，水冷空调系统冷凝器与热管系统共用水冷冷凝器。另外在系统加入相变蓄冷水箱，系统正常工作时对水箱进行蓄冷，当发生电源故障时，相变蓄冷水箱储存的冷量又能及时供应给数据中心，保证系统安全运行。同时系统与自控装置结合，通过比较不同运行模式下系统的能效值实现了各模式间智能切换。是一种技术可行，控制方便，稳定、高效的系统。
Claims (9)
1.具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，其特征在于：包括热管系统、水冷空调系统和应急系统，
所述热管系统包括水冷热管系统和风冷热管系统，所述水冷热管系统包括水侧和冷媒侧，其中水侧由冷却塔、第二截止阀、循环水泵、水冷冷凝器、第一截止阀通过管路依次连接形成循环系统；冷媒侧由第四截止阀、水冷冷凝器、第九截止阀、风冷蒸发器、第七截止阀、热管工质驱动液泵通过管路依次连接形成循环系统；所述风冷热管系统由第五截止阀、风冷冷凝器、第九截止阀、风冷蒸发器、第七截止阀、热管工质驱动液泵通过管路依次连接形成循环系统；
所述水冷空调系统包括水侧和冷媒侧，其中水侧与所述水冷热管系统水侧相同，冷媒侧由第四截止阀、水冷冷凝器、膨胀阀、第八截止阀、风冷蒸发器、第六截止阀、压缩机通过管路依次连接形成循环系统；
所述应急系统包括相变蓄冷水箱和第三截止阀，其中相变蓄冷水箱的入口与第三截止阀串联后接入第二截止阀和循环水泵之间管路，相变蓄冷水箱的出口接入第一截止阀与水冷冷凝器之间管路；
在所述风冷冷凝器、水冷冷凝器、冷却塔上均设置有温度传感器；该系统由智能控制器根据温度传感器所测得的温度统一控制。
2.根据权利要求1所述的具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，其特征在于：所述风冷冷凝器为微通道式冷凝器。
3.根据权利要求1所述的具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，其特征在于：所述相变蓄冷水箱外壳制作材料选用不锈钢钢板,外壳上设有保温层；所述保温层材料为聚氨酯、聚苯乙烯、硅酸铝棉毡或橡塑。
4.根据权利要求3所述的具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，其特征在于：所述相变蓄冷水箱内装有相变蓄冷材料和换热器，所述相变蓄冷材料相变温度根据不同地区气候条件确定；所述换热器为蛇形盘管形式，盘管外串铝制翅片，盘管完全浸没于相变材料中。
5.根据权利要求1所述的具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，其特征在于：所述应急系统在市电正常工作时通过冷却塔进行蓄冷，当市电出现故障时，应急系统模式开启，此时应急系统相变蓄冷水箱通过相变过程释放冷量，带走水冷冷凝器释放的热量。
6.根据权利要求1所述的具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，其特征在于：所述冷却塔的冷负荷既能满足保证热管系统或水冷空调系统高效运行的又能对相变水箱进行蓄冷。
7.根据权利要求1所述的具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统，其特征在于：所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀和第七截止阀、第八截止阀均为电磁阀，启闭均由智能控制器控制。
8.一种具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A：检测风冷冷凝器进风口温度T1、风冷蒸发器回风口温度T2、水冷冷凝器进水口温度T3、冷却塔进出水口温度T4、T5，分别计算风冷热管模式、水冷热管模式及压缩机模式的各自COP值，具体方法如下：
a.风冷热管模式下COP：
通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COPa,hp，表达式如下：
COPa,hp＝a0+a1T1+a2T2+a3T1T2
所述a0、a1、a2、a3为拟合系数，基于实验数据采用最小二乘法辨识获得；
b.水冷热管模式下COP：
通过实验建立基于室内外空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测室内外空气温度来计算当前工况下的COPw,hp，表达式如下：
COPw,hp＝b0+b1T3+b2T2+b3T3T2
所述b0、b1、b2、b3为拟合系数，基于实验数据采用最小二乘法辨识获得；
c.压缩机模式下COP：
通过实验建立基于风冷蒸发器回风口温度T2和室内空气温度的COP模型，嵌入智能控制器内，系统运行时通过检测风冷蒸发器回风口温度T2和室内空气温度来计算当前工况下的COPw,com，表达式如下：COPw,com＝c0+c1T3+c2T2+c3T3T2
所述c0、c1、c2、c3为拟合系数，通过实验数据进行辨识得到；
步骤B：比较三种运行模式下各自COP值，当COPa,hp最小时，进入步骤a1；否则进入步骤a2；
步骤a1：关闭第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第六截止阀、第八截止阀、循环水泵、压缩机、冷却塔，开启第五截止阀、第七截止阀、第九截止阀、热管工质驱动液泵、风冷冷凝器风机、风冷蒸发器，进入步骤下一个数据采样时间；
步骤a2：当COPw,hp最小时，进入步骤a3；否则进入步骤a4；
步骤a3：关闭第五截止阀、第六截止阀、第八截止阀、压缩机、风冷冷凝器风机，开启第一截止阀、第二截止阀、第四截止阀、第七截止阀、第九截止阀、循环水泵、冷却塔、热管工质驱动液泵、风冷蒸发器，进入步骤c1；
步骤a4：关闭第五截止阀、第七截止阀、第九截止阀、热管工质驱动液泵、风冷冷凝器风机，开启第一截止阀、第二截止阀、第四截止阀、第六截止阀、第八截止阀、循环水泵、冷却塔、压缩机、风冷蒸发器，进入步骤c1；
步骤c1：当T5＞Tsp，关闭第三截止阀，进入步骤下一个数据采样时间；否则进入步骤c2；其中Tsp为相变温度设定值；
步骤c2：开启第三截止阀，进入步骤下一个数据采样时间；
当冬季室外温度过低，冷却塔进水口温度T4可能将低于零度导致冷却塔结冰，此时系统切换到风冷热管模式。
9.根据权利要求8所述的具有相变蓄冷的双冷凝器数据中心冷却系统的控制方法，其特征在于：COP值的计算方法是在实验条件下通过改变室内外工况，分别对系统不同模式进行测试；利用温度传感器模块检测设备末端出风温度ts、回风温度th；利用风量传感器检测出风量m；利用功率计检测某种模式下系统总耗功率Qtotal；系统的COP值可表达为：
所述c为空气比热容，根据不同的空气温度查表确定。
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|---|---|---|---|---|
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| CN108561995A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-09-21 | 北京丰联奥睿科技有限公司 | 一种数据中心空调系统 |
| CN109458866A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-12 | 重庆蜀东天益空气冷却器有限公司 | 一种自然冷能采集储存装置 |
| CN109850378A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-06-07 | 广州好高冷科技有限公司 | 一种智能化保温的真空隔热保温箱 |
| CN109436583A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-08 | 广州好高冷科技有限公司 | 一种可快速更换冷源的保温箱 |
| CN114183214A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-03-15 | 武汉理工大学 | 一种基于冷热源耦合的热工实验平台 |
| CN115493344B (zh) * | 2022-08-12 | 2023-10-20 | 西安交通大学 | 一种嵌入式风冷冰箱及其控制方法 |
Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036835A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 氷蓄冷式空調冷房システム |
| CN201844491U (zh) * | 2010-11-09 | 2011-05-25 | 长沙麦融高科有限公司 | 一体式相变储能空调 |
| CN102425831A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-04-25 | 海信（山东）空调有限公司 | 无动力分体式热管空调组合机组及制冷方法 |
| CN202973719U (zh) * | 2012-12-10 | 2013-06-05 | 安徽日源环保能源科技有限公司 | 一种工业设备冷却系统 |
| CN103307658A (zh) * | 2012-03-13 | 2013-09-18 | 华为技术有限公司 | 一种热交换器及一种机柜 |
| CN203478789U (zh) * | 2013-07-10 | 2014-03-12 | 邝嘉豪 | 一种制冷机组与蓄冰罐联合制冷系统 |
| WO2014059054A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-17 | Inertech Ip Llc | Cooling systems and methods incorporating a plural in-series pumped liquid refrigerant trim evaporator cycle |
| CN203719001U (zh) * | 2014-01-02 | 2014-07-16 | 北京英沣特能源技术有限公司 | 作为应急冷源使用的闭式承压水蓄冷系统 |
| CN104197446A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-10 | 严瀚 | 一种动态双冷源预冷节能空调系统 |
| CN104279657A (zh) * | 2013-07-11 | 2015-01-14 | 东莞市微电环保科技有限公司 | 一种冰蓄冷空调系统 |
| CN204388272U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-06-10 | 广州市明昕通信技术有限公司 | 一种热管空调组合装置 |
| CN104848633A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-19 | 南京祥源动力供应有限公司 | 一种冷冻水的节能供应装置 |
| CN104976838A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-14 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 双模式复合冷水机组及其控制方法 |
| CN204880497U (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-16 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种冰蓄冷的集装箱数据中心 |
| CN204880847U (zh) * | 2015-06-01 | 2015-12-16 | 长沙麦融高科股份有限公司 | 一种具有独立蓄冷和放冷回路的机房应急制冷系统 |
| CN105180490A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一体化自然冷却机房空调系统 |
| CN204987335U (zh) * | 2015-09-18 | 2016-01-20 | 南京佳力图空调机电有限公司 | 一种氟泵双循环自然冷源蓄冷系统的冷冻水型机房空调 |
| CN205048616U (zh) * | 2015-09-18 | 2016-02-24 | 南京佳力图空调机电有限公司 | 一种氟泵双循环冷水机组蓄冷系统 |
| WO2016044819A2 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Axiom Exergy Inc. | Systems and methods implementing robust air conditioning systems configured to utilize thermal energy storage to maintain a low temperature for a target space |
-
2016
- 2016-04-28 CN CN201610273460.0A patent/CN105928235B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036835A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 氷蓄冷式空調冷房システム |
| CN201844491U (zh) * | 2010-11-09 | 2011-05-25 | 长沙麦融高科有限公司 | 一体式相变储能空调 |
| CN102425831A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-04-25 | 海信（山东）空调有限公司 | 无动力分体式热管空调组合机组及制冷方法 |
| CN103307658A (zh) * | 2012-03-13 | 2013-09-18 | 华为技术有限公司 | 一种热交换器及一种机柜 |
| WO2014059054A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-17 | Inertech Ip Llc | Cooling systems and methods incorporating a plural in-series pumped liquid refrigerant trim evaporator cycle |
| CN202973719U (zh) * | 2012-12-10 | 2013-06-05 | 安徽日源环保能源科技有限公司 | 一种工业设备冷却系统 |
| CN203478789U (zh) * | 2013-07-10 | 2014-03-12 | 邝嘉豪 | 一种制冷机组与蓄冰罐联合制冷系统 |
| CN104279657A (zh) * | 2013-07-11 | 2015-01-14 | 东莞市微电环保科技有限公司 | 一种冰蓄冷空调系统 |
| CN203719001U (zh) * | 2014-01-02 | 2014-07-16 | 北京英沣特能源技术有限公司 | 作为应急冷源使用的闭式承压水蓄冷系统 |
| CN104197446A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-10 | 严瀚 | 一种动态双冷源预冷节能空调系统 |
| WO2016044819A2 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Axiom Exergy Inc. | Systems and methods implementing robust air conditioning systems configured to utilize thermal energy storage to maintain a low temperature for a target space |
| CN204388272U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-06-10 | 广州市明昕通信技术有限公司 | 一种热管空调组合装置 |
| CN104848633A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-19 | 南京祥源动力供应有限公司 | 一种冷冻水的节能供应装置 |
| CN204880847U (zh) * | 2015-06-01 | 2015-12-16 | 长沙麦融高科股份有限公司 | 一种具有独立蓄冷和放冷回路的机房应急制冷系统 |
| CN104976838A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-14 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 双模式复合冷水机组及其控制方法 |
| CN204880497U (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-16 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种冰蓄冷的集装箱数据中心 |
| CN105180490A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一体化自然冷却机房空调系统 |
| CN204987335U (zh) * | 2015-09-18 | 2016-01-20 | 南京佳力图空调机电有限公司 | 一种氟泵双循环自然冷源蓄冷系统的冷冻水型机房空调 |
| CN205048616U (zh) * | 2015-09-18 | 2016-02-24 | 南京佳力图空调机电有限公司 | 一种氟泵双循环冷水机组蓄冷系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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