CN107484395A - 一种低能耗水冷式集装箱数据中心及温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低能耗水冷式集装箱数据中心，该集装箱数据中心包括箱体、服务器机柜和水冷式制冷系统，所述的水冷制冷系统包括空调内机、冷水机组和循环泵，所述的空调内机和冷水机组之间位于进水管路上设置有空气冷却器。该集装箱式数据中心通过在空调内机和冷水机组之间设置空气冷却器，引入风冷自然冷源，降低室外水冷机组的进水温度，从而达到节能的目的。同时本发明还提供了一种温度控制方法，该方法根据用于检测环境温度的温度传感器反馈的环境温度实时的调整冷却系统的循环回路，采取合理的制冷方式，从而最大限度的降低能耗。

Description

一种低能耗水冷式集装箱数据中心及温度控制方法
技术领域
本发明涉及数据中心技术领域，具体地说是一种利用空气冷却器辅助降温的水冷式集装箱数据中心及该集装箱数据中心的温度控制方法。
背景技术
随着电子信息产业的不断发展，数据中心担任着日益复杂的信息处理任务，电子元件安装密度也是越来越大。数据中心内的服务器机柜在工作时会产生大量的热量，为了使数据中心维持在一个正常的温度范围内，保证数据中心的正常运行。传统的数据中心一般是单独采用水冷空调或是风冷空调对数据中心进行降温，并由此产生大量的电能消耗。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种低能耗水冷式集装箱数据中心，该集装箱式数据中心通过在空调内机和冷水机组之间设置空气冷却器，引入风冷自然冷源，降低室外水冷机组的进水温度，从而达到节能的目的。同时本发明还公开了一种温度控制方法，根据检测环境温度的温度传感器反馈的环境温度实时的调整冷却系统的循环回路，采取合理的制冷方式，从而最大限度的降低能耗。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种低能耗水冷式集装箱数据中心，包括箱体、服务器机柜和水冷式制冷系统，所述的水冷制冷系统包括空调内机、冷水机组和循环泵，所述的空调内机和冷水机组之间位于进水管路上设置有空气冷却器。
进一步地，位于空气冷却器两侧的进水管路之间设置有用于连通所述空气冷却器两侧进水管路的第一旁通管，所述的第一旁通管上设置有第一阀门，所述的进水管路上位于第一旁通管与进水管路的连接处和空气冷却器的进水口之间设置有第二阀门。
进一步地，所述的进水管路和出水管路之间设置有第二旁通管，且所述第二旁通管与进水管路的连接处位于所述的空气冷却器和冷水机组之间，所述的第二旁通管上设置有第三阀门，所述的进水管路上位于第二旁通管与进水管路的连接处和冷水机组的进水口之间设置有第四阀门。
进一步地，所述的用于箱体上设置有检测环境温度的温度传感器。
进一步地，所述温度传感器的数量为多个。
一种低能耗水冷式集装箱数据中心的温度控制方法，包括以下几个步骤：
(1)设定节点温度t1、t2和t3，且所述的节点温度t1、t2和t3依次降低；
(2)各个温度传感器将探测的温度信号反馈给控制器；
(3)控制器对各个温度传感器反馈的温度信号进行计算，得到平均温度T，并以温度T作为当下的环境温度；
(4)根据温度T控制冷却系统的循环回路，
当T大于t1时，第一阀门和第三阀门关闭，第二阀门和第四阀门打开；
当T位于t2-t1之间时，第二阀门和第三阀门关闭，第一阀门和第四阀门打开；
当T位于t3-t2之间时，第一阀门和第四阀门关闭，第二阀门和第三阀门打开；
当T小于t2时，第二阀门和第四阀门关闭，第一阀门和第三阀门打开。
进一步地，所述的t1为30℃，所述的t2为20℃，所述的t3为10℃。
本发明的有益效果是：
1、该集装箱式数据中心通过在空调内机和冷水机组之间设置空气冷却器，引入风冷自然冷源，降低室外水冷机组的进水温度，即减小冷水机组冷却水流的温差，降低冷水机机组的工作负荷，从而达到节能的目的。
2、通过设置用于检测环境温度的温度传感器，并根据检测温度传感器反馈的环境温度调整冷却系统的循环回路，采取合理的制冷方式，从而最大限度的降低能耗。
3、可以直接在现有数据中心制冷系统的基础上进行改造，无需购置新的制冷设备，降低了前期的投入成本，易于推广实现。
附图说明
图1为本发明的循环结构示意图。
图中：1-箱体，2-服务器机柜，3-空调内机，41-第一进水管，411-第二阀门，412-循环泵，42-第二进水管，421-第四阀门，5-出水管，6-空气冷却器，7-第一旁通管，71-第一阀门，8-第二旁通管，81-第三阀门，9-冷水机组。
具体实施方式
如图1所示，一种低能耗水冷式集装箱数据中心包括箱体1、服务器机柜2、水冷式制冷系统和控制器。所述的服务器机柜2设置于所述的箱体1内。
所述的水冷制冷系统包括空调内机3、空气冷却器6、冷水机组9和循环泵412，其中所述的空调内机3设置于所述的箱体1内。所述空调内机3的出水口通过第一进水管41与所述空气冷却器6的进水口相连，所述空气冷却器6的出水口通过第二进水管42与所述冷水机组9的进水口相连，所述冷水机组9的出水口通过出水管5与所述空调内机3的进水口相连。
在这里所述的空调内机3和冷水机组9采用现有的水冷式空调中的空调内机3和冷水机组9即可，属于现有技术，在此不再赘述。
所述的空气冷却器6采用现有技术中的空气冷却器6即可，在此不再赘述。
进一步地，由于集装箱式数据中心直接设置于户外，而非建筑物内，传热快，因此受到环境温度的影响比较大。当室外的温度比较低时完全可以通过自然能源(即自然风)进行降温。
为此，如图1所示，所述的第一进水管41和第二进水管42之间设置有第一旁通管7，所述第一旁通管7的两端分别与所述的第一进水管41和第二进水管42相连通。所述的第一旁通管7上设置有用于控制第一旁通管7通断的第一阀门71，所述的第一进水管41上位于第一旁通管7与第一进水管41的连接处和空气冷却器6的进水口之间设置有第二阀门411。
进一步地，所述的第二进水管42和出水管5之间设置有第二旁通管8，所述第二旁通管8的两端分别与所述的第二进水管42和出水管5相连通。所述的第二旁通管8上设置有用于控制第二旁通管8通断的第三阀门81，所述的第二进水管42上位于第二旁通管8与第二进水管42的连接处和冷水机组9的进水口之间设置有第四阀门421。
进一步地，为了实现自动控制，所述箱体1的外侧设置有检测环境温度的温度传感器。
进一步地，为了保证温度传感器反馈的环境温度更加准确，所述温度传感器的数量为若干个，在反馈温度时取若干个温度传感器探测温度的平均值。
一种低能耗水冷式集装箱数据中心的温度控制方法包括以下几个步骤：
(1)设定节点温度t1、t2和t3，且所述的节点温度t1、t2和t3依次降低，作为一种具体实施方式，本实施例中所述的t1为30℃，所述的t2为20℃，所述的t3为10℃；
(2)各个温度传感器将探测的温度信号反馈给控制器；
(3)控制器对各个温度传感器反馈的温度信号进行计算，得到平均温度T，并以温度T作为当下的环境温度；
(4)根据温度T控制冷却系统的循环回路，
当T大于30℃时，第一阀门71和第三阀门81关闭，第二阀门411和第四阀门421打开，此时空气冷却器6和冷水机组9同时工作，对回水进行冷却；
当T位于20℃-30℃之间时，第二阀门411和第三阀门81关闭，第一阀门71和第四阀门421打开，此时冷水机组9单独工作，对回水进行冷却；
当T位于10℃-20℃之间时，第一阀门71和第四阀门421关闭，第二阀门411和第三阀门81打开，此时空气冷却器6单独工作，对回水进行冷却；
当T小于10℃时，第二阀门411和第四阀门421关闭，第一阀门71和第三阀门81打开，此时空气冷却器6和冷水机组9均不工作，仅依靠环境对回水进行冷却。

Claims (7)

1.一种低能耗水冷式集装箱数据中心，包括箱体、服务器机柜和水冷式制冷系统，所述的水冷制冷系统包括空调内机、冷水机组和循环泵，其特征在于：所述的空调内机和冷水机组之间位于进水管路上设置有空气冷却器。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗水冷式集装箱数据中心，其特征在于：位于空气冷却器两侧的进水管路之间设置有用于连通所述空气冷却器两侧进水管路的第一旁通管，所述的第一旁通管上设置有第一阀门，所述的进水管路上位于第一旁通管与进水管路的连接处和空气冷却器的进水口之间设置有第二阀门。
3.根据权利要求1或2所述的一种低能耗水冷式集装箱数据中心，其特征在于：所述的进水管路和出水管路之间设置有第二旁通管，且所述第二旁通管与进水管路的连接处位于所述的空气冷却器和冷水机组之间，所述的第二旁通管上设置有第三阀门，所述的进水管路上位于第二旁通管与进水管路的连接处和冷水机组的进水口之间设置有第四阀门。
4.根据权利要求3所述的一种低能耗水冷式集装箱数据中心，其特征在于：所述的箱体上设置有用于检测环境温度的温度传感器。
5.根据权利要求4所述的一种低能耗水冷式集装箱数据中心，其特征在于：所述温度传感器的数量为多个。
6.一种应用于权利要求5所述的一种低能耗水冷式集装箱数据中心的温度控制方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
(1)设定节点温度t1、t2和t3，且所述的节点温度t1、t2和t3依次降低；
(2)各个温度传感器将探测的温度信号反馈给控制器；
(3)控制器对各个温度传感器反馈的温度信号进行计算，得到平均温度T，并以温度T作为当下的环境温度；
(4)根据温度T控制冷却系统的循环回路，
当T大于t1时，第一阀门和第三阀门关闭，第二阀门和第四阀门打开；
当T位于t2-t1之间时，第二阀门和第三阀门关闭，第一阀门和第四阀门打开；
当T位于t3-t2之间时，第一阀门和第四阀门关闭，第二阀门和第三阀门打开；
当T小于t2时，第二阀门和第四阀门关闭，第一阀门和第三阀门打开。
7.根据权利要求6所述的温度控制方法，其特征在于：所述的t1为30℃，所述的t2为20℃，所述的t3为10℃。
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