CN107690264A - 一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，包括位于室外的集装箱数据中心箱体，箱体内设有水冷式空调末端和服务器机柜；还包括位于室外的冷水机组，以及深埋地下的换热器；所述水冷式空调末端分别与冷水机组和深埋地下的换热器连接；换热器与冷水机组连接。通过引入地下水自然冷源，降低室外冷水机组的进水温度，即减小冷水机组冷却水流的温差，降低冷水机组的工作负荷，从而能够降低整个系统的功耗。
Description
技术领域
本发明属于数据中心技术领域，具体涉及一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心。
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。数据中心内的IT设备在工作时会产生大量的热量，给数据中心机房内的冷却系统带来巨大的负担，并由此带来巨大的电能消耗。现有的水冷式集装箱数据中心，由空调末端出水管流出的热水的冷却完全是在冷水机组内进行的，且冷却过程为强制冷却，没有引入自然冷源，整个系统的能耗较高。此为现有技术的不足之处。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，以解决上述技术问题。
为了到上述目的，本发明的技术方案是：
一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，包括位于室外的集装箱数据中心箱体，箱体内设有水冷式空调末端和服务器机柜；
还包括位于室外的冷水机组，以及深埋地下的换热器；
所述水冷式空调末端分别与冷水机组和深埋地下的换热器连接；
换热器与冷水机组连接。
进一步的，所述的水冷式空调末端设有空调进水管和空调出水管，水冷式空调末端内部设有盘管和风机。
进一步的，冷水机组设有冷水机组进水管和冷水机组出水管；
水冷式空调末端通过空调进水管与冷水机组出水管连接，冷水流入水冷式空调末端内部后进入盘管，在风机的作用下，与集装箱内部的空气发生强制对流换热后通过空调出水管依次经换热器和冷水机组进水管流入冷水机组。
进一步的，该水冷式集装箱数据中心还包括支路管路，空调进水管通过支路管路与冷水机组进水管连接，经换热器换热后的水依次经冷水机组进水管、支路管路和空调进水管直接进入水冷式空调末端。
进一步的，换热器与支路管路之间区段的冷水机组进水管上设有第一温度传感器，用以检测经过地下换热器换热后的水的温度。
进一步的，冷水机组与支路管路之间区段的冷水机组进水管上设有第一控制阀，支路管路上设有第二控制阀。
进一步的，空调进水管上与支路管路之间的区段上设有第二温度传感器，用以检测空调末端的进水温度。
进一步的，所述水冷式集装箱数据中心还包括控制系统，所述风机、第一温度传感器、第二温度传感器、冷水机组、第一控制阀和第二控制阀均与控制系统连接。
进一步的，控制系统根据第二温度传感器检测的空调进水管内水的温度动态调节流入冷水机组与直接通过支路管路回流至空调进水管内水的流量比，更多利用自然冷源进行水冷却。
由空调进水管流入的水为冷水，冷水流入水冷式空调末端内部后进入盘管，在风机的作用下，与集装箱内部的空气发生强制对流换热，以降低集装箱内部空气的温度。换热后，盘管内的水温升高，并经空调出水管流出。空调出水管流出的热水不直接进入室外冷水机组，而是通过空调出水管进入位于地下的换热器，在换热器内与温度较低的地下水发生换热，换热后管道内的水温度下降，再通过冷水机组进水管进入室外的冷水机组，在冷水机组内进行进一步冷却，冷却后通过空调进水管流入水冷式空调末端，进行循环。
经地下换热器换热后的水进入室外冷水机组之前，设一支路管路，直接连接冷水机组进水管与空调进水管。
当地下水温度较低，经地下换热器换热后的水温度足够低，达到设定的水冷式空调末端的进水温度要求时，控制系统将第一控制阀完全关闭，第二控制阀完全开启，冷水机组停止工作。经地下换热器换热后的水直接经支路管路回流至空调进水管，对集装箱内的空气进行降温。此时为完全利用自然冷源，整个系统的功耗最低。
经地下换热器换热后的水温度较高，不能达到水冷式空调末端的进水温度要求时，控制系统将第一控制阀与第二控制阀同时开启，使经地下换热器换热后的水一部分进入冷水机组进行强制冷却，再进入空调进水管，另一部分直接进入空调进水管，两者在空调进水管中进行混合，混合后进入水冷式空调末端。
在上述工作状态中，需根据第二温度传感器检测的混合水的温度的，通过控制系统自动调节第一控制阀与第二控制阀的开度，以调节流入冷水机组内的水量与直接经支路管路流入空调进水管的水量。达到在尽可能少的利用冷水机组的前提下，使空调进水管内的混合水的温度达到空调进水温度的要求。
本发明的有益效果在于，通过引入地下水自然冷源，降低室外冷水机组的进水温度，即减小冷水机组冷却水流的温差，降低冷水机组的工作负荷，从而能够降低整个系统的功耗。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本实施例提供的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心结构连接示意图。
其中，1-集装箱数据中心箱体，2-服务器机柜，3-水冷空调末端，4-空调进水管，5-空调出水管，6-第二温度传感器，7-第二控制阀，8-换热器，9-支路管路，10-第一控制阀，11-第一温度传感器，12-冷水机组，13-地面，14-冷水机组进水管，15-冷水机组出水管。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1所示，本实施例提供的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，包括位于室外的集装箱数据中心箱体1，集装箱数据中心箱体1内设有水冷式空调末端3和服务器机柜2；
还包括位于室外的冷水机组12，以及深埋地下的换热器8；
所述水冷式空调末端3分别与冷水机组12和深埋地下的换热器8连接；
换热器8与冷水机组12连接。
所述的水冷式空调末端3设有空调进水管4和空调出水管5，水冷式空调末端3内部设有盘管和风机。
冷水机组12设有冷水机组进水管14和冷水机组出水管15；
水冷式空调末端3通过空调进水管4与冷水机组出水管15连接，冷水流入水冷式空调末端3内部后进入盘管，在风机的作用下，与集装箱内部的空气发生强制对流换热后通过空调出水管5依次经换热器8和冷水机组进水管14流入冷水机组12。
该水冷式集装箱数据中心还包括支路管路9，空调进水管4通过支路管路9与冷水机组进水管14连接，经换热器8换热后的水依次经冷水机组进水管14、支路管路9和空调进水管4直接进入水冷式空调末端3。
换热器8与支路管路9之间区段的冷水机组进水管14上设有第一温度传感器11，用以检测经过地下换热器8换热后的水的温度。
冷水机组12与支路管路9之间区段的冷水机组进水管14上设有第一控制阀10，支路管路9上设有第二控制阀7。
空调进水管4上与支路管路9之间的区段上设有第二温度传感器6，用以检测水冷式空调末端3的进水温度。
所述水冷式集装箱数据中心还包括控制系统，所述风机、第一温度传感器11、第二温度传感器6、冷水机组12、第一控制阀10和第二控制阀7均与控制系统连接。
控制系统根据第二温度传感器6检测的空调进水管4内水的温度动态调节流入冷水机组12与直接通过支路管路9回流至空调进水管4内水的流量比，更多利用自然冷源进行水冷却。
由空调进水管4流入的水为冷水，冷水流入水冷式空调末端3内部后进入盘管，在风机的作用下，与集装箱内部的空气发生强制对流换热，以降低集装箱内部空气的温度。换热后，盘管内的水温升高，并经空调出水管5流出。空调出水管5流出的热水不直接进入室外冷水机组12，而是通过空调出水管5进入位于地面13以下的换热器8，在换热器8内与温度较低的地下水发生换热，换热后管道内的水温度下降，再通过冷水机组进水管14进入室外的冷水机组12，在冷水机组12内进行进一步冷却，冷却后通过空调进水管4流入水冷式空调末端3，进行循环。
经地下换热器8换热后的水进入室外冷水机组12之前，设一支支路管路9，直接连接冷水机组进水管14与空调进水管4。
在地下换热器8与支路管路9之间区段的冷水机组进水管14上设有第一温度传感器11，用以检测经过地下换热器8换热后的水的温度。在支路管路9与冷水机组之间区段的冷水机组进水管14上设有第一控制阀10，在支路管路9上设有第二控制阀7，水冷式空调末端3与支路管路9之间区段的空调进水管4上设有第二温度传感器6，用以检测水冷式空调末端3的进水温度。
当地下水温度较低，经地下换热器8换热后的水温度足够低，第二温度传感器检测温度达到水冷式空调末端3的进水温度要求时，控制系统将第一控制阀10完全关闭，第二控制阀7完全开启，冷水机组12停止工作。经地下换热器8换热后的水直接经支路管路9回流至空调进水管4，对集装箱内的空气进行降温。此时为完全利用自然冷源，整个系统的功耗最低。
经地下换热器8换热后的水温度较高，不能达到水冷式空调末端3的进水温度要求时，控制系统将第一控制阀10与第二控制阀7同时开启，使经地下换热器8换热后的水一部分进入冷水机组12进行强制冷却，再进入空调进水管4，另一部分直接进入空调进水管4，两者在空调进水管4中进行混合，混合后进入空调末端3。
在上述工作状态中，需根据第二温度传感器6检测的混合水的温度的，通过控制系统自动调节第一控制阀7与第二控制阀10的开度，以调节流入冷水机组12内的水量与直接经支路管路9流入空调进水管4的水量。达到在尽可能少的利用冷水机组12的前提下，使空调进水管4内的混合水的温度达到水冷式空调末端3进水温度的要求。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，包括位于室外的集装箱数据中心箱体（1），集装箱数据中心箱体（1）内设有水冷式空调末端（3）和服务器机柜（2）；
还包括位于室外的冷水机组（12），以及深埋地下的换热器（8）；
所述水冷式空调末端（3）分别与冷水机组（12）和深埋地下的换热器（8）连接；
换热器（8）与冷水机组（12）连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，所述的水冷式空调末端（3）设有空调进水管（4）和空调出水管（5），水冷式空调末端（3）内部设有盘管和风机。
3.根据权利要求2所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，冷水机组（12）设有冷水机组进水管（14）和冷水机组出水管（15）；
水冷式空调末端（3）通过空调进水管（4）与冷水机组出水管（15）连接，冷水流入水冷式空调末端（3）内部后进入盘管，在风机的作用下，与集装箱内部的空气发生强制对流换热后通过空调出水管（5）依次经换热器（8）和冷水机组进水管（14）流入冷水机组（12）。
4.根据权利要求3所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，水冷式集装箱数据中心还包括支路管路（9），空调进水管（4）通过支路管路（9）与冷水机组进水管（14）连接，经换热器（8）换热后的水依次经冷水机组进水管（14）、支路管路（9）和空调进水管（4）直接进入水冷式空调末端（3）。
5.根据权利要求4所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，换热器（8）与支路管路（9）之间区段的冷水机组进水管（14）上设有第一温度传感器（11），用以检测经过地下换热器（8）换热后的水的温度。
6.根据权利要求5所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，冷水机组（12）与支路管路（9）之间区段的冷水机组进水管（14）上设有第一控制阀（10），支路管路（9）上设有第二控制阀（7）。
7.根据权利要求6所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，空调末端进水管（4）上与支路管路（9）之间的区段上设有第二温度传感器（6），用以检测水冷式空调末端（3）的进水温度。
8.根据权利要求7所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，所述水冷式集装箱数据中心还包括控制系统，所述风机、第一温度传感器（11）、第二温度传感器（6）、冷水机组（12）、第一控制阀（10）和第二控制阀（7）均与控制系统连接。
9.根据权利要求8所述的一种利用地下水辅助制冷的水冷式集装箱数据中心，其特征在于，控制系统根据第二温度传感器（6）检测的空调进水管（4）内水的温度动态调节流入冷水机组（12）与直接通过支路管路（9）回流至空调进水管（4）内水的流量比，更多利用自然冷源进行水冷却。
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