CN110513900A - 一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置，包括末端、冷水机组、闭式冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及阀门，冷水机组内具有蒸发器和冷凝器，由闭式冷却塔、冷却水泵、阀门V1、冷凝器串联连接构成第一管路，由末端、冷冻水泵、阀门V2、蒸发器串联连接构成第二管路，在冷冻水泵的出口端与冷凝器的入口端之间连接设有第三管路，在冷却水泵的出口端与蒸发器的入口端之间连接设有第四管路。本发明采用闭式冷却塔与冷水机组联合，实现机械制冷、部分自然冷却和完全自然冷却三种模式自由切换运行，在过渡季节，闭式冷却塔与冷水机组联合，实现部分自然冷却；在寒冷季节，由闭式冷却塔通过自然冷却，提供全部制冷量。

Description

一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置

技术领域

本发明属于水冷技术领域，具体涉及一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置。

背景技术

随着信息的海量化，数据中心成为企业承载信息的主要应用系统。数据中心耗能巨大，尤其是制冷部分，因此，为了降低制冷部分的能耗，人们开始关注并研发适用于数据中心机房的最优制冷(冷却)装置。然而，现有的数据中心机房用制冷(冷却)装置，通常存在装置结构繁杂、成本高、能耗高等不足。

发明内容

本发明提供一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置，其结构简单、成本低、能耗低，适用于数据中心机房的制冷工作。

本发明采用以下技术方案：一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置，包括末端、冷水机组、闭式冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4，其中冷水机组内具有蒸发器和冷凝器，由闭式冷却塔、冷却水泵、阀门V1、冷凝器串联连接构成的回路作为第一管路，由末端、冷冻水泵、阀门V2、蒸发器串联连接构成的回路作为第二管路，在冷冻水泵的出口端与冷凝器的入口端之间连接设有第三管路，阀门V3安装在第三管路上，在冷却水泵的出口端与蒸发器的入口端之间连接设有第四管路，阀门V4安装在第四管路上。

优选地，在冷凝器的入口端与出口端之间并联接有第五管路，在第五管路上安装有阀门V5；在蒸发器的入口端与出口端之间并联接有第六管路，在第六管路上安装有阀门V6。

本发明的技术效果：本发明采用闭式冷却塔与冷水机组联合，实现机械制冷、部分自然冷却和完全自然冷却三种模式自由切换运行，在过渡季节，闭式冷却塔与冷水机组联合，实现部分自然冷却；在寒冷季节，由闭式冷却塔通过自然冷却，提供全部制冷量，具体特点如下：

(1)节省能耗：通过部分自然冷却分担冷机负荷和完全自然冷却降低冷机运行时间，实现节省能耗。部分自然冷却和完全自然冷却的实现无需额外换热器，相比需要额外换热器的系统而言，可降低冷却水回路、冷冻水回路总阻力，从而节省能耗；

(2)节省水耗：采用闭式冷却塔，相比开式冷却塔的系统而言，避免直接蒸发带走大量水量；

(3)节省投资：无需额外的换热器，相比需要额外换热器的系统而言，节省换热器部分的投资；

(4)灵活且容易操控：可实现机械制冷、部分自然冷却和完全自然冷却三种模式自由切换。

附图说明

图1是实施例一冷却装置的原理框图。

图2是实施例一冷却装置在机械制冷模式下的原理框图。

图3是实施例一冷却装置在部分自然冷却模式下的原理框图。

图4是实施例一冷却装置在完全自然冷却模式下的原理框图。

图5是实施例二冷却装置的原理框图。

图6是实施例二冷却装置在完全自然冷却模式下的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明：

实施例一

如图1所示的一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置，包括末端1、冷水机组2、闭式冷却塔3、冷冻水泵4、冷却水泵5以及阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4、阀门V5、阀门V6，其中冷水机组2内具有蒸发器和冷凝器，由闭式冷却塔3、冷却水泵5、阀门V1、冷凝器串联连接构成的回路作为第一管路，由末端1、冷冻水泵4、阀门V2、蒸发器串联连接构成的回路作为第二管路，在冷冻水泵4的出口端与冷凝器的入口端之间连接设有第三管路，阀门V3安装在第三管路上，在冷却水泵5的出口端与蒸发器的入口端之间连接设有第四管路，阀门V4安装在第四管路上，在冷凝器的入口端与出口端之间并联接有第五管路，阀门V5安装在第五管路上；在蒸发器的入口端与出口端之间并联接有第六管路，阀门V6安装在第六管路上。

如图2所示，机械制冷模式，V1、V2打开，V3、V4、V5、V6关闭。经闭式冷却塔冷却后流出的冷却水，由冷却水泵提供动力，流过阀门V1，到冷凝器，在冷凝器内通过热交换带走冷媒热量而温度升高，出冷凝器后回到闭式冷却塔，再由闭式冷却塔冷却，如此循环。经末端热交换变热后回流的冷冻水，有冷冻水泵提供动力，流过阀门V2，到蒸发器，在蒸发器内通过热交换被冷媒蒸发带走热量而温度降低，出蒸发器后供给到末端，再在末端与用冷设备进行热交换，如此循环。机械模式下，冷水机组承担全部制冷负荷。

如图3所示，部分自然冷却模式，V3、V4打开，V5、V6关闭，V1关闭或调节。经闭式冷却塔冷却后流出的冷却水，由冷却水泵提供动力，流过阀门V4，到蒸发器，在蒸发器内降温后流出，供给到末端，在末端与用冷设备进行热交换后温度升高，由冷冻水泵提供动力，流过阀门V3，进入冷凝器，在冷凝器内升温后流出，回到闭式冷却塔，再由闭式冷却塔冷却，如此循环。部分自然冷却模式下，经闭式冷却塔自然冷却的冷却水分担部分制冷负荷，其余部分由冷水机组承担。

如图4所示，完全自然冷却模式，V3、V4、V5、V6打开，V1、V2关闭。经闭式冷却塔冷却后流出的冷却水，由冷却水泵提供动力，流过阀门V4，再流过阀门V6，直接供给到末端，在末端与用冷设备进行热交换后温度升高，由冷冻水泵提供动力，流过阀门V3，再流过阀门V5，直接回到闭式冷却塔，再由闭式冷却塔冷却，如此循环。完全自然冷却模式下，经闭式冷却塔自然冷却的冷却水承担全部制冷负荷，冷水机组不工作。

实施例二

如图5所示的一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置，包括末端1、冷水机组2、闭式冷却塔3、冷冻水泵4、冷却水泵5以及阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4，其中冷水机组2内具有蒸发器和冷凝器，由闭式冷却塔3、冷却水泵5、阀门V1、冷凝器串联连接构成的回路作为第一管路，由末端1、冷冻水泵4、阀门V2、蒸发器串联连接构成的回路作为第二管路，在冷冻水泵4的出口端与冷凝器的入口端之间连接设有第三管路，阀门V3安装在第三管路上，在冷却水泵5的出口端与蒸发器的入口端之间连接设有第四管路，阀门V4安装在第四管路上。

实施例二与实施例一对比，其区别是去除了实施例一中的阀门V5、阀门V6，阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4在三种模式下的开关或调节状态与实施例一相同。机械制冷模式和部分自然冷却模式下，冷却水和冷冻水的路径与实施例一相同，如图2和图3所示。

如图6所示，完全自然冷却模式下水流路径稍有不同，经闭式冷却塔冷却后流出的冷却水，由冷却水泵5提供动力，流过阀门V4，然后经过蒸发器，直接供给到末端，在末端与用冷设备进行热交换后温度升高，由冷冻水泵4提供动力，流过阀门V3，然后经过冷凝器直接回到闭式冷却塔，再由闭式冷却塔冷却，如此循环。与实施例一一样，完全自然冷却模式下，经闭式冷却塔自然冷却的冷却水承担全部制冷负荷，冷水机组不工作。

实施例二比实施例一结构上要简单，因为没有了阀门V5、阀门V6及其连接管道。实施例二在完全自然冷却模式下，冷却水需流经蒸发器，冷冻水需流经冷凝器，较实施例一会额外增加蒸发器、冷凝器部分阻力，会增加这部分阻力造成的能耗。

Claims (2)

1.一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置，其特征在于：包括末端(1)、冷水机组(2)、闭式冷却塔(3)、冷冻水泵(4)、冷却水泵(5)以及阀门V1、阀门V2、阀门V3、阀门V4，其中冷水机组(2)内具有蒸发器和冷凝器，由闭式冷却塔(3)、冷却水泵(5)、阀门V1、冷凝器串联连接构成的回路作为第一管路，由末端(1)、冷冻水泵(4)、阀门V2、蒸发器串联连接构成的回路作为第二管路，在冷冻水泵(4)的出口端与冷凝器的入口端之间连接设有第三管路，阀门V3安装在第三管路上，在冷却水泵(5)的出口端与蒸发器的入口端之间连接设有第四管路，阀门V4安装在第四管路上。

2.如权利要求1所述的一种基于闭式冷却塔与冷水机组联合使用的冷却装置，其特征在于：在冷凝器的入口端与出口端之间并联接有第五管路，在第五管路上安装有阀门V5；在蒸发器的入口端与出口端之间并联接有第六管路，在第六管路上安装有阀门V6。