CN111010851B - 一种数据中心混合式冷却系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种数据中心混合式冷却系统及其工作方法，系统包括喷雾冷却子系统、吸收式制冷子系统和电力调峰蓄冷子系统，喷雾冷却子系统包括冷却水循环组件和喷雾冷却终端组件；吸收式制冷子系统包括吸收式冷水机组、水冷组件和末端冷却装置，吸收式冷水机组与喷雾冷却子系统相连接；电力调峰蓄冷子系统包括蓄冷组件，蓄冷组件与蒸发器相连通。本发明采用喷雾冷却系统对运算机柜进行冷却，采用吸收式制冷系统回收利用喷雾冷却系统的废热，在电力低谷时段利用吸收式制冷机的制冷量实现蓄冷，在电力高峰时段利用蓄冷系统和吸收式制冷机的制冷量对存储机柜进行冷却，从而实现电力调峰，大大提高系统的冷却效率，降低系统能耗和运行成本。

Description

一种数据中心混合式冷却系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及数据中心热管理的技术领域，尤其涉及一种数据中心混合式冷却系统及其工作方法。

背景技术

随着高性能计算需求的不断增长，数据中心的能耗和发热功率急剧增加。目前，数据中心耗电量占全球总耗电量的2%，且年增长预测为15-20%。其中，冷却系统耗电量占数据中心总耗电量的30-50%，这导致了非常可观的余热排放和很高的运行成本。

目前，数据中心冷却主要采用风冷和水冷。风冷机组冷却噪音大，冷却效率低，能耗高。水冷机柜利用冷冻水和风机盘管对机房内空气进行冷却，再通过冷水塔对冷冻水进行冷却降温。水冷机柜和水冷塔造价高且维护成本高，其最终冷却机制仍是空气对流换热。空气对流换热中，冷气流难以分布均匀，导致各机柜温度分布不均匀，容易出现局部温度过高。

喷雾冷却由于散热密度大、冷却效率高等独特优势，将喷雾冷却技术应用到电子器件冷却中，能够有效降低电子器件温度、增强电子器件的可靠性。目前，喷雾冷却已成功地应用于Cray X1超级计算机。因此，喷雾冷却技术有望应用于数据中心优化其冷却系统，提高冷却效率、降低冷却功耗。

喷雾冷却系统可分为开式循环和闭式循环。开式循环中，冷却水连续供应，高温废水直接排放，不仅耗水量巨大，还会造成大量的余热浪费。闭环循环中，冷却水循环利用，可避免上述问题。然而，需要额外的冷却装置对循环水进行冷却，导致不必要的耗电增加。因此，亟需对喷雾冷却系统进行优化，以降低喷雾冷却系统的耗水量和耗电量，并回收冷却系统的废热。

此外，大规模的冷却系统的耗电量和运行成本较高。为了降低运行成本，可利用电力高峰和低谷的电价差，采用移峰填谷策略，将高峰负荷转移到低谷负荷，从而降低数据中心的运行成本。然而，目前数据中心冷却系统的电力调峰方法还很少见。

综上所述，目前数据中心的冷却方式都有一定的局限性，急需采用新型冷却方式来提高冷却效率、回收冷却系统废热、降低冷却功耗，并需要开发新型电力调峰运行方式来降低冷却系统的运行成本。

发明内容

针对目前数据中心的冷却方式都有一定的局限性，急需采用新型冷却方式来提高冷却效率、回收冷却系统废热、降低冷却功耗，并需要开发新型电力调峰运行方式来降低冷却系统的运行成本的技术问题，本发明提出一种数据中心混合式冷却系统及其工作方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种数据中心混合式冷却系统，包括喷雾冷却子系统、吸收式制冷子系统和电力调峰蓄冷子系统，喷雾冷却子系统与吸收式制冷子系统相连接，吸收式制冷子系统与电力调峰蓄冷子系统相连接；所述喷雾冷却子系统包括冷却水循环组件和喷雾冷却终端组件，喷雾冷却子系统与运算机柜相配合，喷雾冷却子系统与控制单元相连接；所述吸收式制冷子系统包括吸收式冷水机组、冷水组件和末端冷却装置，吸收式冷水机组的冷凝器和吸收器与冷水组件相连通，吸收式冷水机组的发生器与喷雾冷却子系统相连接；所述电力调峰蓄冷子系统包括蓄冷组件，蓄冷组件与存储机柜相配合，蓄冷组件与吸收式冷水机组的蒸发器相连通；所述吸收式冷水机组、冷水组件、末端冷却装置和蓄冷组件均与控制单元相连接。

优选地，所述喷雾冷却子系统包括冷却水循环组件和喷雾冷却终端组件，冷却水循环组件分别与喷雾冷却终端组件和吸收式冷水机组的发生器相连通，喷雾冷却终端组件与发生器相连通；所述喷雾冷却终端组件与运算机柜相配合。

优选地，所述冷却水循环组件包括冷却水箱，冷却水箱通过水泵与喷雾冷却终端组件相连通；所述冷却水箱与吸收式冷水机组的发生器相连通，冷却水箱与发生器之间的管路上设置有温度传感器，水泵和温度传感器均与控制单元相连接。

优选地，所述喷雾冷却终端组件包括喷雾冷板，喷雾冷板安装在运算机柜内，喷雾冷板上设置有进水口，进水口通过冷却组件中的水泵与冷却水箱相连通，喷雾冷板内设置有喷嘴板，喷嘴板上均匀设置有若干个喷嘴，喷雾冷板下部设置有高导热板，高导热板与运算机柜内发热元件相配合，高导热板上开设有出水口，出水口与吸收式冷水机组的发生器相连通。

优选地，所述进水口与冷却水箱之间的管路上设置有流量计，运算机柜上以及出水口和吸收式冷水机组之间的管路上均安装有温度传感器，流量计与控制单元相连接。

优选地，所述吸收式冷水机组包括发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器，水冷组件包括水冷却塔和相应的连接管路，发生器分别与冷却水箱、出水口、冷凝器和溶液换热器相连通，溶液换热器分别通过节流阀和溶液泵与吸收器相连通，溶液泵与控制单元相连接，吸收器分别与冷凝器、蒸发器和水冷却塔相连通，水冷却塔与吸收器之间的管路上也设置有流量计，冷凝器分别与蒸发器和水冷却塔相连接，蒸发器与电力调峰蓄冷子系统中的蓄冷组件相连通。

优选地，所述蓄冷组件包括蓄冷水罐，蓄冷水罐通过第一控制阀组分别与吸收式冷水机组中的蒸发器和风机盘管相连通，风机盘管通过第二控制阀组与蒸发器相连通，风机盘管安装在存储机柜机房内且存储机柜机房内安装有空调，存储机柜上也设置有温度传感器；所述蓄冷水罐与蒸发器之间也设置有流量计，第一控制阀组和第二控制阀组均与控制单元相连接。

优选地，所述第一控制阀组包括第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与控制单元相连接；所述第一电磁阀设置在蒸发器与蓄冷水罐进水口之间的管路上，第二电磁阀设置在蓄冷水罐与风机盘管之间的管路上，第三电磁阀设置在蓄冷水罐的出水口与蒸发器之间管路上；所述第二控制阀组包括第四电磁阀和第五电磁阀，第四电磁阀和第五电磁阀均与控制单元相连接，第四电磁阀设置在蒸发器与风机盘管进水口之间的管路上，第五电磁阀设置在风机盘管出水口与蒸发器之间的管路上。

优选地，数据中心混合式冷却系统的工作方法，包括以下步骤：

S1、在运行时，控制单元控制喷雾冷却子系统启动对运算机柜进行冷却，吸收式制冷子系统回收喷雾冷却子系统产生的废热，并且对喷雾冷却子系统的循环水进行冷却；

S2、在电力低谷时段，系统工作方式为蓄冷工况，吸收式制冷子系统由喷雾冷却子系统的废热驱动产生的额外制冷量以冷冻水的形式储存在电力调峰蓄冷子系统的蓄冷水罐29中；

S3、在电力高峰时段时，系统工作方式为供冷工况，将在电力低谷时段时电力调峰蓄冷子系统的蓄冷和吸收式制冷系统产生的冷量一起用于冷却存储机柜。

优选地，所述步骤S2和S3中在电力低谷和电力高峰时段时各子系统的工作方法，包括以下步骤：

Y1、系统运行时，控制单元控制水泵启动冷却水箱中循环水向喷雾冷板供应冷水对运算机柜进行冷却，通过温度传感器实时检测运算机柜上温度变化，控制单元控制运算机柜管路上的流量计调节冷却水量，从喷雾冷板内流出的高温水流入发生器内；

Y2、高温水流入发生器内作为吸收式制冷子系统的驱动热源，在发生器内完成换热过程后，循环工质水温降低，循环水重新回到冷却水箱内，整个喷雾冷却循环工作完成；

Y3、发生器内稀溶液在喷雾冷却子系统中高温循环水作用下被加热浓缩，产生水蒸气，水蒸气进入冷凝器中进行冷凝，通过U形节流管节流后在蒸发器内蒸发供冷；发生器内剩余的浓溶液通过溶液换热器预冷却后进入吸收器中，同时吸收器吸收来自蒸发器中的水蒸气将浓溶液稀释，稀溶液通过溶液泵加压后返回发生器内，完成吸收式制冷子系统中溶液循环工作；

Y4、同时在发生器中产生的水蒸气进入冷凝器，水蒸气在冷凝器中冷凝放热，产生的热量被水冷却塔提供的冷却水带走，随后冷凝水通过U形节流管节流降压后进入蒸发器内蒸发提供冷量，冷量通过冷冻水带入电力调峰蓄冷子系统中进行蓄冷或配合空调对存储机柜进行制冷，产生的水蒸气进入吸收器中，吸收器中的浓溶液将水蒸气吸收，完成吸收式制冷子系统中制冷剂循环；

Y5、在电力低谷时段，控制单元将电力调峰蓄冷子系统运行方式调整为蓄冷工况，控制单元控制第一电磁阀和第三电磁阀开启，第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀关闭，同时步骤Y4中蒸发器对冷冻水进行冷却，冷却后的冷冻水第一电磁阀进入蓄冷水罐中蓄冷，并且蓄冷水罐中常温水通过第三电磁阀进入蒸发器被冷却，继续产生冷冻水，重复上述步骤，将冷冻水储存在蓄冷水罐中蓄冷；

Y6、在电力高峰时段，控制单元将电力调峰蓄冷子系统运行方式调整为供冷工况，控制单元控制第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀开启，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，同时步骤Y4中蒸发器对冷冻水进行冷却，冷冻水经第四电磁阀进入存储机柜机房内的风机盘管，同时蓄冷水罐中储存的冷冻水经过第二电磁阀也进入风机盘管共同对存储机柜进行风冷冷却，冷冻水温度升高后通过第五电磁阀回到蒸发器内，冷冻水被蒸发器内水蒸发冷却后，循环上述步骤，冷冻水继续进入风机盘管内制冷；

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1. 本发明采用喷雾冷却技术对运算机柜进行冷却，将喷雾冷板直接安装在发热元件表面，通过直接液冷和高效导热直接对发热元件进行冷却，冷却效率远高于空气对流换热，能够大大降低冷却系统的耗水量和耗电量。

2. 本发明采用的喷雾冷却技术可以在小喷雾流量、小工质温降和高工质入口温度下，实现很高的散热密度，因此，大大降低了冷却系统的耗水量、对喷雾冷却出口水的冷却要求和冷却功耗。

3. 本发明通过将喷雾冷板独立安装在各个发热元件的表面，结合控制单元调节各个喷雾冷板的入口流量，能够对各个不同发热功率的电子器件进行独立热控，最大程度地消除不必要的过冷冷却，进一步降低系统的功耗。

4. 本发明提出利用吸收式制冷系统回收喷雾冷却系统的废热并产生额外制冷量辅助制冷，能够替代额外冷却装置对喷雾冷却的出口水进行冷却，回收冷却系统的废热，从而提升了系统的能源使用效率，并降低了系统的功耗。同时，吸收式制冷系统产生的额外制冷量可以辅助精密空调对存储机柜进行冷却，从而进一步降低冷却系统的耗电量和冷却耗电量，提高冷却系统的环保性、经济性和节能潜力。

5. 本发明提出的基于蓄冷技术的电力调峰运行方法，能够通过控制单元针对用电峰谷时段切换运行方式，在电力低谷时段利用吸收式制冷机的制冷量实现蓄冷，以补充电力高峰时段数据中心的冷却负荷，从而实现电力调峰，大大降低数据中心冷却系统的运行成本，进一步提高冷却系统的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中电力调峰运行原理示意图。

图3为本发明中喷雾冷板的结构示意图。

图中，1为运算机柜机房，2为存储机柜机房，3为运算机柜，4为存储机柜，5为冷却水箱，6为流量计，7为水泵，10为喷雾冷板，11为温度传感器，13为发生器，14为冷凝器，15为蒸发器，16为吸收器，17为溶液换热器，18为节流阀，19为溶液泵，20为水冷却塔，22为第一电磁阀，23为第四电磁阀，24为第二电磁阀，25为第三电磁阀，26为第五电磁阀，27为风机盘管，29为蓄冷水罐，30为空调，31为控制单元，32为进水口，33为喷嘴，34为喷嘴板，36为高导热板，37为出水口，38为紧固法兰，39为U型节流管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种数据中心混合式冷却系统，包括喷雾冷却子系统，喷雾冷却子系统与运算机柜3相配合，喷雾冷却子系统与控制单元31相连接，喷雾冷却子系统用来对运算机柜进行冷却，所述喷雾冷却子系统与吸收式制冷子系统相连接，吸收式制冷子系统用来回收利用喷雾冷却子系统的废热，对喷雾冷却子系统的循环水进行冷却，并将产生额外的制冷量用于蓄冷或辅助空调对存储机柜机房进行冷却，吸收式制冷子系统与电力调峰蓄冷子系统相连接，电力调峰蓄冷子系统的电力调峰运行方式由控制单元31调控，在电力低谷时段，利用吸收式制冷子系统机的制冷量实现蓄冷，在电力高峰时段，将电力调峰蓄冷子系统与吸收式制冷子系统产生的冷量一起用于存储机柜的冷却，从而实现电力调峰。

所述喷雾冷却子系统包括冷却水循环组件和喷雾冷却终端组件，冷却水循环组件分别与喷雾冷却终端组件和吸收式制冷子系统的发生器相连通，冷却水循环组件包括冷却水箱5，冷却水箱5通过水泵7与喷雾冷却终端组件相连通，冷却水箱5与发生器相连通，冷却水箱5与发生器之间的管路上设置有温度传感器11，温度传感器用于探测冷却水箱与换热组件之间管路上水温变化，水泵7和温度传感器11均与控制单元31相连接。

如图3所示，喷雾冷却终端组件的出水口与吸收式制冷子系统的发生器相连通；所述喷雾组件与运算机柜3相配合；喷雾冷却终端组件包括喷雾冷板10，喷雾冷板10安装在运算机柜3内，喷雾冷板10上设置有进水口32，进水口32通过冷却水循环组件中的水泵7与冷却水箱5相连通，喷雾冷板10内设置有喷嘴板34，喷嘴板34上均匀设置有若干个喷嘴33，喷雾冷板10下部设置有高导热板36，高导热板36与运算机柜3内发热元件相配合及高导热板通过紧固法兰安装在发热元件表面上，高导热板36上开设有出水口37，出水口37与吸收式制冷子系统的发生器相连通，通过将喷雾冷板直接安装在发热元件表面，采用喷雾冷却技术对运算机柜进行冷却，通过直接液冷和高效导热直接对发热元件进行冷却，冷却效率远高于空气对流换热，能够大大降低冷却系统的耗水量和耗电量，喷雾冷却技术可以在小喷雾流量、小工质温降和高工质入口温度下，实现很高的散热密度，因此，大大降低了冷却系统的耗水量、对喷雾冷却出口水的冷却要求和冷却功耗，将喷雾冷板独立安装在各个发热元件的表面，结合控制单元调节各个喷雾冷板的入口流量，能够对各个不同发热功率的电子器件进行独立热控，最大程度地消除不必要的过冷冷却，进一步降低系统的功耗。

进水口37与冷却水箱5之间的管路上设置有流量计6，流量计的设置数量根据实际管路数量分别设置，保证总管路上有一总流量计，分支管路上均对应设置一组流量计，保证流量计对各管路水量精确调控，运算机柜3上以及出水口37和发生器之间的管路上也均安装有温度传感器11，流量计6与控制单元31相连接，控制单元分别与吸收式制冷组件、风机盘管组件和蓄冷组件相连接。

所述吸收式制冷子系统包括吸收式冷水机组、水冷组件和末端冷却装置，吸收式冷水机组与末端冷却装置相连通，吸收式冷水机组与喷雾冷却子系统相连接，吸收式冷水机组包括发生器13，发生器13分别与冷却水箱5、出水口37、冷凝器14和溶液换热器17相连通，溶液换热器17分别通过节流阀18和溶液泵19与吸收器16相连通，溶液泵19与控制单元31相连接，吸收器16分别与冷凝器14、蒸发器15和水冷却塔20相连通，水冷却塔20与吸收器16之间的管路上也设置有流量计6，冷凝器14分别与蒸发器15和水冷却塔20相连接，冷凝器14通过U形管与蒸发器相连通，蒸发器15与电力调峰蓄冷子系统中的蓄冷组件相连通。水冷组件包括水冷却塔20和相应的管路，用来吸收冷凝器14和吸收器16放出的热量。末端冷却装置包括位于存储机柜2内的风机盘管27和相应的连接管路，蒸发器15或蓄冷水罐29中的冷冻水进入风机盘管，对存储机柜进行冷却。

所述电力调峰蓄冷子系统包括蓄冷组件，蓄冷组件与存储机柜4相配合，蓄冷组件与吸收式冷水机组的蒸发器15相连通；所述蓄冷组件包括蓄冷水罐29，蓄冷水罐29通过第一控制阀组分别与吸收式冷水机组中的蒸发器15和风机盘管27相连通，风机盘管27通过第二控制阀组与蒸发器15相连通，风机盘管27安装在存储机柜机房2内且存储机柜机房2内安装有空调30，存储机柜4上也设置有温度传感器11；所述蓄冷水罐29与蒸发器15之间也设置有流量计6，第一控制阀组和第二控制阀组均与控制单元31相连接。

所述第一控制阀组包括第一电磁阀22、第二电磁阀24和第三电磁阀25，第一电磁阀22、第二电磁阀24和第三电磁阀25均与控制单元31相连接；所述第一电磁阀22设置在蒸发器15与蓄冷水罐29进水口之间的管路上，第二电磁阀24设置在蓄冷水罐29与风机盘管27之间的管路上，第三电磁阀25设置在蓄冷水罐29出水口与蒸发器15之间管路上；所述第二控制阀组包括第四电磁阀23和第五电磁阀26，第四电磁阀23和第五电磁阀26均与控制单元31相连接，第四电磁阀23设置在蒸发器15与风机盘管27进水口之间的管路上，第五电磁阀26设置在风机盘管27出水口与蒸发器15之间的管路上。

一种数据中心混合式冷却系统的工作方法，包括以下步骤：

S1、在运行时，控制单元31控制喷雾冷却子系统启动对运算机柜3进行冷却，吸收式制冷子系统回收喷雾冷却子系统产生的废热，并且对喷雾冷却子系统的循环水进行冷却，利用吸收式制冷系统回收喷雾冷却系统的废热并产生额外制冷量辅助制冷，能够替代额外冷却装置对喷雾冷却的出口水进行冷却，回收冷却系统的废热，从而提升了系统的能源使用效率，并降低了系统的功耗。同时，吸收式制冷系统产生的额外制冷量可以辅助精密空调对存储机柜进行冷却，从而进一步降低冷却系统的耗电量和冷却耗电量，提高冷却系统的环保性、经济性和节能潜力；

S2、在电力低谷时段，系统工作方式为蓄冷工况，吸收式制冷子系统由喷雾冷却子系统的废热驱动产生的制冷量以冷冻水的形式储存在电力调峰蓄冷子系统的蓄冷水罐29中，喷雾冷却子系统对运算机柜3进行冷却，空调30对存储机柜4内进行冷却；

S3、在电力高峰时段时，系统工作方式为供冷工况，将在电力低谷时段时电力调峰蓄冷子系统蓄冷和吸收式制冷系统产生的冷量一起用于冷却存储机柜4。

如图2所示，所述步骤S2和S3中在电力低谷和电力高峰时段时各子系统的工作方法，包括以下步骤：

Y1、系统运行时，控制单元31控制水泵7启动，冷却水箱5中循环水向喷雾冷板10供应冷水对运算机柜3进行冷却，循环水通过管路时，各支路管道上的流量计实时监测水流量，通过运算机柜3上的温度传感器11实时检测运算机柜3上温度变化，控制单元31控制运算机柜3管路上的流量计6调节冷却水量，从而对各个喷雾冷板10的流量进行按需分配，从喷雾冷板10内流出的高温水流入发生器13内，在每个喷雾冷板10内，冷却水由喷嘴板34内嵌的喷嘴33雾化成高速微小液滴，喷雾液滴35撞击高导热板36并对之进行冷却，高导热板36通过紧固法兰38与发热元件紧密接触，从而对发热元件进行冷却，冷却水带走发热元件的热量自身温度升高；

Y2、高温水在喷雾冷板的底部聚集，通过出水口37流入各个集液管最终进入回液总管，高温水经回液总管进入吸收式制冷系统的发生器13，高温水流入发生器13内作为吸收式制冷子系统的驱动热源，在发生器13内完成换热过程后，循环工质水温降低，循环水重新回到冷却水箱5内，整个喷雾冷却循环工作完成；

Y3、吸收式制冷子系统包括溶液循环和制冷剂循环，若采用LiBr/H₂O作为工质对，则水为制冷剂，溴化锂为吸收剂；溶液循环中，发生器13内稀溶液在喷雾冷却子系统中高温循环水作用下被加热浓缩，产生水蒸气，水蒸气进入冷凝器14中进行冷凝，通过U形节流管39节流后在蒸发器15内蒸发供冷；发生器13内剩余的浓溶液通过溶液换热器17预冷却后经过节流阀18进入吸收器16中，同时吸收器16吸收来自蒸发器15中的水蒸气将浓溶液稀释，稀溶液通过溶液泵19加压后返回发生器13内，至此吸收式制冷子系统中溶液循环工作完成；

Y4、制冷剂循环中，在发生器13中产生的水蒸气进入冷凝器14，水蒸气在冷凝器14中冷凝放热，产生的热量被水冷却塔20提供的冷却水带走，随后冷凝水通过U形节流管39节流降压后进入蒸发器15内蒸发提供冷量，冷量通过冷冻水带入电力调峰蓄冷子系统中进行蓄冷或配合空调30对存储机柜4进行制冷，蒸发器15中产生的水蒸气进入吸收器16中，吸收器16中的浓溶液将水蒸气吸收，至此吸收式制冷子系统中制冷剂循环工作完成；

Y5、在电力低谷时段，控制单元31将电力调峰蓄冷子系统运行方式调整为蓄冷工况，控制单元31控制第一电磁阀22和第三电磁阀25开启，第二电磁阀24、第四电磁阀23和第五电磁阀26关闭，同时步骤Y4中蒸发器15对冷冻水进行冷却，冷却后的冷冻水通过第一电磁阀22进入蓄冷水罐29中蓄冷，并且蓄冷水罐29中常温水通过第三电磁阀25进入蒸发器15被冷却，继续产生冷冻水，重复上述步骤，将冷冻水储存在蓄冷水罐29中蓄冷；

Y6、在电力高峰时段，控制单元31将电力调峰蓄冷子系统运行方式调整为供冷工况，控制单元31控制第二电磁阀24、第四电磁阀23和第五电磁阀26开启，第一电磁阀22和第三电磁阀25关闭，同时步骤Y4中蒸发器15对冷冻水进行冷却，冷冻水经第四电磁阀23进入存储机柜机房2内的风机盘管27，同时蓄冷水罐29中储存的冷冻水经过第二电磁阀24也进入风机盘管27共同对存储机柜机房2进行风冷冷却，冷冻水温度升高后通过第五电磁阀26回到蒸发器15内，冷冻水被蒸发器15内水蒸发冷却后，重复上述步骤，冷冻水继续进入风机盘管27内制冷，利用蓄冷技术的电力调峰运行方法，能够通过控制单元针对用电峰谷时段切换运行方式，在电力低谷时段利用吸收式制冷机的制冷量实现蓄冷，以补充电力高峰时段数据中心的冷却负荷，从而实现电力调峰，大大降低数据中心冷却系统的运行成本，进一步提高冷却系统的经济性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数据中心混合式冷却系统，包括喷雾冷却子系统，喷雾冷却子系统与运算机柜（3）相配合，喷雾冷却子系统与控制单元（31）相连接，其特征在于，所述喷雾冷却子系统与吸收式制冷子系统相连接，吸收式制冷子系统与电力调峰蓄冷子系统相连接；所述吸收式制冷子系统包括吸收式冷水机组、水冷组件和末端冷却装置，吸收式冷水机组包括发生器（13）、吸收器（16）、冷凝器（14）和蒸发器（15），冷凝器（14）和吸收器（16）与水冷组件相连通，发生器（13）通过溶液换热器（17）与吸收器（16）相连通，发生器（13）与喷雾冷却子系统相连接；

喷雾冷却子系统包括冷却水循环组件和喷雾冷却终端组件，冷却水循环组件分别与喷雾冷却终端组件和发生器（13）相连通，喷雾冷却终端组件与发生器（13）相连通；所述喷雾冷却终端组件与运算机柜（3）相配合；

所述电力调峰蓄冷子系统包括蓄冷组件，蓄冷组件与存储机柜（4）相配合，蓄冷组件包括蓄冷水罐（29），蓄冷水罐（29）分别与蒸发器（15）和末端冷却装置相连通；所述吸收式冷水机组、水冷组件、末端冷却装置和蓄冷组件均与控制单元（31）相连接。

2.根据权利要求1所述的数据中心混合式冷却系统，其特征在于，所述冷却水循环组件包括冷却水箱（5），冷却水箱（5）通过水泵（7）与喷雾冷却终端组件相连通；所述冷却水箱（5）与吸收式冷水机组的发生器（13）相连通，冷却水箱（5）与发生器（13）之间的管路上设置有温度传感器（11），水泵（7）和温度传感器（11）均与控制单元（31）相连接。

3.根据权利要求2所述的数据中心混合式冷却系统，其特征在于，所述喷雾冷却终端组件包括喷雾冷板（10），喷雾冷板（10）安装在运算机柜（3）内，喷雾冷板（10）上设置有进水口（32），进水口（32）通过冷却水循环组件中的水泵（7）与冷却水箱（5）相连通，喷雾冷板（10）内设置有喷嘴板（34），喷嘴板（34）上均匀设置有若干个喷嘴（33），喷雾冷板（10）下部设置有高导热板（36），高导热板（36）与运算机柜（3）内发热元件相配合，高导热板（36）上开设有出水口（37），出水口（37）与吸收式冷水机组的发生器（13）相连通。

4.根据权利要求3所述的数据中心混合式冷却系统，其特征在于，所述进水口（32）与冷却水箱（5）之间的管路上设置有流量计（6），运算机柜（3）上以及出水口（37）和换热组件之间的管路上也均安装有温度传感器（11），流量计（6）与控制单元（31）相连接。

5.根据权利要求1所述的数据中心混合式冷却系统，其特征在于，所述水冷组件包括水冷却塔（20），末端冷却装置包括风机盘管（27），发生器（13）分别与冷却水箱（5）、出水口（37）、冷凝器（14）和溶液换热器（17）相连通，溶液换热器（17）分别通过节流阀（18）和溶液泵（19）与吸收器（16）相连通，溶液泵（19）与控制单元（31）相连接，吸收器（16）分别与冷凝器（14）、蒸发器（15）和水冷却塔（20）相连通，水冷却塔（20）与吸收器（16）之间的管路上也设置有流量计（6），流量计（6）与控制单元（31）相连接，冷凝器（14）分别与蒸发器（15）和水冷却塔（20）相连接，蒸发器（15）与电力调峰蓄冷子系统中的蓄冷组件相连通。

6.根据权利要求1所述的数据中心混合式冷却系统，其特征在于，所述蓄冷水罐（29）通过第一控制阀组分别与吸收式冷水机组中的蒸发器（15）和风机盘管（27）相连通，风机盘管（27）通过第二控制阀组与蒸发器（15）相连通，风机盘管（27）安装在存储机柜机房（2）内且存储机柜机房（2）内安装有空调（30），存储机柜（4）上也设置有温度传感器（11）；所述蓄冷水罐（29）与蒸发器（15）之间也设置有流量计（6），第一控制阀组、第二控制阀组、温度传感器（11）和流量计（6）均与控制单元（31）相连接。

7.根据权利要求6所述的数据中心混合式冷却系统，其特征在于，所述第一控制阀组包括第一电磁阀（22）、第二电磁阀（24）和第三电磁阀（25），第一电磁阀（22）、第二电磁阀（24）和第三电磁阀（25）均与控制单元（31）相连接；所述第一电磁阀（22）设置在蒸发器（15）与蓄冷水罐（29）进水口之间的管路上，第二电磁阀（24）设置在蓄冷水罐（29）与风机盘管（27）之间的管路上，第三电磁阀（25）设置在蓄冷水罐（29）出水口与蒸发器（15）之间管路上；所述第二控制阀组包括第四电磁阀（23）和第五电磁阀（26），第四电磁阀（23）和第五电磁阀（26）均与控制单元（31）相连接，第四电磁阀（23）设置在蒸发器（15）与风机盘管（27）进水口之间的管路上，第五电磁阀（26）设置在风机盘管（27）出水口与蒸发器（15）之间的管路上。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的数据中心混合式冷却系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在运行时，控制单元（31）控制喷雾冷却子系统启动对运算机柜（3）进行冷却，吸收式制冷子系统回收喷雾冷却子系统产生的废热，并且对喷雾冷却子系统的循环水进行冷却；

S2、在电力低谷时段，系统工作方式为蓄冷工况，吸收式制冷子系统由喷雾冷却子系统的废热驱动产生的制冷量都通过电力调峰蓄冷子系统进行蓄冷，吸收式制冷子系统中蒸发器对冷冻水进行冷却，冷量通过冷冻水带入电力调峰蓄冷子系统中进行蓄冷；

S3、在电力高峰时段时，系统工作方式为供冷工况，将在电力低谷时段时电力调峰蓄冷子系统蓄冷和吸收式制冷子系统产生的冷量一起用于冷却存储机柜（4），蒸发器对冷冻水进行冷却，冷冻水进入风机盘管，同时蓄冷水罐中冷冻水也进入风机盘管，风机盘管对存储机柜机房进行风冷冷却。

9.根据权利要求8所述的数据中心混合式冷却系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S2和S3中在电力低谷和电力高峰时段时各子系统的工作方法，包括以下步骤：

Y1、喷雾冷却子系统运行时，控制单元（31）控制水泵（7）启动，冷却水箱（5）中循环水向喷雾冷板（10）供应冷水对运算机柜（3）进行冷却，通过运算机柜（3）上的温度传感器（11）实时检测运算机柜（3）上温度变化，控制单元（31）控制运算机柜（3）管路上的流量计（6）调节冷却水量，从喷雾冷板（10）内流出的高温水流入发生器（13）内；

Y2、高温水流入发生器（13）内作为吸收式制冷子系统的驱动热源，在发生器（13）内完成换热过程后，循环工质水温降低，循环水重新回到冷却水箱（5）内，整个喷雾冷却循环工作完成；

Y3、发生器（13）内稀溶液在喷雾冷却子系统中高温循环水作用下被加热浓缩，产生水蒸气，水蒸气进入冷凝器（14）中进行冷凝，通过U形节流管（39）节流后在蒸发器（15）内蒸发供冷；发生器（13）内剩余的浓溶液通过溶液换热器（17）预冷却后进入吸收器（16）中，同时吸收器（16）吸收来自蒸发器（15）中的水蒸气将浓溶液稀释，稀溶液通过溶液泵（19）加压后返回发生器（13）内，至此吸收式制冷子系统中溶液循环工作完成；

Y4、同时，在发生器（13）中产生的水蒸气进入冷凝器（14），水蒸气在冷凝器（14）中冷凝放热，产生的热量被水冷却塔（20）提供的冷却水带走，随后冷凝水通过U形节流管（39）节流降压后进入蒸发器（15）内蒸发提供冷量，冷量通过冷冻水带入电力调峰蓄冷子系统中进行蓄冷或配合空调（30）对存储机柜（4）进行制冷，冷冻水实际上就是吸收式制冷系统产生的7-12℃的冷水，蒸发器（15）中产生的水蒸气进入吸收器（16）中，吸收器（16）中的浓溶液将水蒸气吸收，至此吸收式制冷子系统中制冷剂循环工作完成；

Y5、在电力低谷时段，控制单元（31）将电力调峰蓄冷子系统运行方式调整为蓄冷工况，控制单元（31）控制第一电磁阀（22）和第三电磁阀（25）开启，第二电磁阀（24）、第四电磁阀（23）和第五电磁阀（26）关闭，同时步骤Y4中蒸发器（15）对冷冻水进行冷却，冷却后的冷冻水通过第一电磁阀（22）进入蓄冷水罐（29）中蓄冷，并且蓄冷水罐（29）中常温水通过第三电磁阀（25）进入蒸发器（15）被冷却，继续产生冷冻水，重复上述步骤，将冷冻水储存在蓄冷水罐（29）中蓄冷；

Y6、在电力高峰时段，控制单元（31）将电力调峰蓄冷子系统运行方式调整为供冷工况，控制单元（31）控制第二电磁阀（24）、第四电磁阀（23）和第五电磁阀（26）开启，第一电磁阀（22）和第三电磁阀（25）关闭，同时步骤Y4中蒸发器（15）对冷冻水进行冷却，冷冻水经第四电磁阀（23）进入存储机柜机房（2）内的风机盘管（27），同时蓄冷水罐（29）中储存的冷冻水经过第二电磁阀（24）也进入风机盘管（27）共同对存储机柜机房（2）进行风冷冷却，冷冻水温度升高后通过第五电磁阀（26）回到蒸发器（15）内，冷冻水被蒸发器（15）内水蒸发冷却后，重复上述步骤，冷冻水继续进入风机盘管（27）内制冷。

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