CN111726964B - 一种双层集装箱制冷系统及其数据中心、控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层集装箱制冷系统及其数据中心、控制方法，包括第一集装箱和第二集装箱，所述第一集装箱安装在第二集装箱的顶部，第一集装箱的内部设有两个隔板、两个隔板将第一集装箱分割成三个区域，从右到左依次为用于放置监控设备的监控室、用于放置电池组的电池室和用于放置IT设备的IT设备室，在第二集装箱的内部设有冷却系统，所述IT设备室的内部设有机柜、送风管、空调末端，所述送风管设在机柜的上方，送风管的一端安装在空调末端，且在送风管上安装有送风支管。本发明能够根据室外温度，控制该装置对数据中心进行散热处理，不仅能够达到对数据中心散热的目的，而且大大减少能耗，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于服务器技术领域，特别涉及一种双层集装箱制冷系统及其数据中心、控制方法。
背景技术
随着电子信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段；特别是集装箱数据中心应用越来越多；集装箱数据中心是一个可作为数据中心构建的标准模块，将计算、存储、网络资源等IT设施都安装在一个集装箱中，因其占地小、易于部署，应用越来越广泛。
目前数据中心为维持恒定的室内温度需要全年为之降温，据统计,在数据中心机房中制冷空调的耗能约占总体耗能的40％，冷却耗能比较大，大大的增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种双层集装箱制冷系统及其数据中心、控制方法，能够根据室外温度，控制该装置对数据中心进行散热处理，不仅能够达到对数据中心散热的目的，而且大大减少能耗，降低了生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种双层集装箱数据中心制冷系统，包括第一集装箱和第二集装箱，所述第一集装箱安装在第二集装箱的顶部，第一集装箱的内部设有两个隔板、两个隔板将第一集装箱分割成三个区域，从右到左依次为用于放置监控设备的监控室、用于放置电池组的电池室和用于放置IT设备的IT设备室，在第二集装箱的内部设有冷却系统，所述IT设备室的内部设有机柜、送风管、空调末端，所述送风管设在机柜的上方，送风管的一端安装在空调末端，且在送风管上安装有送风支管，在第一集装箱的一侧壁上开有排风口、另一侧壁上开有进风口，在进风口上安装有进风管，所述进风管的一端安装在第一集装箱的侧壁上，与进风口相配合，进风管的另一端贯穿两个隔板与空调末端相连接，且在进风管上安装有进风支管，在第一集装箱的顶部安装有冷水塔，且冷水塔通过连接管与冷却系统相连接。
优选的，所述冷却系统包括冷机、冷冻水管、冷却水管、换热器、热水泵、连接水管、热水锅炉，在热水锅炉的一侧安装有烟囱，所述烟囱的一端贯穿第二集装箱的侧壁延伸到第二集装箱的外侧，所述连接水管的一端安装在换热器上、另一端安装在热水锅炉上，所述热水泵安装在连接水管上，所述冷冻水管的一端安装在冷机上、另一端安装在空调末端上，且在冷冻水管上安装有冷冻水泵，所述冷却水管的一端安装在冷机上、另一端安装在换热器上，且在冷却水管上安装有冷却水泵，在冷冻水管和冷却水管上安装有电动三通阀和电动二通阀；冷却系统能够对水进行冷却，达到对新风冷却的目的，从而达到对IT 设备降温的目的，提高了工作效率。
优选的，所述机柜设有多个，多个机柜均匀分布在IT设备室，机柜用于安装IT设备，不仅能够保证IT设备的安全，而且方便集中维护，大大提高了工作效率。
优选的，所述送风支管设有多个，多个送风支管与多个机柜一一对应，用于将冷却之后的新风输送到IT设备室中，对IT设备进行散热，保证了IT设备的正常运行，提高了工作效率。
优选的，所述空调末端包括空调末端本体、表冷器、送风机，所述空调末端本体的一侧壁上开有回风口、另一侧壁上开有送风口，且送风口与进风管的一端相配合，所述表冷器安装在空调末端的中部，并与冷冻水管相配合，所述送风机安装在表冷器的上方，并与送风管相配合，空调末端用于对新风或者回流风进行降温，并在送风机的作用下输送到IT设备室中，对机柜中的IT设备进行散热，保证了IT设备的正常运行，提高了工作效率。
优选的，所述冷机包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器安装在冷凝器的上方，用于对冷却水进行冷却，通过表冷器对新风冷却，保证了IT设备的正常运行，大大提高了工作效率。
一种双层集装箱数据中心，包括上述的双层集装箱制冷系统。
一种双层集装箱数据中心制冷系统的控制方法，包括如下步骤：
当室外温度在第一温度区间时，关闭进风口、排风口、电动二通阀，打开冷机为表冷器提供冷冻水，通过表冷器内的冷冻水为回流到空调末端的风进行降温，带回流风降到第一预设值时，通过送风机将冷却风从送风管输入到IT 设备室，为机柜内的IT设备进行散热，最后通过冷水塔为冷凝器降温冷却，如需热水则开启换热器，最大限度利用冷机余热。
当室外温度在第二温度区间时，打开进风口和排风口，关闭回风口，开启冷机，冷机产生的冷水从冷冻管输送到表冷器，并对进风管进入的新风进行冷却，当新风降温到第一预设值时，通过送风机、送风管将冷却后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，最后通过排风口排出。
当室外温度在第三温度区间时，开启进风口和排风孔，关闭回风口和冷机，仅开启冷却水泵，开启冷却水管和冷冻水管间的电动二通阀，通过电动三通阀关闭至冷机的管段，通过冷水塔将水冷却，冷却后的水通过冷却水管、电动三通阀、电动二通阀与冷冻水管连接为空调末端提供冷水，通过表冷器对新风进行冷却，新风降温到第一预设值时，通过送风机、送风管将冷却后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，最后通过排风口排出。
当室外温度在第四温度区间时，开启进风口和排风孔，关闭回风口和冷机，新风通过进风口进入空调末端，通过送风机、送风管将冷却后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，最后通过排风口排出。
当室外温度在第五温度区间时，开启进风口、排风口、回风口，关闭冷机，新风通过进风管进入空调末端并与从回风口进入的回风混合达到第二预设值时，通过送风机、送风管将加热后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，其中一部分热风经排风口排出，另一部分再通过回风口返回空调末端与新风进行混合，通过送风机、送风管将加热后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，如此反复即可达到散热的效果。
优选的，第一温度区间为室外温度大于35℃，
第二温度区间为室外温度在30℃-35℃，
第三温度区间为室外温度在25℃-30℃，
第四温度区间为室外温度在18℃-25℃，
第五温度区间为室外温度小于18℃，
第一预设值为25℃，
第二预设值为18℃。
本发明的有益效果是：
1)本发明能够根据室外温度，控制该装置对数据中心进行散热处理，不仅能够达到对数据中心散热的目的，而且大大减少能耗，降低了生产成本。
2)本发明冷却系统能够对水进行冷却，达到对新风冷却的目的，从而达到对IT设备降温的目的，提高了工作效率。
3)本发明机柜设有多个，多个机柜均匀分布在IT设备室，机柜用于安装 IT设备，不仅能够保证IT设备的安全，而且方便集中维护，大大提高了工作效率。
4)本发明送风支管设有多个，多个送风支管与多个机柜一一对应，用于将冷却之后的新风输送到IT设备室中，对IT设备进行散热，保证了IT设备的正常运行，提高了工作效率。
5)本发明空调末端包括空调末端本体、表冷器、送风机，所述空调末端本体的一侧壁上开有回风口、另一侧壁上开有送风口，且送风口与进风管的一端相配合，所述表冷器安装在空调末端的中部，并与冷冻水管相配合，所述送风机安装在表冷器的上方，并与送风管相配合，空调末端用于对新风或者回流风进行降温，并在送风机的作用下输送到IT设备室中，对机柜中的IT设备进行散热，保证了IT设备的正常运行，提高了工作效率。
6)本发明冷机包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器安装在冷凝器的上方，用于对冷却水进行冷却，通过表冷器对新风冷却，保证了IT设备的正常运行，大大提高了工作效率。
附图说明
附图1是本发明一种双层集装箱数据中心制冷系统结构示意图。
附图2是本发明一种双层集装箱数据中心制冷系统空调末端的结构示意图。
图中：1、第一集装箱；2、第二集装箱；3、冷机；4、蒸发器；5、冷凝器；6、冷冻水管；7、冷冻水泵；8、电动三通阀；9、电动二通阀；10、冷却水泵；11、冷却水管；12、换热器；13、热水泵；14、热水锅炉；15、连接水管；16、烟囱；17、监控室；18、进风口；19、冷水塔；20、进风管；21、连接管；22、电池室；23、隔板；24、空调末端；2401、空调末端本体；2402、表冷器；2403、回风口；2404、送风口；2405、送风机；25、送风管；26、机柜；27、排风口；28、IT设备室。
具体实施方式
下面结合附图1-2，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做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种双层集装箱数据中心制冷系统，包括第一集装箱1和第二集装箱2，所述第一集装箱1安装在第二集装箱2的顶部，第一集装箱1的内部设有两个隔板23、两个隔板23将第一集装箱1分割成三个区域，从右到左依次为用于放置监控设备的监控室17、用于放置电池组的电池室22和用于放置IT设备的IT设备室28，在第二集装箱2的内部设有冷却系统，所述IT设备室28的内部设有机柜26、送风管25、空调末端24，所述送风管25设在机柜26的上方，送风管25的一端安装在空调末端24，且在送风管25上安装有送风支管，在第一集装箱1的一侧壁上开有排风口27、另一侧壁上开有进风口18，在进风口 18上安装有进风管20，所述进风管20的一端安装在第一集装箱1的侧壁上，与进风口18相配合，进风管20的另一端贯穿两个隔板23与空调末端24相连接，且在进风管20上安装有进风支管，进风支管设有两个，两个进风支管分别为监控室28和电池室22提供新风，为监控室28和电池室22进行散热。
在第一集装箱1的顶部安装有冷水塔19，且冷水塔19通过连接管21与冷却系统相连接；能够根据室外温度，控制该装置对数据中心进行散热处理，不仅能够达到对数据中心散热的目的，而且大大减少能耗，降低了生产成本。
所述冷却系统包括冷机3、冷冻水管6、冷却水管11、换热器12、热水泵 13、连接水管15、热水锅炉14，在热水锅炉14的一侧安装有烟囱16，所述烟囱16的一端贯穿第二集装箱2的侧壁延伸到第二集装箱2的外侧，所述连接水管15的一端安装在换热器12上、另一端安装在热水锅炉14上，所述热水泵13安装在连接水管15上，所述冷冻水管6的一端安装在冷机3上、另一端安装在空调末端24上，且在冷冻水管6上安装有冷冻水泵7，所述冷却水管 11的一端安装在冷机3上、另一端安装在换热器12上，且在冷却水管11上安装有冷却水泵10，在冷冻水管6和冷却水管11上安装有电动三通阀8和电动二通阀9；冷却系统能够对水进行冷却，达到对新风冷却的目的，从而达到对 IT设备降温的目的，提高了工作效率。
所述机柜26设有多个，多个机柜26均匀分布在IT设备室28，机柜26 用于安装IT设备，不仅能够保证IT设备的安全，而且方便集中维护，大大提高了工作效率。
所述送风支管设有多个，多个送风支管与多个机柜26一一对应，用于将冷却之后的新风输送到IT设备室28中，对IT设备进行散热，保证了IT设备的正常运行，提高了工作效率。
所述空调末端24包括空调末端本体2401、表冷器2402、送风机2405，所述空调末端本体2401的一侧壁上开有回风口2403、另一侧壁上开有送风口 2404，且送风口2404与进风管20的一端相配合，所述表冷器2402安装在空调末端24的中部，并与冷冻水管6相配合，所述送风机2405安装在表冷器2402 的上方，并与送风管25相配合，空调末端24用于对新风或者回流风进行降温，并在送风机2405的作用下输送到IT设备室28中，对机柜26中的IT设备进行散热，保证了IT设备的正常运行，提高了工作效率。
所述冷机3包括蒸发器4和冷凝器5，所述蒸发器4安装在冷凝器5的上方，用于对冷却水进行冷却，通过表冷器2402对新风冷却，保证了IT设备的正常运行，大大提高了工作效率。
一种双层集装箱数据中心，包括上述的双层集装箱制冷系统。
一种双层集装箱数据中心制冷系统的控制方法，包括如下步骤：
当室外温度在第一温度区间时，关闭进风口18、排风口27、电动二通阀9，打开冷机3为表冷器2402提供冷冻水，通过表冷器2402内的冷冻水为回流到空调末端24的风进行降温，带回流风降到第一预设值时，通过送风机2405将冷却风从送风管25输入到IT设备室28，为机柜26内的IT设备进行散热，最后通过冷水塔19为冷凝器5降温冷却，如需热水则开启换热器12，最大限度利用冷机3余热。
当室外温度在第二温度区间时，打开进风口18和排风口27，关闭回风口 2403，开启冷机3，冷机3产生的冷水从冷冻管输送到表冷器2402，并对进风管20进入的新风进行冷却，当新风降温到第一预设值时，通过送风机2405、送风管25将冷却后的新风输送到IT设备室28，为机柜26内的设备进行散热，最后通过排风口27排出。
当室外温度在第三温度区间时，开启进风口18和排风孔，关闭回风口2403 和冷机3，仅开启冷却水泵10，开启冷却水管11和冷冻水管6间的电动二通阀9，通过电动三通阀8关闭至冷机3的管段，通过冷水塔19将水冷却，冷却后的水通过冷却水管11、电动三通阀8、电动二通阀9与冷冻水管6连接为空调末端24提供冷水，通过表冷器2402对新风进行冷却，新风降温到第一预设值时，通过送风机2405、送风管25将冷却后的新风输送到IT设备室28，为机柜26内的设备进行散热，最后通过排风口27排出。
当室外温度在第四温度区间时，开启进风口18和排风孔，关闭回风口 2403和冷机3，新风通过进风口18进入空调末端24，通过送风机2405、送风管25将冷却后的新风输送到IT设备室28，为机柜26内的设备进行散热，最后通过排风口27排出。
当室外温度第五温度区间时，开启进风口18、排风口27、回风口2403，关闭冷机3，新风通过进风管20进入空调末端24并与从回风口2403进入的回风混合达到第二预设值时，通过送风机2405、送风管25将加热后的新风输送到IT设备室28，为机柜26内的设备进行散热，其中一部分热风经排风口27 排出，另一部分再通过回风口2403返回空调末端24与新风进行混合，通过送风机2405、送风管25将加热后的新风输送到IT设备室28，为机柜26内的设备进行散热，如此反复即可达到散热的效果。
第一温度区间为室外温度大于35℃，
第二温度区间为室外温度在30℃-35℃，
第三温度区间为室外温度在25℃-30℃，
第四温度区间为室外温度在18℃-25℃，
第五温度区间为室外温度小于18℃，
第一预设值为25℃，
第二预设值为18℃。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种双层集装箱制冷系统，包括第一集装箱和第二集装箱，其特征在于，所述第一集装箱安装在第二集装箱的顶部，第一集装箱的内部设有两个隔板、两个隔板将第一集装箱分割成三个区域，从右到左依次为用于放置监控设备的监控室、用于放置电池组的电池室和用于放置IT设备的IT设备室，在第二集装箱的内部设有冷却系统，所述IT设备室的内部设有机柜、送风管、空调末端，所述送风管设在机柜的上方，送风管的一端安装在空调末端，且在送风管上安装有送风支管，在第一集装箱的一侧壁上开有排风口、另一侧壁上开有进风口，在进风口上安装有进风管，所述进风管的一端安装在第一集装箱的侧壁上，与进风口相配合，进风管的另一端贯穿两个隔板与空调末端相连接，在第一集装箱的顶部安装有冷水塔，且冷水塔通过连接管与冷却系统相连接；
当室外温度在第一温度区间时，关闭进风口、排风口、电动二通阀，打开冷机为表冷器提供冷冻水，通过表冷器内的冷冻水为回流到空调末端的风进行降温，带回流风降到第一预设值时，通过送风机将冷却风从送风管输入到IT设备室，为机柜内的IT设备进行散热，最后通过冷水塔为冷凝器降温冷却，如需热水则开启换热器，最大限度利用冷机余热；
当室外温度在第二温度区间时，打开进风口和排风口，关闭回风口，开启冷机，冷机产生的冷水从冷冻管输送到表冷器，并对进风管进入的新风进行冷却，当新风降温到第一预设值时，通过送风机、送风管将冷却后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，最后通过排风口排出；
当室外温度在第三温度区间时，开启进风口和排风孔，关闭回风口和冷机，仅开启冷却水泵，开启冷却水管和冷冻水管间的电动二通阀，通过电动三通阀关闭至冷机的管段，通过冷水塔将水冷却，冷却后的水通过冷却水管、电动三通阀、电动二通阀与冷冻水管连接为空调末端提供冷水，通过表冷器对新风进行冷却，新风降温到第一预设值时，通过送风机、送风管将冷却后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，最后通过排风口排出；
当室外温度在第四温度区间时，开启进风口和排风孔，关闭回风口和冷机，新风通过进风口进入空调末端，通过送风机、送风管将冷却后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，最后通过排风口排出；
当室外温度在第五温度区间时，开启进风口、排风口、回风口，关闭冷机，新风通过进风管进入空调末端并与从回风口进入的回风混合达到第二预设值时，通过送风机、送风管将加热后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，其中一部分热风经排风口排出，另一部分再通过回风口返回空调末端与新风进行混合，通过送风机、送风管将加热后的新风输送到IT设备室，为机柜内的设备进行散热，如此反复即可达到散热的效果。
2.根据权利要求1所述的一种双层集装箱制冷系统，其特征在于，所述冷却系统包括冷机、冷冻水管、冷却水管、换热器、热水泵、连接水管、热水锅炉，在热水锅炉的一侧安装有烟囱，所述烟囱的一端贯穿第二集装箱的侧壁延伸到第二集装箱的外侧，所述连接水管的一端安装在换热器上、另一端安装在热水锅炉上，所述热水泵安装在连接水管上，所述冷冻水管的一端安装在冷机上、另一端安装在空调末端上，且在冷冻水管上安装有冷冻水泵，所述冷却水管的一端安装在冷机上、另一端安装在换热器上，且在冷却水管上安装有冷却水泵，在冷冻水管和冷却水管上安装有电动三通阀和电动二通阀。
3.根据权利要求1所述的一种双层集装箱制冷系统，其特征在于，所述机柜设有多个，多个机柜均匀分布在IT设备室。
4.根据权利要求3所述的一种双层集装箱制冷系统，其特征在于，所述送风支管设有多个，多个送风支管与多个机柜一一对应。
5.根据权利要求1所述的一种双层集装箱制冷系统，其特征在于，所述空调末端包括空调末端本体、表冷器、送风机，所述空调末端本体的一侧壁上开有回风口、另一侧壁上开有送风口，且送风口与进风管的一端相配合，所述表冷器安装在空调末端的中部，并与冷冻水管相配合，所述送风机安装在表冷器的上方，并与送风管相配合。
6.根据权利要求1所述的一种双层集装箱制冷系统，其特征在于，所述冷机包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器安装在冷凝器的上方。
7.一种双层集装箱数据中心，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项中所述的双层集装箱制冷系统。
8.根据权利要求1所述的一种双层集装箱制冷系统的控制方法，其特征在于，第一温度区间为室外温度大于35℃，
第二温度区间为室外温度在30℃-35℃，
第三温度区间为室外温度在25℃-30℃，
第四温度区间为室外温度在18℃-25℃，
第五温度区间为室外温度小于18℃，
第一预设值为25℃，
第二预设值为18℃。
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