CN112628936A - 一种基于机房混合工况的制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于机房混合工况的制冷系统，包括，机房单元，制冷区域和控制模组，制冷区域内设置有热管交换制冷单元和精密空调制冷单元，热管交换制冷单元的吸热设备不耗电，且可以一直处于工作状态，精密空调制冷单元的工作频率可以由控制模组内的控制单元来调节。本发明提出的数据中心的制冷系统可以降低能耗，节约电能。

Description

一种基于机房混合工况的制冷系统
本发明是针对申请号为202010460734.3，申请日为2020.05.27，发明名称为一种数据中心的制冷系统的分案申请。
技术领域
本发明涉及数据中心冷源设计领域，特别涉及一种基于机房混合工况的制冷系统。
背景技术
随着信息产业及社会经济的不断发展，数据中心的建设规模和数量都在高速增长。数据中心的散热量也在飞速攀升，为保证数据中心的正常运行，需全年开启精密空调系统以排出机房内数据中心所产生的热量。
随着数据中心的竞争加剧，运营成本的压力增大，如何实现精密空调冷却系统的节能迫在眉睫。目前的精密空调冷却系统制冷方式单一，数据中心的精密空调系统的供回水温差仍按照普通民用的5℃温差设计，较小的水温差使得供水流量增大，供水输配能耗较大。
鉴于常规用于数据中心的精密空调系统制冷方式单一、初投资较高、运行费用高及能耗高等问题，需要综合考虑精密空调系统的节能性、优化精密空调系统的各组成部分，提升整个系统的总效率、降低初投资。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种基于机房混合工况的制冷系统，该制冷系统可以节约电能，降低能耗，减少投资费用。
为实现上述目的，本发明提出一种基于机房混合工况的制冷系统，包括，
机房单元，用于设置至少两列服务器机柜；
制冷区域，设置在所述机房单元的一侧，所述制冷区域通过送风通道连接所述机房单元，所述制冷区域产生的冷空气通过所述送风通道进入所述机房单元，所述服务器机柜产生的热量从所述至少两列服务器机柜中相邻两列服务器机柜之间形成热通道流出，进入所述制冷区域；
所述制冷区域内设置有热管交换制冷单元和精密空调制冷单元；所述热管交换制冷单元和所述精密空调制冷单元并联分布；
其中，所述热管交换制冷单元包括：
吸热设备，设置在所述机房单元的侧壁上，连通所述机房单元和所述制冷区域，所述机房单元内的热空气通过所述吸热设备，所述热空气与所述吸热设备内的制冷剂进行热交换，以对所述热空气进行降温作业，所述制冷剂吸热后形成气体；
冷凝设备，设置在所述机房单元的顶部上，所述制冷剂形成的所述气体通过第一管路进入所述冷凝设备，所述冷凝设备将所述气体转换成液体的所述制冷剂，所述制冷剂通过第二管路进入所述吸热设备；
其中，所述精密空调制冷单元包括：
精密空调，设置于所述机房单元和所述制冷区域之间的墙体上，位于所述吸热设备的下方，所述精密空调对经过所述吸热设备的所述热空气进行降温作业；
所述制冷系统还包括控制模组，所述控制模组包括：
控制单元；
第一传感器，设置在所述机房单元内，位于所述吸热设备的一侧，所述第一传感器电性连接所述控制单元，所述第一传感器用于采集进入所述吸热设备的所述热空气的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第一传感器发送的温度定义为第一温度；
第二传感器，设置在制冷区域内，位于所述精密空调的回风位置上，所述第二传感器电性连接所述控制单元，所述第二传感器用于采集进入所述精密空调的所述热空气的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第二传感器发送的温度定义为第二温度；
第三传感器，设置在所述送风通道内，位于所述精密空调的底部，所述第三传感器电性连接所述控制单元，所述第三传感器用于采集冷空气的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第三传感器发送的温度定义为第三温度；
其中，当所述第一温度小于第一阈值，则判断所述第二温度是否等于所述第三温度，若是，则所述控制单元控制所述热管交换制冷单元作业，停止所述精密空调制冷单元工作。
进一步地，所述精密空调制冷单元还包括风机；所述风机，设置在所述送风通道上，位于所述精密空调的下方；当所述第一温度大于所述第一阈值时，则所述控制单元增加所述风机的工作频率；
或者；
所述精密空调制冷单元还包括电动水阀；所述电动水阀，设置在所述精密空调的冷冻水回管上；当所述第一温度小于所述第一阈值，且所述第二温度不等于所述第三温度，则判断所述第二温度和所述第三温度的差值是否大于第二阈值，若是，所述控制单元则增加所述电动水阀的开度，若否，所述控制单元则减少所述电动水阀的开度。
进一步地，所述第一阈值的范围在25-35℃；所述第二阈值的范围在5-8℃。
进一步地，所述电动水阀的开度被分成至少10级，每一所述开度对应10%的流量，所述第二温度与所述第三温度的差值被分成至少10级，当所述第二温度与所述第三温度的差值以1℃为基准变化时，所述控制单元调节所述电动水阀至对应的开度。
进一步地，所述吸热设备包括一蒸发器，所述蒸发器内设置有所述制冷剂，当所述热空气经过所述蒸发器时，所述制冷剂与所述热空气进行热交换，以将所述制冷剂转换成气体。
进一步地，所述冷凝设备包括冷凝器，风扇和洒水盘，所述风扇和所述洒水盘设置在所述冷凝器上，所述风扇和所述洒水盘电性连接至所述控制单元。
进一步地，所述控制模组还包括第四传感器；
所述第四传感器，设置在所述冷凝设备上，所述第四传感器电性连接所述控制单元，所述第四传感器用于采集室外的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第四传感器发送的温度定义为第四温度；
当所述第四温度小于第一预设温度时，所述风扇处于停止状态；当所述第四温度大于所述第一预设温度且小于第二预设温度时，所述控制单元控制所述风扇工作；当所述第四温度大于所述第二预设温度且小于第三预设温度时，所述控制单元控制所述风扇和所述洒水盘同时作业；当所述第四温度大于所述第三预设温度时，所述风扇和所述洒水盘处于停止状态。
进一步地，所述第一预设温度为2℃，所述第二预设温度为10℃，所述第三预设温度为25℃。
进一步地，所述精密空调制冷单元还包括冷冻水循环泵，压缩机和蓄冷罐，所述冷冻水循环泵，所述压缩机和所述蓄冷罐设置在所述机房单元的顶部上。
进一步地，当所述电动水阀的开度减小时，所述控制单元降低所述压缩机的工作频率；当所述电动水阀的开度增加时，所述控制单元增加所述压缩机的工作频率。
综上所述，本发明提出一种基于机房混合工况的制冷系统，该制冷系统包括机房单元，制冷区域和控制模组，在制冷区域内设置有热管交换制冷单元和精密空调制冷单元，该热管交换制冷单元的吸热设备通过热交换对热空气进行降温，因此吸热设备不耗电，且可以一直处于工作状态。通过该制冷系统的控制模组还可以控制精密空调的开启或精密空调的工作频率，由此实现节约电能，降低能耗的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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：本实施例中数据中心的系统简要示意图。
图2：本实施例中数据中心的简要示意图。
图3：本实施例中热管交换制冷单元的简要示意图。
图4：本实施例中精密空调制冷单元的简要示意图。
图5：本实施例中数据中心的制冷系统的简要示意图。
图6：本实施例中控制模组的框图。
图7：本实施例中热管交换制冷单元和精密空调制冷单元和传感器的位置示意图。
图8：本实施例中热管交换制冷单元和精密空调制冷单元的控制流程图。
图9：本实施例中该制冷系统的空气流通示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提出一种数据中心系统100，该数据中心系统100包括可以经由网络101相互通信的多个数据中心103。网络101可以是多种不同网络（包括因特网、局域网（LAN），蜂窝或者其它电话网络，内部网，其它公用和/或专用网络，及其组合等）。
如图1所示，在本实施例中，该数据中心103操作用于向跨越宽泛地理范围的多个计算设备102提供服务。计算设备102可以处于全世界各种地区，国家和大陆并且经由网络101访问数据中心103。数据中心103 通常处于不同地理位置并且各自通常对来自地理上与数据中心最近的计算设备102的请求做出响应。取而代之，数据中心103可以对来自以除了地理距离之外的方式确定（比如基于网络延时、基于网络带宽等确定）为与数据中心103最近的计算设备102的请求做出响应。数据中心103 可以由多种不同类型的计算设备102（比如桌面型计算机、膝上型计算机、移动站、娱乐装置、电视、以通信方式耦合到显示设备的机顶盒、蜂窝或者其它无线电话、游戏控制台、汽车计算机等）访问。
如图1所示，在本实施例中，数据中心103可以向计算设备102提供多种不同服务中的一个或者多个服务。例如数据中心103可以提供社交联网服务，电子邮件服务，消息接发服务，图像和/或视频共享服务、游戏或者其它娱乐服务等中的一个或者多个服务。数据中心103维护各种数据作为提供服务的部分。维护的特定数据可以基于特定服务（比如用于用户的账户信息、用户发送和/或接收的电子邮件、用户上传的图像等）而变化。
如图1所示，在本实施例中，每个数据中心103包括操作用于提供一个或者多个服务的一个或者多个服务器计算机。与计算机设备102的上文讨论相似，这些服务器计算机可以是多种不同类型的计算设备。每个数据中心103通常包括多个服务器计算机（例如大约数以十计、数以百计或者甚至更多服务器计算机）。数据中心103也称为服务器群（farm）。然而应当注意任何数目的数据中心103可以包括小数目的服务器计算机（例如少于十个服务器计算机）。
如图2所示，在本实施例中，该数据中心103包括机房单元200和制冷区域300，制冷区域300位于机房单元200的一侧，制冷区域300为机房单元200提供冷气。
如图2-图3所示，在本实施例中，在制冷区域300内设置有热管交换制冷单元，所述热管交换制冷单元包括吸热设备310和冷凝设备314。在本实施例中，该吸热设备310包括蒸发器310a和制冷剂单元310b，制冷剂单元310b设置在蒸发器310a内，制冷剂单元310b内设置有制冷剂，所述制冷剂例如为氟利昂或者通用的氟或者含氟的化合物或者混合物，当然也可以采用其它的制冷剂。在本实施例中，该吸热设备310内的氟利昂遇到热空气时，会与热空气进行热交换，从而对热空气进行降温，同时氟利昂吸热会形成气体，也就是说该吸热设备310通过物理换热的方式对热空气进行降温，也就是说该吸热设备310不耗电，因此该吸热设备310可以一直处于工作状态，也就是24H处于工作状态。
如图3所示，在本实施例中，该吸热设备310通过第一管路312连接冷凝设备314，冷凝设备314通过第二管路313连接吸热设备310，由此形成循环管路，吸热设备310产生的气体通过第一管路312进入冷凝设备314，冷凝设备314产生的液体通过第二管路313进入吸热设备310，第一管路312可以为气体管路，第二管路313可以为液体管路。需要说明的是，冷凝设备314形成的液体是指液体的制冷剂，液体的制冷剂通过第二管路313进入吸热设备310内，进行循环利用。
如图3所示，在本实施例中，该冷凝设备314包括一冷凝器314a，气体在冷凝器314a内进行热交换，从而释放出热量，变成液体。该冷凝设备314还包括一风扇314b和洒水盘314c。风扇314b和洒水盘314c位于冷凝器314a上。风扇314b和洒水盘314c可以为冷凝器314a进行降温。
如图3所示，在本实施例中，该热管交换制冷单元的吸热设备310形成的气体通过第一管路312进入冷凝设备314内，气体在冷凝设备314内进行放热，形成液体，液体通过第二管路313进入吸热设备310内。由于吸热设备310通过物理方式进行换热，因此该吸热设备310不耗电，可以一直处于工作状态，也就是处于24H不间断的工作状态。在本实施例中，由于吸热设备310内的制冷剂吸热变成气体，气体的密度低，因此可以通过第一管路312进入冷凝设备314内，因此，不需要在冷凝设备314内设置压缩机，因此该冷凝设备314也可以降低能耗。该热管交换制冷单元的冷凝设备314也仅有风扇314b耗电，因此热管交换制冷单元的耗电量非常低。
如图4所示，在本实施例中，精密空调制冷单元包括精密空调320，风机321，电动水阀322，冷冻水循环泵325，螺杆压缩机326和蓄冷罐327。在本实施例中，该精密空调320通过冷冻水回管323和冷冻水循环泵325连接，然后和螺杆压缩机326连接，螺杆压缩机326连接蓄冷罐327，蓄冷罐327通过冷冻水供管324连接精密空调320，精密空调320，冷冻水循环泵325，螺杆压缩机326和蓄冷罐327形成循环水路。同时在冷冻水回管323靠近精密空调320的位置上设置有电动水阀322，电动水阀322电性连接控制单元，也就是控制单元可以控制电动水阀322的开度。在本实施例中，可以将电动水阀322的开度设计成例如10级，每一级的开度约为10%，每一级的开度对应10%的流量，当电动水阀322的开度变大时，螺杆压缩机326的功率也增加，也就是精密空调320的制冷效果增强，当电动水阀322的开度变小时，螺杆压缩机326的功率也减小，也就是精密空调320的制冷效果减弱。当然，在一些实施例中，还可以将该电动水阀322的开度设计成至少10级，例如设计成15级或20级。
如图5所示，本实施例提出一种基于机房混合工况的制冷系统，该制冷系统包括数据中心103和控制模组400，该数据中心103包括机房单元200和制冷区域300，控制模组400电性连接机房单元200和制冷区域300。
如图5-图6所示，图6显示为图5的控制模组400的简要示意图。在本实施例中，控制模组400包括用于对制冷区域300或机房单元200或其他设备进行控制的控制单元400b。并且，控制模组400还可包括输入部400a，存储部400c，显示部400d及通信部400e中的至少一个。
由于图6所示的结构要素并非必要的结构要素，因而可体现设有比图6所示的结构要素更多的结构要素或设有比图6所示的结构要素更少的结构要素的该控制模组400，并且，控制模组400还可包括用于模拟作为控制对象的设备或装备的耗电量或用于提供与作为控制对象的设备或装备的耗电量相关的用户界面的多种结构要素。
如图6所示，在本实施例中，输入部400a作为接收用于控制控制模组400的用户输入的单元，用户可通过该输入部400a来生成用于控制该控制模组400的动作的输入数据。该输入部400a可由例如键盘(key pad)，薄膜开关(dome switch)，触控板(定压或静电式)，滚轮，滚轮开关等来构成。触控板可以为与显示部400d相互构成层结构的触摸屏。例如，该输入部400a可通过将要后述的用于显示设备的状态信息、设备的耗电量或节能率等的图形对象来接收该控制输入。作为一例，在用户点击或触摸显示于画面上的该图形对象的情况下，控制单元400b可以以与通过输入部400a接收的输入相对应地设定节能率等特定值，并与此相对应地，可执行决定控制方案的组合或根据已决定的控制方案的组合来控制设备或装备的动作。此时，控制单元400b可通过显示部400d在画面输出该动作的执行过程或执行结果。其中，该图形对象可以为显示部400d所输出的画面所包含的各种图表、图标或指示器。本发明一实施例的控制单元400b为用于控制控制模组400所包括的结构要素或与控制模组400相连接的结构要素的单元。控制单元400b为用于控制控制模组400所包括的结构要素或与控制模组400相连接的结构要素的单元。作为一例，在设备为空气调节器的情况下，空气调节器可根据按照设定温度或空间负荷设定的负荷系数(duty rate)来进行开启/关闭的运行。因此，控制单元400b依据控制对象区域的状态信息(或环境信息)或控制对象区域的外部和/或内部负荷，来使设备或装备根据符合情况的可变的负荷系数运行，从而可提高设备或装备的节能率。
如图6所示，存储部400c可存储设备或装备的节能率(或耗电量)和该节能率(耗电量)与至少一个控制方案的组合之间的关系。该存储部400c可存储用于处理及控制该控制单元400b的程序，还可以执行用于临时存储输入/输出数据的功能。该存储部400c可包括闪存型存储器，硬盘型存储器、固态磁盘，微型多媒体卡类型存储器，卡类型的存储器，随机存取存储器，静态随机存取存储器，只读存储器，电可擦除可编程只读存储器，可编程只读存储器，磁存储器、磁盘、光盘中的至少一种类型的存储介质。并且，该控制模组400可运行在互联网上起到该存储部400c的存储功能的网络存储器。
如图6所示，显示部400d作为以无线或有线的方式与控制模组400相连接的显示装置，用于显示并输出在该控制模组400处理的信息。例如，该显示部400d可显示与由该控制模组400提供的功能相关的用户界面(UI，User Inter face)或图形用户界面(GUI，GraphicUser Interface)。因此，显示部400d可以以文本或图表等多种形态在画面输出由控制单元400b计算的设备或装备的能源使用量和/或节能率。并且，控制单元400b可将设备或装备的图形对象整合于各种图面上的与设置该设备或装备的位置相对应的位置，并通过显示部400d在画面上输出该图形对象。因此，用户通过选择借助显示部400d输出于画面上的图形对象，来可使控制单元400b通过显示部400d在画面上输出与被选择的图形对象相对应的设备或装备的状态信息或控制指令列表等。此时，该显示部400d可包括例如液晶显示器，薄膜晶体管液晶显示器，有机发光二极管，柔性显示器(flexible display)，三维显示器(3Ddisplay)中的至少一个。并且，可根据该控制模组400的形态，来存在两个以上的显示部400d。例如，在该控制模组400可同时设有外部显示装置和内部显示装置(未图示)。
如图6所示，控制模组400还可包括通信部400e。通信部400e可直接与设备（制冷单元）进行收发控制指令、控制程序或控制程序的执行结果等，或者通信部400e可与该设备进行收发控制指令、控制程序或控制程序的执行结果等。该通信部400e可接收由该设备的控制结果及关于控制处理过程的信息。并且，该通信部400e可从多个控制点接收多个设备的多种信息(例如，状态信息)。该通信部400e可与外部终端进行有线/无线数据通信。该通信部400e可包括用于使用蓝牙，紫蜂协议，超宽带，有线/无线通用串行总线(Wire/Wire lessUSB)，近场通信(NFC，Near Field Communication)，有线/无线局域网或移动通信网中的一个以上的电子部件。
需要说明的是，图6仅作为控制模组400的举例说明，不作为控制模组400的限定，控制模组400还可以设置有其他部件，例如还可以设置有信息分类部和信息分析部，所述信息分析部连接所述信息分类部，所述信息分类部用于收集报警信息，所述信息分析部用于分析所述报警信息，并将该所述报警信息发送至控制单元400b中。
如图5-图6所示，在本实施例中，该控制模组400可以对机房单元200和制冷区域300实现远程遥控，遥测和遥信；同时还可以对机房单元200的温度或湿度进行实时监控并形成历史曲线；该控制模组400可以采用物联网和云计算技术，实现数据的远程传输和云端计算，实现对机房单元200和制冷区域300的在线管理。该控制模组400还可以监测机房单元200和制冷区域300的能耗使用情况，并自动生成能耗报告。
如图图7所示，图7显示为热管交换制冷单元和精密空调制冷单元的位置示意图。在本实施例中，该制冷区域300设置在机房单元200的一侧，该机房单元200包括服务器机柜201和墙体202，服务器机柜201设置在机房单元200内，通过墙体202将机房单元200和制冷区域300隔开。在本实施例中，该机房单元200内可包括至少两列服务器机柜201，两列服务器机柜201可以背靠背设置，每列服务器机柜201内至少包括若干个服务器。相邻两列服务器机柜201之间形成热通道，即服务器机柜201产生的热量从热通道内流出，以进入制冷区域300。
如图7所示，在本实施例中，控制模组400（请参阅图6）还包括多个传感器，所述多个传感器例如为第一传感器411a，第二传感器411b和第三传感器411c和第四传感器411d。第一传感器411a，第二传感器411b和第三传感器411c和第四传感器411d均电性连接至控制模组400，同时风扇314b，风机321和电动水阀322也电性连接至控制模组400，也就是电性连接至控制单元400b。第一传感器411a设置在机房单元200内，且靠近吸热设备310，第二传感器411b设置在制冷区域300内，位于精密空调320的回风位置上。第三传感器411c设置在送风通道330内，且位于精密空调320的下方。第四传感器411d设置在冷凝设备314上。
如图6-图7所示，在本实施例中，吸热设备310设置在墙体202上，位于机房单元200和制冷区域300之间，连通机房单元200和制冷区域300。冷凝设备314设置在机房单元200的顶部上。机房单元200内的服务器机柜201产生的热空气通过热回风通道后通过吸热设备310，因此第一传感器411a可以监测到通过吸热设备310的热空气的温度，并将采集到的温度发送至控制模组400，所述控制模组400的控制单元400b将该温度定义为第一温度。第一传感器411a用于控制风机321的工作频率，当第一传感器411a采集的温度过高，则通过控制单元400b调节风机321的工作频率。
如图3和图6-图7所示，在本实施例中，精密空调320设置在制冷区域300内，精密空调320可以靠在墙体202上，位于吸热设备310的下方。冷冻水循环泵325，螺杆压缩机326和蓄冷罐327设置在机房单元200的顶部上。第二传感器411b设置在精密空调320的回风口的位置上，在精密空调320的出风口的位置上设置有第三传感器411c。所述第二传感器411b用于采集进入精密空调320的空气的温度，并将该温度发送至控制模组400，所述控制模组400的控制单元400b将第二传感器411b发送的温度定义为第二温度，由于机房单元200产生的热空气首先经过吸热设备310进行降温，然后在进入精密空调320中，因此第一传感器411a采集的温度值大于第二传感器411b采集的温度值，也就是第一温度大于第二温度。所述第三传感器411c设置在送风通道330内，也就是说制冷区域300形成的冷气通过送风通道330进入机房单元200内，第三传感器411c用于采集进入机房单元200的冷气的温度，并将该采集的温度发送至控制模组400，所述控制模组400的控制单元400b将第三传感器411c发送的温度定义为第三温度。在本实施例中，第二传感器411b和第三传感器411c用于控制电动水阀322的开度。
如图3，图6-图7所示，在本实施例中，第四传感器411d设置在冷凝设备314上，第四传感器411d用于采集室外的温度，也就是采集环境的温度，并将第四传感器411d将采集的温度发送至控制模组400，控制模组400的控制单元400b将第四传感器411d发送的温度定义为第四温度。当第四温度小于第一预设温度时，风扇314b处于停止状态，当第四温度大于第一预设温度且小于第二预设温度时，所述控制单元400b则控制所述风扇314b工作；当第四温度大于第二预设温度且小于第三预设温度时，所述控制单元400b则控制所述风扇314b和洒水盘314c工作；当第四温度大于第三预设温度时，所述控制单元400b则控制所述风扇314b和洒水盘314c停止工作，此时热管交换制冷单元基本处于停止状态，也就是热管交换制冷单元基本不进行制冷作业，依靠精密空调制冷单元进行制冷作业，从而达到节省电力的作用。在本实施例中，第一预设温度例如为2℃，第二预设温度例如为10℃，第三预设温度例如为25℃，也就是说当第四温度小于2℃时，所述风扇314b处于停机状态；当第四温度大于2℃且小于10℃时，所述控制单元400b控制风扇314b工作，当第四温度大于10℃且小于25℃时，所述控制单元400b则控制风扇314b和洒水盘314c同时工作，当第四温度大于25℃时，所述控制单元400b则控制风扇314b和洒水盘314c停止工作，也就是说进入冷凝设备314内的气体不再通过风扇314b和洒水盘314c进行冷却，也就是热管交换制冷单元基本处于停止状态，也就是热管交换制冷单元基本不进行制冷作业，仅靠精密空调制冷单元进行制冷作业，从而达到节省电力的作用。在本实施例中，风扇314b的转速是可以调节的，当第四温度在2-25℃变化时，风扇314b的转速随着温度的升高而提高。
如图7-图8所示，图8显示为热管交换制冷单元和精密空调制冷单元的控制流程图，在本实施例中，该热管交换制冷单元和精密空调制冷单元并联分布，但是热管交换制冷单元和精密空调制冷单元共用一个控制模组400（请参考图6），且通过控制模组400的控制单元400b可以控制精密空调制冷单元的工作频率。首先将第一传感器411a，第二传感器411b和第三传感器411c将采集的温度发送至控制单元400b，控制单元400b依次将第一传感器411a，第二传感器411b和第三传感器411c定义为第一温度，第二温度和第三温度。所述控制单元400b并判断第一温度是否大于第一阈值，如果第一温度大于第一阈值，则表示机房单元200内的温度值较高，需要增加风机321的工作频率；如果第一温度小于第一阈值，则判断第二温度是否等于第三温度，如果第二温度等于第三温度，控制单元400b则关闭精密空调制冷单元，但是将风机321保持工作状态，热管交换制冷单元处于工作状态，也就是机房单元内的热空气通过热管交换制冷单元后的温度可以符合机房单元的温度，此时可以关闭精密空调制冷单元，从而达到节省电力的作用；如果第二温度不等于第三温度，则判断第二温度和第三温度的差值是否大于第二阈值，如果第二温度和第三温度的差值大于第二阈值，则表示第二温度和第三温度的差值较大，则增加电动水阀322的开度，螺杆压缩机326的工作频率也增加，也就是增加精密空调制冷单元的制冷效果，且保持热管交换制冷单元处于工作状态；如果第二温度和第三温度的差值小于第二阈值，则表示第二温度和第三温度差值较小，则可以减少电动水阀322的开度，螺杆压缩机326的工作频率也减小，也就是减小精密空调制冷单元的制冷效果，且保持热管交换制冷单元处于工作状态。例如，当第一传感器411a采集的温度例如为33℃，且控制单元400b设定的第一阈值例如为30℃，由于第一温度大于第一阈值，则表示机房单元200内的温度较高，因此需要增加风机321的工作频率，热管交换制冷单元和精密空调制冷单元同时作业或者热管交换制冷单元作业；如果第一传感器411a采集的温度例如为25℃，且控制单元400b设定的第一阈值例如为30℃，由于第一温度小于第一阈值，假定机房单元200内的热空气经过吸热设备310后，第二传感器411b采集的温度为15℃，第三传感器411c采集的温度为15℃，第二传感器411b采集的温度等于第三传感器411d采集的温度，则不需要开启精密空调320，保持风机321处于工作状态，热管交换制冷单元处于工作状态，从而达到节省电力的作用；如果机房单元200内的热空气经过吸热设备310后，第二传感器411b采集的温度为20℃，假定机房单元200的温度要求是12℃，也就是第三传感器411c采集的温度为12℃，由于该△T=20℃-12℃=8℃>6℃（第二阈值），因此可以增加电动水阀322的开度，增加精密空调320的工作频率，也就是增加精密空调320的制冷效果；假定机房单元200的温度要求是16℃，也就是第三传感器411c采集的温度为16℃，由于该△T=20℃-16℃=4℃<6℃（第二阈值），因此可以减少电动水阀322的开度，降低精密空调320的工作频率，也就是降低精密空调320的制冷效果。在本实施例中，该电动水阀的开度可例如分成10级，每一级对应开度约为10%，对应10-100%的流量开度，△T=第二温度-第三温度，同样设置成10级，温度区间=33-23=10℃，当0<△T<10℃，当△T以1℃为基准变化时，电动水阀322可以快速调节对应开度，以适应负荷的变化，当△T=0时，电动水阀322不会由10%开度快速关闭，延迟5s关闭，以防止误操作。
如图9所示，图9显示为该制冷系统的空气流通图，机房单元和制冷区域电性连接至控制模组400（请参考图6），该控制模组400内的控制单元400b可以控制第一传感器411a，第二传感器411b，第三传感器411c，风机321和电动水阀322。当服务器机柜201在进行工作时，服务器机柜201产生的热风通过热通道203进入吸热设备310，第一传感器411a将监测到的热风的温度发送至控制模组400，控制模组400内的控制单元400b将该温度定义为第一温度T1，吸热设备310对热风进行预冷之后，热风可以通过精密空调320对热风再次进行降温，第二传感器411b还可以监测到进入精密空调320的热风的温度，并将该温度发送至控制模组400，控制模组400内的控制单元400b将该温度定义为第二温度T2，精密空调320对热风在进行降温，形成冷风，冷风通过风机321和第三传感器411c进入送风通道330内，然后经过冷通道204进入机房单元内，为服务器机柜201进行制冷。在本实施例中，第三传感器411c用于监测冷风的温度，并将该温度发送至控制模组400，控制模组400内的控制单元400b将该温度定义为第三温度T3。在本实施例中，第一传感器411a用于控制风机321的工作频率，第二传感器411b和第三传感器411c用于控制电动水阀322的开度。
如图9所示，在本实施例中，当第一温度T1大于第一阈值时，控制模组400（请参考图6）内的控制单元400b则增加风机321的工作频率，当第二温度T2和第三温度T3的差值大于第二阈值时，控制模组400内的控制单元400b则增加电动水阀322的开度，当第二温度T2和第三温度T3的差值小于第二阈值时，控制模组400内的控制单元400b则减小电动水阀322的开度，也就是说吸热设备310形成的冷风通过A通道进入精密空调320内。当第二温度T2等于第三温度T3时，控制模组400内的控制单元400b则关闭电动水阀322，也就是精密空调320停止制冷作业，也就是说通过吸热设备310形成的冷风可以满足机房单元的温度要求，也就是吸热设备310形成的冷风不需要经过精密空调320再次进行降温，也就是说吸热设备310形成的冷风通过B通道被风机321吸入至送风通道330内。在本实施例中，该吸热设备310不耗电或者说基本不耗电，同时还可以根据机房单元的温度要求来调节精密空调320的工作频率，也可以实现降低能耗的效果。
综上所述，本发明提出一种基于机房混合工况的制冷系统，包括热管交换制冷单元和精密空调制冷单元，热管交换制冷单元的吸热设备不耗电或基本不耗电，控制模组还可以调节精密空调制冷单元的工作频率，由此可以实现降低能耗的效果，经过计算得知，使用该制冷系统后，数据中心的PUE（Power Usage Effectiveness）值大大降低，可以从之前的1.45降至1.22，因此也表明该制冷系统具有良好的节省电力，降低能耗的作用。
综上所述，本实施例提出一种基于机房混合工况的制冷系统。该制冷系统还可用于建筑物及楼宇内的任意空间或任意楼层。所述建筑物或楼宇意味着作为控制对象的建筑物，可以为商场、便利店、店铺、住宅、办公室、写字楼、工厂建筑物、学院或医院等。在本实施例中，控制单元和各个设备可通过通信网络来相互连接。该通信网络可包括多种通信协议。例如，通过传输控制协议/因特网互联协议 (TCP/IP，transmission control protocol/internetprotocol)、楼宇自动化与控制网络 (BACnet，building automation&controlnetwork) 来相互连接。并且，所述通信协议还有控制器局域网 (CAN)、设备网络 (devicenet)、过程现场总线 (profibus)、传感器/调节器总线系统 (interbus)、局部操作网络(lonworks) 等，其中，尤其，局部操作网络(lonworks)可通过使用开放系统互联(OSI)的全部七层，来便于连接互联网，因而具有可通过互联网进行监视及控制的优点，从而以多种方式应用，并且其重要性也正在逐渐扩大。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种基于机房混合工况的制冷系统，其特征在于，包括：
机房单元，用于设置至少两列服务器机柜；
制冷区域，设置在所述机房单元的一侧，所述制冷区域通过送风通道连接所述机房单元，所述制冷区域产生的冷空气通过所述送风通道进入所述机房单元，所述服务器机柜产生的热量从所述至少两列服务器机柜中相邻两列服务器机柜之间形成热通道流出，进入所述制冷区域；
所述制冷区域内设置有热管交换制冷单元和精密空调制冷单元；所述热管交换制冷单元和所述精密空调制冷单元并联分布；
其中，所述热管交换制冷单元包括：
吸热设备，设置在所述机房单元的侧壁上，连通所述机房单元和所述制冷区域，所述机房单元内的热空气通过所述吸热设备，所述热空气与所述吸热设备内的制冷剂进行热交换，以对所述热空气进行降温作业，所述制冷剂吸热后形成气体；
冷凝设备，设置在所述机房单元的顶部上，所述制冷剂形成的所述气体通过第一管路进入所述冷凝设备，所述冷凝设备将所述气体转换成液体的所述制冷剂，所述制冷剂通过第二管路进入所述吸热设备；
其中，所述精密空调制冷单元包括：
精密空调，设置于所述机房单元和所述制冷区域之间的墙体上，位于所述吸热设备的下方，所述精密空调对经过所述吸热设备的所述热空气进行降温作业；
所述制冷系统还包括控制模组，所述控制模组包括：
控制单元；
第一传感器，设置在所述机房单元内，位于所述吸热设备的一侧，所述第一传感器电性连接所述控制单元，所述第一传感器用于采集进入所述吸热设备的所述热空气的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第一传感器发送的温度定义为第一温度；
第二传感器，设置在制冷区域内，位于所述精密空调的回风位置上，所述第二传感器电性连接所述控制单元，所述第二传感器用于采集进入所述精密空调的所述热空气的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第二传感器发送的温度定义为第二温度；
第三传感器，设置在所述送风通道内，位于所述精密空调的底部，所述第三传感器电性连接所述控制单元，所述第三传感器用于采集冷空气的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第三传感器发送的温度定义为第三温度；
其中，当所述第一温度小于第一阈值，则判断所述第二温度是否等于所述第三温度，若是，则所述控制单元控制所述热管交换制冷单元作业，停止所述精密空调制冷单元工作。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述精密空调制冷单元还包括风机；所述风机，设置在所述送风通道上，位于所述精密空调的下方；当所述第一温度大于所述第一阈值时，则所述控制单元增加所述风机的工作频率；
或者；
所述精密空调制冷单元还包括电动水阀；所述电动水阀，设置在所述精密空调的冷冻水回管上；当所述第一温度小于所述第一阈值，且所述第二温度不等于所述第三温度，则判断所述第二温度和所述第三温度的差值是否大于第二阈值，若是，所述控制单元则增加所述电动水阀的开度，若否，所述控制单元则减少所述电动水阀的开度。
3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述第一阈值的范围在25-35℃；所述第二阈值的范围在5-8℃。
4.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述电动水阀的开度被分成至少10级，每一所述开度对应10%的流量，所述第二温度与所述第三温度的差值被分成至少10级，当所述第二温度与所述第三温度的差值以1℃为基准变化时，所述控制单元调节所述电动水阀至对应的开度。
5.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述吸热设备包括一蒸发器，所述蒸发器内设置有所述制冷剂，当所述热空气经过所述蒸发器时，所述制冷剂与所述热空气进行热交换，以将所述制冷剂转换成气体。
6.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述冷凝设备包括冷凝器，风扇和洒水盘，所述风扇和所述洒水盘设置在所述冷凝器上，所述风扇和所述洒水盘电性连接至所述控制单元。
7.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述控制模组还包括第四传感器；
所述第四传感器，设置在所述冷凝设备上，所述第四传感器电性连接所述控制单元，所述第四传感器用于采集室外的温度，并将采集到的温度发送至所述控制单元，所述控制单元将所述第四传感器发送的温度定义为第四温度；
当所述第四温度小于第一预设温度时，所述风扇处于停止状态；当所述第四温度大于所述第一预设温度且小于第二预设温度时，所述控制单元控制所述风扇工作；当所述第四温度大于所述第二预设温度且小于第三预设温度时，所述控制单元控制所述风扇和所述洒水盘同时作业；当所述第四温度大于所述第三预设温度时，所述风扇和所述洒水盘处于停止状态。
8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述第一预设温度为2℃，所述第二预设温度为10℃，所述第三预设温度为25℃。
9.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述精密空调制冷单元还包括冷冻水循环泵，压缩机和蓄冷罐，所述冷冻水循环泵，所述压缩机和所述蓄冷罐设置在所述机房单元的顶部上。
10.根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，当所述电动水阀的开度减小时，所述控制单元降低所述压缩机的工作频率；当所述电动水阀的开度增加时，所述控制单元增加所述压缩机的工作频率。
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