CN112665113A - 一种制冷系统防冻控制方法、装置及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷系统防冻控制方法、装置及制冷系统，属于制冷系统防冻领域；其中控制方法首先获取制冷系统运行过程中的天气情况、环境温度和运行数据等相关参数，然后根据相关参数控制制冷系统相关元器件的工作状态。本申请的方案能够使制冷系统充分利用各种自然冷源，节约制冷系统的能源消耗，同时在利用自然冷源时，防止制冷系统结冰损坏，大大提高了制冷系统在低温条件下的运行可靠性。

Description

一种制冷系统防冻控制方法、装置及制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷系统防冻技术，特别地，涉及一种制冷系统防冻控制方法、装置及制冷系统。

背景技术

数据中心近年来快速发展，并已经成为了耗电能源大户，数据中心的节能控制也已成为了行业中日益重视的环节。采用液冷间接冷却技术，可在极宽的冷却水温温度范围内，如5-35℃给服务器芯片减温，且确保芯片工作性能。同时，数据中心行业的发展速度极快，芯片每1-2年更新换代一次。因此，如何让数据中心的快速建设、快速投入运营、快速上线业务并为数据中心企业带来效益同样受到该行业企业的重视。数据中心业务24h全年无休运行的方式也要求数据中心的制冷系统即制冷系统具有极高的可靠性。低温环境能提供非常好的自然冷源，大大降低了数据中心的电能消耗，然而在极寒地区，使用自然冷源时，因为温度过低，制冷系统极易结冰。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种制冷系统防冻控制方法、装置及制冷系统，以解决使用自然冷源时，因为温度过低，制冷系统极易结冰的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，

一种制冷系统防冻控制方法，包括以下步骤：

获取制冷系统运行过程中的相关参数，所述相关参数包括天气情况、环境温度和运行数据；

根据所述相关参数控制所述制冷系统的元器件的工作状态。

进一步地，所述天气情况包括是否下雪；

当获取到下雪的信息时，控制冷却塔的风机定时反转运行。

进一步地，所述控制冷却塔的风机定时反转运行包括：间隔第一预设时长控制所述风机以预设风速反转运行第二预设时长；所述第一预设时长大于所述第二预设时长。

进一步地，所述运行数据包括冷却塔的集水盘内水温；

当所述水温低于第一预设温度时，控制所述集水盘处的电加热器启动加热。

进一步地，所述运行数据包括输送管道内工质温度；

当所述工质温度低于第二预设温度时，控制所述输送管道伴热启动。

进一步地，所述环境温度包括室外温度，运行数据包括两台冷却塔干工况运行总输出；

当所述室外温度低于第三预设温度时，判断所述总输出是否满足末端需求；

当满足时，控制所述冷却塔进入干工况运行同时控制循冷却塔的喷淋泵关闭并控制集水盘处的电加热器持续开启。

进一步地，所述环境温度包括室外温度，运行数据包括末端工质进出口温度以及循环水泵运行情况；

当所述进出口温度低于第四预设温度且只有一台循环水泵运行并且所述循环水泵运行频率为最低频率时；获取所述室外温度；

当所述室外温度低于第五预设温度时，控制两台冷却塔的风机以及循环水泵关闭并将任意一台冷却塔盘管内的工质回收到储液水箱。

进一步地，还包括：

控制所述循环水泵运行频率大于预设频率。

进一步地，还包括：

控制所述冷却塔的进风口电动百叶闭合。

第二方面，

一种制冷系统防冻控制装置，包括：

参数获取模块，用于获取制冷系统运行过程中的相关参数，所述相关参数包括天气情况、环境温度和运行数据；

元器件控制模块，用于根据所述相关参数控制所述制冷系统的元器件的工作状态。

第三方面，

一种制冷系统，包括：如上述技术方案所述的控制装置。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本申请技术方案提供一种制冷系统防冻控制方法、装置及制冷系统，其中控制方法首先获取制冷系统运行过程中的天气情况、环境温度和运行数据等相关参数，然后根据相关参数控制制冷系统相关元器件的工作状态。本申请的方案能够使制冷系统充分利用各种自然冷源，节约制冷系统的能源消耗，同时在利用自然冷源时，防止制冷系统结冰损坏，大大提高了制冷系统在低温条件下的运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种制冷系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的定压补液系统结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种制冷系统防冻控制方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种制冷系统防冻控制装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种制冷系统结构；包括两台闭式冷却塔11和12；还包括两台循环水泵13和14；还包括加药系统15以及定压补液系统16以及两个末端17和18。冷却塔-循环水泵-末端三者之间的连接采用环管或连通设计方案。冷却塔和循环水泵之间设有多个阀门(图中标号F1-F8)；上述制冷系统结构中冷却塔11与冷却塔12可以互为备用或共用，循环水泵13与循环水泵14互为备用或共用，末端17供水与末端18供水实现互为备用或共用。即产生了冷却塔11-循环水泵13-末端17，冷却塔12-循环水泵13-末端17，冷却塔11-循环水泵14-末端17，冷却塔11-循环水泵13-末端18，冷却塔12-循环水泵14-末端17，冷却塔11-循环水泵14-末端18，冷却塔12-循环水泵14-末端18，冷却塔12-循环水泵13-末端18，以及双冷却塔-单循环水泵-单末端，双冷却塔-双循环水泵-单末端，双冷却塔-双循环水泵-双末端，单冷却塔-双循环水泵-双末端，单冷却塔-单循环水泵-双末端，单冷却塔-双循环水泵-单末端等共计25种搭配运行方式，即使单个设备故障，亦不影响整个系统的正常运行。

如图2所示，定压补液系统包括储液水箱21，两台补水泵22和23，稳压罐24以及两个阀门F9和F10。

需要说明的是，输送管道能够保温并具有管道伴热，冷却塔包括集水盘和风机，集水盘及水箱内设置电加热器。能够满足冬季低温运行的基本要求。

参照图3，本发明实施例提供了一种制冷系统防冻控制方法，包括以下步骤：

获取制冷系统运行过程中的相关参数，相关参数包括天气情况、环境温度和运行数据；

根据相关参数控制制冷系统的元器件的工作状态。

作为本发明实施例一种可选的实现方式，天气情况包括是否下雪；当获取到下雪的信息时，控制冷却塔的风机定时反转运行。具体地，间隔第一预设时长控制风机以预设风速反转运行第二预设时长；第一预设时长大于第二预设时长。示例性的，风机每间隔2h进行一次20min最大风速反转，防止冷却塔风机和风口处积雪冻结。

运行数据包括冷却塔的集水盘内水温；在实际运行过程中，冬季室外温度降低时，集水盘内的喷淋水温度下降到一定温度时，冷却塔集水盘内水存在结冰风险，因此，当水温低于第一预设温度(示例性的，3℃)时，控制集水盘处的电加热器启动加热，防止集水盘内水结冰。

一些可选实施例中，运行数据包括输送管道内工质温度；当工质温度低于第二预设温度(示例性的，5℃)时，控制输送管道伴热启动。管道伴热是为了防止输送管道内工质(一般是水，某些情况下会添加乙二醇)冻结或凝固，要工质保持一定的温度而采用的一种恒温或加热的方式。

作为本发明实施例一种可选的实现方式，环境温度包括室外温度，运行数据包括两台冷却塔干工况运行总输出；当室外温度低于第三预设温度(示例性的，-10℃)时，计算两台冷却塔干工况运行总输出，判断总输出是否满足末端需求；当满足时，控制冷却塔进入干工况运行同时控制循冷却塔的喷淋泵关闭并控制集水盘处的电加热器持续开启使集水盘内水保持加热状态，满足热备需求。

在实际运行过程中，可能存在某些极端情况，此时室外温度极低，末端负荷需求不高，仅一台冷却塔和一台循环水泵工作即可满足末端负荷需求，此时需要将其中一台冷却塔进行回液，以便在这种极端条件退出后或者工作中的冷却塔故障需切换冷却塔时，可以迅速切换，并且利用定压补液系统进行补液。具体地，环境温度包括室外温度，运行数据包括末端工质进出口温度以及循环水泵运行情况；当进出口温度低于第四预设温度(示例性的，2℃)且只有一台循环水泵运行并且循环水泵运行频率为最低频率时；获取室外温度；当室外温度低于第五预设温度(示例性的，-30℃)时，控制两台冷却塔的风机以及循环水泵关闭并将任意一台冷却塔盘管内的工质回收到储液水箱。

示例性的，回收冷却塔11的工质时，进行如下操作：关闭F3、F4，F9和F10，打开F2，启动补水泵，进行自动回液，将工质回收进储液水箱内。回液完成后关闭F2，打开F9和F10。

进一步地，在极端情况下，为减少工质与盘管的换热，控制循环水泵运行频率大于预设频率，该操作是为了限制循环水泵运行频率的最低值，确保管内流速足够大。还包括，控制冷却塔的进风口电动百叶闭合，减少自然对流换热。

本发明实施例提供的制冷系统防冻控制方法，首先获取制冷系统运行过程中的天气情况、环境温度和运行数据等相关参数，然后根据相关参数控制制冷系统相关元器件的工作状态。本发明实施例提供的控制方法能够使制冷系统充分利用各种自然冷源，节约制冷系统的能源消耗，同时在利用自然冷源时，防止制冷系统结冰损坏，大大提高了制冷系统在低温条件下的运行可靠性。

一个实施例中，本发明还提供一种制冷系统防冻控制装置，如图4所示，包括：

参数获取模块41，用于获取制冷系统运行过程中的相关参数，相关参数包括天气情况、环境温度和运行数据；

元器件控制模块42，用于根据相关参数控制制冷系统的元器件的工作状态。

作为本发明实施例一种可选实现方式，天气情况包括是否下雪；当参数获取模块获取到下雪的信息时，元器件控制模块控制冷却塔的风机定时反转运行。其中，控制冷却塔的风机定时反转运行包括：间隔第一预设时长控制风机以预设风速反转运行第二预设时长；第一预设时长大于第二预设时长。

可选地，运行数据包括冷却塔的集水盘内水温；当水温低于第一预设温度时，元器件控制模块控制集水盘处的电加热器启动加热。

一些可选实施例中，环境温度包括室外温度，运行数据包括两台冷却塔干工况运行总输出；当室外温度低于第三预设温度时，判断总输出是否满足末端需求；当满足时，元器件控制模块控制冷却塔进入干工况运行同时控制循冷却塔的喷淋泵关闭并控制集水盘处的电加热器持续开启。

作为本发明一种可选实现方式，环境温度包括室外温度，运行数据包括末端工质进出口温度以及循环水泵运行情况；当进出口温度低于第四预设温度且只有一台循环水泵运行并且循环水泵运行频率为最低频率时；参数获取模块获取室外温度；当室外温度低于第五预设温度时，元器件控制模块控制两台冷却塔的风机以及循环水泵关闭并将任意一台冷却塔盘管内的工质回收到储液水箱。

进一步地，元器件控制模块还控制循环水泵运行频率大于预设频率以及控制冷却塔的进风口电动百叶闭合，以减少工质与盘管的换热和自然对流换热。

本发明实施例提供的一种制冷系统防冻控制装置，参数获取模块获取制冷系统运行过程中的相关参数，相关参数包括天气情况、环境温度和运行数据；元器件控制模块根据相关参数控制制冷系统的元器件的工作状态。本发明实施例提供的控制装置能够使制冷系统充分利用各种自然冷源，节约制冷系统的能源消耗，同时在利用自然冷源时，防止制冷系统结冰损坏，大大提高了制冷系统在低温条件下的运行可靠性。

一个实施例中，本发明还提供一种制冷系统，包括上述实施例中提到的控制装置。该制冷系统能够在温度较低的情况下充分利用自然冷源，并防止制冷系统结冰，在节能的同时提高制冷系统在低温下运行的可靠性。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种制冷系统防冻控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取制冷系统运行过程中的相关参数，所述相关参数包括天气情况、环境温度和运行数据；

根据所述相关参数控制所述制冷系统的元器件的工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述天气情况包括是否下雪；

当获取到下雪的信息时，控制冷却塔的风机定时反转运行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述控制冷却塔的风机定时反转运行包括：间隔第一预设时长控制所述风机以预设风速反转运行第二预设时长；所述第一预设时长大于所述第二预设时长。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述运行数据包括冷却塔的集水盘内水温；

当所述水温低于第一预设温度时，控制所述集水盘处的电加热器启动加热。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述运行数据包括输送管道内工质温度；

当所述工质温度低于第二预设温度时，控制所述输送管道伴热启动。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述环境温度包括室外温度，运行数据包括两台冷却塔干工况运行总输出；

当所述室外温度低于第三预设温度时，判断所述总输出是否满足末端需求；

当满足时，控制所述冷却塔进入干工况运行同时控制循冷却塔的喷淋泵关闭并控制集水盘处的电加热器持续开启。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述环境温度包括室外温度，运行数据包括末端工质进出口温度以及循环水泵运行情况；

当所述进出口温度低于第四预设温度且只有一台循环水泵运行并且所述循环水泵运行频率为最低频率时；获取所述室外温度；

当所述室外温度低于第五预设温度时，控制两台冷却塔的风机以及循环水泵关闭并将任意一台冷却塔盘管内的工质回收到储液水箱。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

控制所述循环水泵运行频率大于预设频率。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

控制所述冷却塔的进风口电动百叶闭合。

10.一种制冷系统防冻控制装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取制冷系统运行过程中的相关参数，所述相关参数包括天气情况、环境温度和运行数据；

元器件控制模块，用于根据所述相关参数控制所述制冷系统的元器件的工作状态。

11.一种制冷系统，其特征在于，包括：如权利要求10所述的控制装置。

Images