CN113923937A - 数据中心节能冷却控制方法及系统 - Google Patents

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CN113923937A CN202111029927.4A CN202111029927A CN113923937A CN 113923937 A CN113923937 A CN 113923937A CN 202111029927 A CN202111029927 A CN 202111029927A CN 113923937 A CN113923937 A CN 113923937A
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Abstract

本发明公开了一种数据中心节能冷却控制方法及系统，克服了现有技术采用联合供冷方式下制冷系统架构导致运行不稳定、机组性能无法发挥的技术问题，包括通过管路连接的冷却塔、板式换热器、板换冷却水泵、板换冷冻水泵、制冷机组、冷机冷却水泵、冷机冷冻水泵和双盘管空气处理机组；冷却塔的出水管连接有板换冷却供水干管，板换冷却供水干管还与板换冷却水泵吸入口与连接，板换冷却水泵的出水口与板式换热器的冷却水入口连接，板式换热器的冷却水出口与板换冷却回水干管连接，板换冷却回水干管与冷却塔的进水管连接。本发明通过对管路温度、对应空气冷却处理状态的计算进行运行模式的控制切换，使系统实时运行在高效区，充分发挥机组效能。

Description

数据中心节能冷却控制方法及系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种数据中心节能冷却控制方法及系统。
背景技术
现有数据中心冷却系统均采用板式换热器与制冷机组串并联的方式，具有以下三种模式：1)冷却塔+板式换热器单独供冷，即当冷却水水温低于或等于冷冻水供水温度时；2)联合供冷，当冷却水温度高于冷冻水供水温度低于冷冻水回水温度时，冷却水供水先通过板式换热器对冷冻回水进行预冷却，不足部分由冷水机组补充；3)全部冷水冷机供冷，当冷却水温度等于或高于冷冻水回水温度时。这种空调系统存在以下缺陷，1)自然冷源利用时间短，节能效果差，联合供冷模式受回水温度波动大；2)联合供冷模式冷机易喘振，运行不稳定：假设联合供冷模式下自然冷能负担70％以上时，其余的30％还需分配到各台机组，每台冷机承担30％，此时冷机极易出现喘振，导致运行不稳定，部分联合供冷时间成为无效自然冷源利用时间。3)联合供冷模式下，制冷机组不能运行在高效区：冷机在不同冷却水供水温度下，冷机的效率曲线是不同的，在22度冷却水供水时，冷机最高效的负荷率是40％～50％之间。如有3台冷机，满负荷状态，联合供冷时冷水冷机承担30％，板式换热器承担70％；此时必须3制冷机组同时开，冷机所承担的负荷需均分到各台机组，每台承担30％，而不能只开2台，每台承担45％的负荷，使冷机运行在高效区；现在这种串并联的系统架构下，制冷机组的负荷率，由板式换热器决定，制冷机组的性能发挥不出来。
例如，一种在中国专利文献上公开的“风冷自然冷却与冷水机组相结合的冷却系统”，其公告号CN105135577B，该系统下自然冷却机组与风冷冷水机组单独设置，串联在整个空调水系统中，在不同的室外温度下，采用不同的运行模式为末端空调装置提供满足设计参数要求的冷水。主要特点是在冬季和过渡季室外温度较低时，通过低能耗的自然冷却机组利用室外天然冷源代替高能耗风冷冷水机组为系统制冷，起到节能效果，降低数据中心PUE值。但其采用联合供冷模式下只能在室外温度低时使用，自然资源利用时间短，节能效果差；且联合供冷模式受回水温度波动大，联合供冷模式冷机运行不稳定。制冷机组不能运行在高效区：冷机在不同冷凝温度下，冷机的效率曲线是不同的，如在冷凝温度较低时，冷机最高效的负荷率是40％～50％之间，这种串并联的系统架构下，制冷机组的负荷率，无法充分发挥制冷机组的性能。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的自然冷源利用时间短，节能效果差，联合供冷模式受回水温度波动大技术问题，提供一种数据中心节能冷却控制方法及系统，能够根据负荷需求及室外气候参数调整机组的负荷率，提高能效。
本发明的第二个发明目的是克服现有技术的联合供冷模式冷机易喘振，运行不稳定、制冷机组不能运行在高效区的问题，使用控制方法结合系统架构，提高整体制冷机组效率，充分发挥制冷机组性能，联合供冷运行稳定。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种数据中心节能冷却控制方法，包括以下步骤：
S1、根据主管路温度、对应空气冷却处理状态进行运行模式的控制切换；
运行模式包括：板式换热器单独供冷模式、板式换热器与制冷机组联合供冷模式和制冷机组供冷模式；
S2、冷却塔根据S1中确定的运行模式进行控制使机组运行在高效区。
作为优选，所述S1中，
板式换热器单独供冷模式为：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≤Tw1+0.25(TA-TW1)时；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≤Tw1+0.25(TSA-TW1)时，第一冷却供水电动阀门、第二冷却供水电动阀门、第一冷却水回水电动阀门、第二冷却水回水电动阀门、第一冷冻供水电动阀门、第二冷冻供水电动阀门、第一冷冻回水电动阀门、第二冷冻回水电动阀门开启；制冷机组及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭；
板式换热器与制冷机组联合供冷模式为：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7＞Tw1+0.25(TA-TW1)时；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7＞Tw1-0.25(TSA-TW1)时，第一冷却供水电动阀门、第二冷却供水电动阀门、第一冷却水回水电动阀门、第二冷却水回水电动阀门、第一冷冻供水电动阀门、第二冷冻供水电动阀门、第一冷冻回水电动阀门、第二冷冻回水电动阀门关闭；部分制冷机组开启，根据承担的负荷大小，开启相应的冷冻冷机及对应的冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔台数；
制冷机组供冷模式为：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≥TA-β(TA-TW1)时，β根据能耗计算取0.1～0.5；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≥TSA-β(TSA-TW1)时，β根据能耗计算取0.1～0.5，第一冷却供水电动阀门、第二冷却供水电动阀门、第一冷却水回水电动阀门、第二冷却水回水电动阀门、第一冷冻供水电动阀门、第二冷冻供水电动阀门、第一冷冻回水电动阀门、第二冷冻回水电动阀门开启；板式换热器及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭，制冷机组开启，根据承担的负荷大小开启相应的机组台数；
其中，双盘管空气处理机组，内有两个冷却盘管，当提供流量为G，温度为TW1的冷水，每个盘管均能单独把风量为L的空气由状态A冷却处理到状态B；
状态A：温度为TA，露点温度为TLA，湿球温为TSA；
状态B：温度为TB，露点温度为TLB湿球温为TSB。
作为优选，所述S2包括以下内容：
冷却系统共配置有N+L台冷却塔，单台冷却塔的额定循环处理水量为G，单台冷却塔充许的最小流量为Gmin，运行模式的不同按如下方式控制；
板式换热器或制冷机组单独供时，冷却水需求流量为M，则需求台数n按
Figure BDA0003244644350000031
计算，当n＜(N+L)台时，开启n台；当n≥(N+L)台时，开启台数n＝(N+L)台；
每台冷却塔的变频器频率按下式计算：
Figure BDA0003244644350000032
板式换热器与制冷机组联合供冷模式：板式换热器冷却水需求流量为M1，则需求台数n按
Figure BDA0003244644350000033
计算，当n＜L台时，开启n台；当n≥L台时，开启台数n＝L台；
每台冷却塔的变频器频率按式计算：
Figure BDA0003244644350000034
制冷机组冷却水需求流量为M2，则需求台数n按
Figure BDA0003244644350000035
计算，当n＜N台时，开启n台；当n≥N台时，开启台数n＝N台；
每台冷却塔的变频器频率按式：
Figure BDA0003244644350000041
一种数据中心节能冷却系统，采用一种数据中心节能冷却控制方法，包括通过管路连接的若干冷却塔、若干台板式换热器、若干台板式换热器冷却水泵、若干台板式换热器冷冻水泵、若干台制冷机组、若干台冷机冷却水泵、若干台冷机冷冻水泵和若干双盘管空气处理机组；
冷却塔的出水管连接有板式换热器冷却供水干管，板式换热器冷却供水干管还与板式换热器冷却水泵吸入口与连接，板式换热器冷却水泵的出水口与板式换热器的冷却水入口连接，板式换热器的冷却水出口与板式换热器冷却回水干管连接，板式换热器冷却回水干管与冷却塔的进水管连接。
本发明提供三种系统运行模式：1.板式换热器单独供冷模式、2.板式换热器与制冷机组联合供冷模式、3.制冷机组供冷模式，通过对管路温度、对应空气冷却处理状态的计算进行运行模式的控制切换，使系统实时运行在高效区，充分发挥机组效能。
板式换热器单独供冷模式下，制冷机组及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭；板式换热器与制冷机组联合供冷模式下，部分制冷机组开启，根据承担的负荷大小，开启相应的冷冻冷机及对应的冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔台数，并使其运行在高效区；
制冷机组供冷模式下，板式换热器及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭，制冷机组开启，根据承担的负荷大小开启相应的机组台数，并使期运行在高效区。
作为优选，所述板式换热器的冷冻出水管连接有冷冻水供水干管，冷冻水供水干管连接有供水支管，供水支管与双盘管空气处理机组第一盘管进水管连接，双盘管空气处理机组第一盘管出水管连接有板式换热器回水支管，回水支管还连接有板式换热器冷冻水回水干管，板式换热器冷冻水回水干管与板式换热器冷冻水泵吸入口连接，板式换热器冷冻水泵出水管与板式换热器的冷冻水侧入口连接。
进行板式换热器水循环时，冷却塔出水通过板式换热器冷却水供水干管进入冷却水泵供水板式换热器的冷却水侧，换热完成后的高温水经板式换热器出水管进入板式换热器回水干管，经支管流回到冷却塔，完成板式换热器冷却水循环。
经过板式换热器冷却后的冷冻水经支管进入板式换热器冷冻水供水干管及板式换热器冷冻水供水支管进入双盘管空气处理机组，温度升高的冷冻回水经板式换热器冷冻回水支管及板式换热器冷冻回水干管，回到板式换热器冷冻水泵的入口，经板式换热器冷冻水泵加压后回到板式换热器，完成板式换热器冷冻侧水循环。
作为优选，所述冷却塔的出水管与冷机侧冷却水供水干管连接，冷机冷却水泵吸入口与冷机侧冷却水供水干管连接，供水干管与冷机冷却水泵的入口连接，冷机冷却水泵的出水口与制冷机组的冷凝器入口连接，制冷机组的冷凝器出口与冷机侧冷却水回水干管连接，冷机侧冷却水回水干管与冷却塔的进水管连接。
作为优选，所述制冷机组的出水管连接有冷机侧冷冻水供水干管，冷机侧冷冻水供水干管还连接有冷机侧冷冻水供水支管，冷机侧冷冻水供水支管与双盘管空气处理机组第二盘管进水管连接，双盘管空气处理机组第二盘管出水管还连接有冷机侧冷冻水回水支管连接，冷机侧冷冻水回水支管连接有冷机侧冷冻水回水干管，冷机侧冷冻水回水干管与连接有冷机侧冷冻水泵吸入口，冷机侧冷冻水泵出水管与制冷机组的入口连接。
进行冷机侧水循环时，冷却塔出水通过冷机侧冷却水供水干管进入冷却水泵供给制冷机组的冷凝器，换热完成后的高温水经制冷机组冷凝器出水管进入冷机侧回水干管，经支管流回到冷却塔，完成冷机侧冷却水循环。
经过制冷机组的冷冻水经支管进入冷机侧冷冻水供水干管及冷机侧冷冻水供水支管进入双盘管空气处理机组，温度升高的冷冻回水经冷机侧冷冻回水支管及冷机侧冷冻回水干管回到冷机侧冷冻水泵的入口，经冷机侧冷冻水泵加压后回到制冷机组，完成制冷机组冷冻侧水循环。
作为优选，所述板式换热器冷却供水干管与冷机侧冷却水供水干管之间设有第一冷却供水电动阀门、第二冷却供水电动阀门；
板式换热器冷却回水干管与冷机侧冷却水回水干管之间设有第一冷却水回水电动阀门、第二冷却水回水电动阀门；
板式换热器冷冻供水干管与冷机侧冷却水供水干管之间设有第一冷冻供水电动阀门、第二冷冻供水电动阀门；
板式换热器冷冻回水干管与冷机侧冷却水回水干管之间设有第一冷冻回水电动阀门、第二冷冻回水电动阀门。
作为优选，所述板式换热器、板式换热器冷却水泵、板式换热器冷冻水泵的数量为L台，制冷机组的数量为N台，所述冷却塔的数量为L+N台。
因此，本发明具有如下有益效果：
本发明提供三种系统运行模式：1.板式换热器单独供冷模式、2.板式换热器与制冷机组联合供冷模式、3.制冷机组供冷模式，通过对管路温度、对应风向的空气冷却处理状态的计算进行运行模式的控制切换，使系统实时运行在高效区，充分发挥机组效能；
1.板式换热器单独供冷模式下，制冷机组及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭；
2.板式换热器与制冷机组联合供冷模式下，部分制冷机组开启，根据承担的负荷大小，开启相应的冷冻冷机及对应的冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔台数，并使其运行在高效区；
3.制冷机组供冷模式下，板式换热器及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭，制冷机组开启，根据承担的负荷大小开启相应的机组台数，并使期运行在高效区。
附图说明
图1是本实施例系统的结构示意图。
图中：1、冷却塔 2、板式换热器 3、板式换热器冷却水泵 4、板式换热器冷冻水泵5、板式换热器冷却供水干管 6、板式换热器冷却回水干管 7、冷冻水供水干管 8、板式换热器冷冻回水干管 9、制冷机组 10、冷机冷却水泵 11、冷机冷冻水泵 12、冷机侧冷却水供水干管 13、冷机侧冷却水回水干管 14、冷机侧冷冻水供水干管 15、冷机侧冷冻水回水干管16、第一冷却供水电动阀门 17、第二冷却供水电动阀门 18、第一冷却水回水电动阀门 19、第二冷却水回水电动阀门 20、第一冷冻供水电动阀门 21、第二冷冻供水电动阀门 22、第一冷冻回水电动阀门 23、第二冷冻回水电动阀门 24、供水支管 25、板式换热器回水支管26、冷机侧冷冻水供水支管 27、冷机侧冷冻水回水支管 28、双盘管空气处理机组。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
本实施例提供了一种数据中心节能冷却系统，如图1所示，包括通过管路连接的若干冷却塔1、若干台板式换热器2、若干台板式换热器冷却水泵3、若干台板式换热器冷冻水泵4、若干台制冷机组9、若干台冷机冷却水泵10、若干台冷机冷冻水泵11和若干双盘管空气处理机组28。
冷却塔1的出水管连接有板式换热器冷却供水干管5，板式换热器冷却供水干管5还与板式换热器冷却水泵3吸入口与连接，板式换热器冷却水泵3的出水口与板式换热器2的冷却水入口连接，板式换热器2的冷却水出口与板式换热器冷却回水干管6连接，板式换热器冷却回水干管6与冷却塔1的进水管连接；
板式换热器2的冷冻出水管连接有冷冻水供水干管7，冷冻水供水干管7连接有供水支管24，供水支管24与双盘管空气处理机组28第一盘管进水管连接，双盘管空气处理机组28第一盘管出水管连接有板式换热器回水支管25，板式换热器回水支管25还连接有板式换热器冷冻回水干管8，板式换热器冷冻回水干管8与板式换热器冷冻水泵4吸入口连接，板式换热器冷冻水泵4出水管与板式换热器2的冷冻水侧入口连接。
冷却塔1的出水管与冷机侧冷却水供水干管12连接，冷机冷却水泵10吸入口与冷机侧冷却水供水干管12连接，冷机侧冷却水供水干管12与冷机冷却水泵10的入口连接，冷机冷却水泵10的出水口与制冷机组9的冷凝器入口连接，制冷机组9的冷凝器出口与冷机侧冷却水回水干管13连接，冷机侧冷却水回水干管13与冷却塔1的进水管连接；
制冷机组9的出水管连接有冷机侧冷冻水供水干管14，冷机侧冷冻水供水干管14还连接有冷机侧冷冻水供水支管26，冷机侧冷冻水供水支管26与双盘管空气处理机组28第二盘管进水管连接，双盘管空气处理机组28第二盘管出水管还连接有冷机侧冷冻水回水支管27连接，冷机侧冷冻水回水支管27连接有冷机侧冷冻水回水干管15，冷机侧冷冻水回水干管15与连接有冷机侧冷冻水泵11吸入口，冷机侧冷冻水泵11出水管与制冷机组9的入口连接。
板式换热器冷却供水干管5与冷机侧冷却水供水干管12之间设有第一冷却供水电动阀门16、第二冷却供水电动阀门17；
板式换热器冷却回水干管6与冷机侧冷却水回水干管13之间设有第一冷却水回水电动阀门18、第二冷却水回水电动阀门19；
板式换热器冷冻供水干管7与冷机侧冷冻水供水干管14之间设有第一冷冻供水电动阀门20、第二冷冻供水电动阀门21；
板式换热器冷冻回水干管8与冷机侧冷冻水回水干管15之间设有第一冷冻回水电动阀门22、第二冷冻回水电动阀门23。
假设系统需配置N台主用制冷机组，供水温度为Tw1，则板式换热器与及对应的冷冻水泵与冷却水泵按L台配置，冷却塔按N+L台配置。
双盘管空气处理机组，内有两个冷却盘管，当提供流量为G，温度为TW1的冷水，每个盘管均能单独把风量为L的空气由状态A(温度为TA，露点温度为TLA，湿球温为TSA)；冷却处理到状态B(温度为TB，露点温度为TLB湿球温为TSB)。
本实施例还相应的提供一种数据中心节能冷却控制方法，包括以下步骤：
S1、根据管路温度、对应空气冷却处理状态进行运行模式的控制切换；
运行模式包括三种，主要有：板式换热器单独供冷模式、板式换热器与制冷机组联合供冷模式和制冷机组供冷模式；
模式切换控制具体内容包括：
模式一：板式换热器单独供冷模式：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管7的温度T7≤Tw1+0.25(TA-TW1)时；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≤Tw1+0.25(TSA-TW1)时，第一冷却供水电动阀门16、第二冷却供水电动阀门17、第一冷却水回水电动阀门18、第二冷却水回水电动阀门19、第一冷冻供水电动阀门20、第二冷冻供水电动阀门21、第一冷冻回水电动阀门22、第二冷冻回水电动阀门23开启。制冷机组及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭；
模式二：板式换热器与制冷机组联合供冷模式：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管7的温度T7＞Tw1+0.25(TA-TW1)时；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7＞Tw1-0.25(TSA-TW1)时，第一冷却供水电动阀门16、第二冷却供水电动阀门17、第一冷却水回水电动阀门18、第二冷却水回水电动阀门19、第一冷冻供水电动阀门20、第二冷冻供水电动阀门21、第一冷冻回水电动阀门22、第二冷冻回水电动阀门23关闭。部分制冷机组开启，根据承担的负荷大小，开启相应的冷冻冷机及对应的冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔台数，并使其运行在高效区；
模式三：制冷机组供冷模式：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管7的温度T7≥TA-β(TA-TW1)时，β根据能耗计算取0.1～0.5；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≥TSA-β(TSA-TW1)时，β根据能耗计算取0.1～0.5，第一冷却供水电动阀门16、第二冷却供水电动阀门17、第一冷却水回水电动阀门18、第二冷却水回水电动阀门19、第一冷冻供水电动阀门20、第二冷冻供水电动阀门21、第一冷冻回水电动阀门22、第二冷冻回水电动阀门23开启。板式换热器及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭，制冷机组开启，根据承担的负荷大小开启相应的机组台数，并使期运行在高效区。
S2、冷却塔根据S1中确定的运行模式进行控制使机组运行在高效区；
本实施例的冷却塔1通过以下方式运行控制：整个冷却系统共配置有2N台冷却塔，单台冷却塔的额定循环处理水量为G，单台冷却塔充许的最小流量为Gmin，单台冷却塔的能效比为K，冷却塔根据运行模式的不同按如下方式控制：
1)板式换热器单独供冷模式或制冷机组供冷模式时：总冷却水需求流量为M，则需求台数n按
Figure BDA0003244644350000081
计算，当n＜N+L台时，开启n台；当n≥N+L台时，开启台数n＝N+L台。每台冷却塔的变频器频率按下式计算：
Figure BDA0003244644350000082
2)板式换热器与制冷机组联合供冷模式：板式换热器冷却水需求流量为M1，则需求台数n按
Figure BDA0003244644350000091
计算，当n＜L台时，开启n台；当n≥L台时，开启台数n＝L台。每台冷却塔的变频器频率按式计算：
Figure BDA0003244644350000092
制冷机组冷却水需求流量为M2，则需求台数n按
Figure BDA0003244644350000093
计算，当n＜N台时，开启n台；当n≥N台时，开启台数n＝N台。每台冷却塔的变频器频率按式：
Figure BDA0003244644350000094
实施例2：
本实施例其余部分与实施例1一致，水循环涉及管路及其循环过程如下：
冷却塔1的出水管连接有板式换热器冷却供水干管5，板式换热器冷却供水干管5还与板式换热器冷却水泵3吸入口与连接，板式换热器冷却水泵3的出水口与板式换热器2的冷却水入口连接，板式换热器2的冷却水出口与板式换热器冷却回水干管6连接，板式换热器冷却回水干管6与冷却塔1的进水管连接；
板式换热器2的冷冻出水管连接有冷冻水供水干管7，冷冻水供水干管7连接有供水支管24，供水支管24与双盘管空气处理机组28第一盘管进水管连接，双盘管空气处理机组28第一盘管出水管连接有板式换热器回水支管25，板式换热器回水支管25还连接有板式换热器冷冻回水干管8，板式换热器冷冻回水干管8与板式换热器冷冻水泵4吸入口连接，板式换热器冷冻水泵4出水管与板式换热器2的冷冻水侧入口连接。
板式换热器水循环运行如下：冷却塔1出水通过板式换热器冷却水供水干管5进入冷却水泵3供水板式换热器2的冷却水侧，换热完成后的高温水经板式换热器2出水管进入板式换热器回水干管6，经支管流回到冷却塔1，完成板式换热器冷却水循环。
经过板式换热器2冷却后的冷冻水经支管进入板式换热器冷冻水供水干管7及板式换热器冷冻水供水支管24进入双盘管空气处理机组28，温度升高的冷冻回水经板式换热器冷冻回水支管25及板式换热器冷冻回水干管8，回到板式换热器冷冻水泵4的入口，经板式换热器冷冻水泵4加压后回到板式换热器2，完成板式换热器冷冻侧水循环。
冷却塔1的出水管与冷机侧冷却水供水干管12连接，冷机冷却水泵10吸入口与冷机侧冷却水供水干管12连接，冷机侧冷却水供水干管12与冷机冷却水泵10的入口连接，冷机冷却水泵10的出水口与制冷机组9的冷凝器入口连接，制冷机组9的冷凝器出口与冷机侧冷却水回水干管13连接，冷机侧冷却水回水干管13与冷却塔1的进水管连接；
制冷机组9的出水管连接有冷机侧冷冻水供水干管14，冷机侧冷冻水供水干管14还连接有冷机侧冷冻水供水支管26，冷机侧冷冻水供水支管26与双盘管空气处理机组28第二盘管进水管连接，双盘管空气处理机组28第二盘管出水管还连接有冷机侧冷冻水回水支管27连接，冷机侧冷冻水回水支管27连接有冷机侧冷冻水回水干管15，冷机侧冷冻水回水干管15与连接有冷机侧冷冻水泵11吸入口，冷机侧冷冻水泵11出水管与制冷机组9的入口连接。
冷机侧水循环运行如下：冷却塔出水通过冷机侧冷却水供水干管12进入冷却水泵10供给制冷机组9的冷凝器，换热完成后的高温水经制冷机组9冷凝器出水管进入冷机侧回水干管13，经支管流回到冷却塔，完成冷机侧冷却水循环。
经过制冷机组9的冷冻水经支管进入冷机侧冷冻水供水干管14及冷机侧冷冻水供水支管27进入双盘管空气处理机组28，温度升高的冷冻回水经冷机侧冷冻回水支管26及冷机侧冷冻回水干管15回到冷机侧冷冻水泵11的入口，经冷机侧冷冻水泵4加压后回到制冷机组9，完成制冷机组冷冻侧水循环。
本发明采用多种供冷模式进行切换，并根据供冷模式的不同进行控制，能够充分利用自然冷源，节能效果好，联合供冷模式不会过多制约与回水温度的波动，防止机组喘振导致的运行不稳定，提高制冷机组整体负荷率，充分发挥制冷机组性能。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种数据中心节能冷却控制方法，其特征是，包括以下步骤：
S1、根据管路温度、对应的空气冷却处理状态进行运行模式的控制切换；
运行模式包括：板式换热器单独供冷模式、板式换热器与制冷机组侧联合供冷模式和制冷机组单独供冷模式；
S2、冷却塔根据S1中确定的运行模式进行控制使机组运行在高效区。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心节能冷却控制方法，其特征是，所述S1中，板式换热器单独供冷模式为：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≤Tw1+0.25(TA-TW1)时；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≤Tw1+0.25(TSA-TW1)时，第一冷却供水电动阀门、第二冷却供水电动阀门、第一冷却水回水电动阀门、第二冷却水回水电动阀门、第一冷冻供水电动阀门、第二冷冻供水电动阀门、第一冷冻回水电动阀门、第二冷冻回水电动阀门开启；制冷机组及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭；
板式换热器与制冷机组侧联合供冷模式为：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7＞Tw1+0.25(TA-TW1)时；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7＞Tw1-0.25(TSA-TW1)时，第一冷却供水电动阀门、第二冷却供水电动阀门、第一冷却水回水电动阀门、第二冷却水回水电动阀门、第一冷冻供水电动阀门、第二冷冻供水电动阀门、第一冷冻回水电动阀门、第二冷冻回水电动阀门关闭；部分制冷机组开启，根据承担的负荷大小，开启相应的冷冻冷机及对应的冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔台数；
制冷机组供冷模式为：当TLB＝TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≥TA-β(TA-Tw1)时，β根据能耗计算取0.1～0.5；或者，当TLB＜TLA，且板式换热器供水主干管的温度T7≥TSA-β(TSA-TW1)时，β根据能耗计算取0.1～0.5，第一冷却供水电动阀门、第二冷却供水电动阀门、第一冷却水回水电动阀门、第二冷却水回水电动阀门、第一冷冻供水电动阀门、第二冷冻供水电动阀门、第一冷冻回水电动阀门、第二冷冻回水电动阀门开启；板式换热器及对应的冷冻水泵、冷却水泵冷却塔关闭，制冷机组开启，根据承担的负荷大小开启相应的机组台数；
其中，双盘管空气处理机组，内有两个冷却盘管，当提供流量为G，温度为TW1的冷水，每个盘管均能单独把风量为L的空气由状态A冷却处理到状态B；
状态A：温度为TA，露点温度为TLA，湿球温为TSA；
状态B：温度为TB，露点温度为TLB湿球温为TSB。
3.根据权利要求1所述的一种数据中心节能冷却控制方法，其特征是，所述S2包括以下内容：
冷却系统共配置有N+L台冷却塔，板式换热器冷却水泵、板式换热器冷冻水泵的数量为L台，制冷机组的数量为N台，单台冷却塔的额定循环处理水量为G，单台冷却塔充许的最小流量为Gmin，运行模式的不同按如下方式控制；
板式换热器单独供冷模式或制冷机组单独供冷模式时：总冷却水需求流量为M，则需求台数n按
Figure FDA0003244644340000021
计算，当n＜N+L台时，开启n台；当n≥N+L台时，开启台数n＝N+L台；
每台冷却塔的变频器频率按下式计算：
Figure FDA0003244644340000022
板式换热器与制冷机组侧联合供冷模式：板式换热器冷却水需求流量为M1，则需求台数n按
Figure FDA0003244644340000023
计算，当n＜L台时，开启n台；当n≥L台时，开启台数n＝L台；
每台冷却塔的变频器频率按式计算：
Figure FDA0003244644340000024
制冷机组侧冷却水需求流量为M2，则需求台数n按
Figure FDA0003244644340000025
计算，当n＜N台时，开启n台；当n≥N台时，开启台数n＝N台；
每台冷却塔的变频器频率按式：
Figure FDA0003244644340000031
4.一种数据中心节能冷却系统，采用权利要求1所述的一种数据中心节能冷却控制方法，包括通过管路连接的若干冷却塔(1)、若干台板式换热器(2)、若干台板式换热器冷却水泵(3)、若干台板式换热器冷冻水泵(4)、若干台制冷机组(9)、若干台冷机冷却水泵(10)、若干台冷机冷冻水泵(11)和若干双盘管空气处理机组(28)；
其特征是，冷却塔(1)的出水管连接有板式换热器冷却供水干管(5)，板式换热器冷却供水干管(5)还与板式换热器冷却水泵(3)吸入口与连接，板式换热器冷却水泵(3)的出水口与板式换热器(2)的冷却水入口连接，板式换热器(2)的冷却水出口与板式换热器冷却回水干管(6)连接，板式换热器冷却回水干管(6)与冷却塔(1)的进水管连接。
5.根据权利要求1所述的一种数据中心节能冷却系统，其特征是，所述板式换热器(2)的冷冻出水管连接有冷冻水供水干管(7)，冷冻水供水干管(7)连接有供水支管(24)，供水支管(24)与双盘管空气处理机组(28)第一盘管进水管连接，双盘管空气处理机组(28)第一盘管出水管连接有板式换热器回水支管(25)，板式换热器回水支管(25)还连接有板式换热器冷冻回水干管(8)，板式换热器冷冻回水干管(8)与板式换热器冷冻水泵(4)吸入口连接，板式换热器冷冻水泵(4)出水管与板式换热器(2)的冷冻水侧入口连接。
6.根据权利要求1所述的一种数据中心节能冷却系统，其特征是，所述冷却塔(1)的出水管与冷机侧冷却水供水干管(12)连接，冷机冷却水泵(10)吸入口与冷机侧冷却水供水干管(12)连接，冷机侧冷却水供水干管(12)与冷机冷却水泵(10)的入口连接，冷机冷却水泵(10)的出水口与制冷机组(9)的冷凝器入口连接，制冷机组(9)的冷凝器出口与冷机侧冷却水回水干管(13)连接，冷机侧冷却水回水干管(13)与冷却塔(1)的进水管连接。
7.根据权利要求6所述的一种数据中心节能冷却系统，其特征是，所述制冷机组(9)的出水管连接有冷机侧冷冻水供水干管(14)，冷机侧冷冻水供水干管(14)还连接有冷机侧冷冻水供水支管(26)，冷机侧冷冻水供水支管(26)与双盘管空气处理机组(28)第二盘管进水管连接，双盘管空气处理机组(28)第二盘管出水管还连接有冷机侧冷冻水回水支管(27)连接，冷机侧冷冻水回水支管(27)连接有冷机侧冷冻水回水干管(15)，冷机侧冷冻水回水干管(15)与连接有冷机侧冷冻水泵(11)吸入口，冷机侧冷冻水泵(11)出水管与制冷机组(9)的入口连接。
8.根据权利要求1所述的一种数据中心节能冷却系统，其特征是，所述板式换热器冷却供水干管(5)与冷机侧冷却水供水干管(12)之间设有第一冷却供水电动阀门(16)、第二冷却供水电动阀门(17)；
板式换热器冷却回水干管(6)与冷机侧冷却水回水干管(13)之间设有第一冷却水回水电动阀门(18)、第二冷却水回水电动阀门(19)；
板式换热器冷冻供水干管(7)与冷机侧冷冻水供水干管(14)之间设有第一冷冻供水电动阀门(20)、第二冷冻供水电动阀门(21)；
板式换热器冷冻回水干管(8)与冷机侧冷冻水回水干管(15)之间设有第一冷冻回水电动阀门(22)、第二冷冻回水电动阀门(23)。
9.根据权利要求1所述的一种数据中心节能冷却系统，其特征是，所述板式换热器(2)、板式换热器冷却水泵(3)、板式换热器冷冻水泵(4)的数量为L台，制冷机组(9)的数量为N台，所述冷却塔(1)的数量为L+N台。
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