CN114071954B - 一种集装箱数据中心冷却系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种集装箱数据中心冷却系统及其运行方法，属于节能技术领域。包括箱体内水冷循环模块、新风自然冷却模块、热水罐、天空辐射制冷模块、水侧自然冷却模块、冷水罐、蒸汽压缩制冷模块、蓄水箱、第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第一三通接头和第二三通接头。本发明将天空辐射制冷技术结合至集装箱数据中心冷却系统中，考虑了多种冷源耦合情况，对集装箱数据中心冷却系统广域全天候应用进行了科学的集成优化设计，并通过加装温度传感器、流量计、阀门和旁通管道，实时监测运行状况并根据系统内外参数灵活切换冷却模式，充分利用自然冷源，降低制冷能耗，提升能源经济效益。同时，保证集装箱数据中心的灵活移动和快速建设安装能力。

Description

一种集装箱数据中心冷却系统及其运行方法

技术领域

本发明属于节能技术领域，具体涉及一种集装箱数据中心冷却系统及其运行方法。

背景技术

现阶段最常用的数据中心自然冷却是风侧和水侧自然冷却，但直接风冷在室外空气质量较差时存在IT设备的腐蚀问题，同时室内空气质量较难满足要求。而间接风冷的投资又相对较高，换热效率较低，占用空间大。直接水冷往往需要数据中心位于水源丰富的地区，还需要考虑余热废水的环境影响。间接水冷最为常用，但在炎热干旱的地区不太可行，而在寒冷地区冷却塔的防冻也是技术难点所在。并且，间接水冷和结合蒸发冷却的风侧自然冷却还需要消耗大量水。从这方面看，耦合新的自然冷却技术可能有助于缓和现有的问题，进一步提高数据中心自然冷却的强度和广度。

值得注意的是，一种以集装箱为单元的模块化数据中心正在逐渐取代一些传统数据中心，它们具有更高能源利用效率和较低的投资成本，模块化设计也使得它们从建设到部署的时间相对较短。如今IBM、谷歌和华为等集装箱数据中心生产商采用的自然冷却方式多为直接风冷，而许多的集装箱数据中心研究集中在箱体内的气流组织优化，少有研究针对集装箱数据中心模块化及快速部署等特点来探讨其他自然冷却方式。

现在，一种新颖的自然冷却技术正在崛起，业界称它为天空辐射制冷，它通过两个对热辐射有很高透过率的大气窗口(8-14um,16-25um)将废热以可再生和完全被动的方式放散到接近3K的宇宙背景中，天空辐射制冷以其结构简单、塑性强、无能耗、无环境影响等优点正在被广泛关注和研究。然而耦合天空辐射制冷作为数据中心自然冷却系统的研究现阶段还比较匮乏。

针对上述问题，中国专利CN109757078A提供了一种带天空辐射制冷模块、相变传热装置、补冷蓄冷和通风设备的数据中心冷却系统，其实施方法为通过两个两位三通阀将天空辐射制冷模块、制冷机组和地下蓄冷装置进行连接，在风管中再设置与可用冷源相连的换热器，实现蓄冷、制冷、释冷模式自由切换，更大程度利用自然冷源，然其设计复杂且不具备快速部署和灵活移动能力，过多耦合自然冷源但并未设计完善的运行策略，使得其实际运用存在困难；中国专利CN211977127U提出了一种结合室外风侧换热器、天空辐射制冷模块和蓄冷设备的数据中心热管空调系统，其实施方法为将蒸发器通过集气器与室外换热器或天空辐射制冷模块组相连，在天空辐射制冷模块后设置蓄冷罐，通过PLC控制模块进行控制，系统制冷范围和强度得到提高，然而其冷却模式设计和切换都不够灵活，难以在复杂的气象条件实现自然冷源最大化，不设置蒸汽压缩制冷模块可能导致在某些场合不可用；中国专利CN112432275A提出了一种带有蓄冷装置、水源热泵、天空辐射制冷模块、组合式空调箱、水侧自然冷却设备的新型空调系统，其实施方法是将水源热泵和天空辐射制冷模块通过蓄能装置关联，并连接两个换热盘管满足组合式空调箱换热需求，水源热泵冷却可借助蓄能装置和冷却塔，降低空调系统的能耗，同时可灵活进行模式切换，然而该系统由于考虑了供热回路，对数据中心针对性不强，且对水侧自然冷源和风侧自然冷源利用并不充分，同时系统未对天空辐射制冷模块在特殊情况即冷却能力过低或过高的运行做出规划。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种集装箱数据中心冷却系统及其运行方法，通过天空辐射制冷、新风冷却、水侧塔式自然冷却获取冷量，在自然冷量盈余时予以蓄存，在自然冷量不足时予以机械冷源补充，形成多种工作模式，有效降低集装箱数据中心冷却系统能耗，最大程度利用自然冷源，同时保证集装箱数据中心的灵活移动和快速建设安装能力。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明公开的一种集装箱数据中心冷却系统，包括箱体内水冷循环模块、新风自然冷却模块、热水罐、天空辐射制冷模块、水侧自然冷却模块、冷水罐、蒸汽压缩制冷模块、蓄水箱、第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第一三通接头和第二三通接头；

箱体内水冷循环模块设置在集装箱箱体内部，新风自然冷却模块设在集装箱箱体上，天空辐射制冷模块设在集装箱箱体顶部；箱体内水冷循环模块的出口与热水罐的入口连接，热水罐的出口与第一电磁三通阀的输入端连接，第一电磁三通阀的第二输出端与第二三通接头的第二输入端连接，第二三通接头的输出端与蒸汽压缩制冷模块的入口连接，蒸汽压缩制冷模块的出口与蓄水箱的入口连接，蓄水箱的出口与箱体内水冷循环模块的入口连接；蒸汽压缩制冷模块旁接有第一电动调节阀；

第一电磁三通阀的第一输出端与第二电磁三通阀的第一输入端连接，第二电磁三通阀的输出端与天空辐射制冷模块的入口连接，天空辐射制冷模块的出口与冷水罐的入口连接，冷水罐与水侧自然冷却模块连接，冷水罐的出口与第一三通接头的输入端连接，第一三通接头的第一输出端与第二电磁三通阀的第二输入端连接；第一三通接头的第二输出端与第二三通接头的第一输入端连接。

优选地，箱体内水冷循环模块包括配水单元和若干水冷背板，水冷背板设在集装箱箱体内每个单列排布的待冷却设备处，若干水冷背板分别连接至配水单元形成循环，配水单元的出口与热水罐的入口连接，配水单元的入口与蓄水箱的出口连接。

优选地，新风自然冷却模块包括新风过滤器、进风风道百叶及配套风扇、排风风道百叶及配套风扇和进出风口，新风过滤器、进风风道百叶及配套风扇、排风风道百叶及配套风扇和进出风口可设在集装箱箱体上，新风过滤器与进风风道百叶及配套风扇连接。

优选地，天空辐射制冷模块包括若干并联的制冷单元，每个制冷单元由下至上依次包括保温层、隔离导热层、水通道、压敏粘接剂、天空辐射制冷薄膜、屏蔽气隙和屏蔽材料；每个制冷单元中水通道的入口与进水总管连接，水通道的出口与出水总管连接，进水总管与第二电磁三通阀的输出端连接，出水总管与冷水罐的入口连接。

进一步优选地，每个所述制冷单元连接有阻断阀，旁路上设置有旁通阀。

优选地，水侧自然冷却模块包括第三电动调节阀、第四水泵和闭式冷却塔，第三电动调节阀、第四水泵和闭式冷却塔通过管道与冷水罐形成循环。

优选地，蒸汽压缩制冷模块包括蒸发器、节流阀、冷凝器、压缩机和冷凝风扇；蒸发器的冷冻水输入端与第二三通接头的输出端连接，蒸发器的冷冻水输出端与蓄水箱的入口连接；蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀依次连接构成蒸汽压缩制冷循环，冷凝风扇正对冷凝器设置。

优选地，箱体内水冷循环模块的出口与热水罐的入口之间的连接管道上设有第一水泵，天空辐射制冷模块的出口与冷水罐的入口之间的连接管道上设有第二水泵，第二三通接头的输出端与蒸汽压缩制冷模块的入口之间的连接管道上设有第三水泵；第一三通接头的第二输出端与第二三通接头的第一输入端之间的连接管道上设有第二电动调节阀；热水罐、冷水罐和蓄水箱上分别设有排水补水管路。

优选地，蓄水箱的出口与箱体内水冷循环模块的入口之间的连接管道上设有第一温度传感器，箱体内水冷循环模块的出口与热水罐的入口之间的连接管道上设有第一流量计，热水罐的出口与第一电磁三通阀的输入端之间的连接管道上设有第二温度传感器，天空辐射制冷模块的出口与冷水罐的入口之间的连接管道上设有第三温度传感器，第一三通接头的第一输出端与第二电磁三通阀的第二输入端之间的连接管道上设有第四温度传感器和第二流量计，第一三通接头的第二输出端与第二三通接头的第一输入端之间的连接管道上设有第五温度传感器，第一电磁三通阀的第二输出端与第二三通接头的第二输入端之间的连接管道上设有第三流量计。

本发明公开的上述集装箱数据中心冷却系统的运行方法，包括以下工作模式：

新风蓄冷模式：当室外温湿度和空气质量满足数据中心新风冷却要求，且天空辐射制冷模块和水侧自然冷却模块任一可使当前状态冷水罐内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上时，启动该模式；新风自然冷却模块启动，蒸汽压缩制冷模块关闭，室外新风经过新风自然冷却模块冷却待冷设备；当天空辐射制冷模块满足模式启动要求时，冷水罐中的水经天空辐射制冷模块冷却后回到冷水罐，在水侧自然冷却模块也满足模式启动要求时，冷水罐中部分水可直接进入水侧自然冷却模块实现冷却后回到冷水罐；当天空辐射制冷模块不满足模式启动要求时，该模块关闭；根据天空辐射制冷模块和水侧自然冷却模块各自是否满足模式启动要求可同时运行两者或只运行其一；该模式在运行至冷水罐出水温度低于蓄冷设定值即蓄冷至极限时将不再可用并在新风仍满足要求时切换为新风模式；

新风模式：当室外温湿度和空气质量满足数据中心新风冷却要求且新风蓄冷模式不可用时，启动该模式；室外新风经过新风自然冷却模块进入箱体冷却待冷设备；蒸汽压缩制冷模块、天空辐射制冷模块和水侧自然冷却模块关闭，系统完全由新风实现冷却；

联合蓄冷模式：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块可使其出水温度降至数据中心供水温度最小设定值及以下或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度小于等于完全自然冷却设定值时，联合蓄冷模式启动；蒸汽压缩制冷模块将关闭，此时冷水罐出水温度如果高于数据中心供水温度最大设定值则蒸汽压缩制冷模块延迟关闭维持蓄水箱供水温度，直至冷水罐出水温度降至供水温度最大设定值；在天空辐射制冷模块符合模式启动要求时，箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐，再进入天空辐射制冷模块冷却后进入冷水罐，冷水罐中的水按照数据中心的冷却需求，一部分进入蓄水箱，再回到箱体内水冷循环模块，同时从冷水罐中再分出一部分水进入天空辐射制冷模块再回到冷水罐；当冷水罐出水温度降至数据中心供水温度最小设定值以下时，冷水罐中的水不再进入天空辐射制冷模块，同时减少热水罐输入天空辐射制冷模块的水量，减少的水量与冷水罐输出的水混合后再回到蓄水箱；当水侧自然冷却模块可使当前状态冷水罐内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上时，部分水可直接进入水侧自然冷却模块实现冷却后回到冷水罐，最大程度利用自然冷源进行蓄冷；在天空辐射制冷模块不满足模式启动要求时，如果天空辐射制冷模块进出水温差小于模块设定温差，则模块各制冷单元被旁路，否则各制冷单元仍将运行；在冷水罐出水温度高于数据中心供水温度最小设定值时，水侧自然冷却模块启动，而在冷水罐出水温度小于等于供水温度最小设定值时，将通过是否能使当前冷水罐水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上来决策是否运行水侧自然冷却模块，同时减少热水罐输入天空辐射制冷模块的水量，减少的水量与冷水罐输出的水混合后回到蓄水箱；该模式下，根据天空辐射制冷模块和水侧自然冷却模块各自是否满足相应情况运行条件可同时运行两者或只运行其一；该模式在持续至冷水罐出水温度低至蓄冷设定值即蓄冷至极限时不再可用，此时如果仍然满足模式启动条件将切换为联合制冷模式Ⅱ；

联合制冷模式Ⅰ：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块可使出水温度小于数据中心回水温度最小设定值但大于供水温度最小设定值或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度大于完全自然冷却设定值但小于部分自然冷却设定值时，联合制冷模式Ⅰ启动；此时蒸汽压缩制冷模块在冷水罐出水温度高于数据中心供水温度最大设定值时开启；当天空辐射制冷模块满足模式启动要求时，箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐，再进入天空辐射制冷模块冷却后进入冷水罐，冷水罐中的水根据当时温度按照数据中心冷却需求进入蒸汽压缩制冷模块进一步冷却或直接进入蓄水箱，再回到箱体内水冷循环模块；当冷水罐出水温度低于数据中心供水温度最小设定值时，热水罐输入天空辐射制冷模块的水量将减少，减少部分水将与冷水罐出水混合，直至冷水罐出水温度达到供水温度最小设定值；当天空辐射制冷模块不满足模式启动要求时，模块各制冷单元被旁路；根据是否能使当前冷水罐水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上决策是否运行水侧自然冷却模块，从而使部分水可直接进入水侧自然冷却模块实现冷却后回到冷水罐；该模式下，根据天空辐射制冷模块和水侧自然冷却模块各自是否满足相应情况的运行条件可同时运行或只运行其一；

联合制冷模式Ⅱ：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块可使出水温度降至数据中心供水温度最小设定值及以下或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度小于等于完全自然冷却设定值，且联合蓄冷模式不可用时，联合制冷模式Ⅱ启动；该模式启动瞬时，蓄冷已达极限，当天空辐射制冷模块和水侧自然冷却模块同时符合模式启动要求时，优先关闭水侧自然冷却模块；此时蒸汽压缩制冷模块不工作，从箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐，输出的水一部分进入天空辐射制冷模块冷却后进入冷水罐，另一部分水与冷水罐输出水混合后进入蓄水箱，再回到箱体内水冷循环模块，如果此时冷水罐出水低于蓄冷设定值，则关闭天空辐射制冷模块的部分制冷单元；在天空辐射制冷模块不满足模式启动要求时，模块各制冷单元被旁路，在冷水罐出水温度在蓄冷设定值以上时根据是否能使当前冷水罐水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上决策是否运行水侧自然冷却模块，如果冷水罐出水温度在蓄冷设定值以下，则调节直至关闭水侧自然冷却模块；该模式将逐渐消耗蓄冷量，在冷水罐出水温度达到数据中心供水温度最小设定值且仍满足联合蓄冷模式要求时，切换回联合蓄冷模式，中途联合蓄冷模式和联合制冷模式Ⅱ相互不做切换；

机械制冷模式：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块出水温度大于等于数据中心回水温度最小设定值且水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度大于等于部分自然冷却设定值时，机械制冷模式启动；如此时冷水罐出水温度低于数据中心供水温度设定值，天空辐射制冷模块各制冷单元旁路，水侧自然冷却模块关闭，蒸汽压缩制冷模块关闭，水冷循环模块输出进入热水罐的水部分经由旁路的天空辐射制冷模块进入冷水罐，剩余部分与冷水罐输出的水混合后进入蓄水箱，回到水冷循环模块，直到冷水罐出水温度达到数据中心供水温度设定值；当冷水罐出水温度大于等于数据中心供水温度设定值时，蒸汽压缩制冷模块启动，热水罐输出水全部经由旁路的天空辐射制冷模块进入冷水罐，冷水罐输出的水通过蒸汽压缩制冷模块冷却后送入蓄水箱，直至冷水罐出水温度已与热水罐出水温度基本一致；此时冷水罐不再参与循环，水冷循环模块输入热水罐的水输入蒸汽压缩制冷模块再进入蓄水箱，系统内单方向实现机械制冷；

机械蓄冷模式：该模式可随时人工启动，一旦启动不能自动变换为其它模式，只允许人工取消；当夜间分时电价较低时，箱体内水冷循环模块、热水罐、蒸汽压缩制冷模块和蓄水箱之间形成循环，单方向实现机械制冷；同时通过天空辐射制冷模块、冷水罐和水侧自然冷却模块实现蓄冷，此时，根据天空辐射制冷模块和水侧自然冷却模块各自是否可使当前状态冷水罐内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上，可同时运行两者或只运行其一，直至冷水罐出水温度低至蓄冷设定值即蓄冷至极限时停止；当白天分时电价较高时，如冷水罐出水温度低于数据中心供水温度最大设定值时，蒸汽压缩制冷模块关闭，箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐，热水罐输出的热水进入天空辐射制冷模块后进入冷水罐，冷水罐中的冷水进入蓄水箱后回到箱体内水冷循环模块；在冷水罐出水温度低于数据中心供水温度最小设定值时，热水罐输出水部分进入天空辐射制冷模块冷却后再进入冷水罐，剩余部分与冷水罐中输出冷水混合后进入蓄水箱再回到箱体内水冷循环模块；如果冷水罐出水温度高于数据中心供水温度最大设定值，蒸汽压缩制冷模块需开启，冷水罐中输出的冷水将先通过蒸汽压缩制冷模块冷却后再送入蓄水箱；根据天空辐射制冷模块进出水温差是否能大于模块设定温差以及水侧自然冷却模块是否可使冷水罐内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上，可同时运行两者或只运行其一，外界条件恶劣时可均不运行；在天空辐射制冷模块不满足要求时各制冷单元将被旁路；

当部分时段各工作模式的判定条件出现重合时，依次按照新风蓄冷模式、新风模式、联合蓄冷模式、联合制冷模式Ⅱ、联合制冷模式Ⅰ、机械制冷模式的优先级顺序进行自动控制，人工控制的机械蓄冷模式优先级高于自动控制的各工作模式；当天空辐射制冷模块在任意模式下出水温度接近0℃，则关闭天空辐射制冷模块的部分制冷单元，运行模式和相关流量参数不改变，随运行中的制冷单元流量增大，天空辐射制冷模块的出水温度自然回升。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的集装箱数据中心冷却系统，将天空辐射制冷模块结合至集装箱数据中心冷却系统中，考虑了进一步耦合新风自然冷却和水侧塔式自然冷却的方法和运行策略并设计了相关接口，用户可根据不同使用需求进行模式的切换，最大程度利用自然冷源，有效降低数据中心能耗。同时本系统可以单独使用天空辐射制冷模块，也设计有耦合新风自然冷却和水侧自然冷却的接口和运行策略，便于在不同地区和气象条件下使用。相比传统的集装箱数据中心冷却系统，灵活性更高，同时天空辐射模块采用顶部一体化架设的方式，不会影响数据中心快速安装和灵活移动的能力。该系统可以随集装箱数据中心移动到大多数地区并参与自然冷却。运行开始之前，冷却系统只需将管路外接至冷热水罐即可，同时还可根据气象条件和需要，在给定的接口进一步耦合风侧水侧自然冷却系统，简单方便。该系统采用的天空辐射制冷模块，相比于集装箱数据中心常用的纯机械制冷或风侧自然冷却，可以显著提高自然冷却的可用时长并进一步提高自然冷却强度，改善设备腐蚀问题，同时还提供了可持续的蓄冷手段。系统中各处关键位置设置有温度传感器和流量计，可以实时监测整个冷却系统的运行参数，结合室外参数和设备负载，可编制系统运行模式切换和设备控制程序，从而实现灵活的运行模式控制，最小化机械制冷运行时间，避免丢失可用的自然冷却时长。

本发明公开的上述集装箱数据中心冷却系统的运行方法，将天空辐射制冷技术结合至集装箱数据中心冷却系统中，考虑了多种冷源耦合情况，对该集装箱数据中心冷却系统广域全天候应用进行了科学的集成优化设计，并通过加装温度传感器、流量计、阀门和旁通管道，实时监测冷却系统运行状况并根据系统内外参数灵活切换冷却模式，自动化程度高；可充分利用自然冷源，有效降低机房制冷能耗，最大限度的提升集装箱数据中心的能源经济效益。同时，保证集装箱数据中心的灵活移动和快速建设安装能力。

附图说明

图1为本发明的系统整体结构示意图；

图2为本发明的结构原理示意图；

图3为天空辐射制冷模块单个制冷单元的结构示意图；

图4为天空辐射制冷模块单个制冷单元旁通阀和阻断阀设置图；

图5为集装箱箱体的内部布置正视图；

图6为图5的B-B视图；

图7为图5的A-A视图。

图中，1为集装箱箱体、2为水冷背板、3为配水单元、4为热水罐、5为天空辐射制冷模块、6为冷水罐、7为蒸发器、8为节流阀、9为冷凝器、10为压缩机、11为冷凝风扇、12为第一电动调节阀、13为蓄水箱、14为第一温度传感器、15为第一流量计、16为第一水泵、17为第二温度传感器、18为第一电磁三通阀、19为第二电磁三通阀、20为第三温度传感器、21为第二水泵、22为第二电动调节阀、23为第四温度传感器、24为第二流量计、25为第五温度传感器、26为第三流量计、27为第三水泵、28为新风过滤器、29为进风风道百叶及配套风扇、30为第三电动调节阀、31为第四水泵、32为第一三通接头、33为第二三通接头、34为闭式冷却塔、35为第三三通接头、36为第四三通接头、37为排风风道百叶及配套风扇、501为保温层、502为隔离导热层、503为水通道、504为压敏粘接剂、505为天空辐射制冷薄膜、506为屏蔽气隙、507为屏蔽材料、508为旁通阀、509为阻断阀、a～z和H均为管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构和工作原理做进一步详细描述：

如图1和图2，本发明的集装箱数据中心冷却系统，主要包括箱体内水冷循环模块、新风自然冷却模块、热水罐4、天空辐射制冷模块5、水侧自然冷却模块、冷水罐6、蒸汽压缩制冷模块、蓄水箱13、第一电磁三通阀18、第二电磁三通阀19、第一三通接头32和第二三通接头33。

箱体内水冷循环模块设置在集装箱箱体1内部，新风自然冷却模块设在集装箱箱体1上，天空辐射制冷模块5平整的架设在集装箱箱体1顶部；箱体内水冷循环模块的出口与热水罐4的入口连接，热水罐4的出口与第一电磁三通阀18的输入端连接，第一电磁三通阀18的第二输出端与第二三通接头33的第二输入端连接，第二三通接头33的输出端与蒸汽压缩制冷模块的入口连接，蒸汽压缩制冷模块的出口与蓄水箱13的入口连接，蓄水箱13的出口与箱体内水冷循环模块的入口连接；蒸汽压缩制冷模块旁接有第一电动调节阀12；第一电磁三通阀18的第一输出端与第二电磁三通阀19的第一输入端连接，第二电磁三通阀19的输出端与天空辐射制冷模块5的入口连接，天空辐射制冷模块5的出口与冷水罐6的入口连接，冷水罐6与水侧自然冷却模块连接，冷水罐6的出口与第一三通接头32的输入端连接，第一三通接头32的第一输出端与第二电磁三通阀19的第二输入端连接；第一三通接头32的第二输出端与第二三通接头33的第一输入端连接。

集装箱箱体1采用良好绝热设计，内壁使用Sus410L不锈钢，绝热层使用聚氨酯，外壁使用Sus304不锈钢或5052-H36铝板；系统内的水罐水箱和管道采用聚氨酯做保温处理。蓄水箱13的蓄水量应满足系统断电后15min的循环水量；冷、热水罐位于集装箱箱体1外部，蓄水箱13安装在箱体一侧，蓄水箱13和蒸汽压缩制冷模块位于箱体内部。如图5、图6和图7，集装箱箱体1内布置采用ALL IN ONE设计，待冷设备单列排布，待冷设备与蒸汽压缩制冷模块间使用重型隔热门和隔热墙；集装箱箱体1采用前开门和出风通道侧开门设计。

箱体内水冷循环模块包括配水单元3(CDU)和若干水冷背板2，水冷背板2设在集装箱箱体1内每个单列排布的待冷却设备处，若干水冷背板2分别连接至配水单元3形成循环，配水单元3的出口与热水罐4的入口连接，配水单元3的入口与蓄水箱13的出口连接。

新风自然冷却模块包括新风过滤器28、进风风道百叶及配套风扇29、排风风道百叶及配套风扇37和进出风口，新风过滤器28、进风风道百叶及配套风扇29、排风风道百叶及配套风扇37和进出风口设在集装箱箱体1上，新风过滤器28与进风风道百叶及配套风扇29相连，通过金属风道连接可以形成新风自然冷却循环，新风自然冷却模块包括但不限于进一步增加加湿除湿设备以及回风混风回路。

如图3，天空辐射制冷模块5包括若干并联的制冷单元，每个制冷单元由下至上依次包括保温层501、隔离导热层502、水通道503、压敏粘接剂504、天空辐射制冷薄膜505、屏蔽气隙506和屏蔽材料507；每个制冷单元中水通道503的入口与进水总管连接，水通道503的出口与出水总管连接，进水总管与第二电磁三通阀19的输出端连接，出水总管与冷水罐6的入口连接。保温层501可以采用聚异三聚氰酸酯,隔离导热层502可以采用聚碳酸酯，天空辐射制冷薄膜505可以使用超材料光谱选择性薄膜，屏蔽气隙506内可以填充空气，屏蔽材料507可以使用PE膜或ZnSe/ZnS玻璃；天空辐射制冷薄膜505在8-13um波段的发射率不低于0.93，同时在0.25-3um波段的反射率不低于0.97；天空辐射制冷模块5每个制冷单元设旁通阀508和阻断阀509，可以根据需要单独开关或旁路，如图4。

水侧自然冷却模块包括第三电动调节阀30、第四水泵31和闭式冷却塔34，冷水罐6开有专门的水侧自然冷却冷冻水入口端和出口端，便于根据需要进一步集成水侧自然冷却模块，第三电动调节阀30、第四水泵31和闭式冷却塔34通过管道与冷水罐6形成循环。

蒸汽压缩制冷模块包括蒸发器7、节流阀8、冷凝器9、压缩机10和冷凝风扇11；蒸发器7的冷冻水输入端与第三三通接头35第一输出端连接，蒸发器7的冷冻水输出端与第四三通接头36第一输入端连接；蒸发器7、压缩机10、冷凝器9和节流阀8依次连接构成蒸汽压缩制冷循环，冷凝风扇11正对冷凝器9设置。

箱体内水冷循环模块的出口与热水罐4的入口之间的连接管道上设有第一水泵16，天空辐射制冷模块5的出口与冷水罐6的入口之间的连接管道上设有第二水泵21，第二三通接头33的输出端与蒸汽压缩制冷模块的入口之间的连接管道上设有第三水泵27；第一三通接头32的第二输出端与第二三通接头33的第一输入端之间的连接管道上设有第二电动调节阀22；第三三通接头35第二输出端与第四三通接头36第二输入端之间的连接管道上设有第一电动调节阀12；热水罐4、冷水罐6和蓄水箱13上分别设有排水补水管路。

蓄水箱13的出口与箱体内水冷循环模块的入口之间的连接管道上设有第一温度传感器14，箱体内水冷循环模块的出口与热水罐4的入口之间的连接管道上设有第一流量计15，热水罐4的出口与第一电磁三通阀18的输入端之间的连接管道上设有第二温度传感器17，天空辐射制冷模块5的出口与冷水罐6的入口之间的连接管道上设有第三温度传感器20，第一三通接头32的第一输出端与第二电磁三通阀19的第二输入端之间的连接管道上设有第四温度传感器23和第二流量计24，第一三通接头32的第二输出端与第二三通接头33的第一输入端之间的连接管道上设有第五温度传感器25，第一电磁三通阀18的第二输出端与第二三通接头33的第二输入端之间的连接管道上设有第三流量计26。

系统内各模块的具体连接方式如下：

集装箱箱体1内的水冷背板2通过内部管道与配水单元3连接，实现内部水冷循环。配水单元3输出端接管道b输入端，管道b输出端接第一水泵16输入端，第一水泵16输出端接管道c输入端，管道c输出端接热水罐4输入端，热水罐4输出端接管道d输入端，管道d输出端接第一电磁三通阀18输入端，第一电磁三通阀18第一输出端接管道e输入端，管道e输出端接第二电磁三通阀19第一输入端，第二电磁三通阀19输出端接管道f输入端，管道f输出端接天空辐射制冷模块5输入端，天空辐射制冷模块5输出端接管道g输入端，管道g输出端接第二水泵21输入端，第二水泵21输出端接管道h输入端，管道h输出端接冷水罐6输入端，冷水罐6输出端接管道H输入端，管道H输出端通过第一三通接头32接管道i输入端，管道i输出端接第二电磁三通阀19第二输入端。

管道H输出端通过第一三通接头32接管道j输入端，管道j输出端接第二电动调节阀22输入端，第二电动调节阀22输出端接管道k输入端，管道k输出端通过三通接头接管道m输入端，第一电磁三通阀第二输出端接管道l输入端，管道l输出端通过第二三通接头33接管道m输入端，管道m输出端接第三水泵27输入端，第三水泵27输出端接管道n输入端，管道n输出端通过第三三通接头35接管道o输入端，管道o输出端接蒸发器7冷冻水输入端，蒸发器7冷冻水输出端接管道r输入端，管道r输出端通过第四三通接头36接管道s入口端。

管道n通过第三三通接头35接管道p输入端，管道p输出端接第一电动调节阀12输入端，第一电动调节阀12输出端接管道q输入端，管道q输出端通过第四三通接头36接管道s输入端，管道s输出端接蓄水箱13输入端，蓄水箱13输出端接管道a输入端，管道a输出端接集装箱箱体1内部的配水单元3输入端，蒸发器7制冷剂输出端接管道w输入端，管道w输出端接压缩机10输入端，压缩机10输出端接管道v入口端，管道v出口端接冷凝器9制冷剂输入端，冷凝器9制冷剂输出端管道u输入端，管道u输出端接节流阀8输入端，节流阀8输出端接蒸发器7制冷剂输入端。

第一温度传感器14设在管道a上，第二温度传感器17设在管道d上，第三温度传感器20设在管道g上，第四温度传感器23设在管道i上，第五温度传感器25设在管道k上，第一流量计15设在管道b上，第二流量计24设在管道i上，第三流量计26设在管道l上，管道x、y和z为补水排水管。

上述系统在工作时，包括以下几种工作模式：

新风蓄冷模式：当室外温湿度和空气质量满足数据中心新风冷却要求，且天空辐射制冷模块5和水侧自然冷却模块任一可使当前状态冷水罐6内水在允许流量范围内获得1℃以上温降时，新风蓄冷模式启动；此时室外新风通过进风口经过新风过滤器28和进风风道百叶及配套风扇29进入集装箱箱体1内部，冷却待冷设备后经由排风风道百叶及配套风扇37从出风口离开，完成设备冷却；蒸汽压缩制冷模块、第一水泵16、第三水泵27停止工作，第二电动调节阀22和第一电磁三通阀18关闭；当天空辐射制冷模块5满足模式启动要求时，第二电磁三通阀19第二输入端全开，第一输入端关闭，第二水泵21开启；冷水罐6中的水经由管道i和管道f进入天空辐射制冷模块5，冷却后经由管道g和管道h回到冷水罐6；当天空辐射制冷模块5不再满足模式启动要求时，第二水泵21停止工作，第二电磁三通阀19关闭；如水侧自然冷却模块满足模式启动要求，则第三电动调节阀30开启，第四水泵31和闭式冷却塔34开启，冷水罐6中的部分水经由水侧自然冷却冷冻水出口端进入水侧自然冷却模块实现冷却再经由水侧自然冷却冷冻水入口端回到冷水罐6；该模式下，根据天空辐射制冷模块5和水侧自然冷却模块是否满足模式启动要求可同时运行两者或只运行其一；该模式在运行至冷水罐6出水温度低至8℃时将不再可用并在新风仍满足要求时切换为新风模式。

新风模式：当室外温湿度和空气质量满足数据中心新风冷却要求且新风蓄冷模式不可用时，新风模式启动；此时新风经过新风过滤器28和进风风道百叶及配套风扇29从进风口进入集装箱箱体1内部，冷却待冷设备后经由排风风道百叶及配套风扇37从出风口离开，完成设备冷却；蒸汽压缩制冷模块、天空辐射制冷模块5、水侧自然冷却模块关闭，第一水泵16、第二水泵21、第三水泵27停止工作，第二电动调节阀22和第一电磁三通阀18关闭，系统完全由新风实现冷却。

联合蓄冷模式：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块5可使出水温度降至17℃及以下或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度小于等于12℃时，联合蓄冷模式启动；蒸汽压缩制冷模块关闭，第一电动调节阀12开启，此时冷水罐6出水温度如果高于19℃则蒸汽压缩制冷模块将延迟关闭，第一电动调节阀12将延迟开启，维持蓄水箱13供水温度18℃左右，直至冷水罐6出水温度降至19℃；当天空辐射制冷模块5符合模式启动要求时，第一水泵16、第二水泵21、第三水泵27工作；第一电磁三通阀18第一输出端开启，第二输出端关闭；第二电磁三通阀19和第二电动调节阀22开启；从数据中心的配水单元3离开的热水经由管道b和管道c进入热水罐4，再经由管道d、e、f进入天空辐射制冷模块5，冷却后经由管道g和管道h进入冷水罐6，冷水罐6中的水按照数据中心冷却需求一部分经由管道H和管道j至管道s进入蓄水箱13，再通过管道a回到数据中心的配水单元3；另外，从冷水罐6中再分出一部分水经由管道H、i、f进入天空辐射制冷模块5，冷却后经由管道g、h回到冷水罐6；当冷水罐6出水温度降至17℃以下时，第二电磁三通阀19第二输入端关闭，冷水罐6中的水不再进入天空辐射制冷模块5，同时第一电磁三通阀18第二输出端开启并调节开度，减少热水罐4通过管道d、e、f输入天空辐射制冷模块5的水量，减少的水量经过管道l与从管道k中输出的冷水罐6水混合至18℃左右回到蓄水箱13；当水侧自然冷却模块可使当前状态冷水罐6内水在允许流量范围内获得1℃以上温降时，第三电动调节阀30开启，第四水泵31和闭式冷却塔34启动，冷水罐6中的部分水经由水侧自然冷却冷冻水出口端进入水侧自然冷却模块实现冷却再经由水侧自然冷却冷冻水入口端回到冷水罐6，最大程度利用自然冷源进行蓄冷；当天空辐射制冷模块5不满足模式启动要求时，如果天空辐射制冷模块5进出水能获得的温降不足0.35℃，则模块各制冷单元被旁路，否则各制冷单元仍将运行；第二电磁三通阀19第二输入端和第一电磁三通阀18第二输出端关闭，此时如冷水罐6出水温度在17℃以上，则第三电动调节阀30开启，第四水泵31和闭式冷却塔34启动，冷水罐6中的部分水经由水侧自然冷却冷冻水出口端进入水侧自然冷却模块实现冷却再经由水侧自然冷却冷冻水入口端回到冷水罐6；如冷水罐6出水温度降至17℃以下，则第一电磁三通阀18第二输出端开启并调节开度，减少热水罐4通过管道d、e、f输入天空辐射制冷模块5的水量，减少的水量经过管道l与从管道k中输出的冷水罐6水混合至18℃左右通过管道m至s回到蓄水箱13，水侧自然冷却模块是否能使当前冷水罐6水在允许流量范围内获得1℃以上温降将作为第三电动调节阀30，第四水泵31和闭式冷却塔34是否开启的依据；该模式下，根据天空辐射制冷模块5和水侧自然冷却模块各自是否满足相应情况运行条件可同时运行两者或只运行其一；该模式持续至冷水罐6出水温度低至8℃时不再可用，在仍满足模式启动要求的情况下将切换为联合制冷模式Ⅱ。

联合制冷模式Ⅰ：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块5可使出水温度小于24℃但大于17℃或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度大于12℃但小于19℃时，联合制冷模式Ⅰ启动；当天空辐射制冷模块5符合模式启动要求时，第一水泵16、第二水泵21、第三水泵27工作，第一电磁三通阀18第一输出端开启，第二输出端关闭；第二电动调节阀22和第二电磁三通阀19第一输入端开启；从数据中心的配水单元3离开的热水经由管道b和管道c进入热水罐4，再经由管道d、e、f进入天空辐射制冷模块5，冷却后经由管道g和管道h进入冷水罐6；如冷水罐6出水温度高于19℃，则蒸汽压缩制冷模块开启，第一电动调节阀12关闭，使得蓄水箱13供水温度在18℃左右；冷水罐6中的水根据出水温度按照数据中心冷却需求经由管道H和管道j至管道s进入蓄水箱13或经由管道H和管道j至管道o至蒸汽压缩制冷模块冷却后再由管道r至管道s进入蓄水箱13，通过管道a回到数据中心配水单元3；如果冷水罐6出水温度低于17℃，则第一电磁三通阀18第二输出端开启，减少热水罐4经管道d至管道e输入天空辐射制冷模块5的水量，减少的水量经由管道l与管道k中冷水罐6出水混合至18℃左右经管道m至管道s直接进入蓄水箱13，直至冷水罐6出水温度达到17℃；当天空辐射制冷模块5不满足模式启动要求时，模块中各制冷单元被旁路；根据水侧自然冷却模块是否可使当前状态冷水罐6内水在允许流量范围内获得1℃以上温降，决定是否开启第三电动调节阀30，第四水泵31和闭式冷却塔34，允许部分水从冷水罐6中进入水侧自然冷却模块冷却后再回到冷水罐6；该模式下，根据天空辐射制冷模块5和水侧自然冷却模块各自是否满足相应情况的运行条件可同时运行两者或只运行其一。

联合制冷模式Ⅱ：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块5可使出水温度降至17℃及以下或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度小于等于12℃，且联合蓄冷模式不可用时，联合制冷模式Ⅱ启动；该模式启动瞬时，蓄冷已达极限，当天空辐射制冷模块5和水侧自然冷却模块同时符合模式启动要求时，考虑节水效益，优先关闭水侧自然冷却模块；此时蒸汽压缩制冷模块不工作，第一电动调节阀12全开，第一水泵16、第二水泵21、第三水泵27工作，第一电磁三通阀18开启，第二电磁三通阀19第一输入端和第二电动调节阀22开启；从数据中心的配水单元3离开的热水经由管道b和管道c进入热水罐4，一部分水再经由管道d、e、f进入天空辐射制冷模块5，冷却后经由管道g和管道h进入冷水罐6；另一部分水经由第一电磁三通阀18第二输出端从管道l与从管道k流出的冷水罐6水混合至18℃左右，符合要求的冷冻水经由管道m、s回到蓄水箱13，再由管道a进入数据中心配水单元3；如果此时冷水罐6出水低于8℃，则关闭天空辐射制冷模块5的部分制冷单元，维持冷水罐出水温度在8℃左右；如果天空辐射制冷模块5不满足模式启动要求，旁路天空辐射制冷模块5的制冷单元，如果此时在冷水罐6出水温度在8℃以上，则根据是否能使当前冷水罐6水在允许流量范围内获得1℃以上温降决策是否开启第三电动调节阀30，第四水泵31和闭式冷却塔34，使冷水罐6中的部分水经由水侧自然冷却冷冻水出口端进入水侧自然冷却模块实现冷却再经由水侧自然冷却冷冻水入口端回到冷水罐6；如果此时冷水罐6出水温度在8℃以下，则调节直至关闭第四水泵31和闭式冷却塔34，维持冷水罐6出水温度8℃左右；该模式最终将消耗部分蓄冷量，在冷水罐6出水温度达到17℃且仍满足联合蓄冷模式要求时，切换回联合蓄冷模式，中途联合蓄冷模式和联合制冷模式Ⅱ相互不做切换；

机械制冷模式：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块5出水温度大于等于24℃且水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度大于等于19℃时，机械制冷模式启动；如此时冷水罐6出水温度低于18℃时，天空辐射制冷模块5各制冷单元旁路，第三电动调节阀30，第四水泵31和闭式冷却塔34关闭，蒸汽压缩制冷模块关闭，第一电动调节阀12开启，第二电动调节阀22开启，第二水泵21、第一水泵16和第三水泵27开启，第一电磁三通阀18第一第二输出端开启，第二电磁三通阀19第一输入端开启，从数据中心的配水单元3离开的热水经由管道b和管道c进入热水罐4，一部分水再经由管道d、e、f进入天空辐射制冷模块5，进而通过管道g和管道h进入冷水罐6，另一部分经由管道l与从管道k中输出的冷水罐6水混合至18℃左右再通过管道m至管道s进入蓄水箱13，再通过管道a回到配水单元3，直到冷水罐6出水温度达到18℃；当冷水罐6出水温度大于等于18℃时，第一电动调节阀12关闭，蒸汽压缩制冷模块启动，第一电磁三通阀18第二输出端关闭，热水罐4输出水全部经由管道d、e、f进入旁路的天空辐射制冷模块5进而通过管道g和管道h进入冷水罐6，冷水罐6输出的水通过管道H和管道j至管道o进入蒸汽压缩制冷模块冷却至18℃左右由管道r和管道s送入蓄水箱13，通过管道a回到配水单元，直至冷水罐6出水温度已与热水罐4出水温度基本一致；当冷水罐6和热水罐4出水温度基本一致时，冷水罐6不再参与循环，第二电磁三通阀19、第一电动调节阀12、第二电动调节阀22、第二水泵21关闭，第一电磁三通阀18第二输出端开启第一输出端关闭；由管道a至管道d、管道l、管道m至管道o、管道r至管道s形成循环，单方向实现机械制冷。

机械蓄冷模式：虑到许多企业乐于利用分时电价同时简化控制模式，也不愿意承担由外引新风引起的机房环境污染，系统另设有机械蓄冷模式；该模式可以随时人工启动，一旦启动不能自动变换为其他模式，只允许人工取消；当夜间分时电价较低时，第二电磁三通阀19第二输入端开启，第一电动调节阀12、第二电动调节阀22关闭，第一水泵16、第二水泵21、第三水泵27工作，第一电磁三通阀18第二输出端开启；以管道l为界，右侧系统由管道a至管道d、管道l、管道m至管道o、管道r至管道s形成循环，单方向实现机械制冷；左侧系统由管道f至管道i形成循环，通过天空辐射制冷模块5和水侧自然冷却模块实现蓄冷，此时，根据天空辐射制冷模块5和水侧自然冷却模块各自是否可使当前状态冷水罐6内水在允许流量范围内取得1℃以上温降，可同时运行两者或只运行其一，该模式下冷水罐6水温最低允许降至5℃；当白天分时电价较高时，如冷水罐6出水温度低于19℃时，蒸汽压缩制冷模块关闭，第一电动调节阀开启，第二电磁三通阀19第二输出端关闭，第一电动调节阀12、第二电动调节阀22开启，第一水泵16、第二水泵21、第三水泵27工作；从数据中心的配水单元3离开的冷冻水经由管道b至管道f进入天空辐射制冷模块5，经由管道g和管道h进入冷水罐6，再经由管道H和管道j至管道s进入蓄水箱13，而后由管道a回到配水单元3；在冷水罐6出水温度低于17℃时，第一电磁三通阀18第二输出端将开启，由管道d至管道e进入天空辐射制冷模块5的热水罐4输出水将减少，减少部分将通过管道l与管道k中输出的冷水罐6水混合至18℃左右再经由管道m至管道s进入蓄水箱13，而后由管道a回到配水单元3；如果冷水罐6出水温度高于19℃，蒸汽压缩制冷模块需开启，第一电动调节阀12关闭，冷水罐6输出的冷水将由管道H和管道j至管道o送入蒸汽压缩制冷模块冷却至18℃左右，而后再由管道r和管道s送入蓄水箱13，最后经管道a回到配水单元3；根据天空辐射制冷模块5是否能获得0.35℃以上进出水温差以及水侧自然冷却模块是否可使冷水罐6内水在允许流量范围内取得1℃以上温降，可同时运行两者或只运行其一，外界条件恶劣时可均不运行；在天空辐射制冷模块5不满足要求时各制冷单元将被旁路；

上述7种工作模式同一时间将根据控制程序或人工调整选择一种，当部分时段各模式之间判定条件出现重合时，按照新风蓄冷模式、新风模式、联合蓄冷模式、联合制冷模式Ⅱ、联合制冷模式Ⅰ、机械制冷模式的优先级顺序进行控制；机械蓄冷模式是人工设置的运行模式，其优先级高于其他自动控制策略；

极特殊的，在上述控制中如果天空辐射制冷模块5在任意模式下出水温度接近0℃，则应关闭该模块部分制冷单元，但运行模式和相关流量参数无需改变，随着其他制冷单元流量增大，模块出水温度可以自然回升；上述控制中，非新风冷却时数据中心水冷循环模块允许供回水温度18/25℃(±1℃)，进风通道风温为24℃(±3℃)，冷却塔逼近温差为5℃；新风冷却外引新风状态参数应符合GB 50174-2017或ASHRAE 2011。

上述系统中第一温度传感器14用于测量蓄水箱13供水温度，第二温度传感器17用于测量热水罐4出水温度，第三温度传感器20用于测量天空制冷模式模块5出水温度，第四温度传感器23和第五温度传感器25用于测量冷水罐6出水温度；第一流量计15用于测量水冷循环模块进入热水罐4总水量、第二流量计24用于测量冷水罐回流至天空制冷辐射模块5的水量，第三流量计26用于测量热水罐4用于与冷水罐6输出水混合的流量。通过集合8块仪表数据和室外湿球温度，控制系统所需的流量温度全部可知。

当系统需要清洁或补水时，管道x、y、z将作为排水补水管路。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本发明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。例如上述特征与本发明中公开的(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。

Claims (5)

1.一种集装箱数据中心冷却系统，其特征在于，包括箱体内水冷循环模块、新风自然冷却模块、热水罐(4)、天空辐射制冷模块(5)、水侧自然冷却模块、冷水罐(6)、蒸汽压缩制冷模块、蓄水箱(13)、第一电磁三通阀(18)、第二电磁三通阀(19)、第一三通接头(32)和第二三通接头(33)；

箱体内水冷循环模块设置在集装箱箱体(1)内部，新风自然冷却模块设在集装箱箱体(1)上，天空辐射制冷模块(5)设在集装箱箱体(1)顶部；箱体内水冷循环模块的出口与热水罐(4)的入口连接，热水罐(4)的出口与第一电磁三通阀(18)的输入端连接，第一电磁三通阀(18)的第二输出端与第二三通接头(33)的第二输入端连接，第二三通接头(33)的输出端与蒸汽压缩制冷模块的入口连接，蒸汽压缩制冷模块的出口与蓄水箱(13)的入口连接，蓄水箱(13)的出口与箱体内水冷循环模块的入口连接；蒸汽压缩制冷模块旁接有第一电动调节阀(12)；

第一电磁三通阀(18)的第一输出端与第二电磁三通阀(19)的第一输入端连接，第二电磁三通阀(19)的输出端与天空辐射制冷模块(5)的入口连接，天空辐射制冷模块(5)的出口与冷水罐(6)的入口连接，冷水罐(6)与水侧自然冷却模块连接，冷水罐(6)的出口与第一三通接头(32)的输入端连接，第一三通接头(32)的第一输出端与第二电磁三通阀(19)的第二输入端连接；第一三通接头(32)的第二输出端与第二三通接头(33)的第一输入端连接；

箱体内水冷循环模块包括配水单元(3)和若干水冷背板(2)，水冷背板(2)设在集装箱箱体(1)内每个单列排布的待冷却设备处，若干水冷背板(2)分别连接至配水单元(3)形成循环，配水单元(3)的出口与热水罐(4)的入口连接，配水单元(3)的入口与蓄水箱(13)的出口连接；

新风自然冷却模块包括新风过滤器(28)、进风风道百叶及配套风扇(29)、排风风道百叶及配套风扇(37)和进出风口，新风过滤器(28)、进风风道百叶及配套风扇(29)、排风风道百叶及配套风扇(37)和进出风口可设在集装箱箱体(1)上，新风过滤器(28)与进风风道百叶及配套风扇(29)连接；

天空辐射制冷模块(5)包括若干并联的制冷单元，每个制冷单元由下至上依次包括保温层(501)、隔离导热层(502)、水通道(503)、压敏粘接剂(504)、天空辐射制冷薄膜(505)、屏蔽气隙(506)和屏蔽材料(507)；每个制冷单元中水通道(503)的入口与进水总管连接，水通道(503)的出口与出水总管连接，进水总管与第二电磁三通阀(19)的输出端连接，出水总管与冷水罐(6)的入口连接；

水侧自然冷却模块包括第三电动调节阀(30)、第四水泵(31)和闭式冷却塔(34)，第三电动调节阀(30)、第四水泵(31)和闭式冷却塔(34)通过管道与冷水罐(6)形成循环；

蒸汽压缩制冷模块包括蒸发器(7)、节流阀(8)、冷凝器(9)、压缩机(10)和冷凝风扇(11)；蒸发器(7)的冷冻水输入端与第二三通接头(33)的输出端连接，蒸发器(7)的冷冻水输出端与蓄水箱(13)的入口连接；蒸发器(7)、压缩机(10)、冷凝器(9)和节流阀(8)依次连接构成蒸汽压缩制冷循环，冷凝风扇(11)正对冷凝器(9)设置。

2.根据权利要求1所述的集装箱数据中心冷却系统，其特征在于，每个所述制冷单元连接有阻断阀(509)，旁路上设置有旁通阀(508)。

3.根据权利要求1所述的集装箱数据中心冷却系统，其特征在于，箱体内水冷循环模块的出口与热水罐(4)的入口之间的连接管道上设有第一水泵(16)，天空辐射制冷模块(5)的出口与冷水罐(6)的入口之间的连接管道上设有第二水泵(21)，第二三通接头(33)的输出端与蒸汽压缩制冷模块的入口之间的连接管道上设有第三水泵(27)；第一三通接头(32)的第二输出端与第二三通接头(33)的第一输入端之间的连接管道上设有第二电动调节阀(22)；热水罐(4)、冷水罐(6)和蓄水箱(13)上分别设有排水补水管路。

4.根据权利要求1所述的集装箱数据中心冷却系统，其特征在于，蓄水箱(13)的出口与箱体内水冷循环模块的入口之间的连接管道上设有第一温度传感器(14)，箱体内水冷循环模块的出口与热水罐(4)的入口之间的连接管道上设有第一流量计(15)，热水罐(4)的出口与第一电磁三通阀(18)的输入端之间的连接管道上设有第二温度传感器(17)，天空辐射制冷模块(5)的出口与冷水罐(6)的入口之间的连接管道上设有第三温度传感器(20)，第一三通接头(32)的第一输出端与第二电磁三通阀(19)的第二输入端之间的连接管道上设有第四温度传感器(23)和第二流量计(24)，第一三通接头(32)的第二输出端与第二三通接头(33)的第一输入端之间的连接管道上设有第五温度传感器(25)，第一电磁三通阀(18)的第二输出端与第二三通接头(33)的第二输入端之间的连接管道上设有第三流量计(26)。

5.权利要求1～4任意一项所述集装箱数据中心冷却系统的运行方法，其特征在于，包括以下工作模式：

新风蓄冷模式：当室外温湿度和空气质量满足数据中心新风冷却要求，且天空辐射制冷模块(5)和水侧自然冷却模块任一可使当前状态冷水罐(6)内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上时，启动该模式；新风自然冷却模块启动，蒸汽压缩制冷模块关闭，室外新风经过新风自然冷却模块冷却待冷设备；当天空辐射制冷模块(5)满足模式启动要求时，冷水罐(6)中的水经天空辐射制冷模块(5)冷却后回到冷水罐(6)，在水侧自然冷却模块也满足模式启动要求时，冷水罐(6)中部分水可直接进入水侧自然冷却模块实现冷却后回到冷水罐(6)；当天空辐射制冷模块(5)不满足模式启动要求时，该模块关闭；根据天空辐射制冷模块(5)和水侧自然冷却模块各自是否满足模式启动要求可同时运行两者或只运行其一；该模式在运行至冷水罐(6)出水温度低于蓄冷设定值即蓄冷至极限时将不再可用并在新风仍满足要求时切换为新风模式；

新风模式：当室外温湿度和空气质量满足数据中心新风冷却要求且新风蓄冷模式不可用时，启动该模式；室外新风经过新风自然冷却模块进入箱体(1)冷却待冷设备；蒸汽压缩制冷模块、天空辐射制冷模块(5)和水侧自然冷却模块关闭，系统完全由新风实现冷却；

联合蓄冷模式：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块(5)可使其出水温度降至数据中心供水温度最小设定值及以下或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度小于等于完全自然冷却设定值时，联合蓄冷模式启动；蒸汽压缩制冷模块将关闭，此时冷水罐(6)出水温度如果高于数据中心供水温度最大设定值则蒸汽压缩制冷模块延迟关闭维持蓄水箱(13)供水温度，直至冷水罐(6)出水温度降至供水温度最大设定值；在天空辐射制冷模块(5)符合模式启动要求时，箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐(4)，再进入天空辐射制冷模块(5)冷却后进入冷水罐(6)，冷水罐(6)中的水按照数据中心的冷却需求，一部分进入蓄水箱(13)，再回到箱体内水冷循环模块，同时从冷水罐(6)中再分出一部分水进入天空辐射制冷模块(5)再回到冷水罐(6)；当冷水罐(6)出水温度降至数据中心供水温度最小设定值以下时，冷水罐(6)中的水不再进入天空辐射制冷模块(5)，同时减少热水罐(4)输入天空辐射制冷模块(5)的水量，减少的水量与冷水罐(6)输出的水混合后再回到蓄水箱(13)；当水侧自然冷却模块可使当前状态冷水罐(6)内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上时，部分水可直接进入水侧自然冷却模块实现冷却后回到冷水罐(6)，最大程度利用自然冷源进行蓄冷；在天空辐射制冷模块(5)不满足模式启动要求时，如果天空辐射制冷模块(5)进出水温差小于模块设定温差，则模块各制冷单元被旁路，否则各制冷单元仍将运行；在冷水罐(6)出水温度高于数据中心供水温度最小设定值时，水侧自然冷却模块启动，而在冷水罐(6)出水温度小于等于供水温度最小设定值时，将通过是否能使当前冷水罐(6)水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上来决策是否运行水侧自然冷却模块，同时减少热水罐(4)输入天空辐射制冷模块(5)的水量，减少的水量与冷水罐(6)输出的水混合后回到蓄水箱(13)；该模式下，根据天空辐射制冷模块(5)和水侧自然冷却模块各自是否满足相应情况运行条件可同时运行两者或只运行其一；该模式在持续至冷水罐(6)出水温度低至蓄冷设定值即蓄冷至极限时不再可用，此时如果仍然满足模式启动条件将切换为联合制冷模式Ⅱ；

联合制冷模式Ⅰ：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块(5)可使出水温度小于数据中心回水温度最小设定值但大于供水温度最小设定值或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度大于完全自然冷却设定值但小于部分自然冷却设定值时，联合制冷模式Ⅰ启动；此时蒸汽压缩制冷模块在冷水罐(6)出水温度高于数据中心供水温度最大设定值时开启；当天空辐射制冷模块(5)满足模式启动要求时，箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐(4)，再进入天空辐射制冷模块(5)冷却后进入冷水罐(6)，冷水罐(6)中的水根据当时温度按照数据中心冷却需求进入蒸汽压缩制冷模块进一步冷却或直接进入蓄水箱(13)，再回到箱体内水冷循环模块；当冷水罐(6)出水温度低于数据中心供水温度最小设定值时，热水罐(4)输入天空辐射制冷模块(5)的水量将减少，减少部分水将与冷水罐(6)出水混合，直至冷水罐(6)出水温度达到供水温度最小设定值；当天空辐射制冷模块(5)不满足模式启动要求时，模块各制冷单元被旁路；根据是否能使当前冷水罐(6)水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上决策是否运行水侧自然冷却模块，从而使部分水可直接进入水侧自然冷却模块实现冷却后回到冷水罐(6)；该模式下，根据天空辐射制冷模块(5)和水侧自然冷却模块各自是否满足相应情况的运行条件可同时运行或只运行其一；

联合制冷模式Ⅱ：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块(5)可使出水温度降至数据中心供水温度最小设定值及以下或水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度小于等于完全自然冷却设定值，且联合蓄冷模式不可用时，联合制冷模式Ⅱ启动；该模式启动瞬时，蓄冷已达极限，当天空辐射制冷模块(5)和水侧自然冷却模块同时符合模式启动要求时，优先关闭水侧自然冷却模块；此时蒸汽压缩制冷模块不工作，从箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐(4)，输出的水一部分进入天空辐射制冷模块(5)冷却后进入冷水罐(6)，另一部分水与冷水罐(6)输出水混合后进入蓄水箱(13)，再回到箱体内水冷循环模块，如果此时冷水罐(6)出水低于蓄冷设定值，则关闭天空辐射制冷模块(5)的部分制冷单元；在天空辐射制冷模块(5)不满足模式启动要求时，模块各制冷单元被旁路，在冷水罐(6)出水温度在蓄冷设定值以上时根据是否能使当前冷水罐(6)水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上决策是否运行水侧自然冷却模块，如果冷水罐(6)出水温度在蓄冷设定值以下，则调节直至关闭水侧自然冷却模块；该模式将逐渐消耗蓄冷量，在冷水罐(6)出水温度达到数据中心供水温度最小设定值且仍满足联合蓄冷模式要求时，切换回联合蓄冷模式，中途联合蓄冷模式和联合制冷模式Ⅱ相互不做切换；

机械制冷模式：当室外温湿度和空气质量不满足数据中心新风冷却要求，天空辐射制冷模块(5)出水温度大于等于数据中心回水温度最小设定值且水侧自然冷却模块监测的室外湿球温度大于等于部分自然冷却设定值时，机械制冷模式启动；如此时冷水罐(6)出水温度低于数据中心供水温度设定值，天空辐射制冷模块(5)各制冷单元旁路，水侧自然冷却模块关闭，蒸汽压缩制冷模块关闭，水冷循环模块输出进入热水罐(4)的水部分经由旁路的天空辐射制冷模块(5)进入冷水罐(6)，剩余部分与冷水罐(6)输出的水混合后进入蓄水箱(13)，回到水冷循环模块，直到冷水罐(6)出水温度达到数据中心供水温度设定值；当冷水罐(6)出水温度大于等于数据中心供水温度设定值时，蒸汽压缩制冷模块启动，热水罐(4)输出水全部经由旁路的天空辐射制冷(5)模块进入冷水罐(6)，冷水罐(6)输出的水通过蒸汽压缩制冷模块冷却后送入蓄水箱(13)，直至冷水罐(6)出水温度已与热水罐(4)出水温度基本一致；此时冷水罐(6)不再参与循环，水冷循环模块输入热水罐(4)的水输入蒸汽压缩制冷模块再进入蓄水箱(13)，系统内单方向实现机械制冷；

机械蓄冷模式：该模式可随时人工启动，一旦启动不能自动变换为其它模式，只允许人工取消；当夜间分时电价较低时，箱体内水冷循环模块、热水罐(4)、蒸汽压缩制冷模块和蓄水箱(13)之间形成循环，单方向实现机械制冷；同时通过天空辐射制冷模块(5)、冷水罐(6)和水侧自然冷却模块实现蓄冷，此时，根据天空辐射制冷模块(5)和水侧自然冷却模块各自是否可使当前状态冷水罐(6)内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上，可同时运行两者或只运行其一，直至冷水罐(6)出水温度低至蓄冷设定值即蓄冷至极限时停止；当白天分时电价较高时，如冷水罐(6)出水温度低于数据中心供水温度最大设定值时，蒸汽压缩制冷模块关闭，箱体内水冷循环模块输出的热水进入热水罐(4)，热水罐(4)输出的热水进入天空辐射制冷模块(5)后进入冷水罐(6)，冷水罐(6)中的冷水进入蓄水箱(13)后回到箱体内水冷循环模块；在冷水罐(6)出水温度低于数据中心供水温度最小设定值时，热水罐(4)输出水部分进入天空辐射制冷模块(5)冷却后再进入冷水罐(6)，剩余部分与冷水罐(6)中输出冷水混合后进入蓄水箱(13)再回到箱体内水冷循环模块；如果冷水罐(6)出水温度高于数据中心供水温度最大设定值，蒸汽压缩制冷模块需开启，冷水罐(6)中输出的冷水将先通过蒸汽压缩制冷模块冷却后再送入蓄水箱(13)；根据天空辐射制冷模块(5)进出水温差是否能大于模块设定温差以及水侧自然冷却模块是否可使冷水罐(6)内水在允许流量范围内降温幅度达到温降设定值及以上，可同时运行两者或只运行其一，外界条件恶劣时可均不运行；在天空辐射制冷模块(5)不满足要求时各制冷单元将被旁路；

当部分时段各工作模式的判定条件出现重合时，依次按照新风蓄冷模式、新风模式、联合蓄冷模式、联合制冷模式Ⅱ、联合制冷模式Ⅰ、机械制冷模式的优先级顺序进行自动控制，人工控制的机械蓄冷模式优先级高于自动控制的各工作模式；当天空辐射制冷模块(5)在任意模式下出水温度接近0℃，则关闭天空辐射制冷模块(5)的部分制冷单元，运行模式和相关流量参数不改变，随运行中的制冷单元流量增大，天空辐射制冷模块(5)的出水温度自然回升。

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