CN116209218B - 数据中心供冷系统及控制方法 - Google Patents

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CN116209218B CN202310117862.1A CN202310117862A CN116209218B CN 116209218 B CN116209218 B CN 116209218B CN 202310117862 A CN202310117862 A CN 202310117862A CN 116209218 B CN116209218 B CN 116209218B
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Abstract

本发明涉及数据中心冷却技术领域，具体涉及一种数据中心供冷系统及控制方法。本发明提供的数据中心供冷系统包括数据中心空调柜、第一换热器、第二换热器、冷却机组、冷却塔,数据中心供冷系统具有第一工况、第二工况、第三工况、第四工况及第五工况，在不同工况下，通过管道的选择性接通，数据中心空调柜可通过冷却塔、地表水源、冷却机组中的至少一种冷源实现换热。本发明提供的数据中心供冷系统，拓宽了使用自然冷源参与供冷的条件，自然冷源梯级利用的方式，显著提高了全年自然冷源利用时间占比，降低了用于机房冷却的能耗占比。

Description

数据中心供冷系统及控制方法
技术领域
本发明涉及数据中心冷却技术领域，具体涉及一种数据中心供冷系统及控制方法。
背景技术
数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息，是智能世界和数字经济的坚实底座。但数据中心的能耗高、碳排放量大，其中用于冷却数据中心的供冷系统消耗了大量能源，通过降低供冷系统的能耗可以有效的降低数据中心的PUE。
现有技术中，数据中心的供冷系统在冬季通过冷却塔自然冷源为数据中心免费供冷，即利用室外冷空气直接或间接与数据中心的服务器换热，从而降低数据中心的PUE，但在夏季受室外温度制约，数据中心完全依赖冷却机组制冷，数据中心全年自然冷源利用时间占比低，导致用于机房冷却的能耗占比过大。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的数据中心全年自然冷源利用时间占比低，用于机房冷却的能耗占比过大的缺陷，从而提供一种数据中心供冷系统及控制方法。
本发明提供的数据中心供冷系统，包括数据中心空调柜、第一换热器、第二换热器、冷却机组、冷却塔,所述数据中心供冷系统具有第一工况、第二工况、第三工况、第四工况及第五工况；
当所述数据中心供冷系统处于所述第一工况时，所述数据中心空调柜的冷侧出口与所述第二换热器的热侧进口连通，所述第二换热器的热侧出口与所述数据中心空调柜的冷侧进口连通，所述第二换热器的冷侧出口与所述冷却塔的热侧进口连通，所述冷却塔的热侧出口与所述第二换热器的冷侧进口连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第二工况时，所述数据中心空调柜的冷侧出口与所述第一换热器的热侧进口连通，所述第一换热器的热侧出口与所述数据中心空调柜的冷侧进口连通，所述第一换热器的冷侧进口、所述第一换热器的冷侧出口均与地表水源连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第三工况时，所述数据中心空调柜的冷侧出口与所述第一换热器的热侧进口连通，所述第一换热器的热侧出口与所述冷却机组的热侧进口连通，所述冷却机组的热侧出口与所述数据中心空调柜的冷侧进口连通，所述第一换热器的冷侧进口、所述第一换热器的冷侧出口均与所述地表水源连通，所述冷却机组的冷侧出口与所述冷却塔的热侧进口连通，所述冷却塔的热侧出口与所述冷却机组的冷侧进口连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第四工况时，所述数据中心空调柜的冷侧出口与所述冷却机组的热侧进口连通，所述冷却机组的热侧出口与所述数据中心空调柜的冷侧进口连通，所述冷却机组的冷侧出口与所述第一换热器的热侧进口连通，所述第一换热器的热侧出口与所述冷却机组的冷侧进口连通，所述第一换热器的冷侧进口、所述第一换热器的冷侧出口均与所述地表水源连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第五工况时，所述数据中心空调柜的冷侧出口与所述冷却机组的热侧进口连通，所述冷却机组的热侧出口与所述数据中心空调柜的冷侧进口连通，所述冷却机组的冷侧出口与所述冷却塔的热侧进口连通，所述冷却塔的热侧出口与所述冷却机组的冷侧进口连通。
可选的，所述数据中心供冷系统还包括蓄冷池，所述蓄冷池的流出口与所述数据中心空调柜的冷侧进口连接，所述蓄冷池的流入口至少与所述第一换热器的热侧出口、所述第二换热器的热侧出口、所述冷却机组的热侧出口的其中之一连接。
可选的，所述数据中心空调柜的冷侧出口依次经由第一管段、第一阀门、第二管段与所述第一换热器的热侧进口连接，所述数据中心空调柜的冷侧出口依次经由所述第一管段、第二阀门、第三管段、第三阀门与所述冷却机组的热侧进口连接，所述第三管段经由第四阀门与所述第二换热器的热侧进口连接，所述第一换热器的热侧出口依次经由第四管段、第五阀门与所述数据中心空调柜的冷侧入口连接，所述冷却机组的热侧出口依次经由第六阀门、第五管段与所述数据中心空调柜的冷侧进口连接，所述第二换热器的热侧出口依次经由第七阀门、所述第五管段与所述数据中心空调柜的冷侧进口连接，所述第一换热器的冷侧进口经由第六管段与所述地表水源连接，所述第一换热器的冷侧出口经由第七管段与所述地表水源连接，所述第二换热器的冷侧出口依次经由第八阀门、第八管段、第九阀门与所述冷却塔的热侧进口连接，所述冷却机组的冷侧出口依次经由第十阀门、所述第八管段、所述第九阀门与所述冷却塔的热侧进口连接，所述第二换热器的冷侧进口依次经由第十一阀门、第九管段、第十二阀门与所述冷却塔的热侧出口连接，所述冷却机组的冷侧进口依次经由第十三阀门、所述第九管段、所述第十二阀门与所述冷却塔的热侧出口连接，所述第二管段经由第十四阀门与所述第八管段连接，所述第四管段经由第十五阀门与所述第九管段连接，所述第三管段经由第十六阀门与第四管段连接。
可选的，所述第一管段设置有冷冻水泵。
可选的，所述第六管段设置有抽水泵。
可选的，所述第九管段设置有冷却水泵。
本发明提供的前述的数据中心供冷系统的控制方法，包含如下步骤：
S1、获取所述冷却塔所在区域的空气湿球温度t1，获取所述地表水源的取水温度t2，所述数据中心空调柜设定的供冷温度记为t3，所述数据中心空调柜的回流温度记为t4，冷却所述数据中心空调柜的换热工质的冷源的温度与t3的温差最小值设定为△t(△t＞0)，其中t1、t2、t3、t4、△t的单位均为℃；
S2、当t1＜(t3-△t)，且t1＜t2时，启用所述第一工况，即所述数据中心空调柜的换热工质依次经由所述数据中心空调柜的冷侧出口、所述第二换热器的热侧进口、所述第二换热器的热侧出口后流入所述数据中心空调柜的冷侧进口，所述第二换热器的换热工质依次经由所述第二换热器的冷侧出口、所述冷却塔的热侧进口、所述冷却塔的热侧出口后流入所述第二换热器的冷侧进口；
当t2＜(t3-△t)，且t2＜t1时，启用所述第二工况，即所述数据中心空调柜的换热工质依次经由所述数据中心空调柜的冷侧出口、所述第一换热器的热侧进口、所述第一换热器的热侧出口后流入所述数据中心空调柜的冷侧进口，所述第一换热器的换热工质依次经由所述第一换热器的冷侧出口、地表水源后流入所述第一换热器的冷侧进口；
当(t3-△t)＜t1，且(t3-△t)＜t2＜t4时，启用所述第三工况，即所述数据中心空调柜的换热工质依次经由所述数据中心空调柜的冷侧出口、所述第一换热器的热侧进口、所述第一换热器的热侧出口、所述冷却机组的热侧进口、所述冷却机组的热侧出口后流入所述数据中心空调柜的冷侧进口，所述第一换热器的换热工质依次经由所述第一换热器的冷侧出口、地表水源后流入所述第一换热器的冷侧进口，所述冷却机组的换热工质依次经由所述冷却机组的冷侧出口、所述冷却塔的热侧进口、所述冷却塔的热侧出口后流入所述冷却机组的冷侧进口；
当t4＜t1，t4＜t2，且t2＜t1时，启用所述第四工况，即所述数据中心空调柜的换热工质依次经由所述数据中心空调柜的冷侧出口、所述冷却机组的热侧进口、所述冷却机组的热侧出口后流入所述数据中心空调柜的冷侧进口，所述冷却机组的换热工质依次经由所述冷却机组的冷侧出口、所述第一换热器的热侧进口、所述第一换热器的热侧出口后流入所述冷却机组的冷侧进口，所述第一换热器的换热工质依次经由所述第一换热器的冷侧出口、地表水源后流入所述第一换热器的冷侧进口；
当t4＜t1，t4＜t2，且t1＜t2时，启用所述第五工况，即所述数据中心空调柜的换热工质依次经由所述数据中心空调柜的冷侧出口、所述冷却机组的热侧进口、所述冷却机组的热侧出口后流入所述数据中心空调柜的冷侧进口，所述冷却机组的换热工质依次经由所述冷却机组的冷侧出口、所述冷却塔的热侧进口、所述冷却塔的热侧出口后流入所述冷却机组的冷侧进口。
可选的，所述△t＝2。
本发明具有以下优点：
1.本发明提供的数据中心供冷系统，数据中心供冷系统具有至少五种工况，可根据实际应用环境灵活选取适宜的工况，在保证为数据中心正常供冷的前提下，优先利用地表水源、冷却塔为数据中心空调柜供冷，数据中心全年自然冷源利用时间占比高，降低了用于机房冷却的能耗占比。
2.本发明提供的数据中心供冷系统，数据中心供冷系统能够在切换工况时利用蓄冷池为数据中心供冷，避免供冷产生明显波动甚至停滞，保证供冷过程平滑稳定；此外，当蓄冷池直接或间接与自然冷源连接时，即使在夏季，蓄冷池也能够利用夜间的低温介质换热，将低温的换热工质储存在蓄冷池中供系统使用，夜间蓄冷，实现白天部分的供冷，降低冷却机组能耗，对自然冷源的利用更加充分。
3.本发明提供的数据中心供冷系统，数据中心供冷系统的管道可以设置不同支路，不同工况可以通过阀门启用不同支路，例如第一管段同时与第二管段及第三管段连接，可通过打开或关闭第一阀门、第二阀门控制换热工质的流向，不同工况共用部分管段，降低了数据中心供冷系统的建设成本，同一换热设备通过同一管段接入、同一管段接出，利于系统的整体控制。
4.本发明提供的数据中心供冷系统，冷冻水泵能够将数据中心空调柜中供冷后的换热工质泵出，换热工质通过阀门控制流入不同换热设备中。
5.本发明提供的数据中心供冷系统，抽水泵能够将地表水源中的冷水泵入第一换热器内用于换热。
6.本发明提供的数据中心供冷系统，冷却水泵能够将第一换热器或冷却塔流出的换热工质泵入冷却机组或第二换热器内。
7.本发明提供的前述的数据中心供冷系统的控制方法，通过比较空气湿球温度t1、地表水源的取水温度t2与数据中心空调柜设定的供冷温度t3、数据中心空调柜的回流温度t4的大小，以及比较空气湿球温度t1与地表水源的取水温度t2的大小，数据中心供冷系统细分出五种工况，地表水源和冷却塔可根据空气湿球温度t1、取水温度t2的大小情况灵活启用，拓宽了使用自然冷源参与供冷的条件，自然冷源梯级利用的方式，显著提高了全年自然冷源利用时间占比，对于夏热冬冷地区的冬季和过渡季，可以实现冷却机组不运行，纯自然冷源供冷，对于空气湿球温度t1全年都比较低的地区或者地表水源的取水温度t2全年都比较低的地区，可以实现全年的自然冷源供冷，大大降低了冷却机组运行时间，实现制冷能耗的减少。
8.本发明提供的前述的数据中心供冷系统的控制方法，冷却数据中心空调柜的换热工质的冷源的温度与t3的温差最小值设定为2℃，保证自然冷源具有较高的换热效率的同时，在数据中心供冷系统中具有较大的利用时间占比，降低了冷却机组的运行时间，实现制冷能耗的减少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例数据中心供冷系统的系统示意图；
图2为图1在第一工况下的工作示意图；
图3为图1在第二工况下的工作示意图；
图4为图1在第三工况下的工作示意图；
图5为图1在第四工况下的工作示意图；
图6为图1在第五工况下的工作示意图。
附图标记说明：
10、数据中心空调柜；20、第一换热器；30、第二换热器；40、冷却机组；401、蒸发器；402、冷凝器；50、冷却塔；60、地表水源；70、蓄冷池；P1、冷冻水泵；P2、抽水泵；P3、冷却水泵；F1、第一阀门；F2、第二阀门；F3、第三阀门；F4、第四阀门；F5、第五阀门；F6、第六阀门；F7、第七阀门；F8、第八阀门；F9、第九阀门；F10、第十阀门；F11、第十一阀门；F12、第十二阀门；F13、第十三阀门；F14、第十四阀门；F15、第十五阀门；F16、第十六阀门；T1、第一管段；T2、第二管段；T3、第三管段；T4、第四管段；T5、第五管段；T6、第六管段；T7、第七管段；T8、第八管段；T9、第九管段。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
参考图1-图6，本发明实施例提供的数据中心供冷系统，包括数据中心空调柜10、第一换热器20、第二换热器30、冷却机组40、冷却塔50,数据中心供冷系统具有第一工况、第二工况、第三工况、第四工况及第五工况；
当数据中心供冷系统处于第一工况时，数据中心空调柜10的冷侧出口与第二换热器30的热侧进口连通，第二换热器30的热侧出口与数据中心空调柜10的冷侧进口连通，第二换热器30的冷侧出口与冷却塔50的热侧进口连通，冷却塔50的热侧出口与第二换热器30的冷侧进口连通；
当数据中心供冷系统处于第二工况时，数据中心空调柜10的冷侧出口与第一换热器20的热侧进口连通，第一换热器20的热侧出口与数据中心空调柜10的冷侧进口连通，第一换热器20的冷侧进口、第一换热器20的冷侧出口均与地表水源60连通；
当数据中心供冷系统处于第三工况时，数据中心空调柜10的冷侧出口与第一换热器20的热侧进口连通，第一换热器20的热侧出口与冷却机组40的热侧进口连通，冷却机组40的热侧出口与数据中心空调柜10的冷侧进口连通，第一换热器20的冷侧进口、第一换热器20的冷侧出口均与地表水源60连通，冷却机组40的冷侧出口与冷却塔50的热侧进口连通，冷却塔50的热侧出口与冷却机组40的冷侧进口连通；
当数据中心供冷系统处于第四工况时，数据中心空调柜10的冷侧出口与冷却机组40的热侧进口连通，冷却机组40的热侧出口与数据中心空调柜10的冷侧进口连通，冷却机组40的冷侧出口与第一换热器20的热侧进口连通，第一换热器20的热侧出口与冷却机组40的冷侧进口连通，第一换热器20的冷侧进口、第一换热器20的冷侧出口均与地表水源60连通；
当数据中心供冷系统处于第五工况时，数据中心空调柜10的冷侧出口与冷却机组40的热侧进口连通，冷却机组40的热侧出口与数据中心空调柜10的冷侧进口连通，冷却机组40的冷侧出口与冷却塔50的热侧进口连通，冷却塔50的热侧出口与冷却机组40的冷侧进口连通。
本实施例中，数据中心供冷系统具有至少五种工况，可根据实际应用环境灵活选取适宜的工况，在保证为数据中心正常供冷的前提下，优先利用地表水源60、冷却塔50为数据中心空调柜10供冷，数据中心全年自然冷源利用时间占比高，降低了用于机房冷却的能耗占比。
作为一种优选的实施方式，数据中心供冷系统还包括蓄冷池70，蓄冷池70的流出口与数据中心空调柜10的冷侧进口连接，蓄冷池70的流入口至少与第一换热器20的热侧出口、第二换热器30的热侧出口、冷却机组40的热侧出口的其中之一连接。
本实施方式中，数据中心供冷系统能够在切换工况时利用蓄冷池70为数据中心供冷，避免供冷产生明显波动甚至停滞，保证供冷过程平滑稳定；此外，当蓄冷池70直接或间接与自然冷源连接时，即使在夏季，蓄冷池70也能够利用夜间的低温介质换热，将低温的换热工质储存在蓄冷池70中供系统使用，夜间蓄冷，实现白天部分的供冷，降低冷却机组40的能耗，对自然冷源的利用更加充分。
本实施例中，对管道、阀门的布置方式不作具体限定，能够实现工况一至工况五的切换及运行即可，作为一种实施方式，可以是实现工况一至工况五的管道独立设置，通过开启或关闭对应管道的阀门实现工况一至工况五的切换及运行；作为另一种实施方式，数据中心供冷系统的管道可以设置不同支路，不同工况可以通过阀门启用不同支路。
作为一种具体的实施方式，参考图1，数据中心空调柜10的冷侧出口依次经由第一管段T1、第一阀门F1、第二管段T2与第一换热器20的热侧进口连接，数据中心空调柜10的冷侧出口依次经由第一管段T1、第二阀门F2、第三管段T3、第三阀门F3与冷却机组40的热侧进口连接，第三管段T3经由第四阀门F4与第二换热器30的热侧进口连接，第一换热器20的热侧出口依次经由第四管段T4、第五阀门F5与数据中心空调柜10的冷侧入口连接，冷却机组40的热侧出口依次经由第六阀门F6、第五管段T5与数据中心空调柜10的冷侧进口连接，第二换热器30的热侧出口依次经由第七阀门F7、第五管段T5与数据中心空调柜10的冷侧进口连接，第一换热器20的冷侧进口经由第六管段T6与地表水源60连接，第一换热器20的冷侧出口经由第七管段T7与地表水源60连接，第二换热器30的冷侧出口依次经由第八阀门F8、第八管段T8、第九阀门F9与冷却塔50的热侧进口连接，冷却机组40的冷侧出口依次经由第十阀门F10、第八管段T8、第九阀门F9与冷却塔50的热侧进口连接，第二换热器30的冷侧进口依次经由第十一阀门F11、第九管段T9、第十二阀门F12与冷却塔50的热侧出口连接，冷却机组40的冷侧进口依次经由第十三阀门F13、第九管段T9、第十二阀门F12与冷却塔50的热侧出口连接，第二管段T2经由第十四阀门F14与第八管段T8连接，第四管段T4经由第十五阀门F15与第九管段T9连接，第三管段T3经由第十六阀门F16与第四管段T4连接，具体的，冷却机组40包括蒸发器401、冷凝器402，其中冷却机组40的热侧进口、冷却机组40的热侧出口与蒸发器401连接，冷却机组40的冷侧进口、冷却机组40的冷侧出口与冷凝器402连接。
本实施方式中，数据中心供冷系统的管道可以设置不同支路，不同工况可以通过阀门启用不同支路，例如第一管段T1同时与第二管段T2及第三管段T3连接，可通过打开或关闭第一阀门F1、第二阀门F2控制换热工质的流向，不同工况共用部分管段，降低了数据中心供冷系统的建设成本，同一换热设备通过同一管段接入、同一管段接出，利于系统的整体控制。
作为一种优选的实施方式，参考图1，第一管段T1设置有冷冻水泵P1。冷冻水泵P1能够将数据中心空调柜10中供冷后的换热工质泵出，换热工质通过阀门控制流入不同换热设备中。
作为一种优选的实施方式，参考图1，第六管段T6设置有抽水泵P2。抽水泵P2能够将地表水源60中的冷水泵入第一换热器20内用于换热。
作为一种优选的实施方式，参考图1，第九管段T9设置有冷却水泵P3。冷却水泵P3能够将第一换热器20或冷却塔50流出的换热工质泵入冷却机组40或第二换热器30内。
本实施例中，数据中心供冷系统的控制方法包含如下步骤：
S1、获取冷却塔50所在区域的空气湿球温度t1，获取地表水源60的取水温度t2，数据中心空调柜10设定的供冷温度记为t3，数据中心空调柜10的回流温度记为t4，冷却数据中心空调柜10的换热工质的冷源的温度与t3的温差最小值设定为△t(△t＞0)，其中t1、t2、t3、t4、△t的单位均为℃；
S2、当t1＜(t3-△t)，且t1＜t2时，启用前述的第一工况，即数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第二换热器30的热侧进口、第二换热器30的热侧出口后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，第二换热器30的换热工质依次经由第二换热器30的冷侧出口、冷却塔50的热侧进口、冷却塔50的热侧出口后流入第二换热器30的冷侧进口；
当t2＜(t3-△t)，且t2＜t1时，启用前述的第二工况，即数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第一换热器20的热侧进口、第一换热器20的热侧出口后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，第一换热器20的换热工质依次经由第一换热器20的冷侧出口、地表水源60后流入第一换热器20的冷侧进口；
当(t3-△t)＜t1，且(t3-△t)＜t2＜t4时，启用前述的第三工况，即数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第一换热器20的热侧进口、第一换热器20的热侧出口、冷却机组40的热侧进口、冷却机组40的热侧出口后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，第一换热器20的换热工质依次经由第一换热器20的冷侧出口、地表水源60后流入第一换热器20的冷侧进口，冷却机组40的换热工质依次经由冷却机组40的冷侧出口、冷却塔50的热侧进口、冷却塔50的热侧出口后流入冷却机组40的冷侧进口；
当t4＜t1，t4＜t2，且t2＜t1时，启用前述的第四工况，即数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、冷却机组40的热侧进口、冷却机组40的热侧出口后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，冷却机组40的换热工质依次经由冷却机组40的冷侧出口、第一换热器20的热侧进口、第一换热器20的热侧出口后流入冷却机组40的冷侧进口，第一换热器20的换热工质依次经由第一换热器20的冷侧出口、地表水源60后流入第一换热器20的冷侧进口；
当t4＜t1，t4＜t2，且t1＜t2时，启用前述的第五工况，即数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、冷却机组40的热侧进口、冷却机组40的热侧出口后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，冷却机组40的换热工质依次经由冷却机组40的冷侧出口、冷却塔50的热侧进口、冷却塔50的热侧出口后流入冷却机组40的冷侧进口。
本实施例中，通过比较空气湿球温度t1、地表水源60的取水温度t2与数据中心空调柜10设定的供冷温度t3、数据中心空调柜10的回流温度t4的大小，以及比较空气湿球温度t1与地表水源60的取水温度t2的大小，数据中心供冷系统细分出五种工况，地表水源60和冷却塔50可根据空气湿球温度t1、取水温度t2的大小情况灵活启用，拓宽了使用自然冷源参与供冷的条件，自然冷源梯级利用的方式，显著提高了全年自然冷源利用时间占比，对于夏热冬冷地区的冬季和过渡季，可以实现冷却机组40不运行，纯自然冷源供冷，对于空气湿球温度t1全年都比较低的地区或者地表水源60的取水温度t2全年都比较低的地区，可以实现全年的自然冷源供冷，大大降低了冷却机组40运行时间，实现制冷能耗的减少。
本实施例中，△t可以根据实际需求灵活设定，易于理解的，△t越大，启用自然冷源供冷的条件越苛刻，自然冷源换热的效率也越高，反之，△t越小，启用自然冷源供冷的条件越宽泛，自然冷源换热的效率相应降低。作为一种优选的实施方式，△t＝2，保证自然冷源具有较高的换热效率的同时，在数据中心供冷系统中具有较大的利用时间占比，降低了冷却机组40的运行时间，实现制冷能耗的减少。
基于上述具体实施方式，本实施例数据中心供冷系统的工作过程为：
获取冷却塔50所在区域的空气湿球温度t1，获取地表水源60的取水温度t2，数据中心空调柜10设定的供冷温度记为t3，数据中心空调柜10的回流温度记为t4，冷却数据中心空调柜10的换热工质的冷源的温度与t3的温差最小值设定为△t(△t＞0)，其中t1、t2、t3、t4、△t的单位均为℃，△t取2；
当t1＜(t3-2)，且t1＜t2时，启用第一工况，参考图2，数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第一管段T1、第二阀门F2、第三管段T3、第四阀门F4、第二换热器30的热侧进口、第二换热器30的热侧出口、第七阀门F7、第五管段T5、蓄冷池70后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，第二换热器30的换热工质依次经由第二换热器30的冷侧出口、第八阀门F8、第八管段T8、第九阀门F9、冷却塔50的热侧进口、冷却塔50的热侧出口、第十二阀门F12、第九管段T9、第十一阀门F11后流入第二换热器30的冷侧进口，第一管段T1中的冷冻水泵P1开启、第九管段T9中的冷却水泵P3开启，抽水泵P2与图2中其它未提及的阀门关闭；
当t2＜(t3-2)，且t2＜t1时，启用第二工况，参考图3，数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第一管段T1、第一阀门F1、第二管段T2、第一换热器20的热侧进口、第一换热器20的热侧出口、第四管段T4、第五阀门F5、蓄冷池70后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，第一换热器20的换热工质依次经由第一换热器20的冷侧出口、第七管段T7、地表水源60、第六管段T6后流入第一换热器20的冷侧进口，第一管段T1中的冷冻水泵P1开启、第六管段T6中的抽水泵P2开启，冷却水泵P3与图3中其它未提及的阀门关闭；
当(t3-2)＜t1，且(t3-2)＜t2＜t4时，启用第三工况，参考图4，数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第一管段T1、第一阀门F1、第二管段T2、第一换热器20的热侧进口、第一换热器20的热侧出口、第四管段T4、第十六阀门F16、第三管段T3、第三阀门F3、冷却机组40的热侧进口、冷却机组40的热侧出口、第六阀门F6、第五管段T5、蓄冷池70后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，第一换热器20的换热工质依次经由第一换热器20的冷侧出口、第七管段T7、地表水源60、第六管段T6后流入第一换热器20的冷侧进口，冷却机组40的换热工质依次经由冷却机组40的冷侧出口、第十阀门F10、第八管段T8、第九阀门F9、冷却塔50的热侧进口、冷却塔50的热侧出口、第十二阀门F12、第九管段T9、第十三阀门F13后流入冷却机组40的冷侧进口，第一管段T1中的冷冻水泵P1开启、第六管段T6中的抽水泵P2开启、第九管段T9的冷却水泵P3开启，图4中其它未提及的阀门关闭；
当t4＜t1，t4＜t2，且t2＜t1时，启用第四工况，参考图5，数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第一管段T1、第二阀门F2、第三管段T3、第三阀门F3、冷却机组40的热侧进口、冷却机组40的热侧出口、第六阀门F6、第五管段T5、蓄冷池70后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，冷却机组40的换热工质依次经由冷却机组40的冷侧出口、第十阀门F10、第八管段T8、第十四阀门F14、第二管段T2、第一换热器20的热侧进口、第一换热器20的热侧出口、第四管段T4、第十五阀门F15、第九管段T9、第十三阀门F13后流入冷却机组40的冷侧进口，第一换热器20的换热工质依次经由第一换热器20的冷侧出口、第七管段T7、地表水源60、第六管段T6后流入第一换热器20的冷侧进口，第一管段T1中的冷冻水泵P1开启、第六管段T6中的抽水泵P2开启、第九管段T9的冷却水泵P3开启，图5中其它未提及的阀门关闭；
当t4＜t1，t4＜t2，且t1＜t2时，启用第五工况，参考图6，数据中心空调柜10的换热工质依次经由数据中心空调柜10的冷侧出口、第一管段T1、第二阀门F2、第三管段T3、第三阀门F3、冷却机组40的热侧进口、冷却机组40的热侧出口、第六阀门F6、第五管段T5、蓄冷池70后流入数据中心空调柜10的冷侧进口，冷却机组40的换热工质依次经由冷却机组40的冷侧出口、第十阀门F10、第八管段T8、第九阀门F9、冷却塔50的热侧进口、冷却塔50的热侧出口、第十二阀门F12、第九管段T9、第十三阀门F13后流入冷却机组40的冷侧进口，第一管段T1中的冷冻水泵P1开启、第九管段T9中的冷却水泵P3开启，抽水泵P2与图6中其它未提及的阀门关闭。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种数据中心供冷系统，其特征在于，包括数据中心空调柜(10)、第一换热器(20)、第二换热器(30)、冷却机组(40)、冷却塔(50),所述数据中心供冷系统具有第一工况、第二工况、第三工况、第四工况及第五工况；
当所述数据中心供冷系统处于所述第一工况时，所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口与所述第二换热器(30)的热侧进口连通，所述第二换热器(30)的热侧出口与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连通，所述第二换热器(30)的冷侧出口与所述冷却塔(50)的热侧进口连通，所述冷却塔(50)的热侧出口与所述第二换热器(30)的冷侧进口连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第二工况时，所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口与所述第一换热器(20)的热侧进口连通，所述第一换热器(20)的热侧出口与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连通，所述第一换热器(20)的冷侧进口、所述第一换热器(20)的冷侧出口均与地表水源(60)连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第三工况时，所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口与所述第一换热器(20)的热侧进口连通，所述第一换热器(20)的热侧出口与所述冷却机组(40)的热侧进口连通，所述冷却机组(40)的热侧出口与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连通，所述第一换热器(20)的冷侧进口、所述第一换热器(20)的冷侧出口均与所述地表水源(60)连通，所述冷却机组(40)的冷侧出口与所述冷却塔(50)的热侧进口连通，所述冷却塔(50)的热侧出口与所述冷却机组(40)的冷侧进口连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第四工况时，所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口与所述冷却机组(40)的热侧进口连通，所述冷却机组(40)的热侧出口与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连通，所述冷却机组(40)的冷侧出口与所述第一换热器(20)的热侧进口连通，所述第一换热器(20)的热侧出口与所述冷却机组(40)的冷侧进口连通，所述第一换热器(20)的冷侧进口、所述第一换热器(20)的冷侧出口均与所述地表水源(60)连通；
当所述数据中心供冷系统处于所述第五工况时，所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口与所述冷却机组(40)的热侧进口连通，所述冷却机组(40)的热侧出口与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连通，所述冷却机组(40)的冷侧出口与所述冷却塔(50)的热侧进口连通，所述冷却塔(50)的热侧出口与所述冷却机组(40)的冷侧进口连通；
所述数据中心供冷系统还包括蓄冷池(70)，所述蓄冷池(70)的流出口与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连接，所述蓄冷池(70)的流入口至少与所述第一换热器(20)的热侧出口、所述第二换热器(30)的热侧出口、所述冷却机组(40)的热侧出口的其中之一连接。
2.根据权利要求1所述的数据中心供冷系统，其特征在于，所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口依次经由第一管段(T1)、第一阀门(F1)、第二管段(T2)与所述第一换热器(20)的热侧进口连接，所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口依次经由所述第一管段(T1)、第二阀门(F2)、第三管段(T3)、第三阀门(F3)与所述冷却机组(40)的热侧进口连接，所述第三管段(T3)经由第四阀门(F4)与所述第二换热器(30)的热侧进口连接，所述第一换热器(20)的热侧出口依次经由第四管段(T4)、第五阀门(F5)与所述数据中心空调柜(10)的冷侧入口连接，所述冷却机组(40)的热侧出口依次经由第六阀门(F6)、第五管段(T5)与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连接，所述第二换热器(30)的热侧出口依次经由第七阀门(F7)、所述第五管段(T5)与所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口连接，所述第一换热器(20)的冷侧进口经由第六管段(T6)与所述地表水源(60)连接，所述第一换热器(20)的冷侧出口经由第七管段(T7)与所述地表水源(60)连接，所述第二换热器(30)的冷侧出口依次经由第八阀门(F8)、第八管段(T8)、第九阀门(F9)与所述冷却塔(50)的热侧进口连接，所述冷却机组(40)的冷侧出口依次经由第十阀门(F10)、所述第八管段(T8)、所述第九阀门(F9)与所述冷却塔(50)的热侧进口连接，所述第二换热器(30)的冷侧进口依次经由第十一阀门(F11)、第九管段(T9)、第十二阀门(F12)与所述冷却塔(50)的热侧出口连接，所述冷却机组(40)的冷侧进口依次经由第十三阀门(F13)、所述第九管段(T9)、所述第十二阀门(F12)与所述冷却塔(50)的热侧出口连接，所述第二管段(T2)经由第十四阀门(F14)与所述第八管段(T8)连接，所述第四管段(T4)经由第十五阀门(F15)与所述第九管段(T9)连接，所述第三管段(T3)经由第十六阀门(F16)与第四管段(T4)连接。
3.根据权利要求2所述的数据中心供冷系统，其特征在于，所述第一管段(T1)设置有冷冻水泵(P1)。
4.根据权利要求2所述的数据中心供冷系统，其特征在于，所述第六管段(T6)设置有抽水泵(P2)。
5.根据权利要求2所述的数据中心供冷系统，其特征在于，所述第九管段(T9)设置有冷却水泵(P3)。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的数据中心供冷系统的控制方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1、获取所述冷却塔(50)所在区域的空气湿球温度t1，获取所述地表水源(60)的取水温度t2，所述数据中心空调柜(10)设定的供冷温度记为t3，所述数据中心空调柜(10)的回流温度记为t4，冷却所述数据中心空调柜(10)的换热工质的冷源的温度与t3的温差最小值设定为△t(△t＞0)，其中t1、t2、t3、t4、△t的单位均为℃；
S2、当t1＜(t3-△t)，且t1＜t2时，启用所述第一工况，即所述数据中心空调柜(10)的换热工质依次经由所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口、所述第二换热器(30)的热侧进口、所述第二换热器(30)的热侧出口后流入所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口，所述第二换热器(30)的换热工质依次经由所述第二换热器(30)的冷侧出口、所述冷却塔(50)的热侧进口、所述冷却塔(50)的热侧出口后流入所述第二换热器(30)的冷侧进口；
当t2＜(t3-△t)，且t2＜t1时，启用所述第二工况，即所述数据中心空调柜(10)的换热工质依次经由所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口、所述第一换热器(20)的热侧进口、所述第一换热器(20)的热侧出口后流入所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口，所述第一换热器(20)的换热工质依次经由所述第一换热器(20)的冷侧出口、地表水源(60)后流入所述第一换热器(20)的冷侧进口；
当(t3-△t)＜t1，且(t3-△t)＜t2＜t4时，启用所述第三工况，即所述数据中心空调柜(10)的换热工质依次经由所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口、所述第一换热器(20)的热侧进口、所述第一换热器(20)的热侧出口、所述冷却机组(40)的热侧进口、所述冷却机组(40)的热侧出口后流入所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口，所述第一换热器(20)的换热工质依次经由所述第一换热器(20)的冷侧出口、地表水源(60)后流入所述第一换热器(20)的冷侧进口，所述冷却机组(40)的换热工质依次经由所述冷却机组(40)的冷侧出口、所述冷却塔(50)的热侧进口、所述冷却塔(50)的热侧出口后流入所述冷却机组(40)的冷侧进口；
当t4＜t1，t4＜t2，且t2＜t1时，启用所述第四工况，即所述数据中心空调柜(10)的换热工质依次经由所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口、所述冷却机组(40)的热侧进口、所述冷却机组(40)的热侧出口后流入所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口，所述冷却机组(40)的换热工质依次经由所述冷却机组(40)的冷侧出口、所述第一换热器(20)的热侧进口、所述第一换热器(20)的热侧出口后流入所述冷却机组(40)的冷侧进口，所述第一换热器(20)的换热工质依次经由所述第一换热器(20)的冷侧出口、地表水源(60)后流入所述第一换热器(20)的冷侧进口；
当t4＜t1，t4＜t2，且t1＜t2时，启用所述第五工况，即所述数据中心空调柜(10)的换热工质依次经由所述数据中心空调柜(10)的冷侧出口、所述冷却机组(40)的热侧进口、所述冷却机组(40)的热侧出口后流入所述数据中心空调柜(10)的冷侧进口，所述冷却机组(40)的换热工质依次经由所述冷却机组(40)的冷侧出口、所述冷却塔(50)的热侧进口、所述冷却塔(50)的热侧出口后流入所述冷却机组(40)的冷侧进口。
7.根据权利要求6所述的数据中心供冷系统的控制方法，其特征在于，所述△t＝2。
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