CN205536310U - 用于数据中心的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于数据中心的制冷系统。系统的一具体实施方式包括：冷水机组、板式换热器、第一循环泵、第二循环泵、服务器机房的第一空调、传输设备机房与变配电室的第二空调以及控制部件。控制部件用于控制冷水机组通过第一循环泵向第一空调和第二空调中的至少一个提供冷冻水，用于控制板式换热器通过第一循环泵向第一空调和第二空调提供冷冻水，以及用于控制板式换热器通过第二循环泵向第一空调提供冷冻水。可使得在全年大部分时间利用自然冷源对服务器机房制冷的情况下，也可以利用自然冷源对传输设备机房与变配电室进行制冷，进一步节省了耗电量。

Description

用于数据中心的制冷系统

技术领域

本申请涉及工业控制技术领域，具体涉及温度控制领域，尤其涉及一种用于数据中心的制冷系统。

背景技术

随着互联网的广泛应用，互联网数据中心的规模日益增大。随之而来数据中心的耗电量也越来越大。为了节省能耗，众多数据中心开始采用耐高温服务器。相对于传统服务器的工作环境温度要求20℃-25℃，耐高温服务器对工作环境温度的要求提升到30℃-35℃甚至更高。

在使用耐高温服务器的机房中，可以在室外温度比较低的时候，比如冬季、春季和秋季，充分采用冷却塔+板式换热器的水侧自然冷却制冷系统进行制冷；在室外温度比较高的时候，比如夏季可以采用冷水机组对服务器机房进行电制冷。相比常年采用冷水机组制冷节能明显。

但是，在数据中心还设有传输设备机房、变配电室等。传输设备机房、变配电室等的工作环境温度要求为23℃-25℃。目前，对传输设备机房、变配电室等常年采用电制冷，无法采用自然冷却，其能耗仍然较高。

实用新型内容

本申请的目的在于提出一种用于数据中心的制冷系统，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

本申请提供了一种用于数据中心的制冷系统，所述系统包括：所述系统包括：冷水机组、板式换热器、第一循环泵、第二循环泵、服务器机房的第一空调、传输设备机房与变配电室的第二空调及控制部件；所述第一循环泵与所述冷水机组以及所述第一空调和第二空调连 接；或所述第一循环泵与所述板式换热器以及所述第一空调和第二空调连接；所述第二循环泵与所述板式换热器以及所述第一空调连接；其中，所述控制部件用于控制所述冷水机组通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调中的至少一个提供冷冻水；用于控制所述板式换热器通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调提供冷冻水，以及用于控制所述板式换热器通过所述第二循环泵向所述第一空调提供冷冻水。

在一些实施例中，所述控制部件还用于控制所述冷水机组接收所述第一空调和所述第二空调中的至少一个流出的回流冷冻水；以及用于控制所述板式换热器接收所述第一空调和所述第二空调中的至少一个流出的回流冷冻水。

在一些实施例中，所述系统还包括第一温度探测器和第二温度探测器；所述第一温度探测器探测第一温度，所述第一温度为室外温度；所述第二温度探测器探测第二温度，所述第二温度为所述板式换热器的出水口处的水温；所述控制部件根据所述第一温度及所述第二温度控制所述冷水机组通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调中的至少一个提供冷冻水；控制所述板式换热器通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调提供冷冻水，以及控制所述板式换热器通过所述第二循环泵向所述第一空调提供冷冻水。

在一些实施例中，所述制冷系统还包括冷却塔，所述冷却塔用于向所述板式换热器或所述冷水机组提供冷却水。

在一些实施例中，所述系统还包括蓄冷罐，所述蓄冷罐与所述第一空调及所述第二空调连接，用于向所述第一空调和所述第二空调提供冷冻水。

本申请提供的用于数据中心的制冷系统，通过在原有的包括冷水机组、板式换热器、第一循环泵、第一空调、第二空调的制冷系统中增加第二循环泵，并通过控制部件控制所述冷水机组通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调中的至少一个提供冷冻水；通过控制部件控制所述板式换热器通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调提供冷冻水，以及通过控制部件控制所述板式换热器通 过所述第二循环泵向所述第一空调提供冷冻水。使得在全年大部分时间使用板式换热器利用自然冷源对服务器机房制冷的情况下，也可以使用板式换热器利用自然冷源对传输设备机房与变配电室进行制冷，达到进一步减少耗电量的目的。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请的用于数据中心的制冷系统的结构示意图；

图2是根据板式换热器形成的冷冻水的温度板式换热器和冷水机组向第一空调和第二空调提供冷冻水的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了根据本申请的用于数据中心的制冷系统的一个实施例的结构示意图。如图1所示，用于数据中心的制冷系统100可以包括数据中心的服务器机房中的第一空调101、传输设备机房及变配电室102、冷水机组111、板式换热器112、第一循环泵121、第二循环泵122以及控制部件130。

在数据中心中，有放置服务器的服务器机房和放置与服务器机房配套设备的传输设备机房、变配电室等。在耐高温服务器的机房中，服务器的机房的温度需要控制在30℃～35℃，传输设备机房、变配电室的温度需要控制在23℃～25℃。其中传输设备机房、变配电室的冷负荷为总冷负荷的15％～25％，甚至更高比例。

在服务器机房和非服务器机房中，都是由空调对机房进行制冷。在本实施例中，服务器机房中的空调为第一空调101，传输设备机房、变配电室的空调为第二空调102。第一空调101和第二空调102均可以为冷冻水型空调，冷冻水型空调以冷冻水为冷媒对机房进行制冷。其中，第二空调102还可以为冷冻水型精密空调。冷冻水型精密空调的能效比高于冷冻水型空调的能效比。应该理解的是，服务器机房中的第一空调101可以有多个，传输设备机房、变配电室的第二空调102也可以有多个。

第一空调101和第二空调102的冷媒即冷冻水可以来自冷水机组111也可以来自板式换热器112。冷水机组111制冷原理为将流入其中的水冷却后形成冷冻水，再将冷冻水提供给第一空调101或第二空调102以分别对服务器机房和传输设备机房、变配电室进行制冷。板式换热器112制冷原理为将流入其中的水进行热量交换后形成冷冻水，再将冷冻水提供给第一空调101和第二空调102以分别对服务器机房和传输设备机房、变配电室进行制冷。

在本实施例中，由于板式换热器112采用热量交换的方式将流入其中的水形成冷冻水，板式换热器112形成的冷冻水的温度会随着外界温度的变化而变化。具体而言，当外界温度升高的时候，板式换热器112形成的冷冻水的温度也相应升高。由于冷水机组111是将流入其中的水冷却而形成冷冻水，故而冷水机组111形成的冷冻水的温度不随外界温度的变化而变化，也就是冷水机组111形成的冷水的温度保持一个相对稳定的温度。冷水机组111形成的冷冻水的温度例如可以为15℃。

在图1中可以看出，冷水机组111的出水口通过第一支路141与第一循环泵121的入水口连接，第一循环泵121的出水口通过管道分别与第一空调101的入水口和第二空调102的入水口连接。这样冷水机组111形成的冷冻水可以经过第一循环泵121流入第一空调101和第二空调102内。另外，板式换热器112的出水口通过第二支路142与第一循环泵121的入水口连接，第一循环泵121的出水口通过管道分别与第一空调101的入水口和第二空调102的入水口连接。这样， 板式换热器112形成的冷冻水可以经过第一循环泵121流入第一空调101和第二空调102内。以及，板式换热器112的出水口通过第三支路143与第二循环泵122的入水口连接，第二循环泵122的出水口通过管道与第一空调101连接。这样，板式换热器112形成的冷冻水可以经过第二循环泵122流入第一空调101内。

在本实施例中，第一空调101的入水口包括至少一个电磁阀门。可以由各个电磁阀门处于开启与闭合的不同状态使得第一空调101可以在板式换热器112提供的冷冻水以及冷水机组111提供的冷冻水之间进行选择。各个电磁阀门的开启与闭合可以由控制部件控制。

在本实施例中，第一支路141、第二支路142以及第三支路143中可以包括多个电磁阀门(图中未画出)。控制部件130包括控制芯片，控制部件130可以与各个电磁阀门电连接。由控制芯片向各个电磁阀门发送控制信号以控制电磁阀门的开启与闭合。

在本实施例中，通过控制部件130控制多个电磁阀门处于开启或闭合的不同状态使得冷水机组111提供的冷冻水通过第一支路141流入第一循环泵121，再经由第一循环泵121流入第一空调101和第二空调102；或者使得板式换热器112提供的冷冻水通过第二支路142流入第一循环泵121，再经由第一循环泵121流入第一空调101和第二空调102；或者使得冷水机组111提供的冷冻水通过第一支路141流入第一循环泵121，并经由第一循环泵121流入第二空调102，以及板式换热器112提供的冷冻水通过第三支路143流入第二循环泵122，并经由第二循环泵122流入第一空调101。

在本实施例的一些可选实现方式中，第一空调101的出水口和第二空调102的出水口分别与冷水机组111的入水口和板式换热器112的入水口连接。当控制部件130控制由冷水机组111向第一空调101的入水口和第二空调102的入水口提供冷冻水时，控制部件130同时控制由第一空调101的出水口和第二空调102的出水口流出的回流冷冻水流入冷水机组111的入水口。当控制部件130控制由板式换热器112向第一空调101的入水口和第二空调102的入水口提供冷冻水时，控制部件130同时控制由第一空调101的出水口和第二空调102的出 水口流出的回流冷冻水流入板式换热器112的入水口。当控制部件130控制由冷水机组111向第一空调101的入水口提供冷冻水，且控制板式换热器112向第二空调102的入水口提供冷冻水时，控制部件130同时控制由第一空调101的出水口流出的回流冷冻水流入冷水机组111的入水口以及控制由第二空调102的出水口流出的回流冷冻水流入板式换热器112的入水口。

在本实施例的一些可选实现方式中，用于数据中心的冷却系统还包括第一温度探测器(图中未画出)和第二温度探测器(图中未画出)。其中第一温度探测器为湿球温度探测器，用于探测室外的湿球温度，可以将室外温度视作第一温度；第二温度探测器用于探测板式换热器112的出水口处的水的温度，可以将板式换热器112的出水口处的水的温度视作第二温度。值得指出的是，使用第一温度探测器探测室外温度及使用第二温度探测器探测板式换热器112的出水口处的水的温度时，需要连续探测一定时间内的室外温度和板式换热器112的出水口处的水的温度。并且，将在一个预定时间内数值持续恒定的室外温度作为第一温度，以及将在预定时间内数值持续恒定的板式换热器112的出水口处的水的温度作为第二温度。此处预定时间例如可以为20分钟。

当第一温度低于第一预设温度时，第一预设温度例如可以为10.5℃(湿球温度)，启用板式换热器112形成冷冻水。且当第二温度即板式换热器112形成的冷冻水的温度低于15℃时，控制部件130通过控制第二支路142可以流过冷冻水，而第一支路141和第三支路143不能流过冷冻水，使得板式换热器112形成的冷冻水经过第一循环泵121向第一空调101和第二空调102提供冷冻水。控制部件130例如可以通过控制位于第一支路141、第二支路142以及第三支路143中的多个电磁阀门的开启与闭合的不同状态使得第一支路141可以流过冷冻水，或使得第二支路142可以流过冷冻水，或使得第一支路141与第三支路143可以同时流过冷冻水。

当第一温度高于第一预设温度而低于第二预设温度时，第二预设温度例如可以为17.5℃(湿球温度)，启用板式换热器112形成冷冻水。 且当第二温度即板式换热器112形成的冷冻水的温度位于15℃～28℃之间时，控制部件130通过控制第三支路143以及第一支路141可以流过冷冻水，而第二支路142不能流过冷冻水，使得板式换热器112形成的冷冻水通过第二循环泵122流入第一空调101。同时冷水机组111形成的冷冻水(温度约为15℃)通过第一循环泵121流入第二空调102。

当第一温度高于预设第二温度时，在板式换热器112已启用的情况下，且第二温度即板式换热器112形成的冷冻水的温度高于28℃时，则关闭板式换热器112。同时启用冷水机组111形成温度比较低的冷冻水，例如15℃的冷冻水。控制部件130通过控制第一支路141可以流过冷冻水，而第二支路142和第三支路143不可以流过冷冻水，使得冷水机组111形成的冷冻水通过第一循环泵121流入第一空调101和第二空调102。

在本实施例中，第一循环泵121及第二循环泵122的作用为将流入其中的水进行增压以方便在管道中传输。

值得指出的是，在本实施例中，可以包括多个冷水机组111、多个板式换热器112、多个第一循环泵121以及多个第二循环泵122。具体的冷水机组111、板式换热器112以及第一循环泵121和第二循环泵122的数量可以根据第一空调101和第二空调102的数量进行设置。

在本实施例的一些可选实现方式中，用于数据中心的制冷系统还包括冷却塔(图中未画出)。冷却塔用于将流入其中的水与大气进行热交换形成冷却水。另外，冷却塔将与大气进行热交换后的冷却水通过管道输送到冷水机组111的散热通道和/或板式换热器112的散热通道中以对流入冷水机组111或板式换热器112的冷冻水进行降温。

在本实施例的一些可选的实现方式中，用于数据中心的制冷系统还包括蓄冷罐(图中未画出)，蓄冷罐通过旁路管道分别与第一空调101的入水口和第二空调102的入水口连接。用于在停电时或冷水机组以及板式换热器宕机时向第一空调101和第二空调102提供冷冻水。

本实施例提供的用于数据中心的制冷系统，在保证服务器机房全年大部分时间使用板式换热器利用自然冷源制冷的情况下，也可以使 用板式换热器利用自然冷源对传输设备机房与变配电室进行制冷，进一步减少耗电量。

请参考图2，其示出了根据板式换热器形成的冷冻水的温度板式换热器和冷水机组向第一空调和第二空调提供冷冻水的示意图。

如图2所示，当板式换热器形成的冷冻水的温度低于15℃时(室外温度低于第一预设温度)，板式换热器通过管道同时向第一空调和第二空调提供冷冻水。当板式换热器形成的冷冻水的温度介于15℃～28℃之间时(室外温度介于第一预设温度与第二预设温度之间)，板式换热器通过管道向第一空调提供冷冻水，同时冷水机组通过管道向第二空调提供冷冻水。当板式换热器形成的冷冻水的温度高于28℃时(室外温度高于第二预设温度)，冷水机组通过管道同时向第一空调和第二空调提供冷冻水。

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，本申请中所涉及的实用新型范围，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实用新型构思的情况下，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。

Claims (5)

1.一种用于数据中心的制冷系统，其特征在于，所述系统包括：

冷水机组、板式换热器、第一循环泵、第二循环泵、服务器机房的第一空调、传输设备机房与变配电室的第二空调及控制部件；

所述第一循环泵与所述冷水机组以及所述第一空调和第二空调连接；

或所述第一循环泵与所述板式换热器以及所述第一空调和第二空调连接；

所述第二循环泵与所述板式换热器以及所述第一空调连接；

其中，所述控制部件用于控制所述冷水机组通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调中的至少一个提供冷冻水，用于控制所述板式换热器通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调提供冷冻水，以及用于控制所述板式换热器通过所述第二循环泵向所述第一空调提供冷冻水。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制部件还用于控制所述冷水机组接收所述第一空调和所述第二空调中的至少一个流出的回流冷冻水；以及用于控制所述板式换热器接收所述第一空调和所述第二空调中的至少一个流出的回流冷冻水。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一温度探测器和第二温度探测器；

所述第一温度探测器探测第一温度，所述第一温度为室外温度；

所述第二温度探测器探测第二温度，所述第二温度为所述板式换热器的出水口处的水温；

所述控制部件根据所述第一温度及所述第二温度控制所述冷水机组通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调中的至少一个提供冷冻水；控制所述板式换热器通过所述第一循环泵向所述第一空调和所述第二空调提供冷冻水，以及控制所述板式换热器通过所述第二循环泵向所述第一空调提供冷冻水。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷系统还包括冷却塔，所述冷却塔用于向所述板式换热器和/或所述冷水机组提供冷却水。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括蓄冷罐，所述蓄冷罐与所述第一空调及所述第二空调连接，用于向所述第一空调和所述第二空调提供冷冻水。