CN205536642U - 一种数据中心高效节能供冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于，包括：冷凝储液器、工质泵、节流电磁阀、节流装置、自然供冷电磁阀、机柜供冷器、压缩机电磁阀、压缩机、单向阀、压缩机旁路电磁阀和冷凝装置，液态工质从冷凝储液器中出来后，先流向工质泵或节流电磁阀，经节流电磁阀和节流装置或者经工质泵和自然供冷电磁阀进入机柜供冷器，节流蒸发后的工质气体依次经过压缩机电磁阀、压缩机和单向阀或者经由压缩机旁路电磁阀流进冷凝装置，最后再冷凝储存在冷凝储液器中。本实用新型结构简单，安装方便，节能降耗，能效比高，压缩机制冷时可达4.6以上，室外温度较低时可达12。

Description

一种数据中心高效节能供冷系统

技术领域

本实用新型涉及空调制冷技术领域，尤其涉及一种数据中心高效节能供冷系统。

背景技术

2014年中国IDC市场增长迅速，市场规模达到372.2亿元人民币，同比增速达到41.8%。在过去六年，中国IDC市场复合增长率达到38.6%，4G时代的到来,使中国通信产业进一步迈向新的高峰。业务应用的多元化为IDC的未来带来更广阔的前景，大数据、云计算、物联网等新兴技术的不断创新，推进IDC市场不断进步。结合市场大环境来看，未来三年IDC市场增速将稳定在30%以上。到2017年，中国IDC市场规模将超过900亿，增速将接近40%。国务院于2015年2月发布了《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》，支持政府采购云计算服务。目前政务云市场已逐步扩大到二到三线城市，众多云服务商从中受益。未来三年，政务云市场将进入高速增长期。数据中心的快速发展也对数据中心制冷的能源供应提出了巨大的挑战，因此节能的绿色数据中心成为发展的趋势。2014年政府有关绿色数据中心建设的标准规定：北京地区禁止新建PUE>1.5的数据中心。未来该政策适用的区域范围很可能将继续扩大。同时，IDC服务商和互联网企业也加大绿色数据中心投资力度。而现在数据中心使用的传统压缩机制冷的能效比一般仅为2.5左右，即使到了冬季外界温度较低时仍需要消耗大量的电能启动压缩机来为数据中心提供冷量，造成能源的极大浪费，远远不能达到绿色数据中心的要求。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种组成简单、安装方便、节省安装空间、提高机房利用率、缩短送风距离、有效消除热点、能效比高的数据中心高效节能供冷系统。

为实现上述目的，本实用新型一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：包括压缩机、单向阀、冷凝储液器、工质泵、自然供冷电磁阀、节流电磁阀、节流装置、机柜供冷器、压缩机电磁阀、压缩机旁路电磁阀、机柜和冷却装置，液态工质罐的液态工质的出口分别与工质泵的入口和节流电磁阀的入口相连通，节流电磁阀的出口与节流装置的入口相连通，工质泵的出口和自然供冷电磁阀的入口相连通，自然供冷电磁阀的出口与节流装置的出口相连接且与机柜内的机柜供冷器的入口相连通，机柜供冷器的出口分别与压缩机旁路电磁阀的入口及压缩机电磁阀的入口相连通，压缩机电磁阀的出口与压缩机的入口相连通，压缩机的出口与单向阀的入口相连通，单向阀的出口和压缩机旁路电磁阀的出口相连通且与冷凝储液器的气体工质入口及相连通。

上述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述冷凝装置由冷却塔和循环水泵组成，其中冷却塔输入端与冷凝储液器气体工质入口端冷凝盘管连接，冷却塔输出端与循环水泵连接，循环水泵输出端又连通回冷凝储液器液体工质出口端冷凝盘管。

上述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述冷凝储液器的底部高出工质泵的入口lm以上，其本身即承担换热功能，同时又作为储液功能使用。

上述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述工质泵为适应于制冷工质的多种种类的工质泵。

上述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述机柜供冷器可以为紧贴机柜设置的行间立式结构，也可以为设置在机柜上方的吊顶卧式结构。

上述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述机柜供冷器为一个或者多个，若为多个则采用并联结构。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型结构简单，安装方便，易操作，便于维护；

2、本实用新型的机柜供冷器由于设置在机柜之间，减少了送风距离，降低了送风功率，风机节能可达30%；

3、本实用新型由于机柜供冷器设置在机柜之间或机柜顶部，送风距离变短，可以保证冷量全部作用于机柜，减少了冷量的损耗，节省能源，送风距离的变短同时也可以保证全面消除热点，更好的保障机房数据的安全；

4、本实用新型由于机柜供冷器可在柜间设置或吊顶式设置，机房不必设置专门的空调区，可以为数据机房节省大量的宝贵使用空间，提高数据机房的空间利用率；

5、本实用新型当系统为压缩机制冷时，因采用集中水冷，故其能效比可达到4.6以上，其能效比远远高于普通的风冷，节能高效；

6、本实用新型当室外环境温度低于蒸发器内工质的饱和温度时，利用工质泵使液态工质通过机柜供冷器蒸发吸热完成制冷循环，因工质泵的耗能不到压缩机耗能的1/10，故能效比可达12以上，能效比要远远高于普通制冷，从而在不减少制冷量的情况下，实现低能高效制冷，有效实现供冷系统的高效节能。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图中附图标记的含义：

1-压缩机，2-单向阀，3-冷却塔，4-循环水泵，5-冷凝储液器，

6-工质泵，7-自然供冷电磁阀，8-节流电磁阀，9-节流装置，

10-机柜供冷器，11-压缩机电磁阀， 12-压缩机旁路电磁阀，

20-机柜。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的数据中心高效节能供冷系统，其包括以下部件：冷凝储液器5、工质泵6、自然供冷电磁阀7、节流电磁阀8、节流装置9、机柜供冷器10、压缩机电磁阀11、压缩机1、单向阀2、压缩机旁路电磁阀12和冷凝装置，其中，冷凝装置由冷却塔3和循环水泵4组成。

下面介绍各部件之间的连接关系：

液态工质罐5的液态工质的出口分别与工质泵6的入口和节流电磁阀8的入口相连通，节流电磁阀8的出口与节流装置9的入口相连通，工质泵6的出口和自然供冷电磁阀7的入口相连通，自然供冷电磁阀7的出口与节流装置9的出口相连接与机柜20内的机柜供冷器10的入口相连通，机柜供冷器10的出口分别与压缩机旁路电磁阀12的入口及压缩机电磁阀11的入口相连通，压缩机电磁阀11的出口与压缩机1的入口相连通，压缩机1的出口与单向阀2的入口相连通，单向阀2的出口和压缩机旁路电磁阀12的出口相连通与冷凝储液器5的入口及相连通。

所述冷凝装置由冷却塔3和循环水泵4组成，其中冷却塔3输入端与冷凝储液器5气体工质入口端冷凝盘管连接，冷却塔3输出端与循环水泵4连接，循环水泵4输出端又连通回冷凝储液器5液体工质出口端冷凝盘管。

本实施例中，安装时,冷凝储液器5的底部高出工质泵6的入口lm以上，以避免工质泵6入口处工质气化。冷凝储液器5为大型冷凝储液设备，该设备即可对制冷工质进行冷凝降温，又可对制冷工质进行储存，一台设备多种功用，简化系统复杂程度，该设备还可以对储存的液态工质进行过冷，增加系统的供冷能力，节能高效。

本实施例中，所述工质泵为适应于制冷工质的多种种类的工质泵，例如屏蔽泵、磁力泵等。

本实施例中，所述机柜供冷器可以为紧贴机柜设置的行间立式结构，也可以为设置在机柜上方的吊顶卧式结构。

本实用新型的数据中心高效节能供冷系统，其机柜供冷器10的数量可以为1-200个，当机柜供冷器10的数量≥2个时，机柜供冷器10之间采用并联进行连接。

冷凝储液器5中装有液态工质，下面介绍液态工质在该空调冷却系统中的流向：

（1）冷凝储液器5中出来后，先流向工质泵6，或者流向节流电磁阀8；

（2）然后流经节流装置9进入机柜供冷器10，或者绕开节流电磁阀8和节流装置9直接自然供冷电磁阀7进入机柜供冷器10，液态工质经过节流蒸发后成为工质气体；

（3）工质气体依次经过压缩机电磁阀11、压缩机1和单向阀2流进冷凝装置，或者工质气体绕过压缩机1直接经由压缩机旁路电磁阀12流进冷凝装置；

（4）经过冷凝装置冷却后获得的液态工质最后储存在冷凝储液器5中进行循环使用。

本实用新型的空调冷却系统，其工作原理如下：

（1）当室外温度较高时：

系统由压缩机进行制冷，此时压缩机1运行、压缩机电磁阀11打开、压缩机旁通电磁阀12关闭、工质泵7停止运行、自然供冷电磁阀7关闭、节流电磁阀8打开, 经节流蒸发的制冷工质气体经压缩机1压缩后变为高温高压的制冷工质气体，制冷工质气体经单向阀2进入冷凝储液器5进行冷凝，然后液态工质储存在冷凝储液器5的底部，液态工质从冷凝储液器5中出来后，经节流电磁阀8进入节流装置9中，再进入机柜供冷器10中，液态工质经过节流蒸发后再次成为工质气体，继续进行循环。

（2）当外界环境温度低于蒸发器内工质的饱和温度时：

系统不再采用压缩机进行制冷，此时压缩机电磁阀11关闭、压缩机旁通电磁阀12打开、工质泵6打开、自然供冷电磁阀7打开、节流电磁阀8关闭，工质泵6开始工作，工质泵6将液态工质从冷凝储液器5中引出来，液态工质经自然供冷电磁阀7进入机柜供冷器10中，由机柜供冷器10出来的制冷工质经压缩机旁通电磁阀12直接进入冷凝储液器5中，然后冷凝储存在冷凝储液器5的底部，继续进行循环。

由此可见，本实用新型的空调冷却系统，其具有如下特点：

（1）组成简单，安装方便；

（2）机柜供冷器10由于设置在机柜之间，减少了送风距离，降低了送风功率，风机可节能达30%；

（3）由于机柜供冷器10设置在机柜之间，送风距离变短，可以保证冷量全部作用于机柜，减少了冷量的损耗，节省能源，送风距离的变短同时也可以保证全面消除热点，更好的保障机房数据的安全；

（4）由于机柜供冷器10的机柜间设置，机房不必设置专门的空调区，可以为数据机房节省大量的宝贵使用空间，提高数据机房的空间利用率；

（5）当系统为压缩机制冷时，因采用集中水冷，故其能效比可达到4.6以上，其能效比远远高于普通的风冷，节能高效；

（6）当室外环境温度低于蒸发器内工质的饱和温度时，利用工质泵6使液态工质通过机柜供冷器10蒸发吸热完成制冷循环，因工质泵6的耗能不到压缩机1耗能的1/10，故能效比可达12以上，从而在不减少制冷量的情况下，实现低能高效制冷，有效实现供冷系统的高效节能。

由于普通的风冷模式能效比为2.5左右，而本实用新型的空调冷却系统运行的两种模式的能效比都要远远高于普通制冷，所以，本实用新型的高效节能供冷系统具有良好的高效节能效果。

由于数据机房供冷系统是在7×24小时的模式下运行，即使在只有短暂冬季的地区运行，使用本实用新型的高效节能供冷系统依然能够带来较大的节能效果。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：包括压缩机（1）、单向阀（2）、冷凝储液器（5）、工质泵（6）、自然供冷电磁阀（7）、节流电磁阀（8）、节流装置（9）、机柜供冷器（10）、压缩机电磁阀（11）、压缩机旁路电磁阀（12）、机柜（20）和冷却装置，液态工质罐（5）的液态工质的出口分别与工质泵（6）的入口和节流电磁阀（8）的入口相连通，节流电磁阀（8）的出口与节流装置（9）的入口相连通，工质泵（6）的出口和自然供冷电磁阀（7）的入口相连通，自然供冷电磁阀（7）的出口与节流装置（9）的出口相连接且与机柜（20）内的机柜供冷器（10）的入口相连通，机柜供冷器（10）的出口分别与压缩机旁路电磁阀（12）的入口及压缩机电磁阀（11）的入口相连通，压缩机电磁阀（11）的出口与压缩机（1）的入口相连通，压缩机（1）的出口与单向阀（2）的入口相连通，单向阀（2）的出口和压缩机旁路电磁阀（12）的出口相连通且与冷凝储液器（5）的气体工质入口相连通。

2.如权利要求1所述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述冷凝装置由冷却塔（3）和循环水泵（4）组成，其中冷却塔（3）输入端与冷凝储液器（5）气体工质入口端冷凝盘管连接，冷却塔（3）输出端与循环水泵（4）连接，循环水泵（4）输出端又连通回冷凝储液器（5）液体工质出口端冷凝盘管。

3.如权利要求1所述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述冷凝储液器（5）的底部高出工质泵（6）的入口lm以上。

4.如权利要求1所述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述工质泵（6）为适应于制冷工质的多种种类的工质泵。

5.如权利要求1所述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述机柜供冷器（10）可以为紧贴机柜（20）设置的行间立式结构，也可以为设置在机柜（20）上方的吊顶卧式结构。

6.如权利要求1所述的一种数据中心高效节能供冷系统，其特征在于：所述机柜供冷器（10）为一个或者多个，若为多个则采用并联结构。