CN205825285U - 一种湖水冷却式机房空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种湖水冷却式机房空调系统，包括取水池（1）、排水池(2)、恒温水池（3）、循环水泵（4）、冷媒分配器（5）、制冷终端（6）、第一三通阀（7）、第二三通阀（8）和控制系统；恒温水池、取水池、排水池采用连通器原理连接，无需动力将低温湖水储存在恒温水池内；此外，恒温水池和冷媒分配器连接，用于冷却冷媒分配器内的循环冷媒；控制系统包括温度传感器和控制器，通过第一三通阀（7）、第二三通阀（8）调节恒温水池内的水温，保证该制冷系统稳定运行；该湖水冷却式机房空调系统易于实施，节能效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种湖水冷却式机房空调系统。
背景技术
国内数据中心市场规模高速增长。2014年，中国数据中心市场规模达到372.2亿元人民币，2009-2014年年复合增长率38.6%。其中，网络加速、负载均衡、网络安全方案、虚拟专用网等增值业务收入继续保持增长，从业务收入角度来看，增值业务的比重达到30%左右。根据中国IDC圈预测数据预测，2014年到2017年平均增长率超过30%，到2017年全国IDC市场规模将达到919.1亿元。随着IDC机房的快速发展，机房耗能不断攀升，电力设备不堪重负，能源短缺的局面已经突现，在有些地区不得不拉闸限电，影响了国民经济的快速发展，机房节电已成为当务之急。
目前，机房常用的节能方式为采用自然冷源降低机房内空调的能耗，主要有直接引入新风节能系统、板式隔离式空气换热系统。直接引入新风式节能系统虽然结构简单，体积较小，但是需要频繁更换过滤器，费用很高，且还不能保证机房内的湿度要求；板式隔离式空气换热系统由于单位换热量较小，故体积较大，主要运用于空间较大的机房；且该两种方式均为机房原有空调的补充产品，需要传统制冷空调的配合运行。
从以上方案看出，自然冷源的利用可降低通信机房空调系统的能耗，但需要原有的空调配合，无法完全替代原来的空调。因此，有必要设计一种新型的冷冻系统及制冷方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种湖水冷却式机房空调系统，该湖水冷却式机房空调系统易于实施，节能效果显著。
发明的技术解决方案如下：
一种湖水冷却式机房空调系统，包括取水池（1）、排水池(2)、恒温水池（3）、循环水泵（4）、冷媒分配器（5）、制冷终端（6）、第一三通阀（7）、第二三通阀（8）和控制系统；
恒温水池、取水池、排水池采用连通器原理连接，无需动力将低温湖水储存在恒温水池内；
恒温水池和冷媒分配器连接，用于冷却冷媒分配器内的循环冷媒；
控制系统包括温度传感器和控制器，通过第一三通阀、第二三通阀调节恒温水池内的水温，保证该制冷系统稳定运行；
制冷终端为一个或多个。
所述的取水池位于湖水流动的上游方向，且取水方向与水流方向相反，避免湖水中的垃圾进入。
所述的排水池位于湖水流动的下游方向，避免对取水池内水质的污染。
所述的恒温水池与取水池、排水池及冷媒分配器的回水相连，通过三条水流通道调整控制水池内的温度恒定。
所述的循环水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵。
所述的冷媒分配器采用壳管式换热器或板式换热器形式。
所述的冷媒分配器回水与恒温水池的排水共用一个沟渠。
所述的制冷终端采用铜管铝翅片结构或微通道平行流换热器结构，可直接利用通信机柜自带的风机工作。
所述的制冷终端可加装风机，其中风机采用轴流风机、灌流风机或离心风机。
所述的控制系统包括温度控制点T1和T2；且T1＞T2；T1为10-15oC中的某一值；T2为0-2oC中的某一值；
（1）当恒温水池内温度大于T1+ T2时，加大取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入排水池；
（2）当恒温水池内温度小于T1- T2时，减小取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入恒温水池。
参见图1--图3，该一体化双源冷冻站包括取水池（1）、排水池(2)、恒温水池（3）、循环水泵（4）、冷媒分配器（5）、制冷终端（6）、第一三通阀（7）、第二三通阀（8）和控制系统；恒温水池、取水池、排水池采用连通器原理连接，无需动力将低温湖水储存在恒温水池内；恒温水池和冷媒分配器连接，用于冷却冷媒分配器内的循环冷媒；控制系统包括温度传感器和控制器，通过第一三通阀、第二三通阀调节恒温水池内的水温，保证该制冷系统稳定运行；制冷终端为一个或多个。所述的取水池位于湖水流动的上游方向，且取水方向与水流方向相反，避免湖水中的垃圾进入。所述的排水池位于湖水流动的下游方向，避免对取水池内水质的污染。所述的恒温水池与取水池、排水池及冷媒分配器的回水相连，通过三条水流通道调整控制水池内的温度恒定。所述的循环水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵。所述的冷媒分配器采用壳管式换热器或板式换热器形式。所述的冷媒分配器回水与恒温水池的排水共用一个沟渠。所述的制冷终端采用铜管铝翅片结构或微通道平行流换热器结构，可直接利用通信机柜自带的风机工作。所述的制冷终端可加装风机，其中风机采用轴流风机、灌流风机或离心风机。所述的控制系统包括温度控制点T1和T2；且T1＞T2；T1为10-15oC中的某一值；T2为0-2oC中的某一值；
（1）当恒温水池内温度大于T1+ T2时，加大取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入排水池；
（2）当恒温水池内温度小于T1- T2时，减小取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入恒温水池。
本发明专利的工作工况分为两种工况运行，分别为湖水制冷工况、混合水制冷工况。
湖水制冷工况：当恒温水池内温度满足机房内制冷终端的工作需求，即湖水温度在10-15oC之间时，湖水直接供给机房内，或通过冷媒分配器将冷量传递给中间媒介，通过冷冻水或中间媒介（如氟利昂）的循环带走机房内的热量，吸热后的湖水回到恒温水池内降温，完成一个循环。
混合水制冷工况：当恒温水池内温度不满足机房内制冷终端的工作需求，即湖水温度在低于（10-15）-（0-2）oC之间时，为避免制冷终端过度制冷，此时冷媒分配器的高温回水直接进入恒温水池与池内原有低温水混合，提高恒温水池内的水温，升温后的混合水可直接供给机房内，或通过冷媒分配器将冷量传递给中间媒介，通过混合水或中间媒介的循环带走机房内的热量，吸热后的混合水回到恒温水池降温，完成一个循环。
两工况间的控制逻辑如下：
当恒温水池内温度大于（10~15）+（0~2）oC时，加大取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入排水池；当恒温水池内温度小于（10~15）-（0~2）oC时，减小取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入恒温水池。
本发明专利直接利用自然界中丰富的自然冷量为机房电子设备降温，该湖水冷却式机房空调系统在一年365天内无间断为机房提供冷源，可完全替代传统空调。直接采用湖水作为机房的冷源，避免传统压缩机空调的运行，且通过恒温水池的设计避免湖水温度波动对制冷量的影响，相对于传统蒸汽压缩式制冷空调可提高效率30%以上；冬季湖水温度较低时，通过冷媒分配器的回水与恒温水池内的低温湖水混合，提高恒温水池内的温度，保证该制冷系统的不间断运行。本发明专利在传统制冷系统的基础上无需压缩机和节流阀，通过两个换热器实现机房内的制冷；通过湖水冷却冷媒分配器，提高冷媒分配器的换热效率，且通过恒温水池的设计保证该制冷系统的稳定运行，保证机房的制冷量需求。
有益效果：
该发明专利在相对于传统的制冷系统无需压缩机和节能装置，只通过两换热器实现制冷目的；此外，相对于传统的风冷热管系统来说，通过恒温的湖水带走冷媒分配器的热量，避免自然冷量波动对制冷效果的影响，实现全年365天的运行；再者，通过恒温水池的设定避免冬季湖水温度降低时机房内的过度冷却，保证机房内的温度恒定。
本发明专利可在全年范围内实现机房内的制冷降温，克服了传统制冷系统无法利用自然冷源的缺点，避免了空调节能系统中新风系统和空气换热系统无法全年运行的缺点。本发明专利与现有的技术相比，具有显著的节能效果。一种湖水冷却式制冷系统利用湖水的自然冷量为机房电子设备降温，室外冷空气不直接进入机房，保证机房内的洁净度要求；本发明专利相对于传统的制冷系统无需压缩机和节流装置，实现机房内365天不间断制冷，且可与机柜自有风机结合，只需消耗少量水泵能耗满足机房内的制冷需求，大大降低制冷系统的能耗；同时该系统可弥补冬季传统制冷系统因压缩机无高低压时的保护程序而停机的问题，保证机房的制冷量需求。
附图说明
图1为本发明专利的总机示意图；
图2 为本发明专利的湖水制冷工作原理图。
图3 为本发明专利的混合水制冷工作原理图。
标号说明：
1-取水池，2-排水池，3-恒温水池，4-循环水泵，5-冷媒分配器，6-制冷终端，7-第一三通阀，8-第二三通阀。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
如图1-3，一种湖水冷却式机房空调系统，包括取水池（1）、排水池(2)、恒温水池（3）、循环水泵（4）、冷媒分配器（5）、制冷终端（6）、第一三通阀（7）、第二三通阀（8）和控制系统；
恒温水池、取水池、排水池采用连通器原理连接，无需动力将低温湖水储存在恒温水池内；
恒温水池和冷媒分配器连接，用于冷却冷媒分配器内的循环冷媒；
控制系统包括温度传感器和控制器，通过第一三通阀、第二三通阀调节恒温水池内的水温，保证该制冷系统稳定运行；
制冷终端为一个或多个。
所述的取水池位于湖水流动的上游方向，且取水方向与水流方向相反，避免湖水中的垃圾进入。
所述的排水池位于湖水流动的下游方向，避免对取水池内水质的污染。
所述的恒温水池与取水池、排水池及冷媒分配器的回水相连，通过三条水流通道调整控制水池内的温度恒定。
所述的循环水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵。
所述的冷媒分配器采用壳管式换热器或板式换热器形式。
所述的冷媒分配器回水与恒温水池的排水共用一个沟渠。
所述的制冷终端采用铜管铝翅片结构或微通道平行流换热器结构，可直接利用通信机柜自带的风机工作。
所述的制冷终端可加装风机，其中风机采用轴流风机、灌流风机或离心风机。
所述的控制系统包括温度控制点T1和T2；且T1＞T2；T1为10-15oC中的某一值；T2为0-2oC中的某一值；
（1）当恒温水池内温度大于T1+ T2时，加大取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入排水池；
（2）当恒温水池内温度小于T1- T2时，减小取水量和排水量，此时冷媒分配器的排水直接进入恒温水池。
Claims (9)
1.一种湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，包括取水池（1）、排水池(2)、恒温水池（3）、循环水泵（4）、冷媒分配器（5）、制冷终端（6）、第一三通阀（7）、第二三通阀（8）和控制系统；
恒温水池、取水池、排水池采用连通器原理连接，无需动力将低温湖水储存在恒温水池内；
恒温水池和冷媒分配器连接，用于冷却冷媒分配器内的循环冷媒；
控制系统包括温度传感器和控制器，通过第一三通阀、第二三通阀调节恒温水池内的水温，保证该制冷系统稳定运行；
制冷终端为一个或多个。
2.根据权利要求1所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的取水池位于湖水流动的上游方向，且取水方向与水流方向相反，避免湖水中的垃圾进入。
3.根据权利要求1所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的排水池位于湖水流动的下游方向，避免对取水池内水质的污染。
4.根据权利要求1所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的恒温水池与取水池、排水池及冷媒分配器的回水相连，通过三条水流通道调整控制水池内的温度恒定。
5.根据权利要求1所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的循环水泵采用叶片式泵、容积式泵或喷射式泵。
6.根据权利要求1所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的冷媒分配器采用壳管式换热器或板式换热器形式。
7.根据权利要求6所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的冷媒分配器回水与恒温水池的排水共用一个沟渠。
8.根据权利要求1所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的制冷终端采用铜管铝翅片结构或微通道平行流换热器结构，可直接利用通信机柜自带的风机工作。
9.根据权利要求8所述的湖水冷却式机房空调系统，其特征在于，所述的制冷终端可加装风机，其中风机采用轴流风机、灌流风机或离心风机。
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|---|---|---|---|---|
| CN110822770A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-21 | 湖南天行健能源管理有限公司 | 一种低耗地源热泵系统 |
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2016
- 2016-02-22 CN CN201620132113.1U patent/CN205825285U/zh not_active Expired - Fee Related
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Granted publication date: 20161221 |