CN206977905U - 数据中心自然冷却节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种数据中心自然冷却节能系统，包括冷却塔、冷却水循环泵、水冷冷水机组、板式换热器、冷冻水循环泵、第一空调末端、第二空调末端，冷却塔的冷却塔进水口与水冷冷水机组出水管相连接，冷却塔出水口通过冷却水循环泵与板式换热器入口相连接，板式换热器出口分别与水冷冷水机组出水管、冷水机组冷却侧进水相连接，板式换热器冷冻水出口与水冷冷水机组进口相连接，板式换热器冷冻水入口通过冷冻水循环泵与第一空调末端相连接，水冷冷水机组出口与第二空调末端相连接。本实用新型能够节约电耗，当室外温度较低时，可完全利用室外自然冷源进行降温，停止机械制冷，高效节能。

Description

数据中心自然冷却节能系统

技术领域

本实用新型设计一种数据中心自然冷却节能系统，适用于数据中心、冬季热负荷较大需要制冷的数据中心及服务机房。

背景技术

随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，互联网服务得到快速发展，而4G时代的到来促使中国通信产业迈向新的高峰。根据《2015-2016年中国IDC产业发展研究报告》数据显示，受经济低迷运行的影响，2012、2013年IDC市场增速明显下滑。2014年政府加强政策引导、开放IDC牌照，同时移动互联网、视频、游戏等新行业发展迅速，推动IDC行业发展重返快车道，市场规模提升到372.2亿元，增长41.8％。2015年地产、金融等行业企业凭借着资本和基础资源整合能力不断渗入进IDC市场；互联网巨头为推进云服务战略投资建设大规模数据中心，行业整体供应规模保持增长。同时国家宽带提速，互联网获得持续快速增长。同时国家宽带提速，互联网行业获得持续快速增长；此外，“互联网+”向产业加速渗透，带来互联网流量快速增长，拉动对数据中心等互联网基础设施需求增长。受供需两端快速增长的影响，2015年中国IDC市场延续了高速增长态势，市场总规模为518.6亿元人民币，同比增长39.3％。

未来3年IDC市场将保持高增速，laas细分市场增速将远超传统IDC市场。2015年一部分大型云服务商实现翻倍增长，带动整个laas市场实现80％以上的增长，预计2016年增速有望进一步提高，而传统IDC服务市场规模也将保持高增长态势，增速小幅度下降。中国IDC圈预测，未来三年整体IDC市场增速将保持35％以上，到2018年，中国IDC市场规模将接近1400亿元，增速达到39.6％。IDC市场的快速发展致使数据中心的建设进入到高速发展时期，但由于节能环保意识的加强，绿色数据中心成为发展趋势，而寒冷地区占有室外环境湿球温度低、冬季时间长。

实用新型内容

本实用新型提供一种可与室外环境进行自然换热的数据中心自然冷却节能系统，可在湿球温度低于8摄氏度时运行，寒冷地区温度低于8摄氏度有120天左右，在这120天内不启用制冷机组，因此制冷机组的耗能可以节约，降低数据中心的制冷能耗。

一种数据中心自然冷却节能系统，包括冷却塔、冷却水循环泵、水冷冷水机组、板式换热器、冷冻水循环泵、第一空调末端、第二空调末端，所述水冷冷水机组包括水冷冷水机组出水管、冷水机组冷却侧进水、水冷冷水机组出口、水冷冷水机组进口，所述板式换热器包括板式换热器出口、板式换热器入口、板式换热器冷冻水出口、板式换热器冷冻水入口，所述冷却塔的冷却塔进水口与水冷冷水机组出水管相连接，冷却塔出水口通过冷却水循环泵与板式换热器入口相连接，所述板式换热器出口分别与水冷冷水机组出水管、冷水机组冷却侧进水相连接，板式换热器冷冻水出口与水冷冷水机组进口相连接，所述板式换热器冷冻水入口通过冷冻水循环泵与第一空调末端相连接，所述水冷冷水机组出口与第二空调末端相连接。

所述水冷冷水机组出水管与冷却塔进水口之间设置有第三温度传感器和第二压力传感器，所述冷却塔出水口与冷却水循环泵之间设置有第一温度传感器，冷却水循环泵和冷水机组冷却侧进水之间设置有第一压力传感器、第二温度传感器、第三电动阀，冷水机组供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组—水冷冷水机组出水管—第三温度传感器—第二压力传感器—冷却塔进水口—冷却塔—冷却塔出水口—第一温度传感器—冷却水循环泵—第一压力传感器—第二温度传感器—第三电动阀—冷水机组冷却侧进水—水冷冷水机组—水冷冷水机组出水管。

所述水冷冷水机组出水管和冷却塔进水口之间设置有第三温度传感器和第二压力传感器，所述冷却塔出水口和冷却水循环泵之间设置有第一温度传感器，冷却水循环泵和板式换热器入口之间设置有第一压力传感器、第二温度传感器，板式换热器出口与冷水机组冷却侧进水之间设置有第一电动阀，冷水机组和板式换热器供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组—水冷冷水机组出水管—第三温度传感器—第二压力传感器—冷却塔进水口—冷却塔—冷却塔出水口—第一温度传感器—冷却水循环泵—第一压力传感器—第二温度传感器—板式换热器入口—板式换热器—板式换热器出口—第一电动阀—冷水机组冷却侧进水。

所述板式换热器出口和冷却塔进水口之间设置有第三温度传感器、第二压力传感器、第二电动阀，所述冷却塔出水口与冷却水循环泵之间设置有第一温度传感器，所述冷却水循环泵和板式换热器入口之间设置有第一压力传感器、第二温度传感器，板式换热器供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：第三温度传感器—第二压力传感器—冷却塔进水口—冷却塔—冷却塔出水口—第一温度传感器—冷却水循环泵—第一压力传感器—第二温度传感器—板式换热器入口—板式换热器—板式换热器出口—第二电动阀—第三温度传感器。

所述水冷冷水机组出口与第二空调末端之间设置有第三压力传感器、第五温度传感器，所述冷冻水循环泵与水冷冷水机组进口之间设置有第七温度传感器、第五压力传感器、电动阀、第六温度传感器、第四压力传感器，冷水机组供冷冷冻水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组—水冷冷水机组出口—第三压力传感器—第五温度传感器—第二空调末端—第一空调末端—冷冻水循环泵—第七温度传感器—第五压力传感器—电动阀—第六温度传感器—第四压力传感器—水冷冷水机组进口—水冷冷水机组。

所述第二空调末端和板式换热器冷冻水出口之间设置有第六温度传感器、第四压力传感器、第四电动阀、第三压力传感器，冷冻水循环泵与板式换热器冷冻水入口之间设置有第七温度传感器、第五压力传感器，板式换热器供冷冷冻水循环时，冷却水经过路径为：第三压力传感器—第五温度传感器—第二空调末端—第一空调末端—冷冻水循环泵—第七温度传感器—第五压力传感器—板式换热器冷冻水入口—板式换热器—板式换热器冷冻水出口—第六温度传感器—第四压力传感器—第四电动阀—第三压力传感器。

所述板式换热器出口与冷水机组冷却侧进水之间设置有第四温度传感器。

冷却塔进水口与冷却塔出水口之间设置有第六电动阀。

所述板式换热器冷冻水入口与第一空调末端之间设置有第五电动阀。

本实用新型能够节约电耗，在寒冷地区室外湿球温度t≤6℃天数较多，在保证数据中心及常年产生热负荷的区域环境温度，当室外温度较低时，可完全利用室外自然冷源进行降温，停止机械制冷，高效节能。

附图说明

图1是所述数据中心自然冷却节能系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，所述数据中心自然冷却节能系统包括冷却塔1、冷却水循环泵2、水冷冷水机组3、板式换热器4、冷冻水循环泵5、第一空调末端6、第二空调末端7，所述水冷冷水机组3包括水冷冷水机组出水管301、冷水机组冷却侧进水302、水冷冷水机组出口303、水冷冷水机组进口304，所述板式换热器4包括板式换热器出口401、板式换热器入口402、板式换热器冷冻水出口403、板式换热器冷冻水入口404，所述冷却塔1的冷却塔进水口101与水冷冷水机组出水管301相连接，冷却塔出水口102通过冷却水循环泵2与板式换热器入口402相连接，所述板式换热器出口401分别与水冷冷水机组出水管301、冷水机组冷却侧进水302相连接，板式换热器冷冻水出口403与水冷冷水机组进口304相连接，所述板式换热器冷冻水入口404通过冷冻水循环泵5与第一空调末端6相连接，所述水冷冷水机组出口303与第二空调末端7相连接。

所述水冷冷水机组出水管301与冷却塔进水口101之间设置有第三温度传感器25和第二压力传感器24，所述冷却塔出水口102与冷却水循环泵2之间设置有第一温度传感器21，冷却水循环泵2和冷水机组冷却侧进水302之间设置有第一压力传感器22、第二温度传感器23、第三电动阀13，冷水机组供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组3—水冷冷水机组出水管301—第三温度传感器25—第二压力传感器24—冷却塔进水口101—冷却塔1—冷却塔出水口102—第一温度传感器21—冷却水循环泵2—第一压力传感器22—第二温度传感器23—第三电动阀13—冷水机组冷却侧进水302—水冷冷水机组3—水冷冷水机组出水管301。

所述水冷冷水机组出水管301和冷却塔进水口101之间设置有第三温度传感器25和第二压力传感器24，所述冷却塔出水口102和冷却水循环泵2之间设置有第一温度传感器21，冷却水循环泵2和板式换热器入口402之间设置有第一压力传感器22、第二温度传感器23，板式换热器出口401与冷水机组冷却侧进水302之间设置有第一电动阀11，冷水机组和板式换热器供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组3—水冷冷水机组出水管301—第三温度传感器25—第二压力传感器24—冷却塔进水口101—冷却塔1—冷却塔出水口102—第一温度传感器21—冷却水循环泵2—第一压力传感器22—第二温度传感器23—板式换热器入口402—板式换热器4—板式换热器出口401—第一电动阀11—冷水机组冷却侧进水302。

所述板式换热器出口401和冷却塔进水口101之间设置有第三温度传感器25、第二压力传感器24、第二电动阀12，所述冷却塔出水口102与冷却水循环泵2之间设置有第一温度传感器21，所述冷却水循环泵2和板式换热器入口402之间设置有第一压力传感器22、第二温度传感器23，板式换热器供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：第三温度传感器25—第二压力传感器24—冷却塔进水口101—冷却塔1—冷却塔出水口102—第一温度传感器21—冷却水循环泵2—第一压力传感器22—第二温度传感器23—板式换热器入口402—板式换热器4—板式换热器出口401—第二电动阀12—第三温度传感器25。

所述水冷冷水机组出口303与第二空调末端7之间设置有第三压力传感器27、第五温度传感器28，所述冷冻水循环泵5与水冷冷水机组进口304之间设置有第七温度传感器32、第五压力传感器31、电动阀15、第六温度传感器30、第四压力传感器29，冷水机组供冷冷冻水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组3—水冷冷水机组出口303—第三压力传感器27—第五温度传感器28—第二空调末端7—第一空调末端6—冷冻水循环泵5—第七温度传感器32—第五压力传感器31—电动阀15—第六温度传感器30—第四压力传感器29—水冷冷水机组进口304—水冷冷水机组3。

所述第二空调末端7和板式换热器冷冻水出口403之间设置有第六温度传感器30、第四压力传感器29、第四电动阀14、第三压力传感器27，冷冻水循环泵5与板式换热器冷冻水入口404之间设置有第七温度传感器32、第五压力传感器31，板式换热器供冷冷冻水循环时，冷却水经过路径为：第三压力传感器27—第五温度传感器28—第二空调末端7—第一空调末端6—冷冻水循环泵5—第七温度传感器32—第五压力传感器31—板式换热器冷冻水入口404—板式换热器4—板式换热器冷冻水出口403—第六温度传感器30—第四压力传感器29—第四电动阀14—第三压力传感器27。

所述板式换热器出口401与冷水机组冷却侧进水302之间设置有第四温度传感器26。冷却塔进水口101与冷却塔出水口102之间设置有第六电动阀16。所述板式换热器冷冻水入口404与第一空调末端6之间设置有第五电动阀15。

正常制冷模式

当室外湿球温度t＞12℃(可调)冷水机组在制冷模式下运行，此时冷却水泵入口的冷却水温度设定值冷却水温度传感器TIT/CW-1为20℃，通过冷却塔风机变频(优先)以及第六电动阀16控制此温度。正常制冷模式时阀门11、12、14关闭，13、15开启。

预冷模式

当室外湿球温度t≤12℃(可调)且冷却塔风机频率≤40Hz(可调)，此状况持续时间达到60分钟，声光报警，控制系统应重新设定冷却水温度设定值冷却塔出口温度传感器TIT/CW-1至13℃(根据冷机厂家最低温度要求确定)。检测冷却塔出水温度传感器TIT/CW-0≤17℃持续60分钟(可调)，声光报警。冷却水开始进入板式换热器，启动预冷模式此时把冷冻水出换热器的温度板式换热器温度传感器TIT/CW-3设定在14.5℃(可调)预冷模式时，调节电动阀11，12开度，维持在设定点14.5℃。

通过冷却台风机变频(优先)以及电动阀16保证≥13℃(根据冷机厂家最低温度要求确定)。

通过调节电动阀11，12的开度，控制通过冷凝器的冷却水量，维持冷凝器内冷凝压力，保证冷冻机的正常运行。该控制有冷机给出信号，经控制终端处理后，命令电动调节阀工作。

完全自由冷却模式

当冷却塔出水温度传感器TIT/CW-0TIT/CW-0达到10℃超过60分钟(可调)室外湿球温度t≤6℃(可调)且冷却塔风机频率≤40Hz(可调)，此状况持续时间达到60分钟，声光报警，控制系统应重新设定冷却塔出口温度传感器TIT/CW-1至12℃，关闭水冷冷水机组。冷水机组温度传感器TIT/CW-3达到12℃时，进入完全自由冷却模式，若高于12.5℃超过20分钟则声光报警，并切换到遇冷模式。

完全自由冷却模式阀门11、13关闭，12、14开启。

Claims (9)

1.一种数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：包括冷却塔(1)、冷却水循环泵(2)、水冷冷水机组(3)、板式换热器(4)、冷冻水循环泵(5)、第一空调末端(6)、第二空调末端(7)，所述水冷冷水机组(3)包括水冷冷水机组出水管(301)、冷水机组冷却侧进水(302)、水冷冷水机组出口(303)、水冷冷水机组进口(304)，所述板式换热器(4)包括板式换热器出口(401)、板式换热器入口(402)、板式换热器冷冻水出口(403)、板式换热器冷冻水入口(404)，所述冷却塔(1)的冷却塔进水口(101)与水冷冷水机组出水管(301)相连接，冷却塔出水口(102)通过冷却水循环泵(2)与板式换热器入口(402)相连接，所述板式换热器出口(401)分别与水冷冷水机组出水管(301)、冷水机组冷却侧进水(302)相连接，板式换热器冷冻水出口(403)与水冷冷水机组进口(304)相连接，所述板式换热器冷冻水入口(404)通过冷冻水循环泵(5)与第一空调末端(6)相连接，所述水冷冷水机组出口(303)与第二空调末端(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：所述水冷冷水机组出水管(301)与冷却塔进水口(101)之间设置有第三温度传感器(25)和第二压力传感器(24)，所述冷却塔出水口(102)与冷却水循环泵(2)之间设置有第一温度传感器(21)，冷却水循环泵(2)和冷水机组冷却侧进水(302)之间设置有第一压力传感器(22)、第二温度传感器(23)、第三电动阀(13)，冷水机组供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组(3)—水冷冷水机组出水管(301)—第三温度传感器(25)—第二压力传感器(24)—冷却塔进水口(101)—冷却塔(1)—冷却塔出水口(102)—第一温度传感器(21)—冷却水循环泵(2)—第一压力传感器(22)—第二温度传感器(23)—第三电动阀(13)—冷水机组冷却侧进水(302)—水冷冷水机组(3)—水冷冷水机组出水管(301)。

3.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：所述水冷冷水机组出水管(301)和冷却塔进水口(101)之间设置有第三温度传感器(25)和第二压力传感器(24)，所述冷却塔出水口(102)和冷却水循环泵(2)之间设置有第一温度传感器(21)，冷却水循环泵(2)和板式换热器入口(402)之间设置有第一压力传感器(22)、第二温度传感器(23)，板式换热器出口(401)与冷水机组冷却侧进水(302)之间设置有第一电动阀(11)，冷水机组和板式换热器供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组(3)—水冷冷水机组出水管(301)—第三温度传感器(25)—第二压力传感器(24)—冷却塔进水口(101)—冷却塔(1)—冷却塔出水口(102)—第一温度传感器(21)—冷却水循环泵(2)—第一压力传感器(22)—第二温度传感器(23)—板式换热器入口(402)—板式换热器(4)—板式换热器出口(401)—第一电动阀(11)—冷水机组冷却侧进水(302)。

4.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：所述板式换热器出口(401)和冷却塔进水口(101)之间设置有第三温度传感器(25)、第二压力传感器(24)、第二电动阀(12)，所述冷却塔出水口(102)与冷却水循环泵(2)之间设置有第一温度传感器(21)，所述冷却水循环泵(2)和板式换热器入口(402)之间设置有第一压力传感器(22)、第二温度传感器(23)，板式换热器供冷冷却水循环时，冷却水经过路径为：第三温度传感器(25)—第二压力传感器(24)—冷却塔进水口(101)—冷却塔(1)—冷却塔出水口(102)—第一温度传感器(21)—冷却水循环泵(2)—第一压力传感器(22)—第二温度传感器(23)—板式换热器入口(402)—板式换热器(4)—板式换热器出口(401)—第二电动阀(12)—第三温度传感器(25)。

5.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：所述水冷冷水机组出口(303)与第二空调末端(7)之间设置有第三压力传感器(27)、第五温度传感器(28)，所述冷冻水循环泵(5)与水冷冷水机组进口(304)之间设置有第七温度传感器(32)、第五压力传感器(31)、电动阀(15)、第六温度传感器(30)、第四压力传感器(29)，冷水机组供冷冷冻水循环时，冷却水经过路径为：水冷冷水机组(3)—水冷冷水机组出口(303)—第三压力传感器(27)—第五温度传感器(28)—第二空调末端(7)—第一空调末端(6)—冷冻水循环泵(5)—第七温度传感器(32)—第五压力传感器(31)—电动阀(15)—第六温度传感器(30)—第四压力传感器(29)—水冷冷水机组进口(304)—水冷冷水机组(3)。

6.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：所述第二空调末端(7)和板式换热器冷冻水出口(403)之间设置有第六温度传感器(30)、第四压力传感器(29)、第四电动阀(14)、第三压力传感器(27)，冷冻水循环泵(5)与板式换热器冷冻水入口(404)之间设置有第七温度传感器(32)、第五压力传感器(31)，板式换热器供冷冷冻水循环时，冷却水经过路径为：第三压力传感器(27)—第五温度传感器(28)—第二空调末端(7)—第一空调末端(6)—冷冻水循环泵(5)—第七温度传感器(32)—第五压力传感器(31)—板式换热器冷冻水入口(404)—板式换热器(4)—板式换热器冷冻水出口(403)—第六温度传感器(30)—第四压力传感器(29)—第四电动阀(14)—第三压力传感器(27)。

7.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：所述板式换热器出口(401)与冷水机组冷却侧进水(302)之间设置有第四温度传感器(26)。

8.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：冷却塔进水口(101)与冷却塔出水口(102)之间设置有第六电动阀(16)。

9.根据权利要求1所述的数据中心自然冷却节能系统，其特征在于：所述板式换热器冷冻水入口(404)与第一空调末端(6)之间设置有第五电动阀(15)。