CN214407145U - 冷却塔风扇控制系统及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种冷却塔风扇控制系统及制冷系统。该冷却塔风扇控制系统用于制冷系统，制冷系统包括至少一制冷设备，冷却塔风扇控制系统包括：冷却塔，冷却塔包括第一风扇和第二风扇；水温检测器，水温检测器设置于制冷设备的出水管道上，用于检测当制冷系统的制冷设备均处于自动控制状态时出水管道中的水温；变频器，变频器与第一风扇和第二风扇电连接，变频器用于当第一风扇和第二风扇先后以相同的运行频率启动后，根据水温调整第一风扇的运行频率和第二风扇的运行频率。该冷却塔风扇控制系统可以减小能耗，避免水温大幅度震荡，提高制冷系统的稳定性。

Description

冷却塔风扇控制系统及制冷系统

技术领域

本申请涉及制冷技术领域，尤其涉及一种冷却塔风扇控制系统及制冷系统。

背景技术

冷却塔常用于数据中心机房的制冷和散热中。数据中心制冷系统一般分为冷冻系统和冷却系统，冷冻系统负责给机房提供冷源，并让冷冻水带走机房交换的热量，经过冷机或板式换热器时，冷却泵工作，冷冻水和冷却水交换热量，使得冷冻水温度降低，冷却水携带冷却水释放的热量送到冷却塔，冷却塔最后将热量释放到大自然中，因此，在这个过程中，冷却塔起到重要作用。冷却塔一般至少有两个风扇，可以依据实际冷却的需要将风扇工作的数量增加或减少。而在现有技术中在进行冷却塔风扇加机控制时(也即，将工作的风扇数量增加)，一般是先启动一个风扇，再将该风扇的频率提高再开启另一个风扇。但由于这种冷却塔风扇控制系统的一个风扇先提高了频率，在室外温度偏低时就会容易使得单风扇处于较高频率运行时间过长，从而增加了制冷系统的能耗；其次，还容易引起冷却塔无法快速反应，导致制冷系统水温大幅度震荡，降低了制冷系统的稳定性。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种冷却塔风扇控制系统及制冷系统，以至少部分地解决上述问题。

本申请的第一方面，提供了一种冷却塔风扇控制系统，用于制冷系统，所述制冷系统包括至少一制冷设备，所述冷却塔风扇控制系统包括：冷却塔，所述冷却塔包括第一风扇和第二风扇；水温检测器，所述水温检测器设置于所述制冷设备的出水管道上，用于检测当所述制冷系统的所述制冷设备均处于自动控制状态时所述出水管道中的水温；变频器，所述变频器与所述第一风扇和所述第二风扇电连接，所述变频器用于当所述第一风扇和所述第二风扇先后以相同的运行频率启动后，根据所述水温调整所述第一风扇的运行频率和所述第二风扇的运行频率。

可选地，当所述出水管道中的水温大于预设水温时，所述变频器提高所述第一风扇的运行频率和所述第二风扇的运行频率；当所述出水管道中的水温小于所述预设水温时，所述变频器降低所述第一风扇的运行频率和所述第二风扇的运行频率。

可选地，所述冷却塔风扇控制系统还包括：启停控制模块，所述启停控制模块与所述第一风扇和/或所述第二风扇电连接，用于启动或关停所述第一风扇和所述第二风扇。

可选地，所述冷却塔风扇控制系统还包括：延时控制模块，所述延时控制模块与所述启停控制模块电连接，用于在所述水温大于所述预设水温时，使所述启停控制模块延迟第一预设时间后启动所述第一风扇；在所述第一风扇启动后，使所述启停控制模块延迟第二预设时间后启动所述第二风扇；和/ 或，在所述水温大于所述预设水温时，使所述启停控制模块延迟第三预设时间后关停所述第一风扇；在所述第一风扇关停后，使所述启停控制模块延迟第四预设时间后关停第二风扇。

可选地，所述冷却塔风扇控制系统还包括：设置单元，所述设置单元用于设置所述预设水温、第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间中至少其一。

可选地，所述设置单元包括人机显示界面。

可选地，所述冷却塔风扇控制系统还包括：温湿度传感器，所述温湿度传感器设置于所述冷却塔的室外，用于检测室外温度和室外湿度以确定所述预设水温的取值。

可选地，所述冷却塔风扇控制系统还包括PLC，用于对所述水温的数据进行处理。

可选地，所述制冷设备还包括冷机和板式换热器；所述出水管道包括所述冷机的出水管道、所述板式换热器的出水管道、所述冷却塔的出水管道。

根据本申请的第二方面，提供了一种制冷系统，其包括上述第一方面提供的冷却塔风扇控制系统。

本申请实施例中的冷却塔风扇控制系统，由于其水温检测器可以用于检测当制冷系统的制冷设备均处于自动控制状态时出水管道中的水温，变频器可以用于当第一风扇和第二风扇先后以相同的运行频率启动后，根据水温调整第一风扇的运行频率和第二风扇的运行频率。因而避免了现有技术中对冷却塔风扇先加频再加机导致的单风扇处于较高频率运行时间过长，增加了制冷系统的能耗的问题；此外还防止了因冷却塔无法快速反应而导致的制冷系统水温大幅度震荡，提高了制冷系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本申请的冷却塔风扇控制系统的系统结构图。

附图标记说明：

1、冷却塔；11、第一风扇；12、第二风扇；2、水温检测器；3、变频器； 4、启停控制模块；5、延时控制模块；6、设置单元；7、温湿度传感器；8、控制器。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

本申请的第一方面，提供了一种冷却塔风扇控制系统，用于制冷系统，所述制冷系统包括至少一制冷设备，所述冷却塔风扇控制系统包括：冷却塔 1，所述冷却塔1包括第一风扇11和第二风扇12；水温检测器2，所述水温检测器2设置于所述制冷设备的出水管道上，用于检测当所述制冷系统的所述制冷设备均处于自动控制状态时所述出水管道中的水温；变频器3，所述变频器3与所述第一风扇11和所述第二风扇12电连接，所述变频器3用于当所述第一风扇11和所述第二风扇12先后以相同的运行频率启动后，根据所述水温调整所述第一风扇11的运行频率和所述第二风扇12的运行频率。

本申请实施例中的冷却塔风扇控制系统，由于其水温检测器2可以用于检测当制冷系统的制冷设备均处于自动控制状态时出水管道中的水温，变频器3可以用于当第一风扇11和第二风扇12先后以相同的运行频率启动后，根据水温调整第一风扇11的运行频率和第二风扇12的运行频率。因而避免了现有技术中对冷却塔风扇先加频再加机导致的单风扇处于高频率运行时间过长，增加了制冷系统的能耗的问题；此外还防止了因冷却塔无法快速反应而导致的制冷系统水温大幅度震荡，提高了制冷系统的稳定性。

冷却塔常用于数据中心机房的制冷和散热中。数据中心的制冷系统一般分为冷冻系统和冷却系统，冷冻系统负责给机房提供冷源，并让冷冻水带走机房交换的热量，经过冷机或板式换热器时，冷却泵工作，冷冻水和冷却水交换热量，使得冷冻水温度降低，冷却水携带冷却水释放的热量送到冷却塔，冷却塔最后将热量释放到大自然中，因此，在这个过程中，冷却塔起到重要作用。

数据中心的制冷系统中的冷冻系统(也称冷冻侧)的制冷设备一般包括空调、冷冻泵等，其通过水管连接，水管中有冷冻水；冷却系统(也称冷却侧)的制冷设备一般包括冷却塔、冷却泵等，其也通过水管连接，水管中有冷却水。需要说明的是，制冷设备还有冷机和板式换热器，是冷冻水和冷却水进行热量交换的场所，因此冷机和板式换热器都是既属于冷冻侧又属于冷却侧。冷冻侧中的冷冻水流的方向形成一个闭环，具体地，若冷冻水首先从冷机的出水管道流出，则流向空调，再从空调流向冷冻泵，再流向板式换热器，并在板式换热器处与冷却水进行换热，最后换完热后流向冷机内再进行一次换热，最后形成流向的闭环。冷却侧中的冷却水流的方向形成一个闭环，具体地，若冷却水首先从冷却塔的出水管道流出，则流向冷却泵，再从冷却泵流向板式换热器，并在板式换热器处与冷冻水进行换热，再流向冷机，并在冷机与冷却水再次进行热量交换，最后换完热后流向冷却塔，形成流向的闭环。

本申请实施例中的冷却塔风扇控制系统中，可以完成冷却塔的风扇的加减机，即增加或减少风扇的运行的个数。需要说明的是，第一风扇11和第二风扇12都有散热的功能，而在实际使用时可能只需一个风扇运行即可完成散热，而在另一些时候则去需要两个同时运转，因此加减机具有很重要的作用。

具体地，水温检测器2设置于制冷设备的出水管道上，用于检测当制冷系统的制冷设备均处于自动控制状态时出水管道中的水温，变频器3与第一风扇11和第二风扇12电连接，变频器3用于当第一风扇11和第二风扇12 先后以相同的运行频率启动后，根据水温调整第一风扇11的运行频率和第二风扇12的运行频率。

可以理解的是，本申请实施例中所述的第一风扇11和第二风扇12先后以相同运行频率启动后，可以是第一风扇11先启动也可以是第二风扇12先启动，本申请不进行限制。作为一个便于理解的例子，可以是当第一风扇11 运行后经过一段时间，冷却塔1的制冷效果不能满足需求时，第二风扇12 启动。

本申请实施例中第一风扇11和第二风扇12先后启动，运行频率相同，也就是说在加机前不改变运行频率，当第一风扇11和第二风扇12同运行频率启动后，变频率再对运行频率进行调整。

具体地，当所述出水管道中的水温大于预设水温时，所述变频器3提高所述第一风扇11的运行频率和所述第二风扇12的运行频率；当所述出水管道中的水温小于所述预设水温时，所述变频器降低所述第一风扇11的运行频率和所述第二风扇12的运行频率。

需要说明的是，制冷设备处于自动控制状态时指的是制冷系统中当前参与换热且存在自动控制状态的制冷设备处于自动控制状态。需要指出的是，与冷机不同，板式换热器是一种机械式的制冷设备，其并不存在自动控制状态，当然在任何时候也都无需处于自动控制状态。在一些制冷系统的制冷散热情况下，并不需要所有制冷设备都参与换热，例如，在制冷系统的第一个可行的制冷模式下，冷却水和冷冻水只在板式换热器中进行热量交换，冷机不参与换热，因此冷机无需处于自动控制状态；而在第二个可行的制冷模式下，冷却水与冷冻水只在冷机中进行热量交换，而此时板式换热器不参与换热，冷机需要处于自动控制状态；而在第三个可行的制冷模式下，冷却水和冷冻水需在板式散热器和冷机都进行热量交换，因此板式换热器和冷机都是参与换热的，因此冷机需要处于自动控制状态。

本实施例中，有多个出水管道，水温检测器2可设置于不同的出水管道上，而制冷系统包括冷机和板式换热器，出水管道包括冷机的出水管道、板式换热器的出水管道、冷却塔1的出水管道。

本实施例中，水温检测器2可以是一种水温传感器，其种类本申请实施例不进行限制。

在一个优选实施例中，当处于上述的第一个可选的制冷模式下，水温检测器设置于冷机的冷冻水的出水管道上，以检测在所述制冷设备均处于自动状态时所述的出水管道的水温；当处于上述的第二个可选的制冷模式下，水温检测器设置于冷却塔的出水管道上，以检测在所述制冷设备均处于自动状态时所述的出水管道的水温；当处于上述的第三个可选的制冷模式下，水温检测器设置于板式换热器的冷冻水的出水管道上，以检测在所述制冷设备均处于自动状态时所述的出水管道的水温。

为了便于进行说明，下面将水温检测器2所实际设置的出水管道位置称为采集点。

具体地，本实施例中冷却塔风扇控制系统存在一个控制器8，可以对水温检测器2检测的水温数据进行处理，控制器8与水温检测器2电连接。可选地，冷却塔风扇控制系统包括PLC，用于对所述水温的数据进行处理。以 PLC作为控制器的核心部件，效率高，控制效果好。

由于上述三个可行的制冷模式中，本实施例中的冷却塔风扇控制系统的原理类似，为了便于说明本实施例中的冷却塔风扇控制系统，下面将均以上述第一种可行的制冷模式中进行示例性说明。

在一个实施例中,所述冷却塔起停控制系统还包括启停控制模块4，所述启停控制模块4与所述第一风扇11和所述第二风扇12电连接，用于启动或关停所述第一风扇11和/或所述第二风扇12。

具体地，启停控制模块4与控制器8电连接，并被控制器8控制。该启停控制模块4可以在整个冷却塔风扇控制系统中接受控制器8控制以开启或关闭第一风扇11和/或第二风扇12。需要注意的是，在本实施例中，启动或关闭第一风扇11和/或第二风扇12需要满足一些条件，例如水温检测器2 检测的水温大于预设水温。

在一个可选的实施例中，启停控制模块4的功能可以由变频器完成，此时变频器除可用于调整第一风扇11和第二风扇12的运行频率外，还能够控制第一风扇11和第二风扇12的开启和关停。

在一可选实施例中，本申请实施例中的冷却塔风扇控制系统还包括延时控制模块5，可以使第一风扇11和第二风扇12延迟一段时间在进行打开或关闭。具体地，延时控制模块5与所述启停控制模块4电连接，用于在所述水温大于所述预设水温时，使所述启停控制模块4延迟第一预设时间后启动所述第一风扇11；在所述第一风扇11启动后，使所述启停控制模块4延迟第二预设时间后启动所述第二风扇12；和/或，在所述水温大于所述预设水温时，使所述启停控制模块4延迟第三预设时间后关停所述第一风扇11；在所述第一风扇11关停后，使所述启停控制模块4延迟第四预设时间后关停第二风扇12。

本申请实施例中延时控制模块5可以起到延时控制冷却塔1启动与关停的作用，从而保证了冷却塔1不会因测量的水温一直在预设温度上下波动导致冷却塔1的反复启动停止，进而保证了制冷效果，还能避免因冷却塔1反复启动所造成的使用寿命降低。

本实施例中，预设水温的确定方式本申请实施例不进行限制，可以是依据用户经验直接设置，也可以是用户根据一个特定的对应关系得到一个合适的预设水温，只要可以满足实际制冷和冷却的需求即可。

当然，在本实施例中，第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间可以由用户进行设置，其可以相等也可以不相等，本申请实施例不进行限制。

为了便于进行理解，下面使用一个具体的例子对本实施例的冷却塔风扇控制系统进行说明。

当制冷系统的制冷设备都处于自动控制状态时，第一风扇11和第二风扇 12都处于关停状态，水温检测器2检测的出水管道的水温大于预设水温时，延时控制模块5延迟第一预设时间(以20s为例)后使启停控制模块4以一个较低的运行频率(以30Hz为例)启动第一风扇11，随后第一风扇11以30Hz 运行，若水温检测器2检测的出水管道的水温仍大于预设水温，延时控制模块5延时第二预设时间(以30s为例)后使启停控制模块4以与第一风扇11 相同的30Hz运行频率启动第二风扇12，第一风扇11和第二风扇12同时以 30Hz运行，若水温检测器2检测的出水管道的水温仍大于预设水温，则变频器3将第一风扇11和第二风扇12的30Hz运行频率同频提高到一个较高的运行频率(例如48Hz)进行运行；

当制冷系统的制冷设备都处于自动控制状态时，第一风扇11和第二风扇 12都已处于启动状态，水温检测器2检测的出水管道的水温小于预设水温时，则变频器3将第一风扇11和第二风扇12的较高的48Hz运行频率同频降低到一个较低的运行频率(例如30Hz)进行运行，第一风扇11和第二风扇12维持相同的30Hz运行；若水温检测器2检测的出水管道的水温仍小于预设水温，延时控制模块5延迟第三预设时间(以20s为例)后使启停控制模块4关停第一风扇11，随后第二风扇12仍以30Hz运行，若水温检测器2检测的出水管道的水温仍小于预设水温，延时控制模块延时第四预设时间(以30s为例) 后使启停控制模块4关停第二风扇12。

应当理解，该示例不作为对本申请实施例中的限制。

以上示例可以看出，本实施例中的冷却塔风扇控制系统能够完成第一风扇11和第二风扇12的先加机再加频，先减频再减机。这使得通过本申请的冷却塔风扇控制系统，冷却塔1可以快速反应，其第一风扇11和第二风扇 12能够稳定调节运行频率，从而消除水温的震荡性，大大提高系统的安全性和稳定性。

为了便于对冷却塔风扇控制系统的一些参数进行设置，所述冷却塔风扇控制系统还包括：设置单元6，所述设置单元6用于设置所述预设水温、第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间中至少其一。

具体地，设置单元6与控制器8电连接，控制器8处理设置的值。

本申请实施例不限制设置单元6的具体构成，可以是固定的设置按键，直接用固定按键进行设置。在一个可选的实施例中，所述设置单元6包括人机显示界面。也就是说，用户可以在人机显示界面中可视化地对预设水温、第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间进行设置，人机显示界面上可以显示当前的设定值和其他系统参数等，因此，能够便于用户的操作和对制冷系统以及冷却塔风扇控制系统的状态进行查看和设置。

在一个实施例中，设置单元6为电脑，电脑上包括人机显示界面，其中人机显示界面是制冷系统对应的上位机控制界面。当然，包括上位机控制界面的也可以不是电脑，例如是PAD等终端设备、制冷设备上的可触摸屏幕等，本申请亦不进行限制。

在一个可选实施例中，所述冷却塔风扇控制系统还包括：温湿度传感器 7，所述温湿度传感器7设置于所述冷却塔1的室外，用于检测室外温度和室外湿度以确定所述预设水温的取值。

具体地，温湿度传感器7与控制器8电连接，并将检测到的室外温度和室外湿度传给控制器8进行处理。值得注意的是，本申请实施例中不限制该温湿度传感器7的室外具体安装位置，可以是设置在冷却塔1处于室外的塔体上，也可以是放在其他位置。其具体型号本申请亦不进行限制，作为一个示例，可以是成本较低的DHT11或DHT22温湿度传感器，也可以是能够实时显示检测值温湿度传感器，本实施例不进行限制。

需要说明的是，温湿度传感器7检测的室外温度和室外湿度可用于确定室外湿球温度。室外湿球温度是冷却塔1的一个重要参数，一般随外界天气的变化而变化，其物理意义在于能够反映水能够在冷却塔1中被冷却到的极限温度。也就是说，将预设水温与其进行关联，根据由室外温度和室外湿度确定的室外湿球温度确定预设水温的取值，从而可以使得本实施例的冷却塔1制冷效果最大化。

具体地，室外湿球温度可对应于合适的预设温度的一个取值区间，用户可从取值区间内取一个合适值设置为预设水温。

在一个可选实施例中，控制器8通过温湿度传感器7检测的室外温度和室外湿度确定出一个预设温度，设置单元6的人机显示界面上可显示出该预设温度的值，以便于在用户对预设温度进行设置时进行参考。

由此可见，本申请实施例中的冷却塔风扇控制系统，由于其水温检测器 2可以用于检测当制冷系统的制冷设备均处于自动控制状态时出水管道中的水温，变频器3可以用于当第一风扇11和第二风扇12先后以相同的运行频率启动后，根据水温调整第一风扇11的运行频率和第二风扇12的运行频率。因而避免了现有技术中对冷却塔风扇先加频再加机导致的单风扇处于较高频率运行时间过长，增加了制冷系统的能耗的问题；此外还防止了因冷却塔无法快速反应而导致的制冷系统水温大幅度震荡，提高了制冷系统的稳定性。

根据本申请的第二方面，提供了一种制冷系统，其包括上述第一方面提供的冷却塔风扇控制系统。

具体地，该制冷系统至少可包括冷机、冷冻泵、空调、板式换热器、冷却泵、冷却塔，冷却塔也属于冷却塔风扇控制系统的一部分。

由于本申请实施例中的制冷系统包括上述的冷却塔风扇控制系统，因而避免了现有技术中对冷却塔风扇先加频再加机导致的单风扇处于高频率运行时间过长，增加了制冷系统的能耗的问题；此外还防止了因冷却塔无法快速反应而导致的制冷系统水温大幅度震荡，提高了制冷系统的稳定性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种冷却塔风扇控制系统，其特征在于，用于制冷系统，所述制冷系统包括至少一制冷设备，所述冷却塔风扇控制系统包括：

冷却塔，所述冷却塔包括第一风扇和第二风扇；

水温检测器，所述水温检测器设置于所述制冷设备的出水管道上，用于检测当所述制冷系统的所述制冷设备均处于自动控制状态时所述出水管道中的水温；

变频器，所述变频器与所述第一风扇和所述第二风扇电连接，所述变频器用于当所述第一风扇和所述第二风扇先后以相同的运行频率启动后，根据所述水温调整所述第一风扇的运行频率和所述第二风扇的运行频率。

2.根据权利要求1所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，当所述出水管道中的水温大于预设水温时，所述变频器提高所述第一风扇的运行频率和所述第二风扇的运行频率；当所述出水管道中的水温小于所述预设水温时，所述变频器降低所述第一风扇的运行频率和所述第二风扇的运行频率。

3.根据权利要求2所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，所述冷却塔风扇控制系统还包括：

启停控制模块，所述启停控制模块与所述第一风扇和所述第二风扇电连接，用于启动或关停所述第一风扇和/或所述第二风扇。

4.根据权利要求3所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，所述冷却塔风扇控制系统还包括：

延时控制模块，所述延时控制模块与启停控制模块电连接，用于在所述水温大于所述预设水温时，使所述启停控制模块延迟第一预设时间后启动所述第一风扇；在所述第一风扇启动后，使所述启停控制模块延迟第二预设时间后启动所述第二风扇；和/或，

在所述水温大于所述预设水温时，使所述启停控制模块延迟第三预设时间后关停所述第一风扇；在所述第一风扇关停后，使所述启停控制模块延迟第四预设时间后关停第二风扇。

5.根据权利要求4所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，所述冷却塔风扇控制系统还包括：

设置单元，所述设置单元用于设置所述预设水温、第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间中至少其一。

6.根据权利要求5所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，所述设置单元包括人机显示界面。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，所述冷却塔风扇控制系统还包括：

温湿度传感器，所述温湿度传感器设置于所述冷却塔的室外，用于检测室外温度和室外湿度以确定所述预设水温的取值。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，所述冷却塔风扇控制系统还包括PLC，用于对所述水温的数据进行处理。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的冷却塔风扇控制系统，其特征在于，所述制冷设备还包括冷机和板式换热器；所述出水管道包括所述冷机的出水管道、所述板式换热器的出水管道、所述冷却塔的出水管道。

10.一种制冷系统，其特征在于，包括：如权利要求1-9中任意一项所述的冷却塔风扇控制系统。

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