CN220528423U - 数据中心冷却系统及数据中心 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据中心冷却系统及数据中心，所述系统包括：干湿球温度计，设置于数据中心中；第一板式冷却器，第一板式冷却器的进水端与数据中心的出水端相连，第一板式冷却器的出水端通过第一支路与数据中心的进水端相连；机械制冷装置，机械制冷装置的进水端通过第二支路与第一板式冷却器的出水端相连，机械制冷装置的出水端与数据中心的进水端相连；冷却塔，与第一板式冷却器构成冷却水循环，与机械制冷装置构成制冷剂循环；第一电磁阀，设置于所述第一支路上；第二电磁阀，设置于所述第二支路上。本申请能够集成机械制冷装置与复合式蒸发冷却模块，简化现场施工、安装、运输的工作量，简化冷却系统架构，降低了冷却系统的能耗。

Description

数据中心冷却系统及数据中心

技术领域

本申请涉及冷却技术领域，特别涉及一种数据中心冷却系统及数据中心。

背景技术

随着数据中心行业的发展，人们对于PUE(PowerUsageEffectiveness，电源使用效率)的要求越来越高。

目前，数据中心冷却系统是采用机械制冷模块和复合式蒸发冷却模块串联运行的方案。

此种方案功耗较大，工程量大，控制逻辑复杂。

实用新型内容

本申请提供一种数据中心冷却系统及数据中心，从而能够集成机械制冷装置与复合式蒸发冷却模块，简化现场施工、安装、运输的工作量，简化了冷却系统的控制逻辑，降低了冷却系统的能耗。

第一方面，本申请实施例提供一种数据中心冷却系统，该系统包括：

干湿球温度计，设置于数据中心中，用于检测所述数据中心内的干球温度和湿球温度；

第一板式冷却器，所述第一板式冷却器的进水端与所述数据中心的出水端相连，所述第一板式冷却器的出水端通过第一支路与所述数据中心的进水端相连，用于对所述数据中心的循环水进行一次冷却；

机械制冷装置，所述机械制冷装置的进水端通过第二支路与所述第一板式冷却器的出水端相连，所述机械制冷装置的出水端与所述数据中心的进水端相连，用于对所述循环水进行二次冷却；

冷却塔，与所述第一板式冷却器构成冷却水循环，与所述机械制冷装置构成制冷剂循环；

第一电磁阀，设置于所述第一支路上，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第一支路开闭；

第二电磁阀，设置于所述第二支路上，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第二支路开闭。

可选地，所述机械制冷装置包括：

氟泵，所述氟泵的进液端与冷却塔相连，所述氟泵的出液端与蒸发器的进液端相连，用于向所述蒸发器传输制冷剂；

所述蒸发器，所述蒸发器的进水端与所述第一板式冷却器的出水端相连，所述蒸发器的出水端通过所述第二支路与所述数据中心的出水端连接，用于通过制冷剂液体对所述循环水进行二次冷却；

所述氟泵一侧并联有第一旁通阀。

可选地，所述机械制冷装置还包括：

压缩机，所述压缩机的出液端与冷却塔相连，所述压缩机的进液端与蒸发器的出液端相连，用于增大蒸发器内制冷剂蒸气的压力，将所述制冷剂蒸气抽取到所述冷却塔中；所述压缩机一侧还并联有第二旁通阀。

可选地，所述冷却塔包括：

冷凝器，用于对所述冷却水进行冷凝，并使冷凝后的所述冷却水在重力作用下流入填料中，还用于对制冷剂蒸气进行冷凝，并使冷凝后的所述制冷剂蒸气在重力作用下流入所述机械制冷装置中；

填料，设置于所述冷凝器下方，用于延长所述冷却水的停留时间、以及增加所述冷却水的传热面积。

预冷段，设置于所述冷凝器下方，用于对所述冷却水进行冷却；

喷淋泵，用于对所述预冷段进行喷淋。

可选地，所述系统还包括：

冷却水泵，所述冷却水泵的进水端与所述第一板式冷却器相连，所述冷却水泵的出水端与所述冷却塔的进水端相连。

可选地，所述系统还包括：

第二板式冷却器，所述第二板式冷却器的进水端与所述数据中心的出水端相连，所述第二板式冷却器的出水端通过第三支路与所述数据中心的进水端相连，用于对所述数据中心的循环水进行冷却；

第三电磁阀，设置于所述第三支路中，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第三支路开闭。

可选地，所述冷却塔还包括：

干冷器，设置于冷凝器上方，与所述第二板式冷却器相连，用于对所述循环水进行冷却。

第二方面，本申请实施例提供一种数据中心，包括：如第一方面所述的数据中心冷却系统。

在上述技术方案中，数据中心冷却系统设置有第一板式冷却器、机械制冷装置、冷却塔，从而能够集成机械制冷装置与复合式蒸发冷却模块，精简了冷却系统的架构，降低了现场施工、安装、运输的工作量，简化了冷却系统的控制逻辑，并且机械制冷装置以及冷却塔能够根据干球温度和湿球温度的条件分时段、情况进行工作，降低了冷却系统的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种数据中心冷却系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种数据中心冷却系统的结构示意图

图3是本申请实施例提供的一种数据中心冷却系统的控制方法的流程图；

图4是本申请实施例提供的另一种数据中心冷却系统的控制方法的流程图。

附图标记说明

10——数据中心 20——第一板式冷却器 21——第二板式冷却器

30——机械制冷装置 31——蒸发器 32——压缩机

33——氟泵 40——冷却塔 41——冷凝器

42——喷淋泵 43——预冷段 44——填料

45——水盘 46——干冷器 50——冷却水泵

V1——第一电磁阀 V2——第二电磁阀 V3——第三电磁阀

P1——第一旁通阀 P2——第二旁通阀

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

目前，数据中心冷却系统是采用机械制冷模块和复合式蒸发冷却模块串联运行的方案，其中，复合式蒸发冷却机组为采用冷凝器进行降温的机组。

对于用户来说，此种方案冷却系统运行工作量大、能耗较大。

基于此，本申请实施例提供一种数据中心冷却系统、控制方法及数据中心，将机械制冷模块和复合式蒸发冷却机组集成，从而减小冷却系统现场施工、安装、运输的工作量，同时机械制冷装置、冷却塔能够根据干球温度和湿球温度分时段进行工作，降低了冷却系统的能耗。

本申请实施例提供一种数据中心冷却系统，图1是本申请实施例提供的数据中心冷却系统的结构示意图，如图1所示，该数据中心冷却系统包括：

干湿球温度计，设置于数据中心10中，用于检测所述数据中心10内的干球温度和湿球温度；

第一板式冷却器20，所述第一板式冷却器20的进水端与所述数据中心10的出水端相连，所述第一板式冷却器20的出水端通过第一支路与所述数据中心10的进水端相连，用于对所述数据中心10的循环水进行一次冷却；

机械制冷装置30，所述机械制冷装置30的进水端通过第二支路与所述第一板式冷却器20的出水端相连，所述机械制冷装置30的出水端与所述数据中心10的进水端相连，用于对所述循环水进行二次冷却；

冷却塔40，与所述第一板式冷却器20构成冷却水循环，与所述机械制冷装置30构成制冷剂循环；

第一电磁阀V1，设置于所述第一支路上，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第一支路开闭；

第二电磁阀V2，设置于所述第二支路上，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第二支路开闭。

示例地，可以用其他仪器来检测数据中心10内的干球温度和湿球温度。

其中，当干湿球温度计检测到数据中心10内的干球温度和湿球温度满足第一预设条件时，第一电磁阀V1关闭、第二电磁阀V2开启，此时数据中心10内的循环水经过第一板式冷却器20后，可以流经机械制冷装置30，进行冷却，冷却后的循环水经第二电磁阀V2所在的第二支路，回流到数据中心10，该冷却模式为无水自然冷却模式。

当干湿球温度计检测到数据中心10内的干球温度和湿球温度满足第二预设条件时，第一电磁阀V1开启，第二电磁阀V2关闭，此时数据中心10内的循环水，经第一板式冷却器20进行一次冷却后，经过第一电磁阀V1所在的第一支路，回流到数据中心10。该冷却模式为蒸发冷却模式，在该冷却模式下冷却塔40与第一板式冷却器20构成冷却水循环，为流经第一板式冷却器20的循环水冷却降温。在该冷却模式下，冷却塔40与第一板式冷却器20构成冷却水循环，为流经第一板式冷却器20的循环水冷却降温。

当干湿球温度计检测到数据中心10内的干球温度和湿球温度满足第三预设条件时，第一电磁阀V1关闭，第二电磁阀V2开启，此时数据中心10内的循环水，经第一板式冷却器20进行一次冷却后，流经机械制冷装置30，进行二次冷却，机械制冷装置30中的制冷剂流经冷却塔40冷却后，在重力作用下回流到机械制冷装置30，为流经机械制冷装置30的循环水冷却降温，然后循环水经过第二电磁阀V2所在的第二支路，回流到数据中心10。该冷却模式为机械制冷模式，在该模式下冷却塔40与机械制冷装置30构成制冷剂循环，为流经机械制冷装置30的循环水冷却降温。在该冷却模式下，冷却塔40与第一板式冷却器20构成冷却水循环，为流经第一板式冷却器20的循环水冷却降温。

示例地，第一预设条件可以为干球温度小于第一阈值；第二预设条件可以为干球温度不小于第一阈值且所述湿球温度小于第二阈值；第三预设条件可以为湿球温度不小于第三阈值。其中，第一阈值、第二阈值、第三阈值可以依据实际场景而定，本公开在此未做限定。

在上述技术方案中，数据中心冷却系统设置有第一板式冷却器、机械制冷装置、冷却塔，从而能够集成机械制冷装置与复合式蒸发冷却模块，精简了冷却系统的架构，降低了现场施工、安装、运输的工作量，简化了冷却系统的控制逻辑，并且机械制冷装置以及冷却塔能够根据干球温度和湿球温度的条件分时段、情况进行工作，降低了冷却系统的能耗。

如图2所示，所述机械制冷装置30包括：

氟泵33，所述氟泵33的进液端与冷却塔40相连，所述氟泵33的出液端与蒸发器31的进液端相连，用于向所述蒸发器31传输制冷剂；

所述蒸发器31，所述蒸发器31的进水端与所述第一板式冷却器20的出水端相连，所述蒸发器31的出水端通过所述第二支路与所述数据中心10的出水端连接，用于通过制冷剂液体对所述循环水进行冷却；

所述氟泵33一侧并联有第一旁通阀P1。

在无水自然冷却模式下，第一旁通阀P1关闭，氟泵33处于工作状态，经第一板式冷却器20冷却后的循环水流经蒸发器31后，蒸发器31内的制冷剂吸收循环水的热量，汽化成制冷剂蒸气，制冷剂蒸气进入冷却塔40冷却后，制冷剂在重力作用下回流经氟泵33，进入蒸发器31中，再次吸收循环水的热量，汽化成制冷剂蒸气，从而降低循环水的温度，达到对循环水进行冷却的效果，其中，制冷剂蒸气吸收的热量由风机送往室外。

这样，在无水自然冷却模式下的能耗包括氟泵33的能耗和风机的能耗，与机械制冷模块和复合式蒸发冷却模块串联相比，降低了数据中心冷却系统的能耗。

在一种可能的实施例中，所述机械制冷装置30还包括：

压缩机32，所述压缩机32的出液端与冷却塔40相连，所述压缩机32的进液端与蒸发器31的出液端相连，用于增大蒸发器31内制冷剂蒸气的压力，将所述制冷剂蒸气抽取到所述冷却塔40中；所述压缩机32一侧还并联有第二旁通阀P2。

在机械制冷模式下，此时第二旁通阀P2关闭，第一旁通阀P1开启，压缩机32处于工作状态。在该冷却模式下，经第一板式冷却器20冷却后的循环水将流入蒸发器31内，蒸发器31内的制冷剂蒸气将流入压缩机32，这时，蒸发器31内的低压制冷剂蒸气将被压缩成为高压制冷剂蒸气，以进入冷却塔40中冷凝，冷凝后的制冷剂经第一旁通阀P1进入蒸发器31中，汽化吸热，与循环水进行换热，从而降低循环水的温度，达到对循环水进行冷却的效果。

压缩机可以配置市电，因而机械制冷模式的能耗可以为压缩机的能耗。压缩机可以与冷却系统中蓄冷罐联合使用，蓄冷罐可按市电断电时长进行设置，满足整个冷却系统不间断制冷的需求。

在一种可能的实施例中，所述冷却塔40包括：

冷凝器41，用于对所述冷却水进行冷凝，并使冷凝后的所述冷却水在重力作用下流入填料44中，还用于对制冷剂进行冷凝，并使冷凝后的所述制冷剂在重力作用下流入所述机械制冷装置30中；

填料44，设置于所述冷凝器41下方，用于延长所述冷却水的停留时间、以及增加所述冷却水的传热面积。

预冷段43，设置于所述冷凝器41下方，用于对所述冷却水进行冷却；

喷淋泵42，用于对所述预冷段43进行喷淋。

其中，预冷段43可以根据室外工况和供水温度选配。

在蒸发冷却模式下，数据中心10内的循环水经由第一板式冷却器20后，与第一板式冷却器20中的冷却水进行热交换，热交换后的冷却水进入冷却塔40中，冷凝器41将对冷却水进行冷凝，并使冷凝后的冷却水在重力作用下流入预冷段43中，此时喷淋泵42处于开启状态，经过喷淋泵42、预冷段43、填料44冷却后的冷却水在水盘45中与室外空气进行热交换，以此延长冷却水的时间、以及增加冷却水的传热面积，增加散热量，降低冷却水温度。

其中，机械制冷装置30可以为蒸发器31。当冷却模式为机械制冷模式时，经增压后的制冷剂蒸气进入冷凝器41中，对制冷剂蒸气进行冷凝，并使冷凝后的制冷剂在重力作用下流入蒸发器31中，与蒸发器内的循环水进行换热，从而降低循环水的温度，达到对循环水进行二次冷却的效果。

在一种可能的实施例中，所述系统还包括：

冷却水泵50，所述冷却水泵50的进水端与所述第一板式冷却器20相连，所述冷却水泵50的出水端与所述冷却塔40的进水端相连。

示例地，在无水自然冷却模式和机械制冷模式下，冷却水泵50关闭。

在蒸发冷却模式下，冷却水泵50开启，流经第一板式换热器20的循环水与第一板式冷却器20中的冷却水进行热交换，实现循环水的冷却降温，热交换后的冷却水在冷却水泵50的作用下，进入冷却塔40中，经喷淋泵42喷洒、预冷段43冷却、填料44换热后、在水盘45与空气(由风机送入)进行热交换，流回第一板式换热器20。风机、冷却水泵50均配置UPS电源。这样，在蒸发冷却模式下的能耗包括冷却水泵50的能耗和风机的能耗，与机械制冷模块和复合式蒸发冷却模块串联相比，降低了数据中心冷却系统的能耗。

在一种可能的实施例中，所述系统还包括：

第二板式冷却器21，所述第二板式冷却器21的进水端与所述数据中心10的出水端相连，所述第二板式冷却器21的出水端通过第三支路与所述数据中心10的进水端相连，用于对所述数据中心10的循环水进行冷却；

第三电磁阀V3，设置于所述第三支路中，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第三支路开闭。

当干湿球温度计检测到数据中心10内的干球温度和湿球温度满足第三预设条件时，可以控制第三电磁阀V3开启，数据中心10内的循环水流经第二板式冷却器21，对循环水进行冷却。该冷却模式为干工况冷却模式。

可以理解的，当干球温度小于第一阈值时，可以单独开启第三电磁阀V3，也可以单独开启第二电磁阀V2，还可以将第二电磁阀V2、第三电磁阀V3同时开启。

在一种可能的实施例中，所述冷却塔40还包括：

干冷器46，设置于冷凝器41上方，与所述第二板式冷却器21相连，用于对所述循环水进行冷却。

在干工况冷却模式下，数据中心10内的循环水流经第二板式冷却器21后，与第二板式冷却器21中的冷却水进行热交换，实现循环水的冷却降温，热交换后的冷却水在干冷器泵的作用下流入干冷器46中，通过干冷器46外的空气来冷却干冷器46内的冷却水，降低冷却水的温度。该干工况冷却模式下的能耗仅包括干冷器泵的能耗，从而降低了冷却系统的能耗。

本申请实施例提供一种如上文所述的数据中心冷却系统的控制方法，图3是本申请实施例提供的数据中心冷却系统的控制方法的流程图，如图3和图4所示，该数据中心冷却系统的控制方法包括：

S301，获取数据中心10内的干球温度、湿球温度；

S302，当干球温度小于第一阈值时，控制第二电磁阀V2开启、第一电磁阀V1关闭、冷却水泵50关闭；

S303，当干球温度不小于第一阈值且湿球温度小于第二阈值时，控制第一电磁阀V1开启、第二电磁阀V2关闭、冷却水泵50开启；

S304，当湿球温度不小于第三阈值时，控制第二电磁阀V2开启、第一电磁阀关闭、冷却水泵50开启。

在一种可能的实施例中，所述方法还包括：

S305，当干球温度小于第一阈值时，控制第一电磁阀V1关闭、第二电磁阀V2关闭、冷却水泵50关闭、第三电磁阀V3开启。

本申请实施例提供的一种数据中心，包括：如上文所述的数据中心冷却系统。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (8)

1.一种数据中心冷却系统，其特征在于，所述系统包括：

干湿球温度计，设置于数据中心中，用于检测所述数据中心内的干球温度和湿球温度；

第一板式冷却器，所述第一板式冷却器的进水端与所述数据中心的出水端相连，所述第一板式冷却器的出水端通过第一支路与所述数据中心的进水端相连，用于对所述数据中心的循环水进行一次冷却；

机械制冷装置，所述机械制冷装置的进水端通过第二支路与所述第一板式冷却器的出水端相连，所述机械制冷装置的出水端与所述数据中心的进水端相连，用于对所述循环水进行二次冷却；

冷却塔，与所述第一板式冷却器构成冷却水循环，与所述机械制冷装置构成制冷剂循环；

第一电磁阀，设置于所述第一支路上，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第一支路开闭；

第二电磁阀，设置于所述第二支路上，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第二支路开闭。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械制冷装置包括：

氟泵，所述氟泵的进液端与冷却塔相连，所述氟泵的出液端与蒸发器的进液端相连，用于向所述蒸发器传输制冷剂；

所述蒸发器，所述蒸发器的进水端与所述第一板式冷却器的出水端相连，所述蒸发器的出水端通过所述第二支路与所述数据中心的出水端连接，用于通过制冷剂液体对所述循环水进行二次冷却；

所述氟泵一侧并联有第一旁通阀。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述机械制冷装置还包括：

压缩机，所述压缩机的出液端与冷却塔相连，所述压缩机的进液端与蒸发器的出液端相连，用于增大蒸发器内制冷剂蒸气的压力，将所述制冷剂蒸气抽取到所述冷却塔中；所述压缩机一侧还并联有第二旁通阀。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却塔包括：

冷凝器，用于对所述冷却水进行冷凝，并使冷凝后的所述冷却水在重力作用下流入填料中，还用于对制冷剂蒸气进行冷凝，并使冷凝后的所述制冷剂蒸气在重力作用下流入所述机械制冷装置中；

填料，设置于所述冷凝器下方，用于延长所述冷却水的停留时间、以及增加所述冷却水的传热面积；

预冷段，设置于所述冷凝器下方，用于对所述冷却水进行冷却；

喷淋泵，用于对所述预冷段进行喷淋。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

冷却水泵，所述冷却水泵的进水端与所述第一板式冷却器相连，所述冷却水泵的出水端与所述冷却塔的进水端相连。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二板式冷却器，所述第二板式冷却器的进水端与所述数据中心的出水端相连，所述第二板式冷却器的出水端通过第三支路与所述数据中心的进水端相连，用于对所述数据中心的循环水进行冷却；

第三电磁阀，设置于所述第三支路中，用于根据所述干湿球温度计检测的结果，控制所述第三支路开闭。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述冷却塔还包括：

干冷器，设置于冷凝器上方，与所述第二板式冷却器相连，用于对所述循环水进行冷却。

8.一种数据中心，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的数据中心冷却系统。