本發(fā)明涉及一種冷卻系統(tǒng)，尤其涉及一種用于數(shù)據(jù)中心的自然冷卻系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著能源成本的不斷攀升與人們對(duì)綠色環(huán)保的重視，數(shù)據(jù)中心節(jié)能需求越來(lái)越強(qiáng)烈,自然冷卻技術(shù)是數(shù)據(jù)中心最有效和最常用的節(jié)能技術(shù)，能有效降低數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)電耗，提高電源使用效率。自然冷卻分為風(fēng)側(cè)自然冷卻和水側(cè)自然冷卻，水側(cè)自然冷卻由于技術(shù)簡(jiǎn)單可靠，且適用于大型數(shù)據(jù)中心而得到了廣泛應(yīng)用。
隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，耐高溫服務(wù)器的誕生，數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)了高溫服務(wù)器機(jī)房與普通服務(wù)器機(jī)房。兩種機(jī)房服務(wù)器的溫度適應(yīng)性不同，高溫服務(wù)器一般建議送風(fēng)溫度不高于35℃，普通服務(wù)器機(jī)房送風(fēng)溫度不高于27℃。但目前現(xiàn)有的水側(cè)自然冷卻只能提供一種溫度要求的冷凍水，這種自然冷卻系統(tǒng)運(yùn)用于有兩種溫度要求機(jī)房的數(shù)據(jù)中心，具有自然冷源的利用率低、能量消耗高的缺陷，進(jìn)而使冷水機(jī)的工作強(qiáng)度增加、使用壽命縮短。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種用于數(shù)據(jù)中心的自然冷卻系統(tǒng)及方法。
為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于數(shù)據(jù)中心的自然冷卻系統(tǒng)，包括冷卻水泵，它還包括高溫冷凍水泵、低溫冷凍水泵、換熱器、冷水機(jī)；冷卻水泵通過(guò)冷卻水管與換熱器的冷卻進(jìn)水口相連接；換熱器的冷卻出水口與冷水機(jī)的冷卻進(jìn)水口相連接；
冷卻水泵與換熱器之間設(shè)置有二號(hào)電動(dòng)閥；冷卻水泵與二號(hào)電動(dòng)閥之間的冷卻水管向右發(fā)出一條支路，支路的末端連接在換熱器與冷水機(jī)之間的冷卻水管上；支路上設(shè)置有一號(hào)電動(dòng)閥；
高溫冷凍水泵的出水口與換熱器的冷凍進(jìn)水口相連接；低溫冷凍水泵的出水口分為兩路，一路與冷水機(jī)的冷凍進(jìn)水口相連接，另一路連接在換熱器與高溫冷凍水泵之間的管道上；換熱器的冷凍出水口與冷水機(jī)的冷凍出水口通過(guò)冷凍水管相連接；
冷凍水管向上發(fā)出兩條支管，從左向右依次為高溫冷凍供水管、低溫冷凍供水管；換熱器與高溫冷凍供水管之間設(shè)置有三號(hào)電動(dòng)閥；高溫冷凍供水管和低溫冷凍供水管之間設(shè)置有四號(hào)電動(dòng)閥；
高溫冷凍供水管上設(shè)置有第一調(diào)節(jié)閥；低溫冷凍供水管上設(shè)置有第二調(diào)節(jié)閥。
高溫冷凍水泵與換熱器之間設(shè)置有單向閥；低溫冷凍水泵與冷水機(jī)之間設(shè)置有六號(hào)電動(dòng)閥；單向閥的出水口與六號(hào)電動(dòng)閥的進(jìn)水口之間設(shè)置有冷凍水管支路；冷凍水管支路上設(shè)置有五號(hào)電動(dòng)閥。
高溫冷凍水泵的進(jìn)水口與高溫冷凍回水管相連接；低溫冷凍水泵的進(jìn)水口與低溫冷凍回水管相連接；高溫冷凍回水管與低溫冷凍回水管通過(guò)連接管相連接；連接管上設(shè)置有七號(hào)電動(dòng)閥。
冷卻水泵的進(jìn)水口、冷水機(jī)的冷卻出水口均與室外冷卻塔相連接。高溫冷凍供水管、高溫冷凍回水管均與高溫機(jī)房的末端相連接。低溫冷凍供水管、低溫冷凍回水管均與普通機(jī)房的末端相連接。換熱器為板式換熱器或套管式換熱器。
本發(fā)明的具體使用方法為：對(duì)冷卻水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將冷卻水溫進(jìn)行分段預(yù)設(shè)定，預(yù)設(shè)定的溫度范圍為：冷卻水溫≤15.5℃、15.5℃＜冷卻水溫≤22.5℃、冷卻水溫＞22.5℃；根據(jù)監(jiān)測(cè)到的冷卻水溫的不同，進(jìn)行以下操作：
a、當(dāng)冷卻水溫≤15.5℃時(shí)，啟動(dòng)全自然冷卻工作模式；首先將高溫冷凍水泵6、六號(hào)電動(dòng)閥14、冷水機(jī)10、一號(hào)電動(dòng)閥2關(guān)閉，打開(kāi)七號(hào)電動(dòng)閥15、低溫冷凍水泵13、五號(hào)電動(dòng)閥12、冷卻水泵1、二號(hào)電動(dòng)閥3；高溫冷凍回水通過(guò)七號(hào)電動(dòng)閥15與低溫冷凍回水混合后由低溫冷凍水泵13加壓，再經(jīng)過(guò)換熱器4與冷卻水進(jìn)行換熱，使冷凍水溫達(dá)到設(shè)定值17℃；
然后打開(kāi)三號(hào)電動(dòng)閥5、四號(hào)電動(dòng)閥8，將冷凍水分別送入高溫冷凍供水管和低溫冷凍水供水管，兩個(gè)管道中的進(jìn)水量分別通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥7、第二調(diào)節(jié)閥9進(jìn)行調(diào)節(jié)；
b、當(dāng)15.5℃＜冷卻水溫≤22.5℃時(shí)，啟動(dòng)自然冷卻機(jī)械制冷模式；首先打開(kāi)高溫冷凍水泵6、低溫冷凍水泵13、冷卻水泵1、冷水機(jī)10；再打開(kāi)二號(hào)電動(dòng)閥3、三號(hào)電動(dòng)閥5、六號(hào)電動(dòng)閥14；同時(shí)關(guān)閉一號(hào)電動(dòng)閥2、五號(hào)電動(dòng)閥12、四號(hào)電動(dòng)閥8、七號(hào)電動(dòng)閥15；使高溫冷凍水泵6對(duì)高溫冷凍回水進(jìn)行加壓、低溫冷凍水泵13對(duì)低溫冷凍回水進(jìn)行加壓；
高溫冷凍回水加壓后形成高溫冷凍出水并進(jìn)入換熱器4與冷卻水換熱，換熱后高溫冷凍水溫度小于設(shè)定值24℃，然后通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥7的水量調(diào)節(jié)作用將高溫冷凍水送入數(shù)據(jù)中心高溫機(jī)房末端；
低溫冷凍回水加壓后形成的低溫冷凍出水進(jìn)入冷水機(jī)10降溫，使低溫冷凍出水溫度控制在設(shè)定值17℃，然后經(jīng)過(guò)第二調(diào)節(jié)閥9的調(diào)節(jié)后送入數(shù)據(jù)中心普通機(jī)房末端；
c、當(dāng)冷卻水溫＞22.5℃時(shí)，啟動(dòng)全制冷模式；首先關(guān)閉高溫冷凍水泵6、五號(hào)電動(dòng)閥12；打開(kāi)七號(hào)電動(dòng)閥15、低溫冷凍水泵13、六號(hào)電動(dòng)閥14、冷水機(jī)10；使高溫冷凍回水與低溫冷凍回水經(jīng)過(guò)混合后，由低溫冷凍水泵13加壓送入冷水機(jī)10；
然后關(guān)閉二號(hào)電動(dòng)閥3、三號(hào)電動(dòng)閥5，打開(kāi)冷卻水泵1、一號(hào)電動(dòng)閥2、四號(hào)電動(dòng)閥8，使混合加壓后的冷凍水與進(jìn)入冷水機(jī)10的冷卻水進(jìn)行熱交換并降溫至設(shè)定值17℃，然后將其分別送入高溫機(jī)房末端和普通機(jī)房末端，用第一調(diào)節(jié)閥7、第二調(diào)節(jié)閥9開(kāi)度調(diào)節(jié)進(jìn)入機(jī)房末端的進(jìn)水量。
本發(fā)明可以提供兩種溫度要求的冷凍水分別滿足數(shù)據(jù)中心高溫機(jī)房和普通機(jī)房的用冷需求；分溫度供水可以增加生產(chǎn)高溫冷凍水的自然冷卻時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)室外自然冷源最大限度的利用，與普通的水側(cè)自然冷卻相比更加節(jié)能；可以減少冷水機(jī)工作時(shí)間、降低冷水機(jī)工作強(qiáng)度并延長(zhǎng)冷水機(jī)使用壽命。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖。
圖中：1、冷卻水泵；2、一號(hào)電動(dòng)閥；3、二號(hào)電動(dòng)閥；4、換熱器；5、三號(hào)電動(dòng)閥；6、高溫冷凍水泵；7、第一調(diào)節(jié)閥；8、四號(hào)電動(dòng)閥；9、第二調(diào)節(jié)閥；10、冷水機(jī)；11、單向閥；12、五號(hào)電動(dòng)閥；13、低溫冷凍水泵；14、六號(hào)電動(dòng)閥；15、七號(hào)電動(dòng)閥。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明包括冷卻水泵1，它還包括高溫冷凍水泵6、低溫冷凍水泵13、換熱器4、冷水機(jī)10；冷卻水泵1通過(guò)冷卻水管與換熱器4的冷卻進(jìn)水口相連接；換熱器4的冷卻出水口與冷水機(jī)10的冷卻進(jìn)水口相連接；換熱器4為板式換熱器或套管式換熱器；
冷卻水泵1與換熱器4之間設(shè)置有二號(hào)電動(dòng)閥3；冷卻水泵1與二號(hào)電動(dòng)閥3之間的冷卻水管向右發(fā)出一條支路，支路的末端連接在換熱器4與冷水機(jī)10之間的冷卻水管上；支路上設(shè)置有一號(hào)電動(dòng)閥2；
高溫冷凍水泵6的出水口與換熱器4的冷凍進(jìn)水口相連接；低溫冷凍水泵13的出水口分為兩路，一路與冷水機(jī)10的冷凍進(jìn)水口相連接，另一路連接在換熱器與高溫冷凍水泵之間的管道上；換熱器4的冷凍出水口與冷水機(jī)10的冷凍出水口通過(guò)冷凍水管相連接；
冷凍水管向上發(fā)出兩條支管，從左向右依次為高溫冷凍供水管、低溫冷凍供水管；換熱器4與高溫冷凍供水管之間設(shè)置有三號(hào)電動(dòng)閥5；高溫冷凍供水管和低溫冷凍供水管之間設(shè)置有四號(hào)電動(dòng)閥8；
高溫冷凍供水管上設(shè)置有第一調(diào)節(jié)閥7；低溫冷凍供水管上設(shè)置有第二調(diào)節(jié)閥9。
高溫冷凍水泵6與換熱器4之間設(shè)置有單向閥11；低溫冷凍水泵13與冷水機(jī)10之間設(shè)置有六號(hào)電動(dòng)閥14；單向閥11的出水口與六號(hào)電動(dòng)閥14的進(jìn)水口之間設(shè)置有冷凍水管支路；冷凍水管支路上設(shè)置有五號(hào)電動(dòng)閥12。
高溫冷凍水泵6的進(jìn)水口與高溫冷凍回水管相連接；低溫冷凍水泵13的進(jìn)水口與低溫冷凍回水管相連接；高溫冷凍回水管與低溫冷凍回水管通過(guò)連接管相連接；連接管上設(shè)置有七號(hào)電動(dòng)閥15。
冷卻水泵1的進(jìn)水口、冷水機(jī)10的冷卻出水口均與室外冷卻塔相連接。高溫冷凍供水管、高溫冷凍回水管均與高溫機(jī)房的末端相連接。低溫冷凍供水管、低溫冷凍回水管均與普通機(jī)房的末端相連接。
本發(fā)明的具體使用方法為：對(duì)冷卻水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將冷卻水溫進(jìn)行分段預(yù)設(shè)定，預(yù)設(shè)定的溫度范圍為：冷卻水溫≤15.5℃、15.5℃＜冷卻水溫≤22.5℃、冷卻水溫＞22.5℃（預(yù)設(shè)定的溫度值可調(diào)）；根據(jù)監(jiān)測(cè)到的冷卻水溫的不同，進(jìn)行以下操作：
a、當(dāng)冷卻水溫≤15.5℃時(shí)，啟動(dòng)全自然冷卻工作模式；首先將高溫冷凍水泵6、六號(hào)電動(dòng)閥14、冷水機(jī)10、一號(hào)電動(dòng)閥2關(guān)閉，打開(kāi)七號(hào)電動(dòng)閥15、低溫冷凍水泵13、五號(hào)電動(dòng)閥12、冷卻水泵1、二號(hào)電動(dòng)閥3；高溫冷凍回水通過(guò)七號(hào)電動(dòng)閥15與低溫冷凍回水混合后由低溫冷凍水泵13加壓，再經(jīng)過(guò)換熱器4與冷卻水進(jìn)行換熱，使冷凍水溫達(dá)到設(shè)定值17℃（可調(diào)）；
然后打開(kāi)三號(hào)電動(dòng)閥5、四號(hào)電動(dòng)閥8，將冷凍水分別送入高溫冷凍供水管和低溫冷凍水供水管，兩個(gè)管道中的進(jìn)水量分別通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥7、第二調(diào)節(jié)閥9進(jìn)行調(diào)節(jié)；此時(shí)高溫冷凍水與低溫冷凍水的供水溫度相同，均為17℃。
b、當(dāng)15.5℃＜冷卻水溫≤22.5℃時(shí)，啟動(dòng)自然冷卻機(jī)械制冷模式；首先打開(kāi)高溫冷凍水泵6、低溫冷凍水泵13、冷卻水泵1、冷水機(jī)10；再打開(kāi)二號(hào)電動(dòng)閥3、三號(hào)電動(dòng)閥5、六號(hào)電動(dòng)閥14；同時(shí)關(guān)閉一號(hào)電動(dòng)閥2、五號(hào)電動(dòng)閥12、四號(hào)電動(dòng)閥8、七號(hào)電動(dòng)閥15；使高溫冷凍水泵6對(duì)高溫冷凍回水進(jìn)行加壓、低溫冷凍水泵13對(duì)低溫冷凍回水進(jìn)行加壓；
高溫冷凍回水加壓后形成高溫冷凍出水并進(jìn)入換熱器4與冷卻水換熱，換熱后高溫冷凍水溫度小于設(shè)定值24℃（可調(diào)），然后通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥7的水量調(diào)節(jié)作用將高溫冷凍水送入數(shù)據(jù)中心高溫機(jī)房末端；
低溫冷凍回水加壓后形成的低溫冷凍出水進(jìn)入冷水機(jī)10降溫，使低溫冷凍出水溫度控制在設(shè)定值17℃（可調(diào)），然后經(jīng)過(guò)第二調(diào)節(jié)閥9的調(diào)節(jié)后送入數(shù)據(jù)中心普通機(jī)房末端；該狀態(tài)時(shí)，高溫冷凍水與低溫冷凍水的供水溫度不同。
c、當(dāng)冷卻水溫＞22.5℃時(shí)，啟動(dòng)全制冷模式；首先關(guān)閉高溫冷凍水泵6、五號(hào)電動(dòng)閥12；打開(kāi)七號(hào)電動(dòng)閥15、低溫冷凍水泵13、六號(hào)電動(dòng)閥14、冷水機(jī)10；使高溫冷凍回水與低溫冷凍回水經(jīng)過(guò)混合后，由低溫冷凍水泵13加壓送入冷水機(jī)10；
然后關(guān)閉二號(hào)電動(dòng)閥3、三號(hào)電動(dòng)閥5，打開(kāi)冷卻水泵1、一號(hào)電動(dòng)閥2、四號(hào)電動(dòng)閥8，使混合加壓后的冷凍水與進(jìn)入冷水機(jī)10的冷卻水進(jìn)行熱交換并降溫至設(shè)定值17℃（可調(diào)），然后將其送入高溫機(jī)房末端和普通機(jī)房末端，用第一調(diào)節(jié)閥7、第二調(diào)節(jié)閥9開(kāi)度調(diào)節(jié)進(jìn)入機(jī)房末端的水量。該狀態(tài)時(shí)，高溫冷凍水與低溫冷凍水的供水溫度相同，均為17℃。
本發(fā)明能根據(jù)冷卻水溫的不同開(kāi)啟三種不同的冷卻模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)室外冷源的梯級(jí)利用，從而達(dá)到節(jié)能的目的；與普通的水側(cè)自然冷卻相比，提高了數(shù)據(jù)中心高溫機(jī)房的供水溫度，從而增加節(jié)能空間、提高高溫機(jī)房水側(cè)自然冷卻時(shí)長(zhǎng)，并提高冷水機(jī)使用效率。
上述實(shí)施方式并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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