一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统及其运转方法与流程

本发明属于制冷与空调技术领域，具体涉及一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统及其运转方法。

背景技术：

云计算时代的数据中心，用户一方面要求数据中心保持高可用性特点，能够安全、高效的运营；另一方面，要求尽可能的降低能源消和和运行成本。同事，数据中心必须具备灵活的拓展能力，以应对多变的业务需求以及运行过程中的不确定因素。

空调制冷系统用于保证数据中心的安全运行，防止it设备因无法得以冷却而宕机。根据最新统计，机房空调系统占整个数据中心的电耗比例达到45%左右，其耗能、耗费较重。

目前，中国政府部门实行了电力供应峰谷不同电价政策，采用需求侧管理的水蓄冷技术来达到削峰填谷，是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效的解决途径之一。各地区也出台了各项有关促进蓄冷空调工程发展的政策，推动了蓄冷空调技术的发展和应用。水蓄冷技术不但适用于新建项目，也适合应用于改造项目。可以使用常规冷水机组，适用于常规供冷系统的扩容和改造。

现有专利中，公告号为205014701u的实用新型专利公开了一种制冷水蓄冷节能中央空调系统，包括制冷压缩机、水冷凝器、气体传热装置、储能装置和循环水泵，解决了传统机房空调机组全年运行压缩机所导致的的耗能大的问题，而且其室内装置结构简单紧凑，占据数据中心机房的面积较小，减小了数据中心机房建设成本。但是，该实用新型提供的方案运行方式单一，结构过于简单，节能效果不明显，不适合大型数据中心使用。

因此，提供一种水蓄冷制冷系统用于数据中心，是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的机房空调系统耗能、耗费较重的难题，提供一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统，以提高数据中心的运行可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统，包括常规运行管道、蓄冷管道和放冷管道，所述常规运行管道包括通过依次通过管道连接的集水器、冷冻泵、制冷主机、冷却泵、冷却塔，冷却塔连接制冷主机，制冷主机连接分水器；所述蓄冷管道包括依次通过管道连接的蓄冷泵、制冷主机、放冷泵和蓄冷罐，蓄冷罐与蓄冷泵连接；所述放冷管道包括通过管道连接的集水器、蓄冷泵、蓄冷罐、放冷泵和分水器。

作为优选，所述集水器内返回末端回水。

作为优选，所述分水器连接末端空调的供水端。

作为优选，所述管道上设有若干个阀门。

一种数据中心机房专用空调冷冻水系统，包括上述水蓄冷制冷系统和冷冻水型机房空调。上述的一种数据中心水蓄冷制冷系统，是专门为中大型数据中心机房专门设计制造的高可靠性的集中式冷源，其是一种利用水的显热储存冷量的系统，与数据中心配套安装于机房内的冷冻水型机房空调一起组成了数据中心机房专用的空调冷冻水系统。

一种根据上述常规运行管道的电子设备散热方法，包括以下步骤：（1）末端回水经集水器返回管道；（2）末端回水经冷冻泵进入制冷主机降温冷却；（3）经分水器送往末端空调；（4）完成对数据中心内的电子设备的散热。

一种根据上述蓄冷管道的低温水动态储存方法，包括以下步骤：（1）蓄冷罐中的水经过蓄冷泵进入制冷主机；（2）在制冷主机的蒸发器内冷却；（3）经放冷泵到达蓄冷罐；（4）回到步骤1，实现低温水在蓄冷罐内动态储存。

一种上述放冷管道的供冷方法，包括以下步骤：（1）蓄冷罐中的水经过放冷泵进入分水器；（2）由分水器分配到末端空调，对机房内设备进行冷却；（3）升温后的水经集水器、蓄冷泵再次进入蓄冷罐；（4）再次由步骤（1）进行循环。当制冷主机发生故障时，为保证数据中心机房内的设备安全运行，防止it设备因过热而宕机，制冷系统该方法进行运转，如此循环，保证数据中心机房在一定时间内安全运行，提高系统可靠性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统及其运转方法，是一种根据空调全日负荷及所选择蓄冷设备的特性进行设计的系统及其运转方法。数据中心设备负荷的加载是一个渐进的过程，因此在数据中心的运行初期，本方案中提供的水蓄冷制冷系统的运行模式为：夜间制备冷水，日间投入运行。在有合理分时峰、谷电差价的地区，夜间利用低谷电蓄冷罐进行蓄冷，白天利用蓄冷罐夜间存储的冷量进行放冷。由于蓄冷罐的蓄冷量约为整个空调系统20min的蓄冷量，而数据中心刚开始运行时的设备负载可能只有设计负荷的20％以下，单个蓄冷罐可以至少保证系统运行初期100min的运行。这样可以有效减少冷水机组的开启时间，对于大型的数据中心，由于冷水机组的容量都比较大，节能的效果是非常明显的。

此外，本发明方法原理可靠，步骤简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统的结构示意图。

图2是本发明提供的常规运行管道的运转模式图。

图3是本发明提供的蓄冷管道的运转模式图。

图4是本发明提供的放冷管道的运转模式图。

其中，1-集水器，2-冷冻泵，3-制冷主机，4-冷却泵，5-冷却塔，6-分水器，7-蓄冷泵，8-蓄冷罐，9-放冷泵，10-末端回水，11-末端空调。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统，包括常规运行管道、蓄冷管道和放冷管道，所述常规运行管道包括通过依次通过管道连接的集水器1、冷冻泵2、制冷主机3、冷却泵4、冷却塔5，冷却塔5连接制冷主机6，制冷主机6连接分水器6；所述蓄冷管道包括依次通过管道连接的蓄冷泵7、制冷主机3、放冷泵9和蓄冷罐8，蓄冷罐8与蓄冷泵7连接；所述放冷管道包括通过管道连接的集水器1、蓄冷泵7、蓄冷罐8、放冷泵9和分水器6。

在本实施例中，所述集水器1内返回末端回水10。

在本实施例中，所述分水器6连接末端空调11的供水端。

在本实施例中，所述管道上设有若干个阀门。

本发明还提供了一种数据中心机房专用空调冷冻水系统，包括上述水蓄冷制冷系统和冷冻水型机房空调。上述的一种数据中心水蓄冷制冷系统，是专门为中大型数据中心机房专门设计制造的高可靠性的集中式冷源，其是一种利用水的显热储存冷量的系统，与数据中心配套安装于机房内的冷冻水型机房空调一起组成了数据中心机房专用的空调冷冻水系统。

如图2所示，本发明提供的一种根据上述常规运行管道的电子设备散热方法，包括以下步骤：（1）末端回水10经集水器1返回管道；（2）末端回水10经冷冻泵2进入制冷主机3降温冷却；（3）经分水器6送往末端空调11；（4）完成对数据中心内的电子设备的散热。

如图3所示，本发明提供的一种根据上述蓄冷管道的低温水动态储存方法，包括以下步骤：（1）蓄冷罐8中的水经过蓄冷泵7进入制冷主机3；（2）在制冷主机3的蒸发器内冷却；（3）经放冷泵9到达蓄冷罐8；（4）回到步骤1，实现低温水在蓄冷罐8内动态储存。

如图4所示，本发明提供的一种上述放冷管道的供冷方法，包括以下步骤：（1）蓄冷罐8中的水经过放冷泵9进入分水器6；（2）由分水器6分配到末端空调11，对机房内设备进行冷却；（3）升温后的水经集水器1、蓄冷泵7再次进入蓄冷罐8；（4）再次由步骤（1）进行循环。当制冷主机3发生故障时，为保证数据中心机房内的设备安全运行，防止it设备因过热而宕机，制冷系统该方法进行运转，如此循环，保证数据中心机房在一定时间内安全运行，提高系统可靠性。

本发明提供的一种用于数据中心的水蓄冷制冷系统及其运转方法，是一种根据空调全日负荷及所选择蓄冷设备的特性进行设计的系统及其运转方法。数据中心设备负荷的加载是一个渐进的过程，因此在数据中心的运行初期，本方案中提供的水蓄冷制冷系统的运行模式为：夜间制备冷水，日间投入运行。在有合理分时峰、谷电差价的地区，夜间利用低谷电蓄冷罐进行蓄冷，白天利用蓄冷罐夜间存储的冷量进行放冷。由于蓄冷罐的蓄冷量约为整个空调系统20min的蓄冷量，而数据中心刚开始运行时的设备负载可能只有设计负荷的20％以下，单个蓄冷罐可以至少保证系统运行初期100min的运行。这样可以有效减少冷水机组的开启时间，对于大型的数据中心，由于冷水机组的容量都比较大，使用本方案后节能的效果是非常明显的。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。