数据中心冷源系统及其运行流程的制作方法

文档序号:13733143阅读:398来源:国知局

本发明涉及一种制冷系统,更具体地说,它涉及一种数据中心冷源系统及其运行流程。



背景技术:

计算机用户经常关注计算机微处理器的速度(例如,兆赫兹和吉赫兹)。许多人忘记这一速度经常伴随有成本--更高电功率消耗。对于一两个家用个人电脑,这一额外功率在与运行家中的许多其它电器的成本相比时可以忽略不计。但是在其中可以操作数以千计的微处理器的数据中心应用中,电功率要求可能很重要。

功率消耗的提高在成本上对运营商来说有两方面的负担。数据中心运营商不仅必须为操作它的许多计算机支付电费,而且也必须为冷却计算机付费。这是因为按照简单物理定律,所有功率根据能量守恒定律到最后都转换成了热能。装配于单个母板上的一对微处理器实际功率为200~400瓦特或者更多功率。将该数字乘以数千(或者数万)就不难估算出大型数据中心中的大量的计算机同时工作会产生多么庞大的热量热量。

因此,去除所有热的成本也可能是操作大型数据中心的主要成本。该成本通常涉及到使用形式为电力和天然气的甚至更多能量来为制冷器、冷凝器、泵、风扇、冷却塔和其它有关部件供给能量使其正常工作。对于一个大型的数据中心,降温非常重要,因为虽然微处理器对于高温并不像生物一样敏感,但是热量的累加一般会引起微处理器发生错误和故障的概率大量增加。总而言之,这样的系统就需要电力以运行芯片并且需要更多电力以冷却芯片。

随着现代社会各行各业对数据的大量需求,加上互联网的不断完善,大型数据中心飞速发展。数据中心服务器运行时产生很多热量,而服务器必须在常温下才能正常运行,这就需要专用的冷却系统来对此进行冷却,并且数据中心的特殊性在于全年24小时不间断运行,相应的对冷却系统的要求也是不间断运行;另外一方面数据中心是高耗能设备,设计本系统即考虑了安全稳定性,同时兼顾了最大限度的节能。

原有数据中心冷源系统缺点:

1、冷水机组对数据中心机房直接供冷,无法利用过渡季节及冬季的室外冷量,能耗高;

2、由于数据中心是全年24小时不间断运行,数据中心有后备ups,当一旦发生供电故障时会造成冷水机组停止运行继而影响数据中心运行;

3、冷水机组直接供冷,送往数据中心的水温一般有1-2度温度震荡;

4、当数据中心的负载突然增加(比如在几分钟内负载从20%增加到90%以上),冷水机组来不及响应可能造成服务器过热而瘫痪。



技术实现要素:

针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种数据中心冷源系统及其运行流程。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种数据中心冷源系统,包括室温监控组件和冷却组件,所述室温监控组件包括室外湿球温度传感器,所述冷却组件包括依次连接的冷却塔、冷却泵、冷水机和一次冷冻泵,所述冷却部件还包括蓄能水箱和二次冷冻泵,所述蓄能水箱的两端分别连接在一次冷却泵和二次冷却泵上,所述二次冷却泵上连接有通向数据中心的供水管道,所述数据中心上还连通有回水管道,所述回水管道上连接有倣式冷却塔,所述倣式冷却塔单向连通蓄能水箱,所述供水管道内设有供水温度传感器,所述回水管道内设有回水管道传感器。

如权利要求1所述的数据中心冷源系统的运行流程,包括以下步骤,(1)当室外湿球温度+4度<数据中心工艺供水温度,此时冷源部分可停止运行,工艺冷却部分二次泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门开度;(2)室外湿球温度逐步升高,当数据中心工艺供水温度<室外湿球温度+4度<数据中心工艺回水温度,此时外部自然冷不能完全满足供冷需要,只能利用一部分,剩余的冷量需要冷水主机提供,此时冷源部分冷水机组、一次冷冻泵、冷却泵及冷却塔投入运行,根据冷水机组出水温度及蓄能水箱温度自动调节冷水机组的运行;当冷水机组出水温度<蓄能水箱温度-1度,冷水机组自动待机,当冷水机组出水温度>蓄能水箱温度+1度,冷水机组自动恢复运行,工艺冷却部分二次冷冻泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门开度;(3)当室外湿球温度+4度>数据中心工艺回水温度,此时自然冷量已经完全利用不了,必须靠冷水主机提供冷量,此时冷源部分冷水机组、一次冷冻泵、冷却泵及冷却塔投入运行,根据冷水机组出水温度及蓄能水箱温度自动调节冷水机组的运行;当冷水机组出水温度<蓄能水箱温度-1度,冷水机组自动待机,当冷水机组出水温度>蓄能水箱温度+1度,冷水机组自动恢复运行,工艺冷却部分二次泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门开度。

本发明相对现有技术相比具有以下优点:最大限度的利用过渡季节及冬季自然冷量,大大降低了整套冷源系统的工作能耗,且冷源部分与工艺冷水部分相对独立,冷源部分设备的变化不会影响工艺冷水。

具体实施方式

下面对本发明数据中心冷源系统及其运行流程实施例做进一步说明。

一种数据中心冷源系统,包括室温监控组件和冷却组件,室温监控组件包括室外湿球温度传感器,冷却组件包括依次连接的冷却塔、冷却泵、冷水机组和一次冷冻泵,冷却部件还包括蓄能水箱和二次冷冻泵,蓄能水箱的两端分别连接在一次冷却泵和二次冷却泵上,二次冷却泵上连接有通向数据中心的供水管道,数据中心上还连通有回水管道,回水管道上连接有倣式冷却塔,倣式冷却塔单向连通蓄能水箱,供水管道内设有供水温度传感器,回水管道内设有回水管道传感器。

如权利要求1所述的数据中心冷源系统的运行流程,包括以下步骤,(1)当室外湿球温度+4度<数据中心工艺供水温度,此时冷源部分可停止运行,工艺冷却部分二次泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门开度;(2)室外湿球温度逐步升高,当数据中心工艺供水温度<室外湿球温度+4度<数据中心工艺回水温度,此时外部自然冷不能完全满足供冷需要,只能利用一部分,剩余的冷量需要冷水主机提供,此时冷源部分冷水机组、一次冷冻泵、冷却泵及冷却塔投入运行,根据冷水机组出水温度及蓄能水箱温度自动调节冷水机组的运行;当冷水机组出水温度<蓄能水箱温度-1度,冷水机组自动待机,当冷水机组出水温度>蓄能水箱温度+1度,冷水机组自动恢复运行,工艺冷却部分二次冷冻泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门开度;(3)当室外湿球温度+4度>数据中心工艺回水温度,此时自然冷量已经完全利用不了,必须靠冷水主机提供冷量,此时冷源部分冷水机组、一次冷冻泵、冷却泵及冷却塔投入运行,根据冷水机组出水温度及蓄能水箱温度自动调节冷水机组的运行;当冷水机组出水温度<蓄能水箱温度-1度,冷水机组自动待机,当冷水机组出水温度>蓄能水箱温度+1度,冷水机组自动恢复运行,工艺冷却部分二次冷冻泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门开度。

管路链接关系:

冷源部分:冷水机和冷却塔通过冷却泵相连,用于冷水机组散热;冷水机和蓄能水箱通过一次冷冻泵相连,用于冷源输出;

工艺冷水部分:蓄能水箱出口、阀f6、阀f7和数据中心冷源入口通过二次冷冻泵相连,用于数据中心冷源输送,并通过阀f6、阀f7开度调节输出温度;数据中心工艺回水和闭式冷却塔、蓄能水箱、阀f3、f4、f5相连,阀f3、f4、f5根据室外湿球温度调整开启关闭(同时控制闭式冷却塔的启停)。

a、当室外湿球温度+4度<数据中心工艺供水温度,此时冷源部分可停止运行,工艺冷却部分二次冷冻泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门f6、f7开度,此时冷却塔部分阀门f3关闭,f4、f5打开;

此种工作模式完全利用室外的自然冷量,达到了节能的目的,称为自然冷模式

b、随着天气的变化,室外湿球温度逐步升高,当数据中心工艺供水温度<室外湿球温度+4度<数据中心工艺回水温度,此时外部自然冷不能完全满足供冷需要,只能利用一部分,剩余的冷量需要冷水主机提供;

此时冷源部分冷水机组、一次冷冻泵、冷却泵及冷却塔投入运行,根据冷水机组出水温度及蓄能水箱温度自动调节冷水机组的运行;当冷水机组出水温度<蓄能水箱温度-1度,冷水机组自动待机,当冷水机组出水温度>蓄能水箱温度+1度,冷水机组自动恢复运行;

工艺冷却部分二次泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门f6、f7开度,此时冷却塔部分阀门f3关闭,f4、f5打开;

此种工作模式部分利用室外的自然冷量,配合冷水主机的运行完成系统要求,称为预冷模式

c、室外湿球温度继续升高,当室外湿球温度+4度>数据中心工艺回水温度,此时自然冷量已经完全利用不了,必须靠冷水主机提供冷量;

此时冷源部分冷水机组、一次冷冻泵、冷却泵及冷却塔投入运行,根据冷水机组出水温度及蓄能水箱温度自动调节冷水机组的运行;当冷水机组出水温度<蓄能水箱温度-1度,冷水机组自动待机,当冷水机组出水温度>蓄能水箱温度+1度,冷水机组自动恢复运行;

工艺冷却部分二次冷冻泵运行,根据蓄能水箱温度、数据中心工艺供回水温度调节阀门f6、f7开度,此时冷却塔部分阀门f3打开,f4、f5关闭;

此种工作模式完全依赖冷水主机的运行完成系统要求,称为电制冷模式。

系统特点:

1、由于数据中心要求设备不能间断运行,本系统当市电失电时,由ups供电的二次冷冻泵继续运行,蓄能罐内的冷量能支持系统后备发电机开启;

2、送往数据中心的工艺冷水的温度是恒定的,并能响应服务器负载的快速变化(蓄能水箱中原有的冷量释放);

3、最大限度的利用过渡季节及冬季自然冷量,大大提升数据中心的pue;

4、冷源部分与工艺冷水部分相对独立,冷源部分设备的变化不会影响工艺冷水。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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