一种蒸发冷与电制冷互补供冷二次泵系统的制作方法

本实用新型属于供冷系统技术领域，具体涉及一种节能环保的蒸发冷与电制冷互补供冷二次泵系统。

背景技术：

目前在数据中心、半导体等行业，数据中心机房、显示器及存储芯片制造等生产线全年有大量的中温冷冻水负荷需求，为了降低能耗，采取蒸发冷+电制冷相结合的供冷方式。蒸发冷设备主要采取的是开式冷却塔。开式冷却塔制取低于冷冻水供水温度的冷却水，冷却水通过板换来冷却冷冻水，从而实现不开冷机由自然冷源供冷。在开式冷却塔无法制取低于冷冻水供水温度的冷却水时，则将板换切换到冷水机组，由冷水机组制取冷冻水来实现供冷。该系统流程存在如下几个问题：1、由于气温波动原因，冷却塔出水温度上下波动，导致主机与板换需要频繁切换。2、蒸发冷完全自然冷源为大小不等的碎片化时间片段，无法有效利用，利用率不高。如武汉地区在冷冻水供回水温度14/21℃时，其蒸发冷完全自然冷源片段颗粒70粒以上，蒸发冷部分自然冷源片段颗粒80粒以上。3、蒸发冷部分自然冷源无法利用，完全放弃。4、蒸发冷与电制冷切换时，由于电制冷从启动到满载需要一定时间，导致一次泵供冷系统因水温波动，影响末端设备供冷稳定。因此，本实用新型拟为数据中心、半导体显示器及芯片制造等行业生产线提供一种环保节能、能充分有效利用蒸发冷以减少运行成本并与电制冷互补的安全稳定运行的二次泵供冷系统。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种蒸发冷与电制冷互补供冷二次泵系统，包括末端设备、电制冷工况机组、电制冷兼蓄冷工况机组、冷却水泵、蒸发冷却设备、板式换热器、蓄冷罐、冷冻水一次泵、冷冻水二次泵和控制系统，所述板式换热器、蒸发冷却设备、蓄冷罐、末端设备分别具有进水口和出水口，所述进水口和出水口均设有阀门组，所述电制冷工况机组和电制冷兼蓄冷工况机组均设有蒸发器侧进水口和出水口以及冷凝器侧进水口和出水口，所述蒸发器侧进水口和出水口以及冷凝器侧进水口和出水口均设有阀门组；

所述电制冷工况机组蒸发器侧进出口连接末端设备的出进口，电制冷工况机组冷凝器侧进出口连接蒸发冷却设备的出进口；蒸发冷却设备的进出口连接板式换热器释冷侧出进口，板式换热器吸冷侧进出口连接末端设备的出进口；

所述电制冷兼蓄冷工况机组蒸发器侧进出口连接蓄冷罐蓄冷时的出进口；板式换热器吸冷侧进出口连接蓄冷罐释冷时的出进口；

所述末端设备的出水口连接至板式换热器吸冷侧的进水口和蓄冷罐释冷时进水口，板式换热器吸冷侧的出水口与蓄冷罐释冷时的出水口混合后接至末端设备的进水口。

所述蒸发冷却设备设有两组，两组蒸发冷却设备的出水口分别与电制冷工况机组冷凝器进水口和电制冷兼蓄冷工况机组冷凝器进水口管路连接，蒸发冷却设备的出水口与电制冷工况机组冷凝器进水口之间设有冷却水泵，蒸发冷却设备的出水口与电制冷兼蓄冷工况机组冷凝器进水口之间设有冷却水泵。

所述蒸发冷却设备的出水口与板式换热器释冷侧进水口之间设有冷却水泵。

所述电制冷工况机组与板式换热器可共用一台冷却水泵。

所述末端设备的进水口与电制冷工况机组蒸发器出水口之间设有冷冻水一次泵及冷冻水二次泵；所述末端设备的进水口与电制冷兼蓄冷工况机组蒸发器出水口之间设有冷冻水一次泵及冷冻水二次泵；所述末端设备的进水口与板式换热器吸冷侧出水口之间设有冷冻水一次泵及冷冻水二次泵；其中电制冷工况机组与板式换热器可共用冷冻水一次泵，电制冷工况机组、板式换热器以及电制冷兼蓄冷工况机组共用冷冻水二次泵。

所述电制冷兼蓄冷工况机组蒸发器出口与蓄冷罐蓄冷时的进水口之间设有蓄冷循环泵，该蓄冷循环泵为电制冷兼蓄冷工况机组配套的冷冻水一次泵。

所述板式换热器吸冷侧的出水口和蓄冷罐释冷时出水口分别设置混水电动调节阀并通过混水器相交混水，混水器为三通结构管件。

所述控制系统用于控制电制冷工况机组、电制冷兼蓄冷工况机组、蒸发冷却设备、冷却水泵、冷冻水一次泵、冷冻水二次泵的启停以及各阀门组的开闭、电动混水调节阀开度调节控制等。

本实用新型是这样实现的：

(1)蒸发冷完全自然冷源：当蒸发冷却设备出水温度可以直接冷却冷冻水时，开启蒸发冷却设备、板式换热器、冷却水泵、冷冻水一次泵、冷冻水二次泵。当板换冷却水侧进水温度过低时，通过蒸发冷却设备出口侧温度传感器变频控制蒸发冷却设备风机的转速和风量，以及控制冷却水供回水旁通混水电动调节阀。板换吸冷侧出水温度过低时，通过板换吸冷侧出水管道温度传感器控制冷冻水供回水旁通混水电动调节阀。

(2)蒸发冷部分自然冷源：当蒸发冷却设备出水温度部分冷却冷冻水时，开启蒸发冷却设备、板式换热器、蓄冷罐、冷却水泵、冷冻水一次泵、冷冻水二次泵。根据板换吸冷侧出水管道温度传感器，蓄冷罐出水温度传感器，通过plc控制系统，计算出流量混合比，由控制系统控制板换出口侧电动调节阀和蓄冷罐释冷时出水管电动调节阀开度。

(3)电制冷兼蓄冷工况机组蓄冷运行：开启电制冷兼蓄冷工况机组、蓄冷罐、冷却水泵、冷冻水一次泵。冷冻水供回水温差一般为6-7℃，蓄冷罐可采取10-12℃大温差蓄冷方式。电制冷兼蓄冷工况机组根据蓄冷罐剩余冷量以及混水用冷量，确定电制冷兼蓄冷工况机组的运行台数。如执行分时电价，在满足使用功能的前提下优先利用谷电价时段蓄冷。

(4)电制冷：当蒸发冷却设备出水温度不能冷却冷冻水时，开启蒸发冷却设备、冷却水泵、冷冻水一次泵、电制冷工况机组、电制冷兼蓄冷工况机组、冷冻水二次泵。如执行分时电价，在谷电价时段，利用电制冷兼蓄冷工况机组给蓄冷罐蓄冷，蓄冷罐可采取10-12℃大温差蓄冷方式，在峰电价时段，利用蓄冷罐释冷。峰电释冷与蒸发冷部分自然冷源混水控制方法相同。

本实用新型具有如下优点：

1、解决了由于气温波动原因，蒸发冷却设备出水温度上下波动，导致电制冷机组与板换频繁切换问题；

2、解决了蒸发冷完全自然冷源碎片化，利用率不高的问题；

3、解决了蒸发冷部分自然冷源无法利用，完全放弃的问题；

4、解决了蒸发冷与电制冷切换时，一次泵供冷系统供水温度波动的问题。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中：1为电制冷工况机组；2为板式换热器；3为蒸发冷却设备；4为冷却水泵；5为冷冻水一次泵；6为电制冷兼蓄冷工况机组；7为蓄冷罐；8为冷冻水二次泵；9为末端设备；10为控制系统；11为混水器；12为混水电动调节阀。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，本实用新型一种蒸发冷与电制冷互补供冷二次泵系统，包括电制冷工况机组1、板式换热器2、蒸发冷却设备3、冷却水泵4、冷冻水一次泵5、电制冷兼蓄冷工况机组6、蓄冷罐7、冷冻水二次泵8、末端设备9、控制系统10、混水器11、混水电动调节阀12。

电制冷工况机组1、板式换热器2、蒸发冷却设备3、电制冷兼蓄冷工况机组6、蓄冷罐7、末端设备9分别具有进水口和出水口，所述进水口和出水口均设有阀门组。电制冷工况机组1和电制冷兼蓄冷工况机组6均设有蒸发器侧进水口和出水口以及冷凝器侧进水口和出水口，所述进水口和出水口均设有阀门组。

单独供冷系统连接：(1)电制冷工况机组1和电制冷兼蓄冷工况机组6蒸发器侧进水口和出水口分别连接末端设备9的出水口和进水口，电制冷工况机组1和电制冷兼蓄冷工况机组6冷凝器侧进水口和出水口分别连接蒸发冷却设备3的出水口和进水口；(2)蓄冷罐7释冷时的进水口和出水口分别连接末端设备9的出水口和进水口；(3)蒸发冷却设备3的进水口和出水口分别连接板式换热器2释冷侧出水口和进水口，板式换热器2吸冷侧进水口和出水口分别连接末端设备9的出水口和进水口。

无蒸发冷时蓄冷系统连接：电制冷兼蓄冷工况机组6蒸发器侧进水口和出水口分别连接蓄冷罐7蓄冷时的出水口和进水口，电制冷兼蓄冷工况机组6冷凝器侧进水口和出水口分别连接蒸发冷却设备3的出水口和进水口。蒸发冷却设备3与蓄冷罐7联合供冷系统连接：蒸发冷却设备3出水口和进水口分别连接板式换热器2释冷侧进水口和出水口，末端设备9出水口连接至板式换热器2吸冷侧进水口和蓄冷罐7释冷时进水口，板式换热器2吸冷侧出水口与蓄冷罐7释冷时出水口混合后接至末端设备9进水口。电制冷工况机组1和电制冷兼蓄冷工况机组6冷凝器侧进水口设有冷却水泵4，末端设备9进水口设有冷冻水一次泵5和冷冻水二次泵8。蓄冷罐7蓄冷时进水管设有蓄冷泵，该蓄冷泵为电制冷兼蓄冷工况机组6配套的冷冻水一次泵5。板式换热器2吸冷侧的出水口和蓄冷罐7释冷时出水口分别设置混水电动调节阀12，其两管相交处设有混水器11，混水器为三通结构管件。上述设备进水口和出水口均有阀门组，控制系统控制各阀门组和各水泵的启闭，在不同阶段实现不同的运行策略。

本系统在使用时，分蒸发冷供冷、蒸发冷和电制冷互补供冷、电制冷供冷三种模式，三种模式中蒸发冷供冷模式以及蒸发冷和电制冷互补供冷模式为基载模式，电制冷供冷模式为补冷模式。

一、蒸发冷供冷模式

蒸发冷却设备3和板式换热器2直接为末端设备9供冷：蒸发冷却设备3、板式换热器2、冷却水泵4、冷冻水一次泵5、冷冻水二次泵8运行。此时开启av2\av3。

二、蒸发冷和电制冷互补供冷模式

蒸发冷却设备3和板式换热器2为末端设备9部分供冷+蓄冷罐7补冷+电制冷兼蓄冷工况机组6为蓄冷罐7蓄冷：电制冷兼蓄冷工况机组6、蒸发冷却设备3、板式换热器2、冷却水泵4、冷冻水一次泵5、冷冻水二次泵8、蓄冷罐7运行。此时开启av2\av3\av4\av6\av8。

三、电制冷供冷模式

电制冷工况机组1和电制冷兼蓄冷工况机组6直接为末端设备9供冷：电制冷工况机组1、电制冷兼蓄冷工况机组6、蒸发冷却设备3、冷却水泵4、冷冻水一次泵5、冷冻水二次泵8运行。此时开启av1\av5\av8\av7。

当模式一蒸发冷供冷模式提供冷量小于末端设备9冷负荷时，可由模式三电制冷供冷模式补充冷量。当模式二蒸发冷和电制冷互补供冷模式提供冷量小于末端设备9冷负荷时，可由模式三电制冷供冷模式补充冷量。

本实用新型在既有蒸发冷+电制冷的基础上，仅增加蓄冷罐7及蓄冷释冷配管、混水调节装置以及控制系统。解决了蒸发冷自然冷源因为碎片化不能有效利用的技术难题，使蒸发冷自然冷源理论上得以完全利用，大大降低了电制冷机组的运行时间，节省运行电耗。此外，在执行峰谷平电价政策的生产线项目，利用增加的蓄冷罐采用谷电价蓄冷峰电价释冷，还可以进一步降低运行成本。

本实用新型中所述蒸发冷却设备泛指利用水的蒸发来降温的一类设备，包括开式冷却塔、闭式冷却塔、直接蒸发冷水机、间壁式间接蒸发冷却器、直接与间接蒸发组合式冷却器等。本实用新型所述蓄冷罐包括开式蓄冷罐、闭式蓄冷罐以及采用钢管等容器的管道系统等。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。