高低温冷水机组配置耦合水蓄冷二次使用系统的制作方法

本实用新型涉及一种高低温冷水机组配置耦合水蓄冷二次使用系统。

背景技术：

数据机房对温湿度的要求很高，要不断降温并达到恒温恒湿的水平，当空调持续开启时，将会产生大量的电费，造成数据机房运行成本增加。采用水蓄冷可以消峰填谷降低费用，但数据机房夜间冷负荷几乎与白天一样，传统的水蓄冷系统要另外设置蓄冷池及蓄冷冷水机组，造价大，热回收期长。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高低温冷水机组配置耦合水蓄冷二次使用系统。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：高低温冷水机组配置耦合水蓄冷二次使用系统，其特征在于：它包括集水器、分水器、主冷水机组、备用冷水机组、蓄冷换热器、蓄冷水池、温控模块、管路、阀门和水泵；

集水器、主冷水机组、分水器以及数据机房供冷设备通过管路连接形成水路循环A；

集水器、蓄冷换热器的换热侧、分水器以及数据机房供冷设备通过管路连接形成水路循环B；

集水器、备用冷水机组、分水器以及数据机房供冷设备通过管路连接形成水路循环C；

连接有冷却水系统的备用冷水机组与蓄冷换热器的换热侧通过管路连接形成水路循环D；

蓄冷水池与蓄冷换热器的蓄冷侧通过管路连接形成水路循环E；

在上述各个水路循环上设有控制对应水路循环通断的阀门和水泵；

温控模块设于蓄冷水池内用于检测蓄冷水池内的水温，所述温控模块还分别与水路循环A、水路循环B、水路循环C、水路循环D、水路循环E上的阀门和水泵连接以控制阀门和水泵的启动和关闭。

较之现有技术而言，本实用新型的优点在于：

1、通过夜间蓄冷，白天释放夜间储蓄的冷量，可平衡电网及削峰填谷，降低机房的运行的用电费用。

2、与数据机房传统的水蓄冷系统相比，本实用新型能够减少蓄冷罐等设备的投资；如果将消防水池做为蓄冷水池，蓄冷水池通过一次放冷后，还能二次充当容灾蓄冷设备，那就能大大降低造价。

3、蓄冷池的储水量大大地大于容灾蓄冷罐，提高了延长容灾时间，时间从 15分钟延长到2个小时以上，不但可以适当减少一些柴油发电机的装机容量，而且还提高了机房的安全性。

4、每夜均需启动备用冷水机组，可以避免备用机组常年不开，而无法判断其是否发生故障的情况发生，因而也更加安全可靠。

5、配置板式换热器，能够在外界水温足够低的情况下，利用自然冷进行冷却，进一步降低机房的运行费用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2为夜间蓄冷状态的示意图。

图3为白天冷量释放状态的示意图。

图4为白天常态的示意图。

图5为白天主冷水机组3故障状态。

图6为停电状态的示意图。

图7为特殊季节的示意图。

标号说明：1集水器、2分水器、3主冷水机组、4备用冷水机组、5蓄冷换热器、6蓄冷水池、7板式换热器、8补水机构。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本

技术实现要素：
进行详细说明：

如图1所示为本实用新型提供的一种实施例示意图。图中公开了一种高低温冷水机组配置耦合水蓄冷二次使用系统，它包括集水器1、分水器2、主冷水机组3、备用冷水机组4、蓄冷换热器5、蓄冷水池6、温控模块、管路、阀门和水泵；

集水器1、主冷水机组3、分水器2以及数据机房供冷设备通过管路连接形成水路循环A；

集水器1、蓄冷换热器5的换热侧、分水器2以及数据机房供冷设备通过管路连接形成水路循环B；

集水器1、连接有冷却水系统的备用冷水机组4、分水器2以及数据机房供冷设备通过管路连接形成水路循环C；

连接有冷却水系统的备用冷水机组4与蓄冷换热器5的换热侧通过管路连接形成水路循环D；

蓄冷水池6与蓄冷换热器5的蓄冷侧通过管路连接形成水路循环E；

在上述各个水路循环上设有控制对应水路循环通断的阀门和水泵；

温控模块设于蓄冷水池6内用于检测蓄冷水池6内的水温，所述温控模块还分别与水路循环A、水路循环B、水路循环C、水路循环D、水路循环E上的阀门和水泵连接以控制阀门和水泵的启动和关闭。

进一步的，它还包括板式换热器7，集水器1、板式换热器7的吸冷侧、分水器2以及数据机房供冷设备通过管路连接形成水路循环F；

板式换热器7的供冷侧与冷却水系统通过管路连接。

在集水器1和分水器2之间旁通压差控制器11。

本实用新型还包括补水机构8，补水机构8与集水器1通过管路连接。

如图1所示：为了方便本实用新型的使用说明，我们将水路循环A上的阀门标记为K1，水路循环B的阀门标记为K2，水路循环C的阀门标记为K3，水路循环D的阀门标记为K4，水路循环E的阀门标记为K5，水路循环F的阀门标记为K6，相应的水泵随对应阀门的开启而开启，随阀门对应的关闭而关闭。

各个状态，阀门的开关如下：

夜间蓄冷状态(如图2所示)：当到达低谷电价时间点时，温控模块控制各个阀门的启闭，具体如下，阀门K1开启，水路循环A依然运行，主冷水机组3 处于运行状态，确保数据机房的持续低温；阀门K2、阀门K3、阀门K6关闭；阀门K4开启，备用冷水机组4处于运行状态，持续产生冷量，阀门K5开启，确保蓄冷水池6能够持续接受备用冷水机组4产生的冷量，当最终蓄冷水池6 的内温度达到5℃时，关闭备用冷水机组4、阀门K4以及阀门K5。

白天冷量释放状态(如图3所示)：阀门K5开启，蓄冷水池释放冷量，阀门K2开启，通过蓄冷换热器5将蓄冷水池释放冷量传送至分水器2，并最终将冷量传送至各个数据机房，此时阀门K1、阀门K3、阀门K4、阀门K6、主冷水机组3、备用冷水机组4均处于关闭状态；蓄冷水池释放冷量一直持续到水温高于11℃，之后切换至白天常态。

白天常态(如图4所示)：与现有运行模式相同，开启阀门K1以及主冷水机组3，关闭阀门K2、K3、K4、K5、K6以及相应设备。

白天主冷水机组3故障状态(如图5所示)：与白天常态的区别在于：开启阀门K3以及备用冷水机组4，关闭阀门K1、K2、K4、K5、K6以及相应设备。

停电状态(如图6所示)：阀门K2和阀门K5处于开启状态，蓄冷水池进行二次放冷，该过程蓄冷水池内的温度将从12℃提升至不超过18℃。

特殊季节(如图7所示)：当外界水温低于2℃时，阀门K1、K2、K3、K4、 K5以及相关设备关闭，阀门K6开启，直接通过板式换热器7获取外界冷量进行数据机房的冷却。

本实用新型在设计之初需要考虑水蓄冷系统是否能二次使用，后来经过实验验证可以实现，只要我们能配置高、低温不同的冷水机组就能解决这个问题，我们清楚：数据中心的负荷以显热为主。空调系统采用10KV高压12/18℃的高水温、大温差的冷冻水系统是公认可行系统，因此我们可以用10KV高压12/18℃的高水温、大温差的冷水机组作为日常使用的主系统，并备用一台5/11℃低温的冷水机组，为了节省投资，这台机组不但用来备用，也用来作为蓄冷主机(即备用冷水机组4)，夜间电力费用低，开启此备用冷水机组进行蓄冷，日间一次性放冷，放冷后水池的温度保持在11℃左右，因此它通过板换可在12/18℃的空调工况中二次使用。本系统把它做为断电备用。

当市电断电时，柴油发电机必须启动，在这过程中由于服务器设备有高密度设备，因此空调制冷系统(即主冷水机组和备用冷水机组)停止运行，高密度设备机房在在5分钟后温升超过10℃，因温度过高存在“宕机”风险。一旦停电，运行的制冷主机会进入故障保护状态，制冷主机必须卸载后才能启动，电力供应恢复后，制冷主机控制系统对各个设备(例如冷水循环水泵、冷却水循环水泵、冷却塔等相关部件)进行巡检，并确认正常运行后，主冷水机组才能正常启动，恢复供冷时间为8分钟。再者，在常规电力系统发生故障时，备用的柴油发电机组可以紧急启动提供后备电力，从柴油发电机组启动至稳定供电的过程所需时间约为2分钟，这两方面的原因导致了空调系统在电力系统发生故障时至少会有10分钟左右的时间不能制冷。为解决这一安全隐患，在空调冷冻水系统设置蓄冷换热器(带板式换热器)的开式蓄冷水池能解决这个问题，断电时，EPS电源开启取冷泵进行断电取冷模式，如果采用3台主冷水机组，一台备用的备用冷水机组，蓄水量大概可一次性使用两个半小时以上，二次使用也会大大地大于15分钟(EPS电源可超过15分钟)，也就是说可以延长容灾时间，因此更安全。夜间电力费用低也更省钱。另外备用冷水机组(4)每个夜间都要运行几个小时，可以避免备用机组常年不开，而无法判断其是否发生故障，因而也更加安全可靠。如果能过确保市电在二十四个小时里维修完毕，那么柴油发电机(有关空调的)就能节省百分十的装机容量。

表1为现有水蓄冷系统的设备投入汇总：

表1

表2为本实用新型水蓄冷系统的设备投入汇总：

表2

蓄水池释放的冷量(800RT*8h＝6400RTH)相当于3台主机供冷2.7小时供冷量某省商业高峰电价1.1113元/kWh，平段电价0.7573元/kWh，低谷电价0.4元 /kWh，

蓄冷槽夜间蓄冷电费(每天)：(493.6+15+73+88+20.6)*8*0.4＝2208.64元

蓄冷槽日间放冷费用(每天)：(88+20.6)*2.7*1.1113＝325.86元

合计电费：2208.64+325.86＝2534.50元

容灾系统日间2.7小时耗电费(每天)：

(485.1+15+73+88)*3*2.7*1.1113＝5950.91元

每天节省的费用：5950.91-2534.50＝3416.41元

每年可节省的费用：3416.41*365＝1246990元

投资回收期：(1498.5-1300.32)*10000/1246990＝1.59年。如果柴油发电机能节省10％的投资，那投资回收期更短。