一种冷冻水冷却系统技术方案

技术编号:13864751 阅读:12 留言:0更新日期:2016-10-19 18:46
本发明专利技术公开了一种冷冻水冷却系统,包括自然冷却器、冷冻水主用泵、管路、末端热交换器组成的自然冷却回路,以及冷冻水主机、冷冻水辅助泵、管路组成的机械冷却回路,通过控制机械冷却回路与自然冷却回路间的导通-隔绝装置,能够达到主用自然冷却器,辅助采用机械冷却的效果。从而降低能耗,提升制冷系统的效率。进而降低制冷系统的成本。本发明专利技术适用于任何采用自然冷却技术冷却的场所如数据中心或机房。

一种冷冻水冷却系统

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种冷冻水冷却系统,具体涉及需要长期供冷的机房、数据中心的制冷系统中的冷冻水冷却系统。
技术介绍
数据中心,机房制冷系统需要使用大量的制冷设备对服务器、存储设备、网络设备进行散热。冷冻水系统广泛用于大型数据机房、交换机房等一切需要全年长期供冷的场所。在气温较低的地区,很多这些场所的制冷系统设计都采用自然冷却技术,即通过利用室外低温,在过渡季节或低温季节下,冷冻水系统能够不通过冷冻水主机制冷的方式使用免费的室外冷源,给用户节约了大量的电费。国内大部分数据中心,其冷冻水系统基本供/回水温度是10℃/15℃,末端空调的出风温度在13℃,在这样较低的供回水温度情况下,可以利用自然冷却技术的时间较短。现有冷冻水自然冷却系统的设计,常见的是风冷冷冻水主机结合自然冷却器(通常是闭式冷却塔),如图1所示,风冷冷冻水主机11串联自然冷却器10,并通过三通阀13接到空调末端的热交换器12的供/回水口,同时三通阀13还通过阀门14连接到风冷冷冻水主机11与自然冷却器10串联的管路。在机械冷却模式,室外空气温度超过回水温度20℃,若冷冻水仍旧通过自然冷却器(10)会变成吸热而非散热,所以此时三通阀13调整为旁通模式,阀门14打开,空调末端的热交换器12的回水不经过自然冷却器10,而经过风冷冷冻水主机11且风冷冷冻水主机11启动制冷,经过机械制冷整个过程(包括压缩机工作,冷凝器排热等),把20℃的冷冻水转化成15℃的冷冻水送回空调末端的热交换器12。在自然冷却模式,室外空气温度必须小于供水温度,如室外空气温度为12℃,供水温度为15℃,从空调末端的热交换器12吸收负载热量后,15℃的冷冻水提升温度到20℃,三通阀13调整为经过自然冷却器10,20℃的冷冻水首先经过室外的自然冷却器10冷却到15℃,再经过风冷冷冻水主机11(但风冷冷冻水关机11不需要机械制冷),然后在送回空调末端的热交换器12,形成冷冻
水路循环。在部分自然冷却模式,回路和自然冷却相同,但室外空气温度提高,冷冻水经过自然冷却器10后,温度无法达到15℃,需要通过风冷冷冻水主机11且风冷冷冻水主机11启动制冷进行补冷才能降温到15℃后,再送回空调末端的热交换器12。目前的绝大多数的数据机房设计冷通道的温度都较低,设计有水侧自然冷却系统时候,按照15℃/20℃的供回水温度,一般开启自然冷却(free cooling)都要到达10℃左右,开启部分自然冷却(partial free cooling)需要18℃左右,而超过18℃,就要进入机械制冷模式(mechanical cooling)。由此可见现有的冷冻水回路永远都要经过冷冻水主机,而通过三通阀的控制,选择进入自然冷却器,即主用冷冻水主机,由自然冷却器辅助制冷。随着IT服务器等信息设备发展,如服务器等设备对进风温度的要求逐渐放宽,例如目前最新的ASHRAE(美国暖气和空调工程师学会)公布TC9,9规范中,进风温度范围推荐在18-27℃。随着服务器可以接受的进风温度提高,制冷系统设计时候,冷冻水供回水温度也可以越来越高,传统的主用冷冻水主机的自然冷却设计不够节能的缺点更加显著。
技术实现思路
本专利技术提供一种冷冻水冷却系统,以解决现有冷冻水冷却系统不够节能的问题。本专利技术提供一种冷冻水冷却系统,包括自然冷却器、冷冻水主用泵、管路、末端热交换器串联组成的自然冷却回路,以及冷冻水主机、冷冻水辅助泵、管路串联组成的机械冷却回路,所述末端热交换器安装于需要提供制冷的位置,其特征在于,机械冷却回路通过可控制导通-隔绝装置与自然冷却回路并联。优选地,所述可控制导通-隔绝装置为位于机械冷却回路上的阀门。优选地,所述可控制导通-隔绝装置为位于机械冷却回路与自然冷却回路连接处的三通混合阀门。优选地,所述冷冻水主机为水冷冷冻水主机。优选地,所述自然冷却器为干冷器。优选地,所述水冷冷冻水主机冷凝侧采用冷却塔冷却。优选地,所述水冷冷冻水主机冷凝侧采用的冷却塔为闭式冷却塔。优选地,所述自然冷却器为冷却塔。优选地,所述作为自然冷却器的冷却塔为闭式冷却塔。优选地,所述冷凝侧冷却塔经管路、分别位于冷凝侧冷却塔两端的第一阀门(2V1)和第二阀门(2V2)并入到自然冷却回路,在自然冷却情况下,除主用自然冷却回路的冷却塔外,通过控制第一阀门和第二阀门的导通/关断状态,能够串联使用水冷冷冻水主机冷凝侧的冷却塔。优选地,所述第一阀门(2V1)和第二阀门(2V2)位于自然冷却回路和机械冷却回路的连接处。优选地,所述水冷冷冻水主机冷凝侧采用以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器。优选地,所述换热器为板式换热器。优选地,所述自然冷却器为以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器。优选地,作为自然冷却器的换热器为板式换热器。优选地,所述水冷冷冻水主机冷凝侧的以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器高温流体接入侧经管路、分别位于水冷冷冻水主机冷凝侧换热器高温流体接入侧两端的第三阀门(4V3)和第四阀门(4V4)并入到自然冷却回路,在自然冷却情况下,除主用自然冷却回路的以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器外,通过控制分别位于水冷冷冻水主机冷凝侧换热器高温流体接入侧两端的第三阀门(4V3)和第四阀门(4V4)的导通/关断状态,能够串联使用水冷冷冻水主机冷凝侧的以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器。优选地,所述水冷冷冻水主机冷凝侧换热器高温流体侧两端的第三阀门(4V3)和第四阀门(4V4)位于自然冷却回路和机械冷却回路的连接处优选地,所述冷冻水主机为风冷冷冻水主机。优选地,所述自然冷却器为冷却塔。优选地,所述冷却塔为闭式冷却塔。优选地,所述自然冷却器为以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换
热器。优选地,所述换热器为板式换热器。优选地,所述自然冷却器为干冷器。优选地,所述冷冻水主机为风冷冷冻水主机,且可控制导通-隔绝装置为换热器,换热器的一侧两端串联接入自然冷却回路,另一侧串联蓄冷装置接入机械冷却回路供/回水端,通过启动冷冻水辅助泵,能够控制机械冷却回路辅助冷却。优选地,所述换热器为板式换热器。优选地,所述自然冷却器为冷却塔。优选地,所述自然冷却器为闭式冷却塔。优选地,所述自然冷却器为以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器。优选地,所述作为自然冷却器的换热器为板式换热器。优选地,所述自然冷却器为干冷器。优选地,所述末端热交换器为空调末端的热交换器或液冷服务器的热交换器。与现有技术相比,本专利技术具有以下优点:自然冷却器不再如现有技术那样串联冷冻水主机组成冷冻水回路,而是与冷冻水主机分别组成自然冷却回路和机械冷却回路;并且,自然冷却回路作为主用冷冻水回路接到末端热交换器,机械冷却回路通过导通-隔绝装置并入自然冷却回路,通过导通-隔绝装置能够控制机械冷却回路辅助冷却。采用本申请提供的技术方案后,在采用自然冷却模式时,机械冷却回路被隔绝,冷冻水不必再经过冷冻水主机,仅通过自然冷却回路,就能够为末端热交换器提供满足其温度要求的冷冻水。由于冷冻水不必再经过冷冻水主机,使冷冻水回路的长度显著缩短,冷冻水循环效率提高,增加了适用自然冷却模式的时间,采用本专利技术提供的技术方案后,能够本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种冷冻水冷却系统,包括自然冷却器、冷冻水主用泵、管路、末端热交换器串联组成的自然冷却回路,以及冷冻水主机、冷冻水辅助泵、管路串联组成的机械冷却回路,所述末端热交换器安装于需要提供制冷的位置,其特征在于,机械冷却回路通过可控制导通‑隔绝装置与自然冷却回路并联。

【技术特征摘要】
1.一种冷冻水冷却系统,包括自然冷却器、冷冻水主用泵、管路、末端热交换器串联组成的自然冷却回路,以及冷冻水主机、冷冻水辅助泵、管路串联组成的机械冷却回路,所述末端热交换器安装于需要提供制冷的位置,其特征在于,机械冷却回路通过可控制导通-隔绝装置与自然冷却回路并联。2.根据权利要求1所述冷冻水冷却系统,其特征在于,所述可控制导通-隔绝装置为位于机械冷却回路上的阀门。3.根据权利要求1所述冷冻水冷却系统,其特征在于,所述可控制导通-隔绝装置为位于机械冷却回路与自然冷却回路连接处的三通混合阀门。4.根据权利要求1、2或3所述冷冻水冷却系统,其特征在于,所述冷冻水主机为水冷冷冻水主机。5.根据权利要求4所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述自然冷却器为干冷器。6.根据权利要求4所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述水冷冷冻水主机冷凝侧采用冷却塔冷却。7.根据权利要求6所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述水冷冷冻水主机冷凝侧采用的冷却塔为闭式冷却塔。8.根据权利要求6所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述自然冷却器为冷却塔。9.根据权利要求8所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述作为自然冷却器的冷却塔为闭式冷却塔。10.根据权利要求8所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述冷凝侧冷却塔经管路、分别位于冷凝侧冷却塔两端的第一阀门(2V1)和第二阀门(2V2)并入到自然冷却回路,在自然冷却情况下,除主用自然冷却回路的冷却塔外,通过控制第一阀门和第二阀门的导通/关断状态,能够串联使用水冷冷冻水主机冷凝侧的冷却塔。11.根据权利要求10所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述第一阀门(2V1)和第二阀门(2V2)位于自然冷却回路和机械冷却回路的连接处。12.根据权利要求4所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述水冷冷冻水主机冷凝侧采用以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器。13.根据权利要求12所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述换热器为板式换热器。14.根据权利要求12所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,所述自然冷却器为以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器。15.根据权利要求14所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,作为自然冷却器的换热器为板式换热器。16.根据权利要求14所述的冷冻水冷却系统,其特征在于,水冷冷冻水主机冷凝侧的以湖水/海水或其他冷水资源作为冷却介质的换热器高温流体接入侧经管路、分别位于水冷冷...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈炎昌韩玉
申请(专利权)人:阿里巴巴集团控股有限公司
类型:发明
国别省市:开曼群岛;KY

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