一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统技术方案

技术编号:18637102 阅读:40 留言:0更新日期:2018-08-08 10:08
本实用新型专利技术公开了一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统,绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组和数据中心空调末端通过阀门连接,控制系统通过控制阀门来实现以下三种模式切换:冷水机组冷却模式,水冷冷水机组作为冷源,通过冷水机组的蒸发器为数据中心空调末端进行冷却;自然冷却模式,采用绝热闭式冷却塔作为冷源,为数据中心空调末端进行冷却;预制冷却模式,采用绝热闭式蒸发冷却塔和水冷式冷水机组串联运行的方式,绝热闭式蒸发冷却塔出水直接进入冷水机组蒸发器进一步冷却后,对数据中心空调末端进行冷却。本实用新型专利技术新增预制冷却模式,该冷却模式采用冷水机组和绝热闭式冷却塔串联运行的模式,冷水机组运行时间大大缩短,耗电量大大下降。

An adiabatic closed cooling system for data centers

The utility model discloses an adiabatic closed cooling system for data center. The adiabatic closed evaporative cooling tower, water cooled water chiller and data center air conditioner end are connected through the valve. The control system realizes the following three modes by controlling the valve: cold water chiller model, water cooling water chiller as cold source By cooling the end of the data center air conditioner by the evaporator of the chiller, natural cooling mode, the adiabatic closed cooling tower is used as the cold source to cool the end of the data center air conditioner, and the prefabricated cooling mode is used in series operation of the adiabatic closed evaporative cooling tower and the water cooled cold water cooler, and the adiabatic closed steam evaporation is used. The cooling tower water directly enters the chiller evaporator to further cool down, and the air conditioning terminal of the data center is cooled. The utility model adds the prefabricated cooling mode. The cooling mode adopts the mode of the cold water chiller and the adiabatic closed cooling tower in series. The running time of the chiller is greatly shortened and the power consumption is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统
本技术涉及工业冷却领域,尤其是涉及一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统。
技术介绍
随着云计算和大数据的快速发展,数据中心的能耗已经成为备受关注的课题。数据中心的能耗中,空调系统的能耗达到40%~60%,数据中心主要采用两个技术指标来评价能耗和水耗情况,能耗用PUE值,PUE为电能利用效率,是所有用电设备消耗的总电能与所有IT设备消耗的总电能之比,水耗用WUE,是数据中心水资源消耗量与数据中心IT设备全年消耗电量的比值,单位为L/kwh。数据中心PUE在全球机房的平均值是2.0,在发达国家的平均值约为1.8,而数据中心PUE平均值最低的是在日本部分地区,但是在我国的大部分地区,数据中心的能耗过高,大多数的PUE平均值仍普遍大于2.0,与国际先进水平相比有较大差距,节能潜力巨大。数据中心水耗主要是用于冷却塔的消耗,主要包括换热蒸发耗水、飘溢耗水和排污耗水。数据中心机柜数量决定机柜发热量,机柜数量越多发热量越大,根据数据中心发热量从小到大,空调和冷却水系统的主机可采用精密空调,风冷冷水机组或水冷冷水机组等,本技术论述的是应用水冷冷水机组和冷却塔的数据中心冷却系统。为了降低数据中心的PUE,现有冷却系统已采用自然冷却技术,本技术论述的自然冷却技术为冷却水系统自然冷却技术,冷冻水供水温度为12℃,并且数据中心常年发热需要制冷,因此在环境温度较低时利用冷却塔即可为空调末端供冷,无需开启冷水机组或部分开启冷水机组,冷水机组在空调系统运行中为主要的耗电设备之一,因此不开冷水机组或部分开启冷水机组可大大降低PUE值。现有大型数据中心冷却水系统主要有两种:(1)水冷式冷水机组、开式冷却塔和板式换热器相结合的开式冷却系统;(2)水冷式冷水机组和闭式冷却塔相结合的闭式冷却系统。开式冷却系统(1)的运行根据环境气温的不同可以采取多种模式,夏季时采用冷水机组制冷模式,供给空调末端的冷冻水由水冷冷水机组制取,冷却塔为水冷冷水机组的冷凝器提供冷却水,板式换热器不使用;冬季采用冷却塔制冷模式,水冷冷水机组停止运行,冷却塔制取的冷却水经过板式换热器与空调末端的回水进行热交换,将冷却水的冷量交换至空调末端;过渡季节采用预制冷模式,环境温度介于冷冻水的供水温度和回水温度之间,水冷冷水机组部分负荷运行,另一部分负荷由冷却塔的冷却水通过板式换热器交换至冷冻水侧。闭式冷却系统(2)的运行根据环境气温的不同也可以采用多种模式,夏季时采用冷水机组制冷模式,运行方式与开式冷却系统夏季制冷模式一致;冬季时采用冷却塔制冷模式,闭式冷却系统无板式换热器,因此冷却水可直接供给空调末端。数据中心开式冷却系统主要存在以下特点:1)开式冷却塔作为冷却水的冷却部件,冷却水与空气直接接触,容易生长细菌和微生物,水质较差,对水冷冷水机组的冷凝器、冷却水循环管道和板式换热器造成结垢、脏堵等问题;2)开式冷却塔利用填料作为换热部件,风水与填料直接接触面积大,换热效率高,耗水量也巨大;3)空调末端不方便清洗对水质要求高,不可以将冷却水直接通入空调末端,因此开式冷却水系统必须安装板式换热器,将空调末端的内循环水的热量传热至冷却塔冷却水的外循环,一般存在1.5~2℃的换热温差,为了利用自然冷却,环境温度必须低1.5~2℃才能利用自然冷却,因此冷水机组开机时间会延长,水冷冷水机组电机功率十分巨大,整年运行耗电较多;4)开式冷却水系统为了更好利用自然冷却,在过渡季节采用预制冷的冷却方式,该冷却方式下,供给空调末端的冷冻水经过的板式换热器和水冷式冷水机组的蒸发器是串联,冷却塔冷却后的冷却水经过板式换热器和水冷式冷水机组的冷凝器也是串联的,冷冻水和冷却水分别由板式换热器和冷水机组的蒸发器、冷凝器隔开,水流量控制系统相对容易,对于冷水机组而言,蒸发器和冷凝器有最小流量要求,不同模式下水泵的扬程差别不大。数据中心闭式冷却水系统主要存在以下特点:1)闭式冷却塔作为冷却水的冷却部件,换热器内部的冷却水与空气不直接接触,可以较好保证水质,不会影响管道、水冷式冷水机组冷凝器、空调末端换热器的结垢和脏堵;由于闭式水系统水质较好,无需板式换热器,因此冬季自然冷却的冷却水满足供水水温要求时可以直接供给空调末端,无开式冷却系统的换热温差,冷水机组停机时间长,和开式冷却系统相比,整年运行耗电较少;传统闭式冷却塔的喷淋水泵如果停掉,闭式冷却塔的冷却能力大幅衰减,因此喷淋水泵不能停掉,喷淋水在过渡季节和冬季时蒸发量大,对于冷却没有帮助,无效蒸发耗水量加大,常年运行耗水量比开式冷却塔略少,但是绝对耗水量仍然巨大;传统闭式冷却水系统,只有夏季冷水机组冷却模式和冬季冷却塔冷却模式,无预制冷模式,导致过渡季节仍需开冷水机组,耗电量大。开式冷却塔和闭式冷却塔的耗水主要有三部分,散热蒸发耗水、漂水耗水以及排污耗水。开式或闭式冷却塔的水的蒸发带走大量热量,蒸发水量和热负荷、风水比、环境相对湿度有关,若风水比未经过优化,无效蒸发量会较大,传统开式冷却塔和闭式冷却塔常年喷淋运行,散热蒸发耗水率(耗水率为蒸发水量与5℃进出水温差时循环水量的比值)为1%~1.5%。开式冷却塔由于喷淋水即为冷却水,结构特征决定风机距离喷头较近,飘水严重,耗水率为0.5%;开式冷却塔与大气接触面大,微生物和藻类容易繁殖,为了减缓结垢,需要在冷却塔水池设计水处理设备,钙镁等金属离子不断浓缩后,需要定期排高浓度金属离子污水才能确保不结垢,开式冷却塔排污水量大,排污耗水率根据原水水质差距较大(1%~5%不等)。传统闭式冷却塔由于常年喷淋,无效蒸发耗水量大,因此水盘内加药后金属离子浓度也交易浓缩,排污量次于开式冷却塔。综合比较,开式冷却塔的耗水率为2%~4%,闭式冷却塔的耗水率为1.5%~2%,开式冷却塔的耗水量比闭式冷却塔的耗水量大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统,以解决现有数据中心耗水量巨大、降低能耗、减少排污量的需求,是一种环保型数据中心冷却水系统解决方案。为实现上述目的,本技术采用如下技术方案:一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统,包括绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组、内外循环泵组和数据中心空调末端,所述水冷冷水机组包括冷凝器和蒸发器,其特征在于所述绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组和数据中心空调末端通过阀门连接,控制系统通过控制阀门来实现以下三种模式切换;冷水机组冷却模式,水冷冷水机组作为冷源,通过水冷冷水机组的蒸发器为数据中心空调末端进行冷却,冷却塔承担水冷冷水机组冷凝器的负荷;自然冷却模式,采用绝热闭式冷却塔作为冷源,为数据中心空调末端进行冷却;预制冷却模式,采用绝热闭式蒸发冷却塔和水冷冷水机组串联运行的方式,绝热闭式蒸发冷却塔出水直接进入水冷冷水机组蒸发器进一步冷却后,对数据中心空调末端进行冷却。进一步地,冷凝器的输出端与绝热闭式蒸发冷却塔的输入端连接,绝热闭式蒸发冷却塔的输出端通过外循环泵组与冷凝器的输入端连接,蒸发器输出端通过内循环泵组连接至数据中心空调末端输入端,并从数据中心空调末端输出端回流至蒸发器输入端,所述外循环泵组和冷凝器输入端之间依次设置第二阀门和第三阀门,所述第二阀门和第三阀门的连接处与冷凝器输出端之间设置第四阀门;所述蒸发器输本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统,包括绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组、内外循环泵组和数据中心空调末端,所述水冷冷水机组包括冷凝器和蒸发器,其特征在于所述绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组、内外循环泵组和数据中心空调末端通过阀门连接,控制系统通过控制阀门来实现以下三种模式切换;冷水机组冷却模式,水冷冷水机组作为冷源,通过水冷冷水机组的蒸发器为数据中心空调末端进行冷却,冷却塔承担水冷冷水机组冷凝器的负荷;自然冷却模式,采用绝热闭式冷却塔作为冷源,为数据中心空调末端进行冷却;预制冷却模式,采用绝热闭式蒸发冷却塔和水冷冷水机组串联运行的方式,绝热闭式蒸发冷却塔出水直接进入水冷冷水机组蒸发器进一步冷却后,对数据中心空调末端进行冷却。

【技术特征摘要】
1.一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统,包括绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组、内外循环泵组和数据中心空调末端,所述水冷冷水机组包括冷凝器和蒸发器,其特征在于所述绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组、内外循环泵组和数据中心空调末端通过阀门连接,控制系统通过控制阀门来实现以下三种模式切换;冷水机组冷却模式,水冷冷水机组作为冷源,通过水冷冷水机组的蒸发器为数据中心空调末端进行冷却,冷却塔承担水冷冷水机组冷凝器的负荷;自然冷却模式,采用绝热闭式冷却塔作为冷源,为数据中心空调末端进行冷却;预制冷却模式,采用绝热闭式蒸发冷却塔和水冷冷水机组串联运行的方式,绝热闭式蒸发冷却塔出水直接进入水冷冷水机组蒸发器进一步冷却后,对数据中心空调末端进行冷却。2.如权利要求1所述的一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统,其特征在于冷凝器的输出端与绝热闭式蒸发冷却塔的输入端连接,绝热闭式蒸发冷却塔的输出端通过外循环泵组与冷凝器的输入端连接,蒸发器输出端通过内循环泵组连接至数据中心空调末端输入端,并从数据中心空调末端输出端回流至蒸发器输入端,所述外循环泵组和冷凝器输入端之间依次设置第二阀门和第三阀门,所述第二阀门和第三阀门的连接处与冷凝器输出端之间设置第四阀门;所述蒸发器输入端与数据中心空调末端之间依次设置第六阀门和第七阀门,所述第六阀门和第七阀门连接处与蒸发器输出端之间设置第八阀门,所述外循环泵组和第二阀门连接处还通过第一阀门连接至第六阀门和第七阀门的连接处,第二阀门和第三阀门连接处还通过第五...

【专利技术属性】
技术研发人员:葛跃群周慧郭凤朝
申请(专利权)人:酷仑冷却技术上海有限公司
类型:新型
国别省市:上海,31

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