一种带热回收/全自然冷却机房散热系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种带热回收/全自然冷却机房散热系统，包括全自然冷却系统、热回收系统和控制系统；所述全自然冷却系统包括冷却单元、冷却水泵、液冷系统和气冷系统，所述液冷系统和气冷系统分别通过管路并联且与所述冷却单元相连；所述热回收系统包括与所述冷却单元并联的水源热泵机组、热源泵和用热设备，用热设备、热源泵和水源热泵机组依次连接形成循环回路，所述用热设备包括并联设置的吸收式制冷机和供暖末端；所述控制系统用于控制全自然冷却系统和热回收系统的工作。本发明专利技术还提供了上述机房散热系统的控制方法。本发明专利技术利用液气双通道致冷技术实现数据中心自然冷却，采用热回收系统回收液气双通道散热量，实现数据中心能量合理高效灵活运用。

Heat recovery / full natural cooling machine room heat radiation system and control method thereof

The present invention provides a heat dissipation system of natural cooling room with a heat recovery, including natural cooling system, heat recovery system and control system; the whole natural cooling system includes a cooling unit, cooling water pump, cooling system and air cooling system, the cooling system and air cooling system respectively through the pipeline in parallel with the cooling and unit connected; the heat recovery system comprises a water source heat pump unit and the cooling unit of parallel heat pump and heating equipment, heating equipment, heat pump and water source heat pump units are connected in sequence to form a loop, wherein the heat device includes a parallel set of absorption chillers and heating; the control system for the control of natural cooling system and heat recovery system work. The invention also provides a control method for the cooling system of the computer room. The invention realizes the natural cooling of the data center by using the liquid and gas double channel refrigeration technology, and uses the heat recovery system to recover the double cooling amount of the liquid and gas, so as to realize the reasonable, efficient and flexible use of the data center energy.

【技术实现步骤摘要】
一种带热回收/全自然冷却机房散热系统及其控制方法
本专利技术涉及机房采暖散热系统，尤其是涉及一种带热回收/全自然冷却机房散热系统及其控制方法。
技术介绍
根据统计数据，我国数据中心能耗约占全国总能耗1.8%，相当于三峡水电站整年约1000亿度的发电量。但大量能源被制冷系统浪费（占比高达40%～50%，PUE值普遍高于2.2），严重制约了数据中心绿色可持续发展。解决数据中心高能耗、高浪费问题的核心在于减少空调甚至去除空调。而压缩机是空调系统主要的耗电部件，因此如何减少压缩机运行时间甚至去除压缩机是降低机房能耗的关键。目前在低温地区有数据中心采用自然冷源和转轮致冷等方式散热降温，但这会使数据中心的选址受到限制；而采用行级空调或者热管背板空调等方式，虽然能在一定程度上降低机房的能耗，但是本质上还是依赖压缩机致冷，不能从根本上解决机房能耗过大的问题。另一方面，数据中心全年对外散发大量热量，而与数据中心配套的周边办公、运维和宿舍等辅助建筑在冬季却同时需要大量的热量来解决供暖的问题，在非采暖季节也有提供生活、洗浴热水的需要。常规设计中，供暖通常需要锅炉解决，需要消耗大量煤炭、燃油、天然气等不可再生能源。而化石原料燃烧过程产生大量的CO2是造成温室效应的主要原因，并且发电过程中粉尘和酸性气体等排放物严重污染环境，对人体健康造成损害。因此数据中心热回收利用对提高能源利用效率，降低环境污染具有重要意义。申请号为201510778693.1的中国专利技术专利公开了一种数据机房余热回收系统，包括：控制器、换热机构、压缩机、余热回收机构，换热机构、压缩机、余热回收机构具有导通的制冷剂回路；换热机构包括并联的液冷换热器和风冷换热器；余热回收机构包括并联的液态介质加热设备和气态介质加热设备；余热回收机构的液态介质加热设备连接热水输出装置，且气态介质加热设备连接热风输出装置；控制器分别连接液冷换热器和风冷换热器以控制液冷换热器或风冷换热器工作利用压缩机的制冷剂为数据机房内的热风进行冷却；控制器还分别连接液态介质加热设备和气态介质加热设备以控制液态介质加热设备或气态介质加热设备工作以输出热水或热风。该专利技术虽然提供了一种机房余热回收的方法，但该方法只能加热液态或气态介质提供热水或热风，仅能用于冬天供暖而已。另外，该方案中液冷和风冷都采用了压缩机，能耗高，且造成了极大的资源浪费。
技术实现思路
为克服现有的技术缺陷，本专利技术提供了一种保证数据中心实现全年安全可靠自然散热，解决数据中心液气双通道联合控制的带热回收/全自然冷却机房散热系统。本专利技术还提供了上述机房散热系统的控制方法。为实现本专利技术的目的，采用以下技术方案予以实现：一种带热回收/全自然冷却机房散热系统，包括全自然冷却系统、热回收系统和控制系统；所述全自然冷却系统包括冷却单元、冷却水泵、液冷系统和气冷系统；所述冷却单元、冷却水泵和液冷系统通过管路依次循环连接；所述气冷系统通过管路与液冷系统并联，同时与所述冷却单元和冷却水泵串联；所述热回收系统包括水源热泵机组、热源泵和用热设备，所述水源热泵机组与所述冷却单元并联且与冷却水泵和液冷系统串联，所述用热设备、热源泵和水源热泵机组依次连接形成循环回路；所述控制系统用于控制全自然冷却系统和热回收系统的工作。在即将颁布的新版GB-50174-2016中，我国国家和行业标准均将服务器允许进风温度由27℃扩大为32℃，这对冷却系统送风要求进一步放宽。本专利技术通过利用液/气双通道致冷技术，由液冷致冷系统带走服务器主要发热量，大幅提高了气冷系统的送风温度，因此使得液冷系统和气冷系统能够共用冷却单元，从而实现数据中心完全自然冷却，最大限度降低数据中心的PUE值。同时，本专利技术还设有包括水源热泵机组的热回收系统，水源热泵能够回收一部分液/气双通道的散热量，减少冷却单元热负荷，同时为冷却单元作温度补偿，保证数据中心的自然冷却。如此，本专利技术实现了数据中心能量的合理高效利用，提高了数据中心能源的利用效率。另外，目前数据中心自然冷却散热系统仍然存在夏季高温工况散热能力不足，冬季低温工况导致机房出现凝露甚至冷却液出现冻结的风险以及液气双通道热负荷实时变化时冷却液流量匹配等问题，因此本专利技术还设置有控制系统，能够实现所述机房控制系统的自动化控制，保证数据中心实现全年安全可靠自然散热，解决数据中心液气双通道联合控制。进一步地，所述液冷系统包括通过管路依次连接形成第一循环回路的中间换热器、液冷服务器机柜和内循环泵，所述中间换热器通过管路与所述冷却水泵和所述冷却单元依次连接形成第二循环回路，所述第一循环回路和所述第二循环回路在所述中间换热器中进行换热；所述气冷系统包括空调末端，所述空调末端、所述冷却单元和所述冷却水泵依次连接形成第三循环回路。进一步地，所述水源热泵机组包括依次连接呈循环回路的水源热泵蒸发器、水源热泵压缩机、水源热泵冷凝器和节流阀，所述用热设备包括并联设置的吸收式制冷机和供暖末端。本方案能够利用水源热泵机组将热量回收使用，如夏季为数据中心周边的办公、运维、宿舍等辅助建筑提供冷量，冬季则可以为数据中心周边的办公、运维、宿舍等辅助建筑供暖。进一步地，所述液冷系统供液管和气冷系统供液管在并联处设有第一电动三通分流阀，所述液冷系统供液管和气冷系统供液管的共用部分为供液总管；所述液冷系统回液管和气冷系统回液管在并联处设有第一电动三通合流阀，所述液冷系统回液管和气冷系统回液管的共用部分为回液总管。其中，通过控制所述第一电动三通分流阀的开度来控制进入液冷系统和气冷系统供液管的冷却液的流量，而阀门的开度则根据液冷系统和气冷系统的热负荷比例来确定，并且阀门的开度也根据负荷的变化同步调节。进一步地，所述供液总管设有第二电动三通合流阀，且所述第二电动三通合流阀的两个入口分别与水源热泵蒸发器出口以及所述冷却单元的出口相连，所述第二电动三通合流阀的出口与所述第一电动三通分流阀的入口相连；所述回液总管设有第二电动三通分流阀，所述第二电动三通分流阀的入口与所述第一电动三通合流阀的出口相连，所述第二电动三通分流阀的两出口分别与水源热泵蒸发器入口以及冷却单元的入口相连；所述吸收式制冷机供液管和供暖末端供液管在并联处设有第三电动三通分流阀；所述吸收式制冷机回液管和供暖末端回液管在并联处设有第三电动三通合流阀。进一步地，所述冷却单元出口和水源热泵冷凝器入口之间设有旁通管，旁通管上设有电动二通旁通阀。进一步地，所述供液总管处设有第一温度传感器，所述液冷服务器机柜的出液管设有第二温度传感器，所述气冷系统回液管设有第三温度传感器。进一步地，所述控制系统包括控制器，所述控制器设有变频器，所述变频器分别与冷却水泵、热源泵、内循环泵连接，且所述变频器、电动二通旁通阀、第一电动三通分流阀、第一电动三通合流阀、第二电动三通分流阀、第二电动三通合流阀、第三电动三通分流阀、第三电动三通合流阀、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别与所述控制器连接。优选地，所述空调末端为冷水盘管和/或机柜级风机墙；所述冷却单元为冷却塔或者干冷器；所述中间换热器优选板式换热器；所述供暖末端包括暖气片、风机盘管等。一种上述的带热回收/全自然冷却的机房散热系统的控制方法，包括以下步骤：S1：开启机房散热系统，所述机房散热系统开启时处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带热回收/全自然冷却机房散热系统，其特征在于，包括全自然冷却系统、热回收系统和控制系统；所述全自然冷却系统包括冷却单元、冷却水泵、液冷系统和气冷系统；所述冷却单元、冷却水泵和液冷系统通过管路依次循环连接；所述气冷系统通过管路与液冷系统并联，同时与所述冷却单元和冷却水泵串联；所述热回收系统包括水源热泵机组、热源泵和用热设备，所述水源热泵机组与所述冷却单元并联且与冷却水泵和液冷系统串联，所述用热设备、热源泵和水源热泵机组依次连接形成循环回路；所述控制系统用于控制全自然冷却系统和热回收系统的工作。

【技术特征摘要】
1.一种带热回收/全自然冷却机房散热系统，其特征在于，包括全自然冷却系统、热回收系统和控制系统；所述全自然冷却系统包括冷却单元、冷却水泵、液冷系统和气冷系统；所述冷却单元、冷却水泵和液冷系统通过管路依次循环连接；所述气冷系统通过管路与液冷系统并联，同时与所述冷却单元和冷却水泵串联；所述热回收系统包括水源热泵机组、热源泵和用热设备，所述水源热泵机组与所述冷却单元并联且与冷却水泵和液冷系统串联，所述用热设备、热源泵和水源热泵机组依次连接形成循环回路；所述控制系统用于控制全自然冷却系统和热回收系统的工作。2.根据权利要求1所述的带热回收/全自然冷却机房散热系统，其特征在于，所述液冷系统包括通过管路依次连接形成第一循环回路的中间换热器、液冷服务器机柜和内循环泵，所述中间换热器通过管路与所述冷却水泵和所述冷却单元依次连接形成第二循环回路，所述第一循环回路和所述第二循环回路在所述中间换热器中进行换热；所述气冷系统包括空调末端，所述空调末端、所述冷却单元和所述冷却水泵依次连接形成第三循环回路。3.根据权利要求1或2所述的带热回收/全自然冷却机房散热系统，其特征在于，所述水源热泵机组包括依次连接呈循环回路的水源热泵蒸发器、水源热泵压缩机、水源热泵冷凝器和节流阀，所述用热设备包括并联设置的吸收式制冷机和供暖末端。4.根据权利要求3所述的带热回收/全自然冷却的机房散热系统，其特征在于，所述控制系统包括控制器、第一电动三通分流阀、第一电动三通合流阀、第二电动三通分流阀、第二电动三通合流阀、第三电动三通分流阀、第三电动三通合流阀、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，且所述第一电动三通分流阀、第一电动三通合流阀、第二电动三通分流阀、第二电动三通合流阀、第三电动三通分流阀、第三电动三通合流阀、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别与控制器连接；第一电动三通分流阀设于所述液冷系统供液管和气冷系统供液管的并联处，所述液冷系统供液管和气冷系统供液管的共用部分为供液总管；所述第一电动三通合流阀设于所述液冷系统回液管和气冷系统回液管的并联处，所述液冷系统回液管和气冷系统回液管的共用部分为回液总管；所述第二电动三通合流阀设于供液总管，且所述第二电动三通合流阀的两个入口分别与水源热泵蒸发器出口以及所述冷却单元的出口相连，所述第二电动三通合流阀的出口与所述第一电动三通分流阀的入口相连；所述第二电动三通分流阀设于回液总管，所述第二电动三通分流阀的入口与所述第一电动三通合流阀的出口相连，所述第二电动三通分流阀的两出口分别与水源热泵蒸发器入口以及冷却单元的入口相连；所述第三电动三通分流阀设于吸收式制冷机供液管和供暖末端供液管的并联处；所述第三电动三通合流阀设于吸收式制冷机回液管和供暖末端回液管的并联处；所述第一温度传感器设于供液总管处，所述第二温度传感器设于液冷服务器机柜的出液管处，所述第三温度传感器设于气冷系统回液管处。5.根据权利要求4所述的带热回收/全自然冷却机房散热系统，其特征在于，所述冷却单元出口和水源热泵冷凝器入口之间设有旁通管，旁通管上设有电动二通旁通阀，所述电动二通旁通阀与所述控制器连接。6.根据权利要求4或5所述的带热回收/全自然冷却机房散热系统，其特征在于，所述冷却单元包括风机，所述风机与所述控制器连接。7.根据权利要求4~6任一项所述的带热回收/全自然冷却的机房散热系统的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涌双，张学伟，叶向阳，顾剑彬，陈华，谢春辉，陈前，梁洁平，
申请(专利权)人：广东申菱环境系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44