基于冰蓄冷的数据中心冷却系统及数据中心冷却方法技术方案

本发明专利技术涉及冷却系统技术领域，公开了一种基于冰蓄冷的数据中心冷却系统及数据中心冷却方法；冷却系统中开式冷却塔通过冷却水循环泵与双工况机组的冷凝器侧和自然冷源供冷板式换热器连接；自然冷源供冷板式换热器与双工况机组供冷板式换热器并联，与融冰供冷板式换热器串联；蓄冰装置和双工况机组供冷板式换热器通过乙二醇泵与双工况机组的蒸发器侧相连；蓄冰装置通过释冷循环泵与融冰供冷板式换热器相连；末端空调水循环泵与自然冷源供冷板式换热器、双工况机组供冷板式换热器及融冰供冷板式换热器相连。本发明专利技术的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统及数据中心冷却方法中，利用可放置于地下室的蓄冰装置作为数据中心应急冷源，占地小、土建施工费用低。

Data Center Cooling System and Data Center Cooling Method Based on Ice Storage

【技术实现步骤摘要】
基于冰蓄冷的数据中心冷却系统及数据中心冷却方法
本专利技术涉及冷却系统
，具体地指一种基于冰蓄冷的数据中心冷却系统及数据中心冷却方法。
技术介绍
随着云计算、大数据及人工智能的兴起，大型数据中心的需求与日俱增。数据中心作为耗能大户，且作为未来前沿技术的主要载体，其基础设施侧的主要要求在节能、快速灵活部署及成本优化上，制冷系统作为主要的耗能大户是优化的重点。数据中心在运行过程中，需要冷却系统全年24小时不间断为其提供冷量，以带走设备运行产生的热量。根据《数据中心设计规范GB50174-2017》附录A规定：A级数据中心制冷设备应N+X冗余(X＝1～N)，B级数据中心宜N+1冗余。冷水机组+冷却塔是目前数据中心大多采用的冷却方式，并在环境温度达到要求的情况下，采用自然冷源冷却。中国技术专利201420436955.7号“IDC机房冷却系统”中记载了基于冷水机组、蓄冷水罐和闭式冷却塔组合于一体的三冷源供冷系统，在完全自然冷源供冷工况下能够有效节能，但在部分自然冷源时却无法有效利用。这种冷却系统同时也存在蓄冷水罐体积大、占地大、施工费用及造价较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于冰蓄冷的数据中心冷却系统，解决蓄冷水罐体积大、占地大、施工费用高的问题。为实现上述目的，本专利技术所设计的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统连接至空调末端，接收自所述空调末端的回水并输出至所述空调末端的去水；所述冷却系统包括开式冷却塔、冷却水循环泵、双工况机组、自然冷源供冷板式换热器、乙二醇循环泵、蓄冰装置、双工况机组供冷板式换热器、释冷循环泵、末端空调水循环泵及融冰供冷板式换热器；所述开式冷却塔通过所述冷却水循环泵与所述双工况机组的冷凝器侧和所述自然冷源供冷板式换热器通过管路连接；所述自然冷源供冷板式换热器与所述双工况机组供冷板式换热器通过管路并联，与所述融冰供冷板式换热器通过管路串联；所述蓄冰装置和所述双工况机组供冷板式换热器通过乙二醇泵与双工况机组的蒸发器侧通过管路相连；所述蓄冰装置通过所述释冷循环泵与所述融冰供冷板式换热器通过管路相连；所述末端空调水循环泵将所述空调末端的输出端与所述自然冷源供冷板式换热器、所述双工况机组供冷板式换热器及所述融冰供冷板式换热器通过管路相连。作为优选方案，所述双工况机组具有制冷和制冰两种工况。作为优选方案，所述蓄冰装置在夜间利用所述开式冷却塔及所述双工况机组制冰进行蓄冰。作为优选方案，所述冷却系统进一步包括温度传感器，所述温度传感器设置在至所述空调末端的进水端的管路上，以控制出水温度。本专利技术的目的在于，提供一种基于冰蓄冷的数据中心冷却方法，解决蓄冷水罐体积大、占地大、施工费用高的问题。为实现上述目的，本专利技术所设计的基于冰蓄冷的数据中心冷却方法包含以下五种供冷运行模式中至少一种：第一种运行模式为所述双工况机组供冷模式，第二种运行模式为开式冷却塔供冷模式，第三种运行模式为所述蓄冰装置供冷模式，第四种运行模式为所述双工况机组与所述蓄冰装置联合供冷模式，第五种运行模式为所述开式冷却塔与所述蓄冰装置联合供冷模式。作为优选方案，所述第一种运行模式下，所述开式冷却塔、所述冷却水循环泵、所述双工况机组、所述乙二醇循环泵、所述双工况机组供冷板式换热器及所述末端空调水循环泵运行，自所述空调末端的回水经所述双工况机组降温后进入所述双工况机组供冷板式换热器降温。作为优选方案，所述第二种运行模式下，所述开式冷却塔、所述自然冷源供冷板式换热器及所述末端空调水循环泵运行，所述开式冷却塔利用自然冷源制冷。作为优选方案，所述第三种运行模式下，所述蓄冰装置、所述释冷循环泵、所述末端空调水循环泵及所述融冰供冷板式换热器运行，所述蓄冰装置融冰供冷。作为优选方案，所述第四种运行模式下，所述开式冷却塔、所述冷却水循环泵、所述双工况机组、所述乙二醇循环泵、所述蓄冰装置、所述双工况机组供冷板式换热器、所述释冷循环泵、所述末端空调水循环泵及所述融冰供冷板式换热器运行，自所述空调末端的回水经所述双工况机组供冷板式换热器降温后进入所述融冰供冷板式换热器降温。作为优选方案，所述第五种运行模式下，所述开式冷却塔、所述冷却水循环泵、所述自然冷源供冷板式换热器、所述蓄冰装置、所述释冷循环泵、所述末端空调水循环泵及所述融冰供冷板式换热器运行，自所述空调末端的回水经所述自然冷源供冷板式换热器降温后进入所述融冰供冷板式换热器降温。作为优选方案，根据室外的环境湿球温度t在所述第一种运行模式、所述第二种运行模式、所述第三种运行模式、所述第四种运行模式及所述第五种运行模式之间切换。作为优选方案，当t≤10℃时，所述数据中心冷却系统以所述第二种运行模式运行；当10℃＜t≤14℃时，所述数据中心冷却系统以所述第五种运行模式运行；当t＞14℃时，所述数据中心冷却系统以所述第一种运行模式、所述第三种运行模式或所述第四种运行模式运行。作为优选方案，所述数据中心冷却方法包含第六种运行模式，所述第六种运行模式为所述双工况机组为所述蓄冰装置制冰模式。作为优选方案，所述第六种运行模式下，所述开式冷却塔、所述冷却水循环泵、所述双工况机组、所述乙二醇循环泵及所述蓄冰装置运行，利用夜间谷价电时段采用冗余的制冷设备为所述蓄冰装置蓄冰。本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统及数据中心冷却方法中，(1)利用可放置于地下室的蓄冰装置作为数据中心应急冷源，比蓄冷水罐占地小、土建施工费用低；(2)蓄冰装置可与开式冷却塔联合供冷，使空气源自然冷却时间大大延长；(3)使用融冰板式供冷换热器控制出水温度，参数稳定、易于控制，整个冷却系统运行稳定；(4)使用融冰板式供冷换热器换控制出水温度，使蓄冰装置和空调末端隔离，避免了蓄冰装置中的冰水溢出的可能性。附图说明图1为本专利技术优选实施例的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统的结构示意图。图2为图1中的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统在第一种运行模式下的工作原理示意图。图3为图1中的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统在第二种运行模式下的工作原理示意图。图4为图1中的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统在第三种运行模式下的工作原理示意图。图5为图1中的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统在第四种运行模式下的工作原理示意图。图6为图1中的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统在第五种运行模式下的工作原理示意图。图7为图1中的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统在第六种运行模式下的工作原理示意图。图中各部件标号如下：开式冷却塔1、冷却水循环泵2、双工况机组3、自然冷源供冷板式换热器4、乙二醇循环泵5、蓄冰装置6、双工况机组供冷板式换热器7、释冷循环泵8、末端空调水循环泵9、融冰供冷板式换热器10、温度传感器11；空调末端12、室外温湿度传感器13。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。请参阅图1，其为本专利技术优选实施例的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统的结构示意图，数据中心冷却系统包括开式冷却塔1、冷却水循环泵2、双工况机组3、自然冷源供冷板式换热器4、乙二醇循环泵5、蓄冰装置6、双工况机组供冷板式换热器7、释冷循环泵8、末端空调水循环泵9、融冰供冷板式换热器10及温度传感器11。数据中心冷却系统连接至为数据中心散热供冷的空调末端12，接收自空调末端12的回水并输出至空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于冰蓄冷的数据中心冷却系统，连接至空调末端(12)，接收自所述空调末端(12)的回水并输出至所述空调末端(12)的去水，其特征在于：所述冷却系统包括开式冷却塔(1)、冷却水循环泵(2)、双工况机组(3)、自然冷源供冷板式换热器(4)、乙二醇循环泵(5)、蓄冰装置(6)、双工况机组供冷板式换热器(7)、释冷循环泵(8)、末端空调水循环泵(9)及融冰供冷板式换热器(10)；所述开式冷却塔(1)通过所述冷却水循环泵(2)与所述双工况机组(3)的冷凝器侧和所述自然冷源供冷板式换热器(4)通过管路连接；所述自然冷源供冷板式换热器(4)与所述双工况机组供冷板式换热器(7)通过管路并联，与所述融冰供冷板式换热器(10)通过管路串联；所述蓄冰装置(6)和所述双工况机组供冷板式换热器(7)通过乙二醇泵(5)与双工况机组(3)的蒸发器侧通过管路相连；所述蓄冰装置(6)通过所述释冷循环泵(8)与所述融冰供冷板式换热器(10)通过管路相连；所述末端空调水循环泵(9)将所述空调末端(12)的输出端与所述自然冷源供冷板式换热器(4)、所述双工况机组供冷板式换热器(7)及所述融冰供冷板式换热器(10)通过管路相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于冰蓄冷的数据中心冷却系统，连接至空调末端(12)，接收自所述空调末端(12)的回水并输出至所述空调末端(12)的去水，其特征在于：所述冷却系统包括开式冷却塔(1)、冷却水循环泵(2)、双工况机组(3)、自然冷源供冷板式换热器(4)、乙二醇循环泵(5)、蓄冰装置(6)、双工况机组供冷板式换热器(7)、释冷循环泵(8)、末端空调水循环泵(9)及融冰供冷板式换热器(10)；所述开式冷却塔(1)通过所述冷却水循环泵(2)与所述双工况机组(3)的冷凝器侧和所述自然冷源供冷板式换热器(4)通过管路连接；所述自然冷源供冷板式换热器(4)与所述双工况机组供冷板式换热器(7)通过管路并联，与所述融冰供冷板式换热器(10)通过管路串联；所述蓄冰装置(6)和所述双工况机组供冷板式换热器(7)通过乙二醇泵(5)与双工况机组(3)的蒸发器侧通过管路相连；所述蓄冰装置(6)通过所述释冷循环泵(8)与所述融冰供冷板式换热器(10)通过管路相连；所述末端空调水循环泵(9)将所述空调末端(12)的输出端与所述自然冷源供冷板式换热器(4)、所述双工况机组供冷板式换热器(7)及所述融冰供冷板式换热器(10)通过管路相连。2.根据权利要求1所述的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统，其特征在于：所述双工况机组(3)具有制冷和制冰两种工况。3.根据权利要求1所述的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统，其特征在于：所述蓄冰装置(6)在夜间利用所述开式冷却塔(1)及所述双工况机组(3)制冰进行蓄冰。4.根据权利要求1所述的基于冰蓄冷的数据中心冷却系统，其特征在于：所述冷却系统进一步包括温度传感器(11)，所述温度传感器(11)设置在至所述空调末端(12)的进水端的管路上，以控制出水温度。5.一种采用权利要求1至4中任一项所述的基于冰蓄冷的数据中心系统的数据中心冷却方法，其特征在于：所述数据中心冷却方法包含以下五种供冷运行模式中至少一种：第一种运行模式为所述双工况机组(3)供冷模式，第二种运行模式为开式冷却塔(1)供冷模式，第三种运行模式为所述蓄冰装置(6)供冷模式，第四种运行模式为所述双工况机组(3)与所述蓄冰装置(6)联合供冷模式，第五种运行模式为所述开式冷却塔(1)与所述蓄冰装置(6)联合供冷模式。6.根据权利要求5所述的基于冰蓄冷的数据中心冷却方法，其特征在于：所述第一种运行模式下，所述开式冷却塔(1)、所述冷却水循环泵(2)、所述双工况机组(3)、所述乙二醇循环泵(5)、所述双工况机组供冷板式换热器(7)及所述末端空调水循环泵(9)运行，自所述空调末端(12)的回水经所述双工况机组(3)降温后进入所述双工况机组供冷板式...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳，桂树强，熊汉兵，颜俊，李东阳，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42