一种数据中心供冷系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及数据中心冷源供应系统技术领域，特别涉及一种数据中心供冷系统及控制方法。该数据中心供冷系统包括末端供水环路、末端回水环路、冷冻水供水环路、冷冻水回水环路、多个冷冻单元、多个二级冷冻水泵、蓄冷罐、流量传感器以及控制装置，各所述冷冻单元包括依次连通的冷水机组、板式换热器以及一级冷冻水泵；该数据中心供冷系统中，冷冻单元的一级冷冻水泵的频率由蓄冷罐内的水流向以及流量控制，二级冷冻水泵的频率则由末端负荷变化需求调节，蓄冷罐运行模式与数据中心的供冷需求流量调节完全独立，互不影响，控制架构简单，系统运行的稳定性和可靠性相对较高且维护方便。

A cooling system and control method for data center

The invention relates to the technical field of data center cold source supply system, in particular to a data center cold source supply system and a control method. The cooling system of the data center includes a terminal water supply loop, a terminal return loop, a chilled water supply loop, a chilled water return loop, a plurality of refrigeration units, a plurality of secondary chilled water pumps, a cold storage tank, a flow sensor and a control device. Each refrigeration unit includes a water chiller, a plate heat exchanger and a primary chilled water pump connected in turn. In the cooling system of the data center The frequency of the first stage chilled water pump in the refrigeration unit is controlled by the flow direction and flow in the storage tank, and the frequency of the second stage chilled water pump is regulated by the end load change demand. The operation mode of the storage tank is completely independent of the cooling demand flow regulation in the data center, which does not affect each other. The control structure is simple, and the stability and reliability of the system operation are relatively high and the maintenance is convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心供冷系统及控制方法
本专利技术涉及数据中心冷源供应系统
，特别涉及一种数据中心供冷系统及控制方法。
技术介绍
数据中心是为电子信息设备提供运行环境的场所，其重要性的衡量标准主要是依据基础设施故障造成网路信息中断或重要数据丢失在经济和社会上造成的损失和影响程度。互联网、金融、云计算、政府等从事信息和数据服务的数据中心基本都要求数据中心等级为A级，可保证一次意外事故发生后或单系统设备维护或检修时，基础设施能够满足电子信息设备基本运行要求。当市电出现故障时，为保证数据中心业务不中断，且能预留足够的时间进行数据存储等，需保证数据中心供冷不间断。设计一般采用在冷冻水系统中设置储水装置，储水时间能满足柴发启动时间、冷机启动及其加载时间。数据中心中常用的系统架构有一级泵变流量系统和二级泵变流量系统，连续供冷设备装置可采用开式蓄冷罐和闭式蓄冷罐。近些年来，数据中心业主为实现机柜数量最大化，冷源系统常采用一级泵变流量系统，该系统虽能节省制冷机房的建筑面积，但在连续供冷系统上采用开式蓄冷罐，会额外增加一套释冷泵。此系统在蓄冷罐平时充冷模式下不能控制旁通蓄冷罐的流量；在蓄冷罐应急放冷模式下需开启的设备和阀门部件较多；在蓄冷罐超级充冷模式下会影响末端的负荷调节，控制相对复杂，可靠性会降低，同时增加了运维难度。
技术实现思路
本专利技术公开了一种数据中心供冷系统及控制方法，用于提供系统运行的稳定性和可靠性。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种数据中心供冷系统，包括：末端供水环路、末端回水环路、冷冻水供水环路、冷冻水回水环路、多个冷冻单元、多个二级冷冻水泵、蓄冷罐、流量传感器以及控制装置，各所述冷冻单元包括依次连通的冷水机组、板式换热器以及一级冷冻水泵；其中：所述末端供水环路与所述末端回水环路用于为数据中心循环供冷，所述末端回水环路与所述冷冻水回水环路连通；各所述二级冷冻水泵的进水端与所述冷冻水供水环路连通，各所述二级冷冻水泵的出水端与所述末端供水环路连通；各所述冷冻单元中，所述冷水机组的进水端与所述冷冻水供水环路连通，所述一级冷冻水泵的出水端与所述冷冻水回水环路连通；所述二级冷冻水泵配置不间断电源；所述蓄冷罐的第一开口与所述冷冻水供水环路连通，所述蓄冷罐的第二开口与所述冷冻水回水环路连通，且所述蓄冷罐的第一开口与所述冷冻水供水环路之间的管路上设有第一流量计和第一电动阀，所述蓄冷罐的第二开口与所述冷冻水回水环路之间的管路上设有第二流量计和第二电动阀；所述末端供水环路与所述冷冻水回水环路之间设有末端旁通管路，且所述冷冻水旁通管路上设有末端电动阀；所述流量传感器用于监测所述数据中心的供冷需求流量；所述控制装置分别与所述一级冷冻水泵、所述二级冷冻水泵、所述流量传感器、所述末端电动阀、所述第一流量计、所述第一电动阀、所述第二流量计、所述第二电动阀线连接，以根据所述流量传感器的反馈控制所述二级冷水泵以及末端电动阀，或根据所述第一流量计、所述第二流量计的反馈控制所述一级冷冻水泵。上述数据中心供冷系统正常运行时，冷冻单元为数据中心进行供冷，冷冻单元的冷冻水通过冷冻水供水环路自末端供水环路进入数据中心进行水冷降温，温度升高后的水经末端回水环路进入冷冻水回水环路回到冷冻单元进行再次冷却实现整个系统的水冷循环，在此过程中，第一流量计、第二流量计能够监测蓄冷罐流向以及流量，而第一电动阀和第二电动阀则可以控制蓄冷罐的流量，根据蓄冷罐内水的流向和流量控制冷冻单元中一级冷冻水泵的频率以满足数据中心的供冷需求流量；当市电故障，冷冻单元停机，二级冷冻水泵启动，根据数据中心的供冷需求流量调节二级冷冻水泵的频率以将蓄冷罐中的水输送到数据中心为数据中心供冷。可以看出，该数据中心供冷系统中，冷冻单元的一级冷冻水泵的频率由蓄冷罐内的水流向以及流量控制，二级冷冻水泵的频率则由末端负荷变化需求调节，蓄冷罐运行模式与数据中心的供冷需求流量调节完全独立，互不影响，控制架构简单，系统运行的稳定性和可靠性相对较高且维护方便。可选地，所述控制装置包括群控制器以及与所述群控制器信号连接的蓄冷罐控制器、两个单元控制器，两个所述单元控制器均控制连接多个所述二级冷冻水泵。可选地，所述群控制器还设置有报警器。一种应用于如上述技术方案所述的数据中心供冷系统的控制方法，包括：监测所述冷冻单元的工作状态；根据冷冻单元的工作状态判断所述冷冻单元是否正常运转；若所述冷冻单元正常运转，监测所述蓄冷罐的流量与流向并根据所述蓄冷罐的流量与流向调节所述一级冷冻水泵的频率以向所述数据中心供冷；若所述冷冻单元停机，监测数据中心的供冷需求流量并根据所述供冷需求流量调节所述二级冷冻水泵的频率以及所述末端电动阀的开度以向所述数据中心供冷。可选地，所述监测数据中心的供冷需求流量并根据所述供冷需求流量调节所述二级冷冻水泵的频率以及所述末端电动阀的开度包括：当所述供冷需求流量大于单台所述二级冷冻水泵的最低运转频率所提供的流量时，所述数据中心的最不利环路所需的压差由所述二级冷冻水泵的频率控制；当所述供冷需求流量小于单台所述二级冷冻水泵的最低运转频率所提供的流量时，所述数据中心的最不利环路所需的压差由所述末端电动阀控制。可选地，所述监测所述蓄冷罐流量与流向并根据所述蓄冷罐的流量与流向调节所述一级冷冻水泵的频率包括：当所述蓄冷罐内的水自第一开口流向第二开口，且所述蓄冷罐第一开口的流量大于所述蓄冷罐第二开口的流量正向流量设定值，控制所述一级冷冻水泵的频率以满足所述数据中心的供冷需求流量；当所述蓄冷罐内的水自第二开口流向第一开口，所述第一流量计和所述第二流量计报警，监控所述第二开口与第一开口的流量差，根据所述流量差控制冷冻单元的供冷状态至所述蓄冷罐内的水自第一开口流向第二开口且保持正向设定时长。可选地，所述根据反向流量大小控制冷冻单元的供冷状态包括：当所述蓄冷罐第二开口的流量大于所述蓄冷罐第一开口的流量第一反向流量设定值并保持反向设定时长，调节所述一级冷冻水泵的频率至最大；当所述蓄冷罐第二开口的流量大于所述蓄冷罐第一开口的流量第二反向流量设定值并保持所述反向设定时长，重新启动一所述冷冻单元为所述蓄冷罐充冷供水。可选地，所述正向流量设定值为0-1003/h，所述正向设定时长为5-30min。可选地，所述第一反向流量值为0-50m3/h，所述第二反向流量值为50-100m3/h，所述反向设定时长为5-30min。可选地，在所述冷冻单元停机后重启过程中：控制所述冷冻单元内的水自循环至所述一级冷冻水泵的出水端的出水温度符合水冷要求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种数据中心供冷系统的蓄冷罐处于微充冷模式的工作示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种数据中心供冷系统的蓄冷罐处于应急充冷模式的工作示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种数据中心供冷系统的蓄冷罐处于超级充冷模式的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据中心供冷系统，其特征在于，包括：末端供水环路、末端回水环路、冷冻水供水环路、冷冻水回水环路、多个冷冻单元、多个二级冷冻水泵、蓄冷罐、流量传感器以及控制装置，各所述冷冻单元包括依次连通的冷水机组、板式换热器以及一级冷冻水泵；其中：/n所述末端供水环路与所述末端回水环路用于为数据中心循环供冷，所述末端回水环路与所述冷冻水回水环路连通；各所述二级冷冻水泵的进水端与所述冷冻水供水环路连通，各所述二级冷冻水泵的出水端与所述末端供水环路连通；/n各所述冷冻单元中，所述冷水机组的进水端与所述冷冻水供水环路连通，所述一级冷冻水泵的出水端与所述冷冻水回水环路连通；所述二级冷冻水泵配置不间断电源；/n所述蓄冷罐的第一开口与所述冷冻水供水环路连通，所述蓄冷罐的第二开口与所述冷冻水回水环路连通，且所述蓄冷罐的第一开口与所述冷冻水供水环路之间的管路上设有第一流量计和第一电动阀，所述蓄冷罐的第二开口与所述冷冻水回水环路之间的管路上设有第二流量计和第二电动阀；/n所述末端供水环路与所述冷冻水回水环路之间设有末端旁通管路，且所述冷冻水旁通管路上设有末端电动阀；所述流量传感器用于监测所述数据中心的供冷需求流量；/n所述控制装置分别与所述一级冷冻水泵、所述二级冷冻水泵、所述流量传感器、所述末端电动阀、所述第一流量计、所述第一电动阀、所述第二流量计、所述第二电动阀线连接，以根据所述流量传感器的反馈控制所述二级冷水泵以及末端电动阀，或根据所述第一流量计、所述第二流量计的反馈控制所述一级冷冻水泵。/n...

【技术特征摘要】
1.一种数据中心供冷系统，其特征在于，包括：末端供水环路、末端回水环路、冷冻水供水环路、冷冻水回水环路、多个冷冻单元、多个二级冷冻水泵、蓄冷罐、流量传感器以及控制装置，各所述冷冻单元包括依次连通的冷水机组、板式换热器以及一级冷冻水泵；其中：
所述末端供水环路与所述末端回水环路用于为数据中心循环供冷，所述末端回水环路与所述冷冻水回水环路连通；各所述二级冷冻水泵的进水端与所述冷冻水供水环路连通，各所述二级冷冻水泵的出水端与所述末端供水环路连通；
各所述冷冻单元中，所述冷水机组的进水端与所述冷冻水供水环路连通，所述一级冷冻水泵的出水端与所述冷冻水回水环路连通；所述二级冷冻水泵配置不间断电源；
所述蓄冷罐的第一开口与所述冷冻水供水环路连通，所述蓄冷罐的第二开口与所述冷冻水回水环路连通，且所述蓄冷罐的第一开口与所述冷冻水供水环路之间的管路上设有第一流量计和第一电动阀，所述蓄冷罐的第二开口与所述冷冻水回水环路之间的管路上设有第二流量计和第二电动阀；
所述末端供水环路与所述冷冻水回水环路之间设有末端旁通管路，且所述冷冻水旁通管路上设有末端电动阀；所述流量传感器用于监测所述数据中心的供冷需求流量；
所述控制装置分别与所述一级冷冻水泵、所述二级冷冻水泵、所述流量传感器、所述末端电动阀、所述第一流量计、所述第一电动阀、所述第二流量计、所述第二电动阀线连接，以根据所述流量传感器的反馈控制所述二级冷水泵以及末端电动阀，或根据所述第一流量计、所述第二流量计的反馈控制所述一级冷冻水泵。


2.根据权利要求1所述的数据中心供冷系统，其特征在于，所述控制装置包括群控制器以及与所述群控制器信号连接的蓄冷罐控制器、两个单元控制器，两个所述单元控制器均控制连接多个所述二级冷冻水泵。


3.根据权利要求1所述的数据中心供冷系统，其特征在于，所述群控制器还设置有报警器。


4.一种应用于如权利要求1-3所述的数据中心供冷系统的控制方法，其特征在于，包括：
监测所述冷冻单元的工作状态；
根据冷冻单元的工作状态判断所述冷冻单元是否正常运转；
若所述冷冻单元正常运转，监测所述蓄冷罐的流量与流向并根据所述蓄冷罐的流量与流向调节所述一级冷冻水泵的频率以向所述数据中心供冷；
若所述冷冻单元停机，监测数据中心的供冷需求流量并根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝海仙，张冬梅，滕世兴，
申请(专利权)人：世源科技工程有限公司，中国电子工程设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11