一种数据中心液冷控制系统技术方案

本发明专利技术涉及空气冷却技术领域，提供一种数据中心液冷控制系统，所述控制系统包括数据中心、油泵、控制子系统、空冷子系统和热泵子系统，所述控制子系统分别与空冷子系统和热泵子系统连接，根据工况来控制空冷子系统和热泵子系统内设备的开启；所述热泵子系统包括冷凝器和蒸发器，所述数据中心依次连接所述油泵、冷凝器和蒸发器，所述空冷子系统并联连接在所述蒸发器上，通过控制子系统根据工况来控制空冷子系统和热泵子系统内设备的开启，不仅高效节能，而且压缩机的工作时间只有在环境温度超过22度后才会启动，并且满负荷只有在环境温度达到40度时，以及数据中心最高发热量情况下才出现，压缩机的全年负载比是合理的，有助于压缩机的长寿命。机的长寿命。机的长寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心液冷控制系统


[0001]本专利技术涉及冷却
，尤其涉及一种数据中心液冷控制系统。

技术介绍

[0002]随着物联网、大数据、云计算等信息技术的快速发展，对于数据中心的需求与日俱增。为保证数据中心的正常运行，在数据中心的运行过程中，需要对数据中心进行冷却。目前，大多采用液冷结合空调补冷的方式对数据中心进行冷却。空调冷却机组主要包括压缩机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器等结构，由于空调冷却机组运行过程中耗能较大，会使得数据中心的总能耗增加，不利于实现数据中心的节能，降低数据中心的PUE(Power Usage Effectiveness，电源使用效率，PUE＝数据中心总设备能耗/IT设备能耗)；因此，需要本领域技术人员专利技术一种通过调控策略来解决耗能较大的问题的数据中心液冷控制系统。

技术实现思路

[0003]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0004]本专利技术提供一种数据中心液冷控制系统，所述控制系统包括数据中心、油泵、控制子系统、空冷子系统和热泵子系统，所述控制子系统分别与空冷子系统和热泵子系统连接，根据工况来控制空冷子系统和热泵子系统内设备的开启；所述热泵子系统包括冷凝器和蒸发器，所述数据中心依次连接所述油泵、冷凝器和蒸发器，所述空冷子系统并联连接在所述蒸发器上，热媒从数据中心出来，进入热泵子系统，热媒通过油泵增压后，进入所述冷凝器内加热，然后进入空冷子系统内被环境空气冷却后实现降温，最后进入蒸发器内冷却，流出冷却机组进入数据中心。
[0005]优选的，所述控制子系统通过通讯模块和PLC控制器对空冷子系统和热泵子系统进行控制，所述通讯模块包括有线通信和无线通信，其中无线通信包括GRPS模块和WiFi模块。
[0006]优选的，所述热媒选用变压器油，变压器油的比热大，实现的制冷效果好。
[0007]优选的，空冷子系统和热泵子系统内的设备和油泵构成冷却机组，为了减少整个冷却机组占用空间，将冷却机组设置在冷却箱内，并将所述冷凝器和蒸发器连接在冷却箱的中间部位，所述冷凝器和蒸发器并排放置，所述蒸发器的另一端设有压缩机，所述油泵设置在所述压缩机的一侧。
[0008]进一步的，所述热泵子系统还包括压缩机，当环境温度高于一个温度时，在控制子系统作用下，所述压缩机启动，从所述空冷子系统出来的低温热媒的热量被泵回到进空冷子系统，增加热媒与环境空气之间的温度差。
[0009]进一步的，当环境温度低于一定度数时，在控制子系统作用下，所述压缩机停止工作，热媒仅流过冷凝器和蒸发器，数据中心的热负载完全依靠空冷子系统的制冷。
[0010]进一步的，所述蒸发器上还连接有膨胀阀，所述膨胀阀用于调节蒸发器供液量。
[0011]进一步的，所述空冷子系统包括至少两台冷却风机，所述冷却风机并联布置，可以
实现能量调节和对压缩机的保护。
[0012]进一步的，所述控制子系统的控制包括流量调节控制、风量调节控制、冷量调节控制和抗浪涌热负载控制，设定控制子系统的控制温度上限阈值为Tu，控制温度上限阈值为Td。
[0013]进一步的，所述流量调节控制的策略为：当热泵子系统和空冷子系统接收到正常启动指令后，油泵首先以低速模式启动，便于监控流量开关，同时，监控从数据中心来的热媒温度和去往数据中心热媒温度；根据从数据中心进出温度差值计算数据中心热负载；当进出温差值超过10度时，或者从数据中心的来的热媒温度超过52度，油泵加载到高速；当进出口温差值低于5度，或者从数据中心的来的热媒温度低于45度，油泵减载到低速；当从数据中心的来的热媒温度超过Tu时，风量调节控制被激活。
[0014]进一步的，所述风量调节控制的策略为:当压缩机启动时，冷却风机全开；当压缩机关闭时，冷量调节控制被启动；其控制信号来源于去往数据中心热媒温度；
[0015]当去往数据中心热媒温度大于Tu时，启动一台当前处于关闭状态的冷却风机；当从数据中心的来的热媒温度低于Td时，关闭一台当前处于开启状态的冷却风机；如果所有冷却风机均启动，去往数据中心热媒温度仍大于Tu时，将启动压缩机，冷量调节控制被启动。
[0016]进一步的，所述冷量调节控制的策略为：当去往数据中心热媒温度大于Tu时，电子阀的滑阀移动，压缩机排气量升一级；当去往数据中心热媒温度小于Td时，电子阀的滑阀方向移动，压缩机排气量降一级；如果压缩机负载已经降为最低一级25％时，但去往数据中心热媒温度仍小于Td，关闭制冷机，风量调节控制被激活，控制系统转入全风冷模式。
[0017]进一步的，所述抗浪涌热负载控制的策略是：根据运行以来的去往数据中心热媒温差历史记录，计算数据中心热负载历史，预测数据中心是否将发生热负载浪涌；
[0018]如果发生热负载浪涌则将控制温度上限阈值为Tu或控制温度上限阈值为Td进行向下平移修正，修正值大小由内置模型计算得出。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术通过控制子系统根据工况来控制空冷子系统和热泵子系统内设备的开启，不仅高效节能，而且压缩机的工作时间只有在环境温度超过22度后才会启动，并且满负荷只有在环境温度达到40度时，以及数据中心最高发热量情况下才出现，压缩机的全年负载比是合理的，有助于压缩机的长寿命；
[0021](2)本专利技术通过控制子系统分别根据工况对流量、风量、冷量以及抗浪涌热负载进行控制，可以通过控制策略监控冷却负载的动态变化，并进行预测，实时对压缩机的加载和减载，进行能量调节，以满足对工艺热媒进行精确冷却，严格保证进出温度要求，并确保整个冷却机组长期运行的可靠性、使用寿命和高效节能；
[0022](3)本专利技术根据从数据中心进出温度差值计算数据中心热负载，控制油泵的转速，可以在环境温度较低时冷却机组启动，适应数据中心热负载变化。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的控制系统示意图。
[0024]图2是本专利技术中热媒流动示意图。
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细描述，应当指出的是，实施例只是对专利技术的具体阐述，不应视为对专利技术的限定，实施例的目的是为了让本领域技术人员更好地理解和再现本专利技术的技术方案，本专利技术的保护范围仍应当以权利要求书所限定的范围为准。
[0026]控制策略不仅对冷却机组的运动部件进行起停控制、状态监控和故障检测等，而且监控冷却负载的动态变化，并进行预测，实时对压缩机的加载和减载，进行能量调节，以满足对工艺热媒进行精确冷却，严格保证进出温度要求，并确保整个冷却机组长期运行的可靠性、使用寿命和高效节能。最突出的功能是严格确保冷却功率以及适应浪涌热负载前提下，机组高效可靠。
[0027]如图1所示，本专利技术提供一种数据中心液冷控制系统，所述控制系统包括数据中心1、油泵2、控制子系统3、空冷子系统4和热泵子系统5，所述控制子系统3分别与空冷子系统4和热泵子系统5连接，根据工况来控制空冷子系统4和热泵子系统5内设备的开启；所述热泵子系统5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心液冷控制系统，其特征在于，所述控制系统包括数据中心、油泵、控制子系统、空冷子系统和热泵子系统，所述控制子系统分别与空冷子系统和热泵子系统连接，根据工况来控制空冷子系统和热泵子系统内设备的开启；所述热泵子系统包括冷凝器和蒸发器，所述数据中心依次连接所述油泵、冷凝器和蒸发器，所述空冷子系统并联连接在所述蒸发器上，热媒从数据中心出来，进入热泵子系统，热媒通过油泵增压后，进入所述冷凝器内加热，然后进入空冷子系统内被环境空气冷却后实现降温，最后进入蒸发器内冷却，流出冷却机组进入数据中心。2.根据权利要求1所述的一种数据中心液冷控制系统，其特征在于，所述热泵子系统还包括压缩机，当环境温度高于一个温度时，在控制子系统作用下，所述压缩机启动，从所述空冷子系统出来的低温热媒的热量被泵回到进空冷子系统，增加热媒与环境空气之间的温度差。3.根据权利要求2所述的一种数据中心液冷控制系统，其特征在于，当环境温度低于一定度数时，在控制子系统作用下，所述压缩机停止工作，热媒仅流过冷凝器和蒸发器，数据中心的热负载完全依靠空冷子系统的制冷。4.根据权利要求1所述的一种数据中心液冷控制系统，其特征在于，所述蒸发器上还连接有膨胀阀，所述膨胀阀用于调节蒸发器供液量。5.根据权利要求1所述的一种数据中心液冷控制系统，其特征在于，所述空冷子系统包括至少两台冷却风机，所述冷却风机并联布置。6.根据权利要求1所述的一种数据中心液冷控制系统，其特征在于，所述控制子系统的控制包括流量调节控制、风量调节控制、冷量调节控制和抗浪涌热负载控制，设定控制子系统的控制温度上限阈值为Tu，控制温度下限阈值为Td。7.根据权利要求6所述的一种数据中心液冷控制系统，其特征在于，所述流量调节控制的策略为：当热泵子系统和空冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜振军，陈小新，魏友希，
申请(专利权)人：浙江江山变压器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：