[發明專利]一種用于數據中心的絕熱閉式冷卻系統及其冷卻方法

在審

• 申請號: 201711438580.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108105898A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 葛躍群;周慧;郭鳳朝
• 申請（專利權）人: 酷侖冷卻技術(上海)有限公司
• 主分類號: F24F3/06
• 分類號: F24F3/06;F24F11/65;F24F11/84;F24F11/85;F25D16/00;F28C1/14;F24F110/12;F24F110/22;F24F140/12;F24F140/20
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 陳穎潔;王佳妮

本發明公開了一種用于數據中心的絕熱閉式冷卻系統，絕熱閉式蒸發冷卻塔、水冷冷水機組和數據中心空調末端通過閥門連接，控制系統通過控制閥門來實現以下三種模式切換：冷水機組冷卻模式，水冷冷水機組作為冷源，通過冷水機組的蒸發器為數據中心空調末端進行冷卻；自然冷卻模式，采用絕熱閉式冷卻塔作為冷源，為數據中心空調末端進行冷卻；預制冷卻模式，采用絕熱閉式蒸發冷卻塔和水冷式冷水機組串聯運行的方式，絕熱閉式蒸發冷卻塔出水直接進入冷水機組蒸發器進一步冷卻后，對數據中心空調末端進行冷卻。本發明新增預制冷卻模式，該冷卻模式采用冷水機組和絕熱閉式冷卻塔串聯運行的模式，冷水機組運行時間大大縮短，耗電量大大下降。

技術領域

本發明涉及工業冷卻領域，尤其是涉及一種用于數據中心的絕熱閉式冷卻系 統及其冷卻方法。

背景技術

隨著云計算和大數據的快速發展,數據中心的能耗已經成為備受關注的課題。 數據中心的能耗中，空調系統的能耗達到40％～60％,數據中心主要采用兩 個技術指標來評價能耗和水耗情況，能耗用PUE值，PUE為電能利用效率，是所 有用電設備消耗的總電能與所有IT設備消耗的總電能之比，水耗用WUE，是數 據中心水資源消耗量與數據中心IT設備全年消耗電量的比值，單位為L/kwh。 數據中心PUE在全球機房的平均值是2.0，在發達國家的平均值約為1.8，而 數據中心PUE平均值最低的是在日本部分地區，但是在我國的大部分地區，數 據中心的能耗過高,大多數的PUE平均值仍普遍大于2.0，與國際先進水平 相比有較大差距，節能潛力巨大。數據中心水耗主要是用于冷卻塔的消耗，主要 包括換熱蒸發耗水、飄溢耗水和排污耗水。

數據中心機柜數量決定機柜發熱量，機柜數量越多發熱量越大，根據數據中 心發熱量從小到大，空調和冷卻水系統的主機可采用精密空調，風冷冷水機組或 水冷冷水機組等，本發明論述的是應用水冷冷水機組和冷卻塔的數據中心冷卻系 統。

為了降低數據中心的PUE，現有冷卻系統已采用自然冷卻技術，本發明論 述的自然冷卻技術為冷卻水系統自然冷卻技術，冷凍水供水溫度為12℃，并且 數據中心常年發熱需要制冷，因此在環境溫度較低時利用冷卻塔即可為空調末端 供冷，無需開啟冷水機組或部分開啟冷水機組，冷水機組在空調系統運行中為主 要的耗電設備之一，因此不開冷水機組或部分開啟冷水機組可大大降低PUE值。

現有大型數據中心冷卻水系統主要有兩種：(1)水冷式冷水機組、開式冷卻 塔和板式換熱器相結合的開式冷卻系統；(2)水冷式冷水機組和閉式冷卻塔相結 合的閉式冷卻系統。開式冷卻系統(1)的運行根據環境氣溫的不同可以采取多 種模式，夏季時采用冷水機組制冷模式，供給空調末端的冷凍水由水冷冷水機組 制取，冷卻塔為水冷冷水機組的冷凝器提供冷卻水，板式換熱器不使用；冬季采 用冷卻塔制冷模式，水冷冷水機組停止運行，冷卻塔制取的冷卻水經過板式換熱 器與空調末端的回水進行熱交換，將冷卻水的冷量交換至空調末端；過渡季節采 用預制冷模式，環境溫度介于冷凍水的供水溫度和回水溫度之間，水冷冷水機組 部分負荷運行，另一部分負荷由冷卻塔的冷卻水通過板式換熱器交換至冷凍水側。 閉式冷卻系統(2)的運行根據環境氣溫的不同也可以采用多種模式，夏季時采用冷水機組制冷模式，運行方式與開式冷卻系統夏季制冷模式一致；冬季時采用 冷卻塔制冷模式，閉式冷卻系統無板式換熱器，因此冷卻水可直接供給空調末端。