CN104764124A - 一种数据中心的复合式冷却*** - Google Patents

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    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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Abstract

本发明公开了一种数据中心的复合式冷却***,是提供数据中心的冷却设备以不同的冷却方式进行散热的***,其中冷却源包含冰水机、不同冷源的冰水管路***与冷却水塔。数据中心的复合式冷却***提供三种冷却水散热流程:(1)冰水机辅助外气冷却流程;(2)外气冷却流程;(3)备援与辅助外气冷却流程。

Description

一种数据中心的复合式冷却***
技术领域
本发明涉及绿色机房建置技术领域,特别涉及一种数据中心的复合式冷却***。
背景技术
目前现有的数据中心的冷却水***一般皆使用冰水机所制造的冰水作为冷源,输送到数据中心的空调设备以吸收计算机机柜、机房设备与室内所产生的热负荷,达到降温的效果。数据中心内部的所有热负荷皆由冰水机带到冷却水塔散热到室外。如此需将使冰水机的运转容量与耗电量无法随外气温度降低而由明显的降低,仍必须维持一定的耗电量。
为解决上述问题,有人提出外气冷却方法以降低外气于低温条件下,取代冰水机制造冰水的功能以降低冰水机耗电。如将外气直接引入数据中心冷却,但在室外空气质量差的环境,除须装置多重过滤装置增加风阻与风车耗能外,也容易使粉尘或有害气体进入数据中心内,而影响资通讯设备正常运作。或直接利用开放式冷却水塔进行外气冷却冰水,以取代冰水机制造冰水功能,但会使外气环境污染物进入冰水与数据中心内的空调设备,进而影响空调设备运转的可靠度。或在空调设备与开放式冷却水塔间增设板式热交换器,使接触外气的冷却水不直接进入空调,但会增加热交换温度损失而须降低使用外气的温度与使用机会。
目前现有的冷却水塔分别于夏季提供冰水机散热,在冬季提供外气冷却以取代冰水机制造冰水,同一冷却水塔无法同时提供冰水机于部分负载时散热与辅助外气冷却用途。
目前现有数据中心的空调设备冷源皆以冰水机为主,而以冷却水塔进行外气冷却为辅。
目前现有数据中心的冰水机的冷却水与冰水***是互相独立,而无法共享,且皆以多台冰水机作为备援。
发明内容
本发明实施例提供一种数据中心的复合式冷却***,用以解决现有技术中数据中心的冰水机的冷却水与冰水***是互相独立,而无法共享,且皆以多台冰水机作为备援的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下:
一种数据中心的复合式冷却***,主要由冷却水塔、冰水机、及备援热交换器组组成,其中:冷却水塔,用于将数据中心的冰水***管路的冷却水经由回水管路传递至该冷却水塔,再经过循环水泵将水喷洒在冷却管路上,经过水的蒸发以间接冷却数据中心的冰水***的水,利用外气先进行冷却,形成冷却水,达到外气冷却(Free cooling)节能的目的,并以冰水机冷却水泵将该冷却水导入冷凝器中,提供冰水机散热,并以外气冷却泵将该冷却水导入该冰水机的蒸发器进行再冷却后送至数据中心冷却设备供水管路;或以外气冷却泵将该冷却水经由旁通水阀直接送至数据中心冷却设备供水管路中;或以备援冷却泵将该冷却水导入备援热交换器组中的备援***热交换器进行再冷却后送至数据中心冷却设备供水管路;该冰水机,由冷凝器、蒸发器、压缩机、节流装置组成,接收来自该冷却水塔导入的冷却水,其中该蒸发器内的冷媒吸收需降温该冷却水的热量,并经过该压缩机将该热量带到该冷凝器,再由该冷凝器将该热量带到该冷却水塔,而被冷却的该冷媒则再经由该节流装置回到该蒸发器;以及备援热交换器组,为该冰水机的备援装置,其具有一个备援***热交换器,为数据中心供水管路与备援冰水***管路的热交换组件。
其中的旁通水阀,为该冷却水塔冷却后的该冷却水,若温度低于数据中心冷却设备供水温度需求时,则停用该冰水机或该备援热交换器组,并直接开通该旁通水阀,将冷却水直接导入到数据中心冷却设备供水管路中。
其中的冷却水塔,将冷却水的热量,经过冷却水的蒸发冷却,而排放到大气环境。冷却水塔提供数据中心进行间接蒸发冷却的用途,也可提供冰水机的冷凝器散热的用途。
其中,该复合式冷却***,也可直接设置于该数据中心内部,或组装成一数据中心的冷却机组,符合货柜车载运规格,便于吊装与运送。
本发明所提供一种数据中心的复合式冷却***,与其他常用技术相比较,更具备下列优点:
1、数据中心的复合式冷却***提供数据中心的冷却设备不同的冷却水散热流程,冷却源包含冰水机、不同冷源的冰水管路***与冷却水塔。
2、冷却水塔提供数据中心进行间接蒸发冷却用途,也可提供冰水机的冷凝器散热的用途。
3、数据中心的冷却水先经由外气进行冷却,再根据温度需求决定是否进行冰水机冷却,达到主要以外气冷却(Free cooling)节能的目的。
4、利用一般建筑大楼的冰水***作为冰水机的备援,减少备援冰水机需求,或同时结合建筑大楼的冰水***使用以取代冰水机,增加建筑大楼的冰水***节能控制策略运作。
5、将数据中心的复合式冷却***组装于模块箱体内,组装箱体尺寸符合货柜车载运规格,便于吊装与运送。
6、数据中心冷却水散热流程:
冰水机辅助外气冷却流程:数据中心冷却水回水先经冷却水塔进行外气间接蒸发冷却,再进入冰水机的蒸发器冷却后,提供数据中心冷却水供水。
外气冷却流程:数据中心冷却水回水经冷却水塔进行外气间接蒸发冷却后,直接经由旁通阀提供数据中心冷却水供水。
备援辅助外气冷却流程:数据中心冷却水回水先经冷却水塔进行外气间接蒸发冷却,再进入备援***热交换器冷却后,提供数据中心冷却水供水。
本发明的目的为结合冰水机、冷却水塔与备援冰水热交换器组,提供数据中心的空调设备具有节能与备援功能的复合式冷却水散热***。本发明适用于高环境温度的数据中心,以冷却水塔进行外气冷却为主要,冰水机再针对外气冷却降温不足部分在进行冷却,达到空调冷却***节能的目的。另配置一备援热交换器组作为冰水机备援用途,备援热交换器组的冷源为独立或一般建筑大楼的冰水***;当结合建筑大楼的冰水***可取代冰水机,并增加其节能控制效益。本发明可以与货柜式绿色节能机房、模块式机房组合,提供其冷却水,并组装成一数据中心的冷却机组,符合货柜车载运规格,便于吊装与运送。
附图说明
图1为本发明数据中心的复合式冷却***的架构图;
图2为本发明数据中心的复合式冷却***的冰水机辅助外气冷却图;
图3为本发明数据中心的复合式冷却***的外气冷却图;
图4为本发明数据中心的复合式冷却***的备援辅助外气冷却图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,但并不用于限定本发明。
以下,结合附图对本发明进一步说明:
请参阅图1所示,为本发明数据中心的复合式冷却***的架构图,本发明系提供数据中心的冷却设备以不同的冷却水进行散热的***,其冷却***1主要系包含冰水机11、冷却水塔12与备援热交换器组13,其中冷却水塔12,系接收数据中心的冰水***管路2的数据中心冷却设备回水管路5的热水或温水,再经过循环水泵41将水喷洒在冷却管路上,经过水的蒸发以间接冷却数据中心的冰水***管路2的水,利用外气先进行冷却,形成冷却水,达到外气冷却(Free cooling)节能的目的。并以冰水机冷却水泵15将该冷却水导入冰水机11的冷凝器21中,提供冰水机11散热,并以外气冷却泵16将该冷却水导入该冰水机11的蒸发器22进行再冷却后送至数据中心冷却设备供水管路4;或以外气冷却泵16将该冷却水经由旁通水阀14直接送至数据中心冷却设备供水管路4中;或以备援冷却泵17将该冷却水导入备援热交换器组13中的备援***热交换器31进行再冷却后送至数据中心冷却设备供水管路4。
本发明数据中心的复合式冷却***可直接设置于该数据中心建筑物内部,或组装成一数据中心的冷却机组,并符合货柜车载运规格,便于吊装与运送。其中数据中心的冷却机组,可将冷却水塔分开于复合式冷却***。
本发明数据中心的复合式冷却***1,其包含三种实施方式,冰水机冷却、冷却水塔冷却与备援热交换器冷却,而使用时机则可依照当下情况适时便换,并可在其中一项无法运作时,仍提供低温的冷却水,以维持外部数据中心内的温度及散热。
请参阅图1、及图2所示,为本发明数据中心的复合式冷却***的架构图及冰水机辅助外气冷却图,其中复合式冷却***1的冷却水塔12中的冷却水,接收来自冰水机11的冷凝器21热量,以及数据中心的冰水***管路2经由数据中心冷却设备回水管路5的温水或热水,当经由冷却水塔12冷却后的水温高于数据中心冷却设备供水温度需求时,需再以冰水机冷却水泵15将经由冷却水塔12冷却后的冷却水导入冰水机11的冷凝器21中,提供冰水机11散热,并以外气冷却泵16将该冷却水导入该冰水机11的蒸发器22进行辅助冷却后送至数据中心冷却设备供水管路4;该冰水机11,系由冷凝器21、蒸发器22、压缩机23、节流装置24组成,系接收来自该冷却水塔12导入的冷却水,其中该蒸发器22内的冷媒吸收需降温该冷却水的热量,并经过该压缩机23将该热量带到该冷凝器22,再由该冷凝器22将该热量带到该冷却水塔12,而被冷却的该冷媒则再经由该节流装置24回到该蒸发器22。
请参阅图1、及图3所示,为本发明数据中心的复合式冷却***的架构图及外气冷却图,其中复合式冷却***1的冷却水塔12中的冷却水,接收来自数据中心的冰水***管路2经由数据中心冷却设备回水管路5的温水或热水,当经由冷却水塔12冷却后的水温低于数据中心冷却设备供水温度需求时,则停用冰水机11或备援热交换器组13,并以外气冷却泵16将冷却水塔12冷却后的冷却水,经由旁通水阀14将水直接导入至数据中心冷却设备供水管路4。
请参阅图1、及图4所示,为本发明数据中心的复合式冷却***的架构图及备援辅助外气冷却图,其中复合式冷却***1的冷却水塔12中的冷却水,接收来自数据中心的冰水***管路2经由数据中心冷却设备回水管路5的温水或热水,当经由冷却水塔12冷却后的水温高于数据中心冷却设备供水温度需求,并需停用冰水机11时,则将备援冷却泵17则将冷却水导入备援热交换器组13中进行降低冷却水温度,并同时由备援***冷却水泵32导入备援冰水***管路3中的冷却水,加以进行降温,并将降温过后的冷却水,由备援***热交换器31导入数据中心冷却设备供水管路4中,以提供至外部的数据中心的冰水***管路2进行数据中心的降温。
其上述需停用冰水机11时系指冰水机11故障、或维修保养期间、或与备援冰水***管路3进行排程或节能控制策略等,而需停止冰水机11运转。
上列详细说明乃针对本发明的一个实施例进行具体说明,但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。
综上所述,本案不仅于技术思想上确属创新,并具备常用传统方法不可实现的上述多项功效,已充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件,依法提出申请,恳请贵局核准本件发明专利申请案,以励发明,至感德便。

Claims (6)

1.一种数据中心的复合式冷却***,其特征在于,包括:
冷却水塔,用于接收数据中心的冰水***管路的数据中心冷却设备回水管路的热水或温水,再经过循环水泵将水喷洒在冷却管路上,经过水的蒸发以间接冷却数据中心的冰水***管路的水,并利用外气先进行冷却,形成冷却水,并以冰水机辅助冷却,冰水机冷却水泵将该冷却水导入冰水机的冷凝器中,提供冰水机散热,并以外气冷却泵将该冷却水导入该冰水机的蒸发器进行再冷却后送至数据中心冷却设备供水管路,或者以外气冷却泵将所述冷却水经由旁通水阀直接送至数据中心冷却设备供水管路,或以备援冷却泵将该冷却水导入备援热交换器组中的备援***热交换器进行再冷却后送至数据中心冷却设备供水管路;
所述冰水机,由冷凝器、蒸发器、压缩机、节流装置组成,接收来自所述冷却水塔导入的冷却水,其中所述蒸发器内的冷媒吸收需降温所述冷却水的热量,并经过所述压缩机将所述热量带到所述冷凝器,再由所述冷凝器将所述热量带到所述冷却水塔,而被冷却的冷媒则再经由所述节流装置回到所述蒸发器;以及
备援热交换器组,是所述冰水机的备援装置,所述备援热交换器组具有一个备援***热交换器与备援***冷却水泵,其中所述备援***热交换器系为数据中心供水管路与备援冰水***管路的热交换组件。
2.如权利要求1所述的复合式冷却***,其特征在于,所述冰水机辅助冷却,也可为备援辅助冷却。
3.如权利要求1所述的复合式冷却***,其特征在于,所述旁通水阀,是所述冷却水塔冷却后的所述冷却水,若温度低于数据中心冷却设备供水温度需求时,则停用所述冰水机或所述备援热交换器组,并直接开通该旁通水阀,将冷却水直接导入到数据中心冷却设备供水管路中。
4.如权利要求1所述的复合式冷却***,其特征在于,所述复合式冷却***,可以直接设置于该数据中心内部,或组装成一个数据中心的冷却机组,并符合货柜车载运规格,便于吊装与运送。
5.如权利要求1所述的复合式冷却***,其特征在于,所述冷却水塔,用于所述数据中心进行间接蒸发冷却,或/和冰水机的冷凝器散热。
6.如权利要求4所述的复合式冷却***,其特征在于,所述冷却机组,为所述冷却水塔与其复合式冷却***的组合,且也可分离。
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