CN202697119U - 一种云制冷*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种云制冷***。该***包括：冷源供应装置、至少一分配交换装置、多个需冷终端及智能控制装置；其中，所述的智能控制装置通过接口接收每一需冷终端的冷量需求信息，并通过接口向所述的冷源供应装置发送供冷指令；所述的冷源供应装置根据所述供冷指令向每一所述的分配交换装置输送对应的冷量；所述的分配交换装置向与其连接的需冷终端配送冷量。该***能够根据各个需冷终端的需求按需分配冷量；需冷终端的布置可以相对灵活分散，集中供冷的冷源供应装置可以将整个***的热量集中处理与输送冷量。

Description

一种云制冷***

技术领域

本实用新型是关于制冷技术，特别是关于一种云制冷***。

背景技术

数据中心、机房等常年发热的场所，需要及时进行降温制冷。现有的制冷方式主要是被动制冷方式，由冷源对与其连接的所有的冷却终端同时进行制冷，冷却终端被动的接收冷量。这种被动制冷方式具有盲目性，容易造成资源的浪费。例如对于一些大型的数据中心、ID机房等常年发热的场所，虽然不同的终端需冷量不同，但是冷源却是向所有的终端发送相同的冷量，造成能源的极大浪费，违背了现代社会节能减排的宗旨。

实用新型内容

本实用新型提供一种云制冷***，以根据各个需冷终端的需求按需分配冷量。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种云制冷***，该***包括：冷源供应装置、至少一分配交换装置、多个需冷终端及智能控制装置；所述的智能控制装置通过接口接收每一需冷终端的冷量需求信息，并通过接口向所述的冷源供应装置发送供冷指令；所述的冷源供应装置根据所述供冷指令向每一所述的分配交换装置输送对应的冷量；所述的分配交换装置向与其连接的需冷终端配送冷量。

进一步地，所述的冷源供应装置包括：冷水机组、冷却塔、供冷方式切换路由器、冷量分配装置及热量集中装置。

进一步地，采用压缩机制冷模式时，所述冷却塔通过所述的冷水机组与所述的冷量分配装置连通，所述的冷量分配装置与所述的分配交换装置连通。

进一步地，当室外环境温度低于预定值时，所述的冷却塔直接与所述的冷量分配装置连通，所述的冷量分配装置与所述的分配交换装置连通。

进一步地，所述的分配交换装置包括：第一换热侧及第二换热侧，与所述分配交换装置连接的需冷终端内蒸发的冷却介质流经所述的第一换热侧，所述冷源供应装置的冷水流经所述的第二换热侧。

进一步地，所述的智能控制装置包括：数据采集接口，数据存储模块、微处理器及数据发送接口；所述的数据采集接口通过接口连接所述的数据存储模块，所述的数据存储模块通过接口连接所述的微处理器，所述的微处理器通过接口连接数据发送接口。

进一步地，，所述的数据采集接口连接冷源供应装置、分配交换装置及每一个需冷终端。

进一步地，所述的数据发送接口连接冷源供应装置、分配交换装置及每一个需冷终端。

进一步地，所述的数据存储模块用于保存每一需冷终端的标识及该需冷终端的冷量需求信息。

本实用新型实施例的有益效果在于，本实用新型实施例的云制冷***能够根据各个需冷终端的需求按需分配冷量，实现冷量资源配置分配的合理化，智能化，按需化。需冷终端的布置可以相对灵活分散，集中供冷的冷源供应装置可以将整个***的热量集中处理与输送冷量，并根据***的总负荷实时通过智能控制调节运行状态，最大限度的利用自然冷源，降低能源消耗，实现冷量资源配置的最优化，产生良好的节能减排效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例云制冷***的结构示意图；

图2为本实用新型实施例智能控制装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例冷源池采用压缩机制冷模式的制冷剂流向示意图；

图4为本实用新型实施例冷源池采用自然冷源制冷模式的制冷剂流向示意图；

图5为本实用新型实施例分配交换装置的换热侧冷却介质流向示意图；

图6为本实用新型实施例云制冷方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种云制冷***，该***包括：冷源供应装置101、至少一分配交换装置102、多个需冷终端103及智能控制装置104。

本实用新型的云制冷***应用于需要冷却的所有对象分散布置、负荷实时变化且各分散对象需冷负荷不同的场所，可以对各个需冷对象实时监测负荷，做到冷量统一制取，按需输送与分配。

智能控制装置104通过数据线（如电缆线等）连接冷源供应装置101、分配交换装置102及需冷终端103，智能控制装置104主要用于，根据每一需冷终端103的标识及所述的冷量需求信息生成包含总需冷量及每一所述分配交换装置102的需冷量信息的供冷指令，并将所述的供冷指令发送给冷源供应装置101。

智能控制装置104的作用是实时监控云制冷***中各个模块及设备的运行状况，根据分散布置的各个发热需冷对象（需冷终端103）的温度及其他条件判断计算其所需的冷量，从而计算出云制冷***中所有需冷终端103的总冷量需求及每台分配交换装置102的需冷量，从而去控制冷源供应装置101（冷源池）的模块启动数量及分配给每台分配交换装置102的冷量。并可根据室外的气候条件去控制冷源池设备在最佳的节能状态下运行，如果室外气温较低，则冷源池可以不使用传统压缩机机械制冷的方式制取冷量，依靠室外环境的自然冷却方式即可满足***中的热负荷需求，达到节约能源的最大化目的。例如：智能控制装置104根据温度及其它必要条件判断第一台分配交换装置102下面所带的需冷终端103的热负荷较小，那么通过流量或其它控制方式，可以减少第二冷却介质分配给此台分配交换装置102的流量，从而做到按需供冷。下面首先详细说明本实用新型的智能控制装置104。

如图2所示，智能控制装置104可以包括：数据采集接口201，数据存储模块202、处理单元203及数据发送接口204。数据采集接口201通过数据接口连接数据存储模块202，数据存储模块202通过接口连接处理单元203，处理单元203通过接口连接数据发送接口204，上述接口可以是USB接口或者其他的硬件接口。

数据采集接口201可以连接冷源供应装置101、分配交换装置102及每一个需冷终端103，数据采集接口201可以采集每一需冷终端103的冷量需求信息，也可以从冷源供应装置101及分配交换装置102获取需冷信息。处理单元203根据每一需冷终端103的标识及所述的冷量需求信息生成包含总需冷量及每一所述分配交换装置102的需冷量信息的供冷指令，处理单元203可以为微处理器，本实用新型仅以微处理器进行说明，不以此为限。微处理器可以为FPGA、CPU等。本领域技术人员可知，FPGA可以为硬件设备。

数据发送接口204可以连接冷源供应装置101、分配交换装置102及每一个需冷终端103，数据发送接口204可以将所述的供冷指令发送给冷源供应装置101，也可以将所述的供冷指令发送给分配交换装置102及每一个需冷终端103。根据每一需冷终端103的标识及该需冷终端103的冷量需求信息可以计算出每一分配交换装置102的总需冷量及所有需冷终端103的总需冷量，所以供冷指令包含了每一分配交换装置102的总需冷量及所有需冷终端103的总需冷量。每一需冷终端103的标识及该需冷终端103的冷量需求信息可以保存在数据存储模块202中。

智能控制装置104采集每一需冷终端的冷量需求信息的方式包括：温度采集，发热功率采集，耗电量采集，风量采集，气流组织形式采集及热成像图采集等，下面使用耗电量采集的方式举例说明。

当本实用新型的云制冷***应用于耗电发热产生的冷量需求的场所时，云制冷***的智能控制装置104可以用每个需冷终端的用电量（功率）进行实时采集，通过微处理器203可以将各个终端的用电量（功率）数据转化为***的总需冷量（发热量），将总需冷量信息形成相应可执行的指令，并通过数据发送接口204发送到冷源池，冷源池根据接受的需冷量信息指令启动相应的负荷运行制冷操作。

智能控制装置104采集每一需冷终端的冷量需求信息方式包括实时采集、定时定周期采集或者根据控制指令采集。智能控制装置104可以连接一输入装置（图中未示出），用户通过输入装置可以输入该控制指令，智能控制装置104在收到该控制指令后可以进行冷量需求信息采集。

冷源供应装置101接收该供冷指令，根据该供冷指令向每一所述的分配交换装置102输送其需要的对应的冷量。

集中提供冷源的冷源池是各个产生热量的分散布置的需冷对象的最终冷量提供者。各个分散布置的发热需冷终端103的热量通过冷却终端先汇聚到各个分配交换装置102，分配交换装置102再把发热量汇聚到集中提供冷量的冷源池，冷源池可以根据全部分散布置的发热对象的总热负荷集中处理并提供实时需要的冷量。冷源池的设计采用N+1的模块化设计，N=1，2，3，4，……，+1为冗余备份的安全性考虑。即N即可满足各个分散发热需冷终端103的满负荷冷量需求。通过需冷终端103内第一冷却介质的蒸发速度及蒸发量，结合智能控制装置104的判断，冷源池可以根据实时的需冷负荷情况决定N+1的模块的运行负荷。当分散布置的需冷终端103全部满负荷运行时，那么冷源池也满负荷启动运行提供足够的冷量，当分散布置的需冷终端103总负荷较小或者没有热负荷时，那么冷源池***可以只启动N+1模块中的部分负载运行。真正做到按需制冷，按各个需冷终端103的负荷需求去供应合适的冷量。

冷源供应装置101可以为冷源池，冷源池可以采用多种形式，如模块化采用N+1备份的冷水机组+密闭式冷却塔的形式，也可以采用风冷方式，蒸发吸收式制冷方式或者其它形式，本实用新型不以此为限。冷源池经过对总需冷量信息的指令的判断，决定需要提供上述的哪种供冷负荷和供冷方式，然后开启相应的制冷负荷运行，向***中输送相应负荷的冷量（能量）。

集中供冷的冷源池将相应的实时负荷冷量（能量）按照每个分配交换装置102的负荷需求，分配至每个分配交换装置102，冷源池输出的总冷量如果为N，每个分配交换装置102的需冷负荷为N1.N2，N3，N4...Nn，则N=N1+N2+N3+....+Nn，然后每个分配交换装置102再将冷量分别对应并精确按照物理位置分配至每个需冷终端103。

如果冷源池采用冷水机组+密闭式冷却他供冷的方式，那么冷源池***可以采用全年压缩机机械制冷的方式提供冷量，也可以根据室外温度环境的变化，采用更加节能并可变负荷的可利用自然冷源的方式运行。下面举例说明一种冷水机组+密闭式冷却塔并可利用自然冷源的冷源池的实现形式：

如图3及图4所示，冷源供应装置101（冷源池）包括：冷水机组301、冷却塔302、供冷方式切换路由器303、冷量分配装置304及热量集中装置305。

如图3所示，当室外环境温度高于预定值时，采用压缩机制冷模式，实线箭头方向表示冷却介质的运行管路，虚线箭头表示冷却介质不允许的管路，冷却塔302通过冷水机组301与冷量分配装置304连通，冷量分配装置304与分配交换装置102连通。供冷方式切换路由器303控制所述冷却塔302中的冷水进入所述的冷水机组301，然后利用所述的冷量分配装置304根据每一所述分配交换装置102的需冷量信息将冷量分配至对应的所述分配交换装置102。所述的分配交换装置102向与其连接的需冷终端103配送冷量。可选地，冷水机组301可以为水冷式冷水机组，本实用新型不以此为限。

如图4所示，当室外环境温度低于预定值时，采用自然冷源制冷模式，即当室外气温较低时，冷却塔中的冷却介质出口温度也会降低，当冷却塔冷却介质出口温度可以满足供冷需求时，冷却塔出口介质直接作为冷量供应到分配交换装置102使用，冷水机组的压缩机***不再运行，可以节省能源消耗，达到最经济的运行模式。在图4中，虚线箭头方向表示冷却介质的运行管路，实线箭头表示冷却介质不允许的管路，冷却塔302直接与冷量分配装置304连通，冷量分配装置304与分配交换装置102连通。供冷方式切换路由器303控制冷却塔302中的冷水进入冷量分配装置304，冷量分配装置304根据每一所述分配交换装置102的需冷量信息将冷量分配至对应的所述分配交换装置102。所述的分配交换装置102向与其连接的需冷终端103配送冷量。

如图5所示，分配交换装置102包括：第一换热侧501及第二换热侧502，分配交换装置102连接的需冷终端103内蒸发的冷却介质流经分配交换装置102的第一换热侧501。冷源供应装置101的冷水流经所述的第二换热侧502，所述第一换热侧501的冷却介质将热量传递给经过第二换热侧502的冷水后返回与分配交换装置102连接的需冷终端内，经过第二换热侧502的冷水吸热后返回冷源供应装置101再次进行冷却。分配交换装置102的功能是集中处理与交换下面所串并联的若干个需冷终端103的热量。热量的交换方式通过两种冷却介质之间的温差热传递实现。一台分配交换装置102下面所带的若干台需冷终端103内的所蒸发的冷却介质，汇聚后流动到分配交换装置102的第一换热侧501，分配交换装置102的另一侧（第二换热侧502）流动的是来自于集中供冷冷源池的第二冷却介质，这样两种冷却介质在逆流流动的过程中，第一冷却介质将热量传递给第二冷却介质，吸收了来自于第一冷却介质热量的第二冷却介质再集中输送到冷源池进行再次冷却。从而实现了冷量的分配与热量负荷搜集后的传递过程。上述做法的优点是：如果此台分配交换装置102下面所带的需冷终端103的总体需冷负荷较小，那么传给第二冷却介质的热负荷也相对小，所以第二冷却介质传给冷源池的热负荷也小，也就是说分配交换装置102从冷源池需要的冷量是根据下面所带的冷却终端的总负荷决定的。

如图3所示，冷源池采用压缩机制冷模式时，经过第二换热侧502的冷水吸热后返回冷源供应装置101时，首先被热量集中装置305收集，然后在供冷方式切换路由器303的控制下，经过冷水机组301进入冷却塔302进行冷却。

如图4所示，冷源池采用自然冷源制冷模式，经过第二换热侧502的冷水吸热后返回冷源供应装置101时，首先被热量集中装置305收集，然后在供冷方式切换路由器303的控制下直接进入冷却塔302进行冷却。

分配交换装置102与其连接的每一需冷终端103与该分配交换装置102之间的冷量传输方式包括：制冷剂工质自然蒸发冷凝循环的热管方式，载冷剂直接输送分配方式或者相变吸热方式。

如图1所示，分散布置的需求终端103是吸收热量产生冷却效果的直接设备，基于热管工作原理，需求终端103内充注冷却介质（环保制冷剂或者其它介质），直接分散布置在产生热量的需冷位置。当需求终端103内的冷却介质受热时，会产生相变蒸发过程，吸收走发热点产生的热量，冷却介质在需求终端103内从气态变成液态，同时发热点的热量被需求终端103内的冷却介质带走，达到给需要冷却的发热对象温度控制与降温的过程。由于热管原理的特性，内部冷却介质的蒸发速度及蒸发量会随着热负荷的变化而自动变化，也就是发热对象产生多少热量，冷却介质就带走多少热量，负荷小或者不发热时，冷却介质就会蒸发量小或者不蒸发，从而不会带走热量，也不会耗费来自于集中供冷冷源池的冷量。

每台分配交换装置102与下面所带的若干台需冷终端103之间通过连接管路形成封闭的内部空间，内部空间充注有第一冷却介质，由于每台需冷终端103内都有第一冷却介质，但是第一冷却介质的蒸发量及蒸发速度会根据各个发热需冷对象的负荷不同而不同，这样每台需冷终端103内吸热蒸发的气态第一冷却介质会通过连接管路汇聚流动到分配交换装置102，在分配交换装置102被第二冷却介质冷却后，放热冷凝为液态第一冷却介质，再通过连接管路回流分配到每台冷却终端，从而做到了对每个发热需冷终端103的按需分配冷量。

每台需冷终端103的最大热处理负荷可以根据每个具体发热对象的最大负荷选择，每台分配交换装置102的最大分配与热交换负荷可以根据下面所带的需冷终端103的总负荷选择。

对应于当前IT及互联网行业，云制冷的优势在于做到了对每个需冷对象的冷量的按需分配，各个需冷终端103的总负荷大时，集中供冷的冷源池的负荷也大，冷源池会运行更多的负荷从而提供充足的冷量，反之，各个需冷终端103的总负荷较小时，冷源池也会运行较少的负荷，各个需冷终端103没有热负荷时，冷源池有停止工作。

各个分散的需冷终端103可以在靠近对应的分配交换装置102的物理位置灵活的布置，集中供冷的冷源池也可以选择合适的物理位置建设。不必像传统的空调方式那样室外机必须尽可能靠近室内机。云制冷***中，只需将冷源池与各个分配交换装置102通过介质管路连接，分配交换装置102与各个分散的需冷终端103通过介质管路连接即可。

如图6所示，本实施提供一种云制冷方法该方法包括：

步骤S601：利用智能控制装置104采集每一需冷终端的冷量需求信息。智能控制装置104采集每一需冷终端的冷量需求信息方式包括实时采集、定时采集或者根据控制指令采集。

智能控制装置104采集每一需冷终端的冷量需求信息的方式包括：温度采集，发热功率采集，耗电量采集，风量采集，气流组织形式采集及热成像图采集等，下面使用耗电量采集的方式举例说明。

当本实用新型的云制冷***应用于耗电发热产生的冷量需求的场所时，云制冷***的智能控制装置104可以用每个需冷终端的用电量（功率）进行实时采集，通过微处理器203可以将各个终端的用电量（功率）数据转化为***的总需冷量（发热量）。

步骤S602：所述的智能控制装置根据每一需冷终端的标识及所述的冷量需求信息生成包含总需冷量及负责终端冷量分配的每一分配交换装置的需冷量信息的供冷指令，并将所述的供冷指令发送给冷源池。

通过图2中的微处理器203可以将各个终端的用电量（功率）数据转化为***的总需冷量（发热量），形成相应可执行的指令，通过数据发送接口204发送到冷源池。

步骤S603：所述的冷源池根据所述供冷指令向每一所述的分配交换装置输送对应的冷量。

当室外环境温度高于预定值时，采用压缩机制冷模式将自然冷源制冷后向每一所述的分配交换装置输送对应的冷量。如图3所示的压缩机制冷模式，实线箭头方向表示冷却介质的运行管路，虚线箭头表示冷却介质不允许的管路。供冷方式切换路由器303控制所述冷却塔302中的冷水进入所述的冷水机组301，然后利用所述的冷量分配装置304根据每一所述分配交换装置102的需冷量信息将冷量分配至对应的所述分配交换装置102。所述的分配交换装置102向与其连接的需冷终端103配送冷量。

当室外环境温度低于预定值时，直接将自然冷源向每一所述的分配交换装置输送对应的冷量。如图4所示的自然冷源制冷模式，虚线箭头方向表示冷却介质的运行管路，实线箭头表示冷却介质不允许的管路。供冷方式切换路由器303控制冷却塔302中的冷水进入冷量分配装置304，冷量分配装置304根据每一所述分配交换装置102的需冷量信息将冷量分配至对应的所述分配交换装置102。所述的分配交换装置102向与其连接的需冷终端103配送冷量。

冷源池根据所述供冷指令向每一所述的分配交换装置102输送对应的冷量之后，每一分配交换装置102根据与其连接的每一需冷终端103的冷量需求信息，将接收到的所述对应的冷量传输到，所述分配交换装置102与其连接的每一需冷终端103。分配交换装置102与其连接的每一需冷终端103与分配交换装置102之间的冷量传输方式包括：制冷剂工质自然蒸发冷凝循环的热管方式，载冷剂直接输送分配方式或者相变吸热方式，本实用新型不以此为限。

本实用新型实施例的云制冷方法及***能够根据各个需冷终端的需求按需分配冷量，实现冷量资源配置分配的合理化，智能化，按需化。需冷终端的布置可以相对灵活分散，集中供冷的冷源供应装置可以将整个***的热量集中处理与输送冷量，并根据***的总负荷实时通过智能控制调节运行状态，最大限度的利用自然冷源，降低能源消耗，实现冷量资源配置的最优化，产生良好的节能减排效益。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种云制冷***，其特征在于，所述的***包括：冷源供应装置、至少一分配交换装置、多个需冷终端及智能控制装置；其中，

所述的智能控制装置通过接口接收每一需冷终端的冷量需求信息，并通过接口向所述的冷源供应装置发送供冷指令；

所述的冷源供应装置根据所述供冷指令向每一所述的分配交换装置输送对应的冷量；

所述的分配交换装置向与其连接的需冷终端配送冷量。

2.根据权利要求1所述的云制冷***，其特征在于，所述的冷源供应装置包括：冷水机组、冷却塔、供冷方式切换路由器、冷量分配装置及热量集中装置。

3.根据权利要求2所述的云制冷***，其特征在于，采用压缩机制冷模式时，所述冷却塔通过所述的冷水机组与所述的冷量分配装置连通，所述的冷量分配装置与所述的分配交换装置连通。

4.根据权利要求2所述的云制冷***，其特征在于，当室外环境温度低于预定值时，所述冷却塔直接与所述的冷量分配装置连通，所述的冷量分配装置与所述的分配交换装置连通。

5.根据权利要求1所述的云制冷***，其特征在于，所述的分配交换装置包括：第一换热侧及第二换热侧，与所述分配交换装置连接的需冷终端内蒸发的冷却介质流经所述的第一换热侧，所述冷源供应装置的冷水流经所述的第二换热侧。

6.根据权利要求1所述的云制冷***，其特征在于，所述的智能控制装置包括：数据采集接口，数据存储模块、微处理器及数据发送接口；

所述的数据采集接口通过接口连接所述的数据存储模块，所述的数据存储模块通过接口连接所述的微处理器，所述的微处理器通过接口连接数据发送接口。

7.根据权利要求6所述的云制冷***，其特征在于，所述的数据采集接口连接冷源供应装置、分配交换装置及每一个需冷终端。

8.根据权利要求6所述的云制冷***，其特征在于，所述的数据发送接口连接冷源供应装置、分配交换装置及每一个需冷终端。

9.根据权利要求6所述的云制冷***，其特征在于，所述的数据存储模块用于保存每一需冷终端的标识及该需冷终端的冷量需求信息。

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