CN218977149U - 一种浸没式液冷数据中心的冷却水*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浸没式液冷数据中心的冷却水***，包括闭式冷却塔、冷却水循环泵、水处理设备、末端液冷模块装置和相应的控制电动阀；冷却水***末端侧总管采用环路***，冷源侧采用冷却塔和冷却水泵一塔一泵串联的冷却单元模式；冷却水循环泵和闭式冷却塔的风机为变频运行。该***全年利用闭式冷却塔冷却降温，替代传统技术方案中由压缩机组建的冷水机组制冷设备和辅助设备，同时减少了机房末端恒温恒湿空调设备，有效的降低了数据中心的能耗，最大限度的降低了数据中心的PUE值；节省了冷水机组制冷设备和辅助设备、机房末端恒温恒湿空调设备的初投资，在未来数据中心行业市场潜力非常巨大。

Description

一种浸没式液冷数据中心的冷却水***

技术领域

本实用新型涉及一种应用于数据中心的冷却水***，尤其是为一种浸没式液冷数据中心的冷水***。

背景技术

随着科技发展，数据中心的节能要求也越来越高；各地市采取市场手段和行政措施，合理控制和优化数据中心布局和用能，进一步促进数据中心绿色低碳发展。加大节能技术改造力度，以节能技术标准要求倒逼传统数据中心加快绿色节能技术改造；十四五期间大中型以上的新建数据中心PUE值需降至1.3以下。在业内PUE是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值。即PUE＝数据中心总能耗/IT设备能耗，其中数据中心总能耗包括IT设备能耗和制冷、配电等***的能耗，其值大于1，越接近1表明非IT设备耗能越少，即能效水平越好。因此数据机房的末端产品也跟随着时代要求而产生技术产品的快速更替，从最开的风冷机房空调至冷冻水型机房空调，再至带自然冷却的空调冷却***和间接蒸发冷却机组，然而这些产品在全年部分或者炎热的夏季都要用到制冷压缩机，而数据中心的机柜几乎全部用来发热了，因此数据中心的能耗巨大，空调制冷压缩机的能耗也非常巨大。

目前风冷散热的服务器通常对应的制冷空调形式有：风冷型机房空调、冷冻水型机房空调、带自然冷却的空调冷却***、间接蒸发冷却机组。

其中，风冷机房空调由室内节流阀、蒸发盘管、压缩机、室外风冷冷凝器组成。风冷散热的服务器运行过程中向机房内空气散热引起机房内温度升高，机房内空气通过风机与蒸发盘管换热，冷媒作为传热媒介，将从房间吸取的热量通过室外风冷冷凝器传递到室外环境中。

其中，冷冻水型机房空调由风机和冷冻盘管组成，风冷散热的服务器运行过程中向机房内空气散热引起机房内温度升高，机房内空气通过冷冻盘管，直接将热负荷传递到冷冻水环路中，利用用户现场自备的中央冷冻水源，适合于用户现场具备中央冷水机组的场合。

其中，带自然冷却的空调冷却***，由带有自然冷却盘管的风冷冷水机组和冷冻水型机房空调组成，自然冷却盘管由铜管套铝制翅片构成，冬季较高温度的冷冻水回水与低温的室外环境的空气通过自然冷却盘管进行换热后变成较低温度的冷冻水供水，将机房的风冷散热的服务器散发的热量转移到室外环境中，可以实现带有自然冷却盘管的风冷冷水机组的“自然冷却”功能。

其中，间接蒸发冷却机组全年可以采用完全或部分自然冷却的方式对数据中心进行制冷，仅当室外温度过高时才需要机械制冷来补充部分冷量。风冷散热的服务器运行过程中向机房内空气散热引起机房内温度升高，机房内空气进入间接蒸发冷却机组经过换热变成低温空气送入机房内为服务器降温，将机房的风冷散热的服务器散发的热量转移到室外环境中。

时至今日国内大部分服务器或数据中心普遍还是采用传统的风冷散热，但随着国家“双碳”政策的部署落实，严格的PUE值限定，使得大部分风冷服务器应用的数据中心面临散热技术升级改造或全面的技术替代，液冷技术已成为服务器散热的必然趋势。

近年来兴起液冷数据中心，是指应用液冷技术和液冷服务器等设备的数据中心，与传统风冷服务器相比，液冷服务器的热量导出方式不同。液冷是指使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的技术。液冷服务器是指将液体注入服务器，通过冷热交换带走服务器热量的一种服务器。

经对现有技术的检索发现：

中国专利CN105180490B一体化自然冷却机房空调***；

中国专利CN210165500U一种数据中心用复合型空调***；

中国发明申请CN111295085A基于风冷和水冷复合单元的数据中心用蒸发冷却空调***。

上述技术方案设计均是服务于风冷散热服务器的空调***，不适用于液冷服务器。

实用新型内容

近年来一种浸没式液冷机房空调应用而生，全年自然冷却的浸没式液冷机房空调***提高空调的供、回水温度，***摒弃了制冷压缩机，全年都可以利用自然冷却而不使用制冷压缩机，该***具有节能潜力巨大、***设备少、节省设备占用面积、***初投资少、***可靠性高等优点。本实用新型目的，即为了给浸没式液冷服务器提供需要的冷却水专门研发了一种浸没式液冷的冷却水***。

本实用新型提出一种浸没式液冷的冷却水***，与现有技术相比，该***具有如下特点和意义：全年利用闭式冷却塔冷却降温，替代传统技术方案中由压缩机组建的冷水机组制冷设备和辅助设备，同时减少了机房末端恒温恒湿空调设备，有效的降低了数据中心的能耗，最大限度的降低了数据中心的PUE值；节省了冷水机组制冷设备和辅助设备、机房末端恒温恒湿空调设备的初投资。所以，本实用新型一种浸没式液冷的冷却水***在未来数据中心行业市场潜力非常巨大。

本实用新型技术方案如下：

一种浸没式液冷数据中心的冷却水***，包括闭式冷却塔、冷却水循环泵、水处理设备、末端液冷模块装置和相应的控制电动阀。冷却水***末端侧总管采用环路***，冷源侧采用冷却塔和冷却水泵一塔一泵串联的冷却单元模式；冷却水循环泵和闭式冷却塔的风机为变频运行。

所述冷却水***的冷却单元为一用一备。

所述冷却水***闭式冷却塔出来较低温度的冷却水经过供水管道输送至液冷模块装置换热后变为较高的冷却水，再经过回水管道回到闭式冷却塔和外侧蒸发冷却降温后的水进行换热变成较低温度的冷却水，完成循环。

所述冷却水***运行模式为两种，冷却水泵自动变频模式和冷却水泵手动变频模式；冷却水泵自动变频模式下，冷却水泵根据出口压力传感器的设定值自动变频；冷却水泵手动变频模式下，冷却水泵的频率根据***最大用水量设置水泵运行频率，末端压差旁通阀根据供回水总管的压差自动旁通末端用水量，维持***压力稳定。

所述冷却水***的冷却水供水温度控制方式为：为了维持冷却***的供水温度恒定，闭式冷却塔冷却风机根据出水温度自动变频，当冷却风机调速不能调控出水温度稳定时，调控闭式冷却塔的喷淋水泵启停来控制出水温度稳定，当闭式冷却塔喷淋水泵启停也无法调控水温稳定时，闭式冷却塔的温控旁通阀旁通冷却塔进水量来维持冷却水的供水水温稳定。

一种浸没式液冷的冷却水***的一次侧允进水温度15～35℃；一次侧额定进/出水温差8℃；一次侧额定进/出水温度33/41℃；一次侧工质要求：软化水、乙二醇水溶液。

如冷媒选用软化水，水质要求如下：

检测项	单位	循环水	补充水
				pH(25℃)	/	7.5～10	7.5～9.5
浊度	NTU	≤10	≤5
				电导率(25℃)	μs/cm	≤2000	≤600
Cl-	mg/L	≤50	≤50
				总铁	mg/L	≤1	≤0.3
钙硬度(以CaCO3计)	mg/L	≤30	≤30
				总碱度(以CaCO3计)	mg/L	≤500	≤200
溶解氧	mg/L	≤0.1	—
				有机磷(以P计)	mg/L	≤0.5	—

如冷媒选用防冻液(乙二醇水溶液)，要求如下：A.在配制防冻液时，要经过灭菌、除藻、软化以酸碱处理，定期监测循环乙二醇溶液浓度变化，如果变化范围超出±5％，要及时调整乙二醇浓度B.内部离子浓度和水质参数同软化水要求。

附图说明

图1为本申请***构成示意图。

其中：1-1、1-2为闭式冷却塔，2-1、2-2为冷却水循环泵，3为水处理设备，4为末端液冷模块装置；5为检修阀，6为末端供回水总管，V1、V2温控电动调节阀，T1、T2、T3、T4为温度传感器，P1、P2、P3、P4为压力传感器，F1、F2为流量传感器，V3和V4为电动压差旁通阀。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对申请技术方案做进一步说明。

本实施例以设计两套冷却单元为例：

本实施例浸没式液冷的冷却水***主要由闭式冷却塔1-1、闭式冷却塔1-2、冷却水循环泵2-1、冷却水循环泵2-2、水处理设备3、末端液冷模块装置4、检修阀5和相应的温控控制电动阀V1、V2，电动压差旁通阀V3、V4、温度传感器T1、T2、T3、T4，压力传感器P1、P2、P3、P4、流量传感器F1、F2，末端供回水总管组成。其中：

末端供回水总管6采用环路***，闭式冷却塔1-1、冷却水循环泵2-1、电动调节阀V1、温度传感器T1、T3、压力传感器P1、P3和流量传感器F1组成冷却单元1，闭式冷却塔1-2、冷却水循环泵2-2、电动调节阀V2、温度传感器T2、T4、压力传感器P2、P4和流量传感器F2组成冷却单元2，冷却单元1为主用冷却单元，冷却单元2为备用冷却单元。

冷却水循环泵2-1、2-2和闭式冷却塔1-1风机、闭式冷却塔1-2风机为变频运行。

冷却水泵运行模式分为自动变频模式和手动变频模式：冷却水泵自动变频模式为冷却水泵2-1根据压力传感器P1值设定自动变频，冷却水泵2-2根据压力传感器P2值设定自动变频；冷却水泵手动变频模式下为压差旁通阀V3和V4根据供回水压差自动调节旁通水量。

冷却水供水水温控制模式为：

冷却单元1的温度传感器T1优先控制闭式冷却塔1-1的风机变频，当水温无法满足时，其次控制闭式冷却塔1-1的喷淋水泵启停，当水温再次无法满足时，控制温控电动调节阀V1旁通冷却塔水流量。

冷却单元2的温度传感器T2优先控制闭式冷却塔1-2的风机变频，当水温无法满足时，其次控制闭式冷却塔1-2的喷淋水泵启停，当水温再次无法满足时，控制温控电动调节阀V2旁通冷却塔水流量。

本实用新型的一种浸没式液冷的冷却水***为双制冷***，分别为闭式冷却塔1-1与冷却水循环泵2-1组成的一个冷却***(即冷却单元1),闭式冷却塔1-2与冷却水循环泵2-2组成的另一个冷却***(即冷却单元2),这两个冷却***分别为独立制冷***，互为备用关系。***运行时，仅一个***工作，另一个***备用，***可以更加可靠、安全的为末端液冷模块装置提供冷却水。

本实用新型的一种浸没式液冷的冷却水***配置有水处理设备，过滤冷却水中颗粒杂质，保证冷却水供水洁净度。

本实用新型的一种浸没式液冷的冷却水***，应用于数据中心环境要求：安装场地净高度≥5m(不含吊顶)，前后应留≥1200mm通道空间，机房楼板承重≥2000kg/m2；机房环境温度：10℃～45℃，相对湿度：5％～85％机房灰尘浓度机房内粒径≥0.5μm的尘埃的个数≤17600粒/dm3。

Claims (5)

1.一种浸没式液冷数据中心的冷却水***，其特征在于，包括闭式冷却塔、冷却水循环泵、水处理设备、末端液冷模块装置和相应的控制电动阀；冷却水***末端侧总管采用环路***，冷源侧采用冷却塔和冷却水泵一塔一泵串联的冷却单元模式；冷却水循环泵和闭式冷却塔的风机为变频运行。

2.如权利要求1所述的冷却水***，其特征在于，冷却单元为一用一备。

3.如权利要求1所述的冷却水***，其特征在于，所述闭式冷却塔出来较低温度的冷却水经过供水管道输送至液冷模块装置换热后变为较高的冷却水，再经过回水管道回到闭式冷却塔和外侧蒸发冷却降温后的水进行换热变成较低温度的冷却水，完成循环。

4.如权利要求1所述的冷却水***，其特征在于，***运行模式为两种：冷却水泵自动变频模式和冷却水泵手动变频模式；冷却水泵自动变频模式下，冷却水泵根据出口压力传感器的设定值自动变频；冷却水泵手动变频模式下，冷却水泵的频率根据***最大用水量设置水泵运行频率，末端压差旁通阀根据供回水总管的压差自动旁通末端用水量，维持***压力稳定。

5.如权利要求1所述的冷却水***，其特征在于，***的冷却水供水温度控制方式为：为了维持冷却***的供水温度恒定，闭式冷却塔冷却风机根据出水温度自动变频，当冷却风机调速不能调控出水温度稳定时，调控闭式冷却塔的喷淋水泵启停来控制出水温度稳定，当闭式冷却塔喷淋水泵启停也无法调控水温稳定时，闭式冷却塔的温控旁通阀旁通冷却塔进水量来维持冷却水的供水水温稳定。

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