一種數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，是一種在數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中應(yīng)用自然冷卻技術(shù)制冷的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)中心:隨著數(shù)據(jù)中心功率密度的增加，其散熱量越來(lái)越大，對(duì)應(yīng)能源的消耗量也隨之增大。在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心中，絕大多數(shù)的能量消耗在制冷系統(tǒng)中。因此，制冷系統(tǒng)的節(jié)能在整個(gè)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能中占有極其重要的地位。
[0003]自然冷卻系統(tǒng):自然冷卻系統(tǒng)在國(guó)外叫做FREEC00LING，直譯過(guò)來(lái)就是免費(fèi)制冷，因取消了冷水機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)省了能量，從而達(dá)到節(jié)能的效果。北京地區(qū)大型的商場(chǎng)、辦公樓、數(shù)據(jù)中心等都有內(nèi)區(qū)需要在冬季進(jìn)行空調(diào)制冷，也有不少采用冷卻塔進(jìn)行冬季空調(diào)制冷的方式。
[0004]自然冷卻是利用密度隨溫度變化而產(chǎn)生的流體循環(huán)過(guò)程來(lái)帶走熱量的冷卻方式。自然冷卻空調(diào)系統(tǒng)從上世紀(jì)70年代后期開(kāi)始，最早出現(xiàn)在高度重視節(jié)能的西歐運(yùn)營(yíng)商機(jī)房中；該系統(tǒng)廣泛用于大型數(shù)據(jù)機(jī)房，交換機(jī)房，IDC等一切需要全年365天，全天24小時(shí)供冷，而室外溫度在過(guò)渡季節(jié)和冬季又比較低的地區(qū)。自然冷卻技術(shù)即使在中國(guó)也已經(jīng)不是一個(gè)剛剛出現(xiàn)的嶄新的技術(shù)。2000年建造的中國(guó)網(wǎng)通大連數(shù)據(jù)中心就采用了這個(gè)系統(tǒng)。事實(shí)上，對(duì)于全年有供冷要求的IDC機(jī)房或通訊機(jī)房都可以采用這種免費(fèi)的能源。該系統(tǒng)給使用用戶(hù)節(jié)約了大量的電費(fèi)，同時(shí)站在中國(guó)能源戰(zhàn)略和低碳經(jīng)濟(jì)的角度上講，也是必須推廣的全球領(lǐng)先的節(jié)能技術(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型目的在于提供一種數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)，它在冬季或過(guò)渡季通過(guò)室外自然冷源為其供冷。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)，它包括有冷卻塔(E-1)，制冷機(jī)(E-4)，其特征在于:
[0008]冷卻塔(E-1)的輸出冷卻水管道與冷卻水栗(E-2)連接，該冷卻水栗(E-2)的輸出管道與第一電動(dòng)三通閥門(mén)(E-3)的第一輸入端連接，該第一電動(dòng)三通閥門(mén)(E-3)的第二輸出端通過(guò)管道(E-10)與板式換熱器(E-5)的冷卻水輸入端連接，該板式換熱器(E-5)的冷卻水輸出端通過(guò)管道與第二電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第一輸入端連接，該第二電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第二輸出端通過(guò)管道(E-12)與冷卻塔(E-1)的輸入端連接；
[0009]冷負(fù)荷的輸出冷凍水管道(E-13)與冷凍水栗(E-6)連接，該冷凍水栗(E_6)的輸出管道與第三電動(dòng)三通閥門(mén)(E-8)的第一輸入端連接，該第三電動(dòng)三通閥門(mén)(E-8)的第二輸出端通過(guò)管道與板式換熱器(E-5)的冷凍水輸入端連接，該板式換熱器(E-5)的冷凍水輸出端通過(guò)管道(E-14)與第四電動(dòng)三通閥門(mén)(E-7)的第一輸入端連接，該第四電動(dòng)三通閥門(mén)(E-7)的第二輸出端通過(guò)管道(E-71)與冷負(fù)荷的輸入端連接。
[0010]其中，第一電動(dòng)三通閥門(mén)(E-3)的第三輸出端與制冷機(jī)(E-4)的冷卻水輸入端連接，該制冷機(jī)(E-4)的冷卻水輸出端通過(guò)管道與第二電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第三輸入端連接。
[0011]其中，第三電動(dòng)三通閥門(mén)(E-8)的第三輸出端與制冷機(jī)(E-4)的冷凍水輸入端連接，該制冷機(jī)(E-4)的冷凍水輸出端通過(guò)管道與第四電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第三輸入端連接。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]本實(shí)用新型利用冷卻塔直接為末端設(shè)備提供冷源；該系統(tǒng)作為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的補(bǔ)充，在過(guò)渡季節(jié)及冬季提供冷量；這種方式冬季或過(guò)渡機(jī)利用夏季電制冷機(jī)組的冷卻系統(tǒng)完成自然冷卻，沒(méi)有設(shè)備投資的增加經(jīng)濟(jì)性較高；這種方式可用于全年具有冷負(fù)荷需求的建筑，如數(shù)據(jù)中心、酒店、醫(yī)院等；可大大降低電耗，延長(zhǎng)制冷機(jī)組壽命，提高項(xiàng)目整體的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、安全性較高。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參見(jiàn)圖1所示:一種數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)，它包括有冷卻塔E-UJ冷機(jī)E-4 ；
[0016]冷卻塔E-1的輸出冷卻水管道與冷卻水栗E-2連接，該冷卻水栗E-2的輸出管道與第一電動(dòng)三通閥門(mén)E-3的第一輸入端連接，該第一電動(dòng)三通閥門(mén)E-3的第二輸出端通過(guò)管道E-1O與板式換熱器E-5的冷卻水輸入端連接，該板式換熱器E-5的冷卻水輸出端通過(guò)管道與第二電動(dòng)三通閥門(mén)E-9的第一輸入端連接，該第二電動(dòng)三通閥門(mén)E-9的第二輸出端通過(guò)管道E-12與冷卻塔E-1的輸入端連接；
[0017]冷負(fù)荷的輸出冷凍水管道E-13與冷凍水栗E-6連接，該冷凍水栗E_6的輸出管道與第三電動(dòng)三通閥門(mén)E-8的第一輸入端連接，該第三電動(dòng)三通閥門(mén)E-8的第二輸出端通過(guò)管道與板式換熱器E-5的冷凍水輸入端連接，該板式換熱器E-5的冷凍水輸出端通過(guò)管道E-14與第四電動(dòng)三通閥門(mén)E-7的第一輸入端連接，該第四電動(dòng)三通閥門(mén)E-7的第二輸出端通過(guò)管道E-71與冷負(fù)荷的輸入端連接。
[0018]其中，第一電動(dòng)三通閥門(mén)E-3的第三輸出端與制冷機(jī)E-4的冷卻水輸入端連接，該制冷機(jī)E-4的冷卻水輸出端通過(guò)管道與第二電動(dòng)三通閥門(mén)E-9的第三輸入端連接。
[0019]其中，第三電動(dòng)三通閥門(mén)E-8的第三輸出端與制冷機(jī)E-4的冷凍水輸入端連接，該制冷機(jī)E-4的冷凍水輸出端通過(guò)管道與第四電動(dòng)三通閥門(mén)E-9的第三輸入端連接。
[0020]本實(shí)用新型為在冬季或過(guò)渡季保證提供穩(wěn)定的冷負(fù)荷，【具體實(shí)施方式】如下:
[0021]本實(shí)用新型在室外濕球溫度高于5度制冷工況下的工作方式:
[0022]切換電動(dòng)三通閥門(mén)E-3/7/8/9，使冷凍水和冷卻水不經(jīng)過(guò)板式換熱器E_5，其中冷凍水通過(guò)空調(diào)末端吸收熱量后，通過(guò)管道E-13進(jìn)入制冷機(jī)E-4的蒸發(fā)器，經(jīng)過(guò)制冷機(jī)E-4的冷凝器與冷卻水進(jìn)行熱交換，換熱后通過(guò)管道E-15為末端繼續(xù)供冷。冷卻水換熱后經(jīng)過(guò)管道E-12回到冷卻塔E-1中將熱量放給外界空氣，完成循環(huán)。
[0023]本實(shí)用新型在室外濕球溫度低于5度制冷工況下的工作方式::
[0024]切換電動(dòng)三通閥門(mén)E-3/7/8/9，使冷凍水和冷卻水直接進(jìn)入板式換熱器E_5進(jìn)行換熱。其中冷卻水出水通過(guò)管道E-1O進(jìn)入板式換熱器E-5，與冷凍水換熱后經(jīng)過(guò)管道E-12回到冷卻塔E-1。冷凍水吸收末端熱量后經(jīng)過(guò)管道E-13進(jìn)入板式換熱器E-5，與冷卻水換熱后通過(guò)管道E-14繼續(xù)為末端提供冷負(fù)荷，完成循環(huán)。
[0025]增加板式換熱器E-5及電動(dòng)三通閥門(mén)用以隔離開(kāi)冷卻水環(huán)路和冷凍水環(huán)路。
[0026]在室外濕球溫度大于5度的供冷工況下切換管道上的電動(dòng)三通閥門(mén)，使冷卻塔出水通過(guò)管道E-1l直接進(jìn)入制冷機(jī)，通過(guò)壓縮機(jī)做功完成制冷循環(huán)。
[0027]在室外濕球溫度低于5度的供冷工況下切換管道上的電動(dòng)三通閥門(mén)，使冷卻塔出水通過(guò)管道E-1O進(jìn)入板式換熱器與冷凍水換熱，換熱后直接通過(guò)管道E-12回到冷卻塔，為末端提供冷負(fù)荷。
[0028]冷卻水系統(tǒng)過(guò)渡機(jī)、冬季采用防凍液為運(yùn)行工質(zhì)防止凍管或在冷卻水加裝電伴熱提高冷卻水溫度防止凍管。
[0029]本實(shí)用新型的還具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0030]1、數(shù)據(jù)中心機(jī)房發(fā)熱量大，為了保障機(jī)房環(huán)境，空調(diào)設(shè)備需全年運(yùn)行，耗電量大。當(dāng)室外濕球溫度達(dá)到5度以下時(shí)，可充分利用室外空氣作為自然冷源來(lái)滿(mǎn)足機(jī)房降溫的需要，節(jié)電率可達(dá)到30 %，大大提高了項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要技術(shù)手段，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。利用室外自然冷源，能夠有效降低機(jī)房空調(diào)運(yùn)行能耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0031]2、當(dāng)室外濕球溫度達(dá)到5度以下時(shí)，可以停開(kāi)冷水機(jī)組、冷凍水栗、冷卻水栗、冷卻塔等耗能設(shè)備，降低能耗的同時(shí)也降低了設(shè)備的冬季運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)了這些設(shè)備的使用年限；減少了冬季對(duì)冷水機(jī)組、冷凍水栗、冷卻水栗、冷卻塔等設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)工作量。數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻技術(shù)是一項(xiàng)節(jié)能量大，投資費(fèi)用低，投資回收期短的先進(jìn)技術(shù)，可應(yīng)用范圍廣，可復(fù)制性強(qiáng)，值得大力推廣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)，它包括有冷卻塔(E-1)，制冷機(jī)(E-4)，其特征在于: 冷卻塔(E-1)的輸出冷卻水管道與冷卻水栗(E-2)連接，該冷卻水栗(E-2)的輸出管道與第一電動(dòng)三通閥門(mén)(E-3)的第一輸入端連接，該第一電動(dòng)三通閥門(mén)(E-3)的第二輸出端通過(guò)管道(E-1O)與板式換熱器(E-5)的冷卻水輸入端連接，該板式換熱器(E-5)的冷卻水輸出端通過(guò)管道與第二電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第一輸入端連接，該第二電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第二輸出端通過(guò)管道(E-12)與冷卻塔(E-1)的輸入端連接； 冷負(fù)荷的輸出冷凍水管道(E-13)與冷凍水栗(E-6)連接，該冷凍水栗(E-6)的輸出管道與第三電動(dòng)三通閥門(mén)(E-8)的第一輸入端連接，該第三電動(dòng)三通閥門(mén)(E-8)的第二輸出端通過(guò)管道與板式換熱器(E-5)的冷凍水輸入端連接，該板式換熱器(E-5)的冷凍水輸出端通過(guò)管道(E-14)與第四電動(dòng)三通閥門(mén)(E-7)的第一輸入端連接，該第四電動(dòng)三通閥門(mén)(E-7)的第二輸出端通過(guò)管道(E-71)與冷負(fù)荷的輸入端連接。2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)，其特征在于:第一電動(dòng)三通閥門(mén)(E-3)的第三輸出端與制冷機(jī)(E-4)的冷卻水輸入端連接，該制冷機(jī)(E-4)的冷卻水輸出端通過(guò)管道與第二電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第三輸入端連接。3.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)，其特征在于:第三電動(dòng)三通閥門(mén)(E-8)的第三輸出端與制冷機(jī)(E-4)的冷凍水輸入端連接，該制冷機(jī)(E-4)的冷凍水輸出端通過(guò)管道與第四電動(dòng)三通閥門(mén)(E-9)的第三輸入端連接。
【專(zhuān)利摘要】一種數(shù)據(jù)中心應(yīng)用自然冷卻制冷的系統(tǒng)，它包括有冷卻塔(E-1)，制冷機(jī)(E-4)，其中：當(dāng)室外濕球溫度連續(xù)24小時(shí)小于5度時(shí)，直接利用冷卻塔，不運(yùn)行制冷機(jī)為數(shù)據(jù)中心過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中冷卻水和冷凍水循環(huán)泵以及冷卻塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備仍須運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心用能特點(diǎn)是設(shè)備散熱量大，去年需求冷負(fù)荷，同時(shí)對(duì)供冷保障度要求高。自然冷卻系統(tǒng)是利用過(guò)渡季節(jié)或冬季較低的室外氣溫，將室內(nèi)冷凍水冷卻至15度，以較低的電能源消耗供應(yīng)數(shù)據(jù)中心冷需求。本實(shí)用新型由于使用了自然冷卻系統(tǒng)，減少了開(kāi)啟制冷機(jī)的時(shí)間，利用的是室外自然冷源，所以能節(jié)省大量能源消耗，尤其在過(guò)渡季節(jié)和冬季仍需要供冷的建筑物內(nèi)。
【IPC分類(lèi)】F24F5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204830276
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520490392
【發(fā)明人】王超輝, 武建, 趙建偉, 陳斌, 白一, 喬麗潔, 王雪飛, 葉彩花, 李閣琳, 馬亞, 潘然
【申請(qǐng)人】北京燃?xì)饽茉窗l(fā)展有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月8日