具有相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，可根據(jù)不同的室外氣候條件切換至熱管系統(tǒng)或水冷空調系統(tǒng)下運行。其中熱管空調系統(tǒng)根據(jù)冷凝器散熱介質的不同分為風冷冷凝器和水冷冷凝器，以適應不同的室外溫度條件。其中，水冷空調系統(tǒng)冷凝器與熱管系統(tǒng)共用水冷冷凝器。另外在系統(tǒng)加入相變蓄冷水箱，系統(tǒng)正常工作時對水箱進行蓄冷，當發(fā)生電源故障時，相變蓄冷水箱儲存的冷量又能及時供應給數(shù)據(jù)中心，保證系統(tǒng)安全運行。同時系統(tǒng)與自控裝置結合，通過比較不同運行模式下系統(tǒng)的能效值實現(xiàn)了各模式間智能切換。是一種技術可行，控制方便，穩(wěn)定、高效的系統(tǒng)。
【專利說明】
具有相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)及其控制方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)機房冷卻節(jié)能技術領域，具體設及一種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù) 據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，中國經濟迅速發(fā)展，工業(yè)化進程加快，能源消耗量越來越大。為了響應國 家"節(jié)能減排"的號召，堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路。在我國推行新能源W及新型節(jié)能材料的 應用已經刻不容緩。
[0003] 隨著現(xiàn)代化信息技術的升級和發(fā)展，數(shù)據(jù)中屯、行業(yè)的需求訊速增長，促使數(shù)據(jù)中 屯、向高密度、高冷卻負荷的方向發(fā)展。數(shù)據(jù)中屯、內部的設備發(fā)熱量大，全年均有設備冷卻的 需要，為確保機房設備安全穩(wěn)定運行，冷卻系統(tǒng)需要全年不間斷運行。冷卻系統(tǒng)成為數(shù)據(jù)中 屯、的主要耗電設備，其能耗在數(shù)據(jù)中屯、總能耗中的占比將近40%。空調的節(jié)能運行，是各個 運營商節(jié)能減排行動的重要突破點。
[0004] 針對機房空調全天候運行的特點，在室外濕球溫度較低的時候，尤其是在北方或 冬天，充分利用自然冷源散熱來代替壓縮機運行，是降低機房空調能耗的重要方向。
[0005] 對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中屯、冷卻方案，大多采用機房精密空調對環(huán)境溫度進行降溫，此 種設計方式機組壓縮機全天候運行，制冷能力低，能耗大，效率低，節(jié)能性不好。
[0006] 此外數(shù)據(jù)中屯、內制冷量越來越大，一旦電源發(fā)生故障，此時雖然服務器依靠 UPS系 統(tǒng)能夠繼續(xù)運行，但由于制冷設備停止運行，致使機房溫度快速上升，仍會導致服務器過熱 而停止運行。
[0007] 因此，現(xiàn)有技術還有待于改進和發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[000引本發(fā)明的目的在于：為彌補上述不足，提供一種可行性強，控制方便，穩(wěn)定、高效、 能耗低的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)及其控制方法。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0010] 帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)，包括熱管系統(tǒng)、水冷空調系統(tǒng)和應急 系統(tǒng)，
[0011] 所述熱管系統(tǒng)根據(jù)冷凝器冷卻介質不同分為水冷熱管系統(tǒng)和風冷熱管系統(tǒng)，所述 水冷熱管系統(tǒng)包括水側和冷媒側，其中所述水側由冷卻塔、第二截止閥、循環(huán)水累、水冷冷 凝器、第一截止閥通過管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng);所述冷媒側由第四截止閥、水冷冷凝 器、第九截止閥、風冷蒸發(fā)器、第屯截止閥、熱管工質驅動液累通過管路依次連接形成循環(huán) 系統(tǒng)；所述風冷熱管系統(tǒng)由第五截止閥、風冷冷凝器、第九截止閥、風冷蒸發(fā)器、第屯截止 閥、熱管工質驅動液累通過管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng)；
[0012] 所述水冷空調系統(tǒng)系統(tǒng)包括水側和冷媒側，其中水側與所述水冷熱管系統(tǒng)水側相 同，冷媒側由第四截止閥、水冷冷凝器、膨脹閥、第八截止閥、風冷蒸發(fā)器、第六截止閥、壓縮 機通過管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng)；
[0013] 所述應急系統(tǒng)包括相變蓄冷水箱和第Ξ截止閥，其中相變蓄冷水箱的入口與第Ξ 截止閥串聯(lián)后接入第二截止閥和循環(huán)水累之間管路，相變蓄冷水箱的出口接入第一截止閥 與水冷冷凝器之間管路。
[0014] 在所述風冷冷凝器、水冷冷凝器、冷卻塔上均設置有溫度傳感器;該系統(tǒng)由智能控 制器根據(jù)溫度傳感器所測得的溫度統(tǒng)一控制。
[0015] 作為優(yōu)選，所述風冷冷凝器為微通道式冷凝器。
[0016] 作為優(yōu)選，所述相變蓄冷水箱外殼制作材料選用不誘鋼鋼板，外殼上設有保溫層； 所述保溫層材料為聚氨醋、聚苯乙締、娃酸侶棉拉或橡塑。
[0017] 作為優(yōu)選，所述相變蓄冷水箱內裝有相變蓄冷材料和換熱器，所述相變蓄冷材料 相變溫度根據(jù)不同地區(qū)氣候條件確定;所述換熱器為蛇形盤管形式，盤管外串侶制翅片，盤 管完全浸沒于相變材料中。
[0018] 所述應急系統(tǒng)在市電正常工作時通過熱管系統(tǒng)或水冷空調系統(tǒng)冷卻塔進行蓄冷， 當市電出現(xiàn)故障時，應急系統(tǒng)模式開啟，此時應急系統(tǒng)相變蓄冷水箱通過相變過程釋放冷 量，帶走水冷冷凝器釋放的熱量，水累耗電由機房IPS提供。
[0019] 所述冷卻塔的冷負荷應滿足保證熱管系統(tǒng)或水冷空調系統(tǒng)高效運行的同時，還能 對相變水箱進行蓄冷。
[0020] 作為優(yōu)選，所述第一截止閥、第二截止閥、第Ξ截止閥、第四截止閥、第五截止閥、 第六截止閥和第屯截止閥、第八截止閥均為電磁閥，啟閉均由智能控制器控制。
[0021] 在不同的室內外氣候條件下，智能控制器通過各溫度傳感器的信號分別對Ξ種系 統(tǒng)模式的COP值進行分析，一旦系統(tǒng)運行在某種模式下的能耗系數(shù)低于另外任一種模式，切 換至性能系數(shù)最高的模式下運行。
[0022] 本發(fā)明所采用的另一個技術方案是運樣的：
[0023] -種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括如 下步驟：
[0024] 步驟A:檢測風冷冷凝器進風口溫度Τι、風冷蒸發(fā)器回風口溫度T2、水冷冷凝器進水 口溫度Τ3,冷卻塔進出口水溫T4、Ts，分別計算風冷熱管模式、水冷熱管模式及壓縮機模式的 各自COP值，具體方法如下：
[00巧]a.風冷熱管模式下COP:
[0026] 通過實驗建立基于室內外空氣溫度的COP模型，嵌入智能控制器內，系統(tǒng)運行時通 過檢測室內外空氣溫度來計算當前工況下的C0Pa,hp，表達式如下：
[0027] COPa,hp = ao+aiTi+a2T2+a3TiT2
[00%]所述曰日、曰1、曰2、曰3為擬合系數(shù)，基于實驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法辨識獲得；
[00巧]b.水冷熱管模式下COP:
[0030] 通過實驗建立基于室內外空氣溫度的COP模型，嵌入智能控制器內，系統(tǒng)運行時通 過檢測室內外空氣溫度來計算當前工況下的C0Pw,hp，表達式如下：
[0031] COPw, hp = b〇+biT3+b2T2+b3T3T2
[0032] 所述6〇、131、62、63為擬合系數(shù)，基于實驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法辨識獲得；
[0033] C.壓縮機模式下COP:
[0034] 通過實驗建立基于風冷蒸發(fā)器回風口溫度Τ2和室內空氣溫度的COP模型，嵌入智 能控制器內，系統(tǒng)運行時通過風冷蒸發(fā)器回風口溫度Τ2(檢測風冷蒸發(fā)器進水溫度)和室內 空氣溫度來計算當前工況下的COPw,?！?，表達式如下：
[0035] COPw, c〇m=C0+C1T3+C2T2+C3T3T2
[0036] 所述(3日、心02、03為擬合系數(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)進行辨識得到；
[0037] 步驟B:比較Ξ種運行模式下各自COP值，當C0Pa,hp最小時，進入步驟al;否則進入 步驟曰2;
[0038] 步驟al:關閉第一截止閥、第二截止閥、第Ξ截止閥、第四截止閥、第六截止閥、第 八截止閥、循環(huán)水累、壓縮機、冷卻塔，開啟第五截止閥、第屯截止閥、第九截止閥、熱管工質 驅動液累、風冷冷凝器風機、風冷蒸發(fā)器，進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間；
[0039] 步驟a2:當C0Pw,hp最小時，進入步驟a3;否則進入步驟曰4;
[0040] 步驟a3:關閉第五截止閥、第六截止閥、第八截止閥、壓縮機、風冷冷凝器風機，開 啟第一截止閥、第二截止閥、第四截止閥、第屯截止閥、第九截止閥、循環(huán)水累、冷卻塔、熱管 工質驅動液累、風冷蒸發(fā)器，進入步驟cl;
[0041] 步驟a4:關閉第五截止閥、第屯截止閥、第九截止閥、熱管工質驅動液累、風冷冷凝 器風機，開啟第一截止閥、第二截止閥、第四截止閥、第六截止閥、第八截止閥、循環(huán)水累、冷 卻塔、壓縮機、風冷蒸發(fā)器，進入步驟C1;
[0042] 步驟cl:當Ts>Tsp，關閉第Ξ截止閥，進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間；否則進入步 驟c2;其中Tsp為相變溫度設定值；
[0043] 步驟c2:開啟第Ξ截止閥，進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間；
[0044] 當冬季室外溫度過低，冷卻塔進水溫度T4可能將低于零度導致冷卻塔結冰，此時 系統(tǒng)切換到風冷熱管模式。
[0045] 其中COP值的計算方法是在實驗條件下通過改變室內外工況，分別對系統(tǒng)不同模 式進行測試;利用溫度傳感器模塊檢測設備末端出風溫度ts、回風溫度th;利用風量傳感器 檢測出風量m;利用功率計檢測某種模式下系統(tǒng)總耗功率Qtetal;系統(tǒng)的COP值可表達為：
[0046]
[0047] 所述C為空氣比熱容，根據(jù)不同的空氣溫度查表確定。
[004引與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0049] 采用熱管系統(tǒng)和空調系統(tǒng)禪合的形式，可根據(jù)不同的室外氣象參數(shù)選擇最佳的運 行模式，保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。同時在系統(tǒng)中加入相變蓄冷水箱，保證在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故 障時能及時應急供冷，極大提高了整個系統(tǒng)的運行安全性。系統(tǒng)中的各種閥口及設備均由 智能控制器根據(jù)室內外氣象參數(shù)進行統(tǒng)一控制，實現(xiàn)了控制智能化，使系統(tǒng)大部分時間保 持高效運行，大大節(jié)約了運行能耗。
【附圖說明】
[0050] 圖1為本發(fā)明一種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)示意圖；
[0化1] 圖中標記：
[0052] 1、冷卻塔;2、相變蓄冷水箱;2-1、保溫層;2-2、相變蓄冷材料;2-3、換熱器;3、水冷 冷凝器;4、風冷冷凝器;5、壓縮機;6、風冷蒸發(fā)器;7、膨脹閥；8、熱管工質驅動液累;9、循環(huán) 水累；10、第一截止閥；11、第二截止閥；12、第Ξ截止閥；13、第四截止閥；14、第五截止閥； 15、第六截止閥；16、第屯截止閥；17、第八截止閥；18、第九截止閥。
[0053] 圖2為本發(fā)明一種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)的控制結構框圖；
[0054] 圖3為本發(fā)明一種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)的相變蓄冷水箱示意 圖。
【具體實施方式】
[0055] 下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0056] 如圖1~2所示，一種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)，包括Ξ種運行模 式:熱官系統(tǒng)、水冷至調系統(tǒng)、應急制冷系統(tǒng)，
[0057] 所述熱管系統(tǒng)根據(jù)冷凝器冷卻介質不同分為水冷熱管系統(tǒng)和風冷熱管系統(tǒng)，所述 水冷熱管系統(tǒng)包括水側和冷媒側，其中所述水側由冷卻塔1、第二截止閥11、循環(huán)水累9、水 冷冷凝器3、第一截止閥10通過管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng);所述冷媒側由第四截止閥13、 水冷冷凝器3、第九截止閥18、風冷蒸發(fā)器6、第屯截止閥16、熱管工質驅動液累8通過管路依 次連接形成循環(huán)系統(tǒng)。所述風冷熱管系統(tǒng)由第五截止閥14、風冷冷凝器4、第九截止閥18、風 冷蒸發(fā)器6、第屯截止閥16、熱管工質驅動液累8通過管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng)；
[0058] 所述水冷空調系統(tǒng)系統(tǒng)包括水側和冷媒側，水側與水冷熱管系統(tǒng)水側相同，冷媒 側由第四截止閥13、水冷冷凝器3、膨脹閥7、第八截止閥17、風冷蒸發(fā)器6、第六截止閥15、壓 縮機5通過管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng)；
[0059] 所述應急系統(tǒng)包括相變蓄冷水箱2和第Ξ截止閥12,其中相變蓄冷水箱2的入口與 第Ξ截止閥12串聯(lián)后接入第二截止閥11和循環(huán)水累9之間管路，相變蓄冷水箱2的出口接入 第一截止閥10與水冷冷凝器3之間管路；
[0060] 在所述風冷冷凝器4、水冷冷凝器3、冷卻塔1上均設置有溫度傳感器;該系統(tǒng)由智 能控制器根據(jù)溫度傳感器所測得的溫度統(tǒng)一控制；在不同的室內外氣候條件下，智能控制 器通過各溫度傳感器的信號分別對Ξ種系統(tǒng)模式的COP值進行分析，一旦系統(tǒng)運行在某種 模式下的能耗系數(shù)低于另外任一種模式，切換至性能系數(shù)最高的模式下運行。
[0061 ]所述風冷冷凝器4為微通道式冷凝器。
[0062] 在數(shù)據(jù)中屯、正常工作時，根據(jù)室外氣候條件的不同由水冷空調系統(tǒng)或熱管系統(tǒng)供 冷，由冷卻塔1給相變蓄冷水箱2進行蓄冷，夏季選擇在夜間蓄冷，冬季及過渡季全天候蓄 冷。當供電系統(tǒng)產生故障致使水冷空調系統(tǒng)模式無法啟動時，應急系統(tǒng)啟動，蒸發(fā)側采用熱 管系統(tǒng)進行聯(lián)合運行。此時應急系統(tǒng)相變蓄冷水箱2通過相變過程釋放冷量，對水冷冷凝器 3進行冷卻，水冷冷凝器3將熱管內的氣態(tài)冷媒快速冷凝后進入末端風冷蒸發(fā)器換熱，W維 持數(shù)據(jù)中屯、正常運轉。此時制冷系統(tǒng)能耗僅由水累和數(shù)據(jù)末端風冷蒸發(fā)器風機組成，可由 機房IPS提供。
[0063] 所述冷卻塔1的冷負荷應滿足保證熱管系統(tǒng)或水冷空調系統(tǒng)高效運行的同時，還 能對相變蓄冷水箱2進行蓄冷。
[0064] 如圖3所示，所述相變蓄冷水箱2外殼制作材料選用不誘鋼鋼板，外殼上設有保溫 層2-1;所述保溫層2-1材料為聚氨醋、聚苯乙締、娃酸侶棉拉或橡塑。
[0065] 所述相變蓄冷水箱2內裝有相變蓄冷材料2-2和換熱器2-3,所述相變蓄冷材料2-2 相變溫度根據(jù)不同地區(qū)氣候條件確定;所述換熱器2-3為蛇形盤管形式，盤管外串侶制翅 片，盤管完全浸沒于相變蓄冷材料2-2中。蓄冷模式下低溫水從水箱底部進入盤管，頂部離 開盤管，放冷模式下高溫水從頂部進入盤管，從底部離開盤管。
[0066] -種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：
[0067] 步驟A:檢測風冷冷凝器4進風口溫度Τι、風冷蒸發(fā)器6回風口溫度T2、水冷冷凝器3 進水口溫度Τ3,冷卻塔1進出口水溫T4、Ts，分別計算風冷熱管模式、水冷熱管模式及壓縮機 模式的各自COP值，具體方法如下：
[006引 a.風冷熱管模式下COP:
[0069] 通過實驗建立基于室內外空氣溫度的COP模型，嵌入智能控制器內，系統(tǒng)運行時通 過檢測室內外空氣溫度來計算當前工況下的C0Pa,hp，表達式如下：
[0070] COPa,hp = ao+aiTi+a2T2+a3TiT2
[0071] 所述曰日、曰1、曰2、曰3為擬合系數(shù)，基于實驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法辨識獲得；
[0072] b.水冷熱管模式下COP:
[0073] 通過實驗建立基于室內外空氣溫度的COP模型，嵌入智能控制器內，系統(tǒng)運行時通 過檢測室內外空氣溫度來計算當前工況下的C0Pw,hp，表達式如下：
[0074] COPw, hp = bo+biT3+b2T2+b3T3T2
[0075] 所述6〇、131、62、63為擬合系數(shù)，基于實驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法辨識獲得；
[0076] C.壓縮機模式下COP:
[0077] 通過實驗建立基于風冷蒸發(fā)器6回風口溫度T2和室內空氣溫度的COP模型，嵌入智 能控制器內，系統(tǒng)運行時通過風冷蒸發(fā)器6回風口溫度Τ2(檢測風冷蒸發(fā)器進水溫度）和室 內空氣溫度來計算當前工況下的COPw,?！罚磉_式如下：
[007引 COPw, com= CO+C1T3+C2T2+C3T3T2
[0079] 所述(3日、心02、03為擬合系數(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)進行辨識得到；
[0080] 步驟B:比較S種運行模式下各自COP值，當C0Pa,hp最小時，進入步驟al;否則進入 步驟曰2;
[0081] 步驟al:關閉第一截止閥10、第二截止閥11、第Ξ截止閥12、第四截止閥13、第六截 止閥15、第八截止閥17、循環(huán)水累9、壓縮機5、冷卻塔1，開啟第五截止閥14、第屯截止閥16、 第九截止閥18、熱管工質驅動液累8、風冷冷凝器風機4、風冷蒸發(fā)器6,進入步驟下一個數(shù)據(jù) 采樣時間；
[0082] 步驟a2:當C0Pw,hp最小時，進入步驟a3;否則進入步驟曰4;
[0083] 步驟a3:關閉第五截止閥14、第六截止閥15、第八截止閥17、壓縮機5、風冷冷凝器 風機4,開啟第一截止閥10、第二截止閥11、第四截止閥13、第屯截止閥16、第九截止閥18、循 環(huán)水累9、冷卻塔1、熱管工質驅動液累8、風冷蒸發(fā)器6,進入步驟cl;
[0084] 步驟a4:關閉第五截止閥14、第屯截止閥16、第九截止閥18、熱管工質驅動液累8、 風冷冷凝器風機4,開啟第一截止閥10、第二截止閥11、第四截止閥13、第六截止閥15、第八 截止閥17、循環(huán)水累9、冷卻塔1、壓縮機5、風冷蒸發(fā)器6,進入步驟cl;
[0085] 步驟cl:當Ts>Tsp，關閉第Ξ截止閥12,進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間；否則進入 步驟c2;其中Tsp為相變溫度設定值；
[0086] 步驟c2:開啟第Ξ截止閥12,進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間；
[0087] 當冬季室外溫度過低，冷卻塔1進水溫度Τ4可能將低于零度導致冷卻塔結冰，此時 系統(tǒng)切換到風冷熱管模式，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
[0088] 其中COP值的計算方法是在實驗條件下通過改變室內外工況，分別對系統(tǒng)不同模 式進行測試;利用溫度傳感器模塊檢測設備末端出風溫度ts、回風溫度th;利用風量傳感器 檢測出風量m;利用功率計檢測某種模式下系統(tǒng)總耗功率Qtetal;系統(tǒng)的COP值可表達為：
[0089]
[0090] 所述C為空氣比熱容，根據(jù)不同的空氣溫度查表確定。
[0091] 本發(fā)明一種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中屯、冷卻系統(tǒng)，可根據(jù)不同的室外氣候條 件切換至熱管系統(tǒng)或水冷空調系統(tǒng)下運行;其中熱管空調系統(tǒng)根據(jù)冷凝器散熱介質的不同 分為風冷冷凝器和水冷冷凝器，W適應不同的室外溫度條件;其中，水冷空調系統(tǒng)冷凝器與 熱管系統(tǒng)共用水冷冷凝器。另外在系統(tǒng)加入相變蓄冷水箱，系統(tǒng)正常工作時對水箱進行蓄 冷，當發(fā)生電源故障時，相變蓄冷水箱儲存的冷量又能及時供應給數(shù)據(jù)中屯、，保證系統(tǒng)安全 運行。同時系統(tǒng)與自控裝置結合，通過比較不同運行模式下系統(tǒng)的能效值實現(xiàn)了各模式間 智能切換。是一種技術可行，控制方便，穩(wěn)定、高效的系統(tǒng)。
【主權項】
1. 帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其特征在于:包括熱管系統(tǒng)、水冷空調系 統(tǒng)和應急系統(tǒng)， 所述熱管系統(tǒng)包括水冷熱管系統(tǒng)和風冷熱管系統(tǒng)，所述水冷熱管系統(tǒng)包括水側和冷媒 側，其中水側由冷卻塔、第二截止閥、循環(huán)水栗、水冷冷凝器、第一截止閥通過管路依次連接 形成循環(huán)系統(tǒng);冷媒側由第四截止閥、水冷冷凝器、第九截止閥、風冷蒸發(fā)器、第七截止閥、 熱管工質驅動液栗通過管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng);所述風冷熱管系統(tǒng)由第五截止閥、風 冷冷凝器、第九截止閥、風冷蒸發(fā)器、第七截止閥、熱管工質驅動液栗通過管路依次連接形 成循環(huán)系統(tǒng)； 所述水冷空調系統(tǒng)包括水側和冷媒側，其中水側與所述水冷熱管系統(tǒng)水側相同，冷媒 側由第四截止閥、水冷冷凝器、膨脹閥、第八截止閥、風冷蒸發(fā)器、第六截止閥、壓縮機通過 管路依次連接形成循環(huán)系統(tǒng)； 所述應急系統(tǒng)包括相變蓄冷水箱和第三截止閥，其中相變蓄冷水箱的入口與第三截止 閥串聯(lián)后接入第二截止閥和循環(huán)水栗之間管路，相變蓄冷水箱的出口接入第一截止閥與水 冷冷凝器之間管路； 在所述風冷冷凝器、水冷冷凝器、冷卻塔上均設置有溫度傳感器;該系統(tǒng)由智能控制器 根據(jù)溫度傳感器所測得的溫度統(tǒng)一控制。2. 根據(jù)權利要求1所述的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述 風冷冷凝器為微通道式冷凝器。3. 根據(jù)權利要求1所述的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述 相變蓄冷水箱外殼制作材料選用不銹鋼鋼板，外殼上設有保溫層;所述保溫層材料為聚氨 酯、聚苯乙烯、硅酸鋁棉氈或橡塑。4. 根據(jù)權利要求3所述的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述 相變蓄冷水箱內裝有相變蓄冷材料和換熱器，所述相變蓄冷材料相變溫度根據(jù)不同地區(qū)氣 候條件確定;所述換熱器為蛇形盤管形式，盤管外串鋁制翅片，盤管完全浸沒于相變材料 中。5. 根據(jù)權利要求1所述的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述 應急系統(tǒng)在市電正常工作時通過冷卻塔進行蓄冷，當市電出現(xiàn)故障時，應急系統(tǒng)模式開啟， 此時應急系統(tǒng)相變蓄冷水箱通過相變過程釋放冷量，帶走水冷冷凝器釋放的熱量。6. 根據(jù)權利要求1所述的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述 冷卻塔的冷負荷既能滿足保證熱管系統(tǒng)或水冷空調系統(tǒng)高效運行的又能對相變水箱進行 蓄冷。7. 根據(jù)權利要求1所述的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述 第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥、第四截止閥、第五截止閥、第六截止閥和第七截止 閥、第八截止閥均為電磁閥，啟閉均由智能控制器控制。8. -種帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括如下 步驟： 步驟A:檢測風冷冷凝器進風口溫度Ti、風冷蒸發(fā)器回風口溫度T2、水冷冷凝器進水口溫 度Τ3,冷卻塔進出口水溫Τ4、Τ5，分別計算風冷熱管模式、水冷熱管模式及壓縮機模式的各自 COP值，具體方法如下： a. 風冷熱管模式下COP: 通過實驗建立基于室內外空氣溫度的COP模型，嵌入智能控制器內，系統(tǒng)運行時通過檢 測室內外空氣溫度來計算當前工況下的C0Pa,hp，表達式如下： COPa,hp = ao+aiTi+a2T2+a3TiT2 所述&0、&1、&2、&3為擬合系數(shù)，基于實驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法辨識獲得； b. 水冷熱管模式下COP: 通過實驗建立基于室內外空氣溫度的COP模型，嵌入智能控制器內，系統(tǒng)運行時通過檢 測室內外空氣溫度來計算當前工況下的C0Pw,hp，表達式如下： COPw,hp = b〇+blT3+b2T2+b3T3T2 所述以、131、132、133為擬合系數(shù)，基于實驗數(shù)據(jù)采用最小二乘法辨識獲得； c. 壓縮機模式下COP: 通過實驗建立基于風冷蒸發(fā)器回風口溫度τ2和室內空氣溫度的COP模型，嵌入智能控制 器內，系統(tǒng)運行時通過風冷蒸發(fā)器回風口溫度T2(檢測風冷蒸發(fā)器進水溫度)和室內空氣溫 度來計算當前工況下的C0Pw,_，表達式如下： COPw, com= CO+C1T3+C2T2+C3T3T2 所述CO、ci、C2、C3為擬合系數(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)進行辨識得到； 步驟B:比較三種運行模式下各自⑶P值，當⑶Pa,hp最小時，進入步驟al;否則進入步驟 a2 ； 步驟al:關閉第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥、第四截止閥、第六截止閥、第八截 止閥、循環(huán)水栗、壓縮機、冷卻塔，開啟第五截止閥、第七截止閥、第九截止閥、熱管工質驅動 液栗、風冷冷凝器風機、風冷蒸發(fā)器，進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間； 步驟a2:當C0Pw,hP最小時，進入步驟a3;否則進入步驟a4; 步驟a3:關閉第五截止閥、第六截止閥、第八截止閥、壓縮機、風冷冷凝器風機，開啟第 一截止閥、第二截止閥、第四截止閥、第七截止閥、第九截止閥、循環(huán)水栗、冷卻塔、熱管工質 驅動液栗、風冷蒸發(fā)器，進入步驟c 1; 步驟a4:關閉第五截止閥、第七截止閥、第九截止閥、熱管工質驅動液栗、風冷冷凝器風 機，開啟第一截止閥、第二截止閥、第四截止閥、第六截止閥、第八截止閥、循環(huán)水栗、冷卻 塔、壓縮機、風冷蒸發(fā)器(6)，進入步驟cl; 步驟cl:當T5>TSP，關閉第三截止閥，進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間；否則進入步驟c2; 其中TSP為相變溫度設定值； 步驟c2:開啟第三截止閥，進入步驟下一個數(shù)據(jù)采樣時間； 當冬季室外溫度過低，冷卻塔進水溫度T4可能將低于零度導致冷卻塔結冰，此時系統(tǒng)切 換到風冷熱管模式。9.根據(jù)權利要求8所述的帶相變蓄冷的雙冷凝器數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特 征在于:C0P值的計算方法是在實驗條件下通過改變室內外工況，分別對系統(tǒng)不同模式進行 測試;利用溫度傳感器模塊檢測設備末端出風溫度t s、回風溫度th;利用風量傳感器檢測出 風量m;利用功率計檢測某種模式下系統(tǒng)總耗功率Q totai;系統(tǒng)的COP值可表達為：所述C為空氣比熱容，根據(jù)不同的空氣溫度查表確定。
【文檔編號】F25D16/00GK105928235SQ201610273460
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】張泉, 沙正勇, 崔兵, 吳東波, 王加強
【申請人】香江科技股份有限公司