[实用新型]自然冷却机组与离心冷水机组相结合的双冷源制冷系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制冷系统，尤其是应用于数据中心的制冷系统。

背景技术

随着数据中心规模和集成度的发展，服务器等IT设备功率密度与日俱增，热密度急剧增长，为了确保数据中心设备的稳定运行，需要保持数据中心内部365天恒温恒湿，即数据中心需要常年冷却，通过空调系统控制数据中心的温度、湿度、空气洁净度等环境参数满足设备的设计使用规范，由此产生的巨额能耗已然成为数据中心发展不可回避的问题。

为了降低数据中心能耗，一部分专家学者便提出了免费冷却(Free Cooling)的概念。目前，业内人士普遍看好换热效率高、系统简单、投资少且节能效果好的水冷空调系统。其中，离心式水冷空调系统因其具有制冷量大且整个系统的能效比高(一般能效比在4到6之间)等优点成为目前新一代大型数据中心的首选方案。而建设单位从投资费用角度考虑，多选用配开放式冷却塔的离心式水冷空调系统。

《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中指出，超大型数据中心应该优先建设在气候寒冷、能源充足的地区。例如我国的北方地区，冬季夜间最低温度可达-20～-30℃，极端天气时甚至温度更低，且低温持续时间比较长，非常适合采用免费制冷技术。然而如此巨大的天然优势，却成为限制离心式水冷空调系统使用的主要因素，只因离心式水冷空调系统的开放式冷却塔在寒冷的冬季存在结 冰的高风险。如果在北方地区使用离心式水冷空调系统，必须采取防冻措施，为此业主需向冷却塔循环水及管路内加入高浓度的防冻液，此举不仅增加业主的投资，对设备和管路也会产生腐蚀，最主要的是防冻效果并不理想，经常会因防冻液挥发严重，导致防冻液浓度不足，一旦补充不及时，不论是横流塔还是逆流塔，都必然会出现结冰现象，造成冷却塔无法正常运转，此时管路中的工作流体也会转变为冰，管路就会有膨胀裂损的危险，从而导致安全运行和操作风险。

除此之外，传统的离心式水冷空调系统还存在以下缺点：(1)冷水机组和冷却塔全年365天不间断运行，耗电量大；(2)冷却塔呈开式，喷淋水与空气直接交换，喷淋水的飘逸、蒸发多，耗水量大；(3)开式系统，冬季防冻液挥发严重，乙二醇消耗量大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种业主投资少、运行费用低、对设备及管路无腐蚀、节水、节电等高效节能的自然冷却机组与离心冷水机组相结合的双冷源制冷系统。该系统主要是将自然冷却机组与离心式冷水机组连接在整个空调水系统中，在不同的室外温度下，采用不同的运行模式，由两种不同的冷源为末端空调装置提供满足设计参数要求的冷冻水。

本实用新型主要包括：开式冷却塔、离心式冷水机组、自然冷却机组、末端空调装置以及连接各装置设备的管路和阀门。其中，离心式冷水机组冷凝器侧设有开式冷却塔，该冷却塔出水口通过设有冷却水循环泵的管路与离心式冷水机组冷凝器侧进水口相连，该离心式冷水机组冷凝器侧的出水口通过管路与开式冷却塔进水口相连，构成完 整的循环回路。

所述离心式冷却机组蒸发器侧设有与其并列的风冷自然冷却机组或干冷器，两者简称为自然冷却机组。最好自然冷却机组内部设有板式换热器和水泵。该自然冷却机组的出水口通过管路与离心式冷水机组蒸发器侧进水口相连，该离心式冷水机组蒸发器侧的出水口通过管路与供水环管进水侧相连。该供水环管的出水侧又通过管路与末端空调装置进水口相连，该末端空调装置的出水口与回水环管进水侧通过管路相连，该回水环管出水侧又通过设有冷冻水循环泵的管路与上述自然冷却机组的进水口相连，构成完整的循环回路。另在供水环管上设置温度传感器，用于监测系统供水温度。在上述自然冷却机组进、出口管之间设有旁通管，旁通管上设置有阀门B，另在自然冷却机组进口管上设置有阀门A，在离心式冷水机组蒸发器侧进、出口管之间也设有旁通管，旁通管上设置有阀门D，另在离心式冷水机组蒸发器侧出口管上设置阀门C，以上设置的阀门可以是电动阀门，也可以是手动阀。所述离心式冷水机组和自然冷却机组与开式冷却塔的组合，根据需要设置1-N组，它们均并列在供水及回水管上。最好供水及回水管采用供水及回水环管形式。

本实用新型的工作过程简述如下：自然冷却机组与离心式冷水机组的运行是根据室外温度进行切换的。