[发明专利]采用双水源热泵的机房空调热水系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度控制装置，尤其涉及一种采用双水源热泵的机房空调热水系统及其控制方法。

背景技术

由于电子计算机与数据处理机房内设备密度大、发热量大，计算机系统对环境的温、湿度及含尘浓度等都有一定要求，机房中的设备在实际使用过程中会散发大量的废热，如果无法及时排除这些热量，高温环境可能会降低设备的运行效率、甚至导致设备运行故障等问题；因此，该类机房需要常年供冷，机房必须在与外界隔绝的条件下，通过空调系统降低机组温度。

目前现有的机房普遍采用舒适性空调连续运行来调控室内的温度。这种温控方式虽然能够满足机房温控的要求，但是耗能较大，造成运行成本较高。随着网络科技规模的不断扩大，机房的用电成本也在逐年上长，而空调系统是机房耗电的主要设备，在耗能量方面甚至达到了与机组相同的比例，致使营运成本居高不下，机房中庞大的空调耗能成了企业最为棘手的事情。面对机房用户的需求，机房空调实现节能减排已成为业界共识，如何采用正确合理的综合解决方案可以有效减少空调的功率和运行时间，在节约空调用电的同时延长空调的使用寿命，保证机房电子设备正常工作，提高能源利用率，保护环境，减轻国家能源的供需压力，已成为亟待解决的问题。

另外，机房的周围一般会有相关的办公区，为了保证办公人员的工作环境，办公区域有供暖的需求。一般情况下，在安装空调机组以满足机房区的冷负荷的同时，还需要安装热泵机组以满足办公区的冷热负荷。这样的组合系统完全浪费了机房机组所产生的热量。因此，当室外温度较低时，如何更有效的利用机房热量也是需要解决的问题。

按照国际通行的机房能耗指标PUE，PUE＝数据中心总设备能耗/IT设备能耗衡量，国外先进的机房PUE值可以达到1.7据称，谷歌最好的机房达到1.2，而我们国家的PUE平均值则在2.5以上，这意味着IT设备每耗一度电，就有多达1.5度的电被机房设施消耗掉了。特别是中小规模的机房PUE值更高，测量数值普遍在3左右，这说明有大量的电实际都被电源、制冷、散热这些设备给消耗了，而用于IT设备中的电能很少。

发明内容

本发明利用双水源热泵的热泵原理，在机房冷却的同时，将发电设备的热能回收，提供了一种高效、节能、环保，并且不会损害设备的机房空调热水系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种采用双水源热泵的机房空调热水系统，包括：机房，机房为密闭结构；机房内设置有若干机柜，用于放置发热设备；双水源热泵，用于调控冷却水温度；进水口和出水口，用于通入和排出冷却水；还包括智能控制器，用于控制整个系统的工作；双水源热泵包括冷凝器和蒸发器，进水口连接到双水源热泵的蒸发器，进而连接到冷水管，热水管连接到双水源热泵的冷凝器，进而连接出水口；冷水管与热水管分别连接到每个机柜的冷却系统。

双水源热泵的原理来源于水源热泵，具体工作原理如下：高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向热水管中放出热量形成高温高压液体，并使热水管中的冷却水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收冷水管中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使冷水管水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在蒸发器中获得冷水，在冷凝器中获得热水。同时产生的冷水和热水，冷水用于机房机柜降温，热水用于办公室供暖或生活用水。

进一步的，所述冷却系统包括水冷散热器，水冷散热器一端连接冷水管，另一端接通连接管；水冷散热器配置有对应的风扇。由于热空气上升的原理，实践中，为防止小功率发热设备二次受热，大功率的发热设备都会设置在机柜上方，小功率发热设备放置在大功率发热设备的下方。为保护机柜中的设备，我们将水冷散热器放置在机柜下方的出风风道中，风扇设置在水冷散热器的下方，并向上吹，从而对发热设备进行降温冷却。

进一步的，所述冷却系统包括集热散热器，集热散热器一端接连接管进水，另一端连接热水管，集热散热器连接若干热超导管，热超导管的另一端连接发热设备。由于大功率发热设备中的热量很难散去，因此在大功率发热设备的上方设置热超导管，快速将热量传导给集热散热器，集热散热器中的热量进而被冷却水带走。为保护机柜设备，我们将集热散热器设置在机房上方的水冷通道中，并且在热超导管通孔处设置密封圈，保证机柜密封性，防止机柜受潮。

进一步的，所述冷水管或/和热水管或/和连接管外层带有水管保温层，防止冷却系统受到外界干扰。