[发明专利]一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统及其冷却方法

说明书

本发明公开了一种用于数据中心的绝热闭式冷却系统，绝热闭式蒸发冷却塔、水冷冷水机组和数据中心空调末端通过阀门连接，控制系统通过控制阀门来实现以下三种模式切换：冷水机组冷却模式，水冷冷水机组作为冷源，通过冷水机组的蒸发器为数据中心空调末端进行冷却；自然冷却模式，采用绝热闭式冷却塔作为冷源，为数据中心空调末端进行冷却；预制冷却模式，采用绝热闭式蒸发冷却塔和水冷式冷水机组串联运行的方式，绝热闭式蒸发冷却塔出水直接进入冷水机组蒸发器进一步冷却后，对数据中心空调末端进行冷却。本发明新增预制冷却模式，该冷却模式采用冷水机组和绝热闭式冷却塔串联运行的模式，冷水机组运行时间大大缩短，耗电量大大下降。

技术领域

本发明涉及工业冷却领域，尤其是涉及一种用于数据中心的绝热闭式冷却系 统及其冷却方法。

背景技术

随着云计算和大数据的快速发展,数据中心的能耗已经成为备受关注的课题。 数据中心的能耗中，空调系统的能耗达到40％～60％,数据中心主要采用两 个技术指标来评价能耗和水耗情况，能耗用PUE值，PUE为电能利用效率，是所 有用电设备消耗的总电能与所有IT设备消耗的总电能之比，水耗用WUE，是数 据中心水资源消耗量与数据中心IT设备全年消耗电量的比值，单位为L/kwh。 数据中心PUE在全球机房的平均值是2.0，在发达国家的平均值约为1.8，而 数据中心PUE平均值最低的是在日本部分地区，但是在我国的大部分地区，数 据中心的能耗过高,大多数的PUE平均值仍普遍大于2.0，与国际先进水平 相比有较大差距，节能潜力巨大。数据中心水耗主要是用于冷却塔的消耗，主要 包括换热蒸发耗水、飘溢耗水和排污耗水。

数据中心机柜数量决定机柜发热量，机柜数量越多发热量越大，根据数据中 心发热量从小到大，空调和冷却水系统的主机可采用精密空调，风冷冷水机组或 水冷冷水机组等，本发明论述的是应用水冷冷水机组和冷却塔的数据中心冷却系 统。

为了降低数据中心的PUE，现有冷却系统已采用自然冷却技术，本发明论 述的自然冷却技术为冷却水系统自然冷却技术，冷冻水供水温度为12℃，并且 数据中心常年发热需要制冷，因此在环境温度较低时利用冷却塔即可为空调末端 供冷，无需开启冷水机组或部分开启冷水机组，冷水机组在空调系统运行中为主 要的耗电设备之一，因此不开冷水机组或部分开启冷水机组可大大降低PUE值。

现有大型数据中心冷却水系统主要有两种：(1)水冷式冷水机组、开式冷却 塔和板式换热器相结合的开式冷却系统；(2)水冷式冷水机组和闭式冷却塔相结 合的闭式冷却系统。开式冷却系统(1)的运行根据环境气温的不同可以采取多 种模式，夏季时采用冷水机组制冷模式，供给空调末端的冷冻水由水冷冷水机组 制取，冷却塔为水冷冷水机组的冷凝器提供冷却水，板式换热器不使用；冬季采 用冷却塔制冷模式，水冷冷水机组停止运行，冷却塔制取的冷却水经过板式换热 器与空调末端的回水进行热交换，将冷却水的冷量交换至空调末端；过渡季节采 用预制冷模式，环境温度介于冷冻水的供水温度和回水温度之间，水冷冷水机组 部分负荷运行，另一部分负荷由冷却塔的冷却水通过板式换热器交换至冷冻水侧。 闭式冷却系统(2)的运行根据环境气温的不同也可以采用多种模式，夏季时采用冷水机组制冷模式，运行方式与开式冷却系统夏季制冷模式一致；冬季时采用 冷却塔制冷模式，闭式冷却系统无板式换热器，因此冷却水可直接供给空调末端。