[发明专利]大数据中心蒸发冷全热回收双蓄能空调系统及控制方法

说明书

本发明公开了大数据中心蒸发冷全热回收双蓄能空调系统及控制方法，所述空调系统包括蒸发冷全热回收热泵机组、蓄冷水池、蓄冷水泵、单向阀、蓄热水池、蓄热水泵、供冷侧换热器、供冷末端系统、供热侧换热器、供热末端系统、电锅炉、若干供冷侧电动执行阀、若干供热侧电动执行阀；所述控制方法为：谷电区间空调季节优先直接供冷、采暖季节优先直接供热模式；全蓄能系统中，峰电区间与平电区间利用蓄冷水池、蓄热水池储存的冷、热量对末端系统释冷、释热；非全蓄能系统中，峰电区间利用蓄冷水池、蓄热水池储存的冷、热量对末端系统释冷、释热；平电区间选择设定区间段优先释能，待能量完全释放后，启动蒸发冷全热回收热泵机组制冷、制热。

技术领域

本发明涉及空调设备领域，尤其涉及一种大数据中心蒸发冷全热回收双蓄能空调系统及控制方法。

背景技术

近年来我国电力供应出现的一个明显特点，就是夏季白天的“峰值”负荷与夜晚的“谷期”负荷的峰谷差很大，使电网的负荷率降低、运行稳定性降低,造成了电网的投资成本和运行成本提高；增加了发电企业由于调峰而增加的成本；增加了国家为解决电力缺口的重复投资，以及社会资源的浪费。为了解决上述问题我国政府部门实行了电力供应峰谷不同的电价政策。

据统计，目前建筑耗能占全社会总能耗的25％以上，建筑耗能主要包括采暖、空调、通风、热水、照明、电器等，其中采暖、空调、通风的能耗占三分之二以上。据有关资料统计，我国北方采暖地区供热采暖耗能占建筑总耗能的65％以上，有的地区甚至高达90％。随着IT技术日新月异的发展、信息化进程的深入，全球每年产生的数据量成倍的递增，极大地推动了数据中心的建设与发展。数据中心是一个庞大的系统工程，它承担着数据处理、数据储存和数据交换等职能。伴随着互联网的进一步发展，随着云计算、大数据等技术和应用的兴起，数据机房技术快速发展，数据中心的安全性受到越来越多的关注，一般要求全年24小时供冷保证机房设备散热，即使出现短时间供冷难以为继，都会导致因机房设备散热不畅而至设备烧坏，最终造成极大的损失。随着数据中心的体量越来越大,数据中心的能耗也直线上升。据统计,2011年,我国数据中心总耗电量达700亿kWh,已经占到全社会用电量的1.5％，比2015年杭州市全年的总用电量640亿还多40亿。数据中心的高能耗,不仅给企业带来了沉重的负担,也造成了全社会能源的巨大浪费。绿色节能已经成为数据中心发展的必然趋势。蓄能技术就是利用冷源或热源在电力负荷低的夜间将冷量、热量以冷水或热水的形式储存起来，在电力高峰期的白天不开或少开制冷机组或制热机组，充分利用夜间储存的冷、热量供冷热，从而达到电力移峰填谷的目的，随着水蓄能技术的日臻成熟，为空调蓄冷蓄热提供了充分保障；由于空调制冷时产生的大量热能被作为废物排放到大气中，不仅造成能源浪费，而且形成城市热岛，而数据中心单位负荷在600-1000W/M2之间甚至更高，与普通民用建筑负荷40-150W/M2相比制冷时产生的热能更多，能源浪费现象更为严重。

现有蓄能技术存在以下缺点：

1.机组能耗高：现有数据中心绝大多数采用单冷的冷水螺杆(或离心或风冷)冷水机组，从设备本身而言这些机组较蒸发冷冷水(热泵)机组制冷效率低15-30％甚至更多；

2.浪费严重：数据中心的单位冷负荷在600-1000W/M2，较普通民用建筑60-150W/M2的负荷高10倍左右，且全天候全年制冷运行，因此制冷过程中高于制冷量20％的热能被白白的排放到室外环境中，造成能源浪费；

3.电费居高不下：现有数据中心制冷机组多采用即时负荷运行，因此机组有超过全天一半的时间在白天高负荷区间运行，且此区间段电费单价最高，所以导致数据中心运行成本过高，而数据中心能耗的80％以上来自机房制冷消耗；

4.重复投资：数据中心往往具有制热需求，尤其是建在北方的数据中心其生产、生活、办公对冬季采暖、四季生活热水有现实需求，而多数数据中心采取外加锅炉采暖方式加以解决，造成重复投资及资源浪费；

5.现有单蓄冷系统因增加蓄能设施增加了初建成本，投资收益期为5年以上。