專利名稱：應(yīng)用于idc機(jī)房的閉式冷卻塔制冷系統(tǒng)及其制冷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IDC機(jī) 房的空氣調(diào)節(jié)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于IDC機(jī)房的閉式冷卻塔制冷系統(tǒng)及其制冷方法。
背景技術(shù)：
IDC (Internet Data Center，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)機(jī)房中由于設(shè)備運(yùn)行散熱量大，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，機(jī)房溫度需要常年控制在22°C ±2°C。IDC機(jī)房的特殊性如下(1)全年都是冷負(fù)荷，所以需要全年開啟制冷系統(tǒng)，并全天24小時不間斷運(yùn)行；(2) IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)由于冷負(fù)荷大，制冷系統(tǒng)能耗很高；(3)為保證IDC機(jī)房在停水情況下依然能正常運(yùn)行，要求配備蓄水池?，F(xiàn)有IDC機(jī)房由于規(guī)模的擴(kuò)大，采用水冷制冷機(jī)組配合IDC末端裝置的系統(tǒng)形式越來越多。傳統(tǒng)采用水冷制冷機(jī)組配合IDC末端裝置的系統(tǒng)采用的開式冷卻塔，需要配備的蓄水池容積要求大，占地面積大，耗水量大；且由于IDC機(jī)房全年都需開啟水冷制冷機(jī)組，運(yùn)行費(fèi)用極高。為降低運(yùn)行費(fèi)用，目前推廣的免費(fèi)制冷技術(shù)主要采用風(fēng)冷自然冷卻。采用風(fēng)冷自然冷卻系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)(1) IDC機(jī)房內(nèi)的潔凈度難以保證；(2) IDC機(jī)房內(nèi)的濕度難以控制；(3)風(fēng)道大，占地面積大，費(fèi)用高；(4)使用時間有限，節(jié)能節(jié)電效果有限。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的上述缺陷，申請人經(jīng)過研究改進(jìn)，提供一種應(yīng)用于IDC機(jī)房的閉式冷卻塔制冷系統(tǒng)及其制冷方法，通過閉式冷卻塔和冷水罐配合水冷制冷機(jī)組，解決目前技術(shù)中存在的上述缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種應(yīng)用于IDC機(jī)房的閉式冷卻塔制冷系統(tǒng)，包括由管道連接的閉式冷卻塔、水冷制冷機(jī)組、冷水罐、冷凍水泵、冷卻水泵和IDC機(jī)房末端裝置，以及電連接的嵌入式控制系統(tǒng)、水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器、閉式冷卻塔回水溫度傳感器、閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器、閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器、閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器以及各電動閥門；自來水管、冷水罐的第一出水口由管道分別經(jīng)第一電動閥門、第二電動閥門與閉式冷卻塔的補(bǔ)水口連接，閉式冷卻塔的出水口由管道經(jīng)第三電動閥門與冷水罐的進(jìn)水口連接，閉式冷卻塔的出水口又由管道經(jīng)順序連接的第四電動閥門和第五電動閥門與冷卻水泵的進(jìn)水口連接，閉式冷卻塔的出水口還由管道經(jīng)順序連接的第四電動閥門和第六電動閥門與冷凍水泵的進(jìn)水口連接，水冷制冷機(jī)組的第一出水口由管道經(jīng)第七電動閥門與冷凍水泵的進(jìn)水口連接，冷凍水泵的出水口由管道直接與IDC機(jī)房末端裝置的進(jìn)水口連接，IDC機(jī)房末端裝置的出水口由管道分別經(jīng)第八電動閥門、第九電動閥門與水冷制冷機(jī)組的第一進(jìn)水口、閉式冷卻塔的進(jìn)水口連接，冷卻水泵的出水口由管道直接與水冷制冷機(jī)組的第二進(jìn)水ロ連接，水冷制冷機(jī)組的第二出水ロ由管道直接與閉式冷卻塔的進(jìn)水口連接；冷水罐的第ニ出水ロ由管道分別經(jīng)第五電動閥門、第六電動閥門與冷卻水泵的進(jìn)水口、冷凍水泵的進(jìn)水口連接；水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器安裝在水冷制冷機(jī)組的第一進(jìn)水ロ處，閉式冷卻塔回水溫度傳感器安裝在閉式冷卻塔的進(jìn)水口處，閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器安裝在閉式冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口處；水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器、閉式冷卻塔回水溫度傳感器以及閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器采集的信號輸入嵌入式控制系統(tǒng)，嵌入式控制系統(tǒng)輸出的信號控制各電動閥門以及閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器、閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器；閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器輸出的信號控制閉式冷卻塔中的風(fēng)機(jī)，閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器輸出的信號控制閉式冷卻塔中的噴淋循環(huán)水泵。本發(fā)明還提供ー種應(yīng)用于IDC機(jī)房的閉式冷卻塔制冷方法，I)在冬季不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于干エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷；2)在過渡季不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于濕エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷；3)在夏季夜間不開啟水冷制冷機(jī)組的基 礎(chǔ)上，利用處于濕エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷；4)在夏季日間利用開啟的水冷制冷機(jī)組，獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷；5)在停水的緊急情況下，利用冷水罐內(nèi)向閉式冷卻塔補(bǔ)水。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明采用閉式冷卻塔エ況運(yùn)行模式可以在冬季不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于干エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，滿足IDC機(jī)房的需求。同吋，閉式冷卻塔的冷卻盤管與IDC機(jī)房末端裝置組成閉式系統(tǒng)，有效避免與外界空氣的接觸，保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和設(shè)備的潔凈程度。此外，閉式冷卻塔在溫度接近或低于0°C的情況下干エ況運(yùn)行，避免噴淋水凍結(jié)造成的對閉式冷卻塔的損壞，有效保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本發(fā)明采用閉式冷卻塔エ況運(yùn)行模式可以在過渡季(春、秋季)不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于濕エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，滿足IDC機(jī)房的需求。本發(fā)明采用閉式冷卻塔エ況運(yùn)行模式可以在夏季夜間不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于濕エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，滿足IDC機(jī)房的需求。有效縮短水冷機(jī)組的運(yùn)行時間，節(jié)能、節(jié)電、經(jīng)濟(jì)。在上述水冷制冷機(jī)組不開啟，利用閉式冷卻塔制冷的時候，把冷卻后的水通到冷水罐，可以保證流量，并延長利用閉式冷卻塔供冷的時間。當(dāng)夏季日間的溫度逐漸升高時，冷水罐內(nèi)的水溫已經(jīng)不能滿足IDC機(jī)房末端裝置的空調(diào)需求的時候，才開啟制冷機(jī)組，獲得足夠低溫的冷凍水，滿足IDC機(jī)房的需求。本發(fā)明采用緊急停水模式可以在停水的緊急情況下，利用冷水罐內(nèi)的水滿足閉式冷卻塔的噴淋補(bǔ)水需要，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而保障IDC機(jī)房不間斷、正常的運(yùn)行。


圖I是本發(fā)明制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明制冷系統(tǒng)的運(yùn)行方式總圖。
圖3是正常情況下，閉式冷卻塔冷卻運(yùn)行方式的環(huán)路圖。圖4是正常情況下，水冷制冷機(jī)組制冷運(yùn)行方式下的冷凍水循環(huán)環(huán)路圖。圖5是正常情況下，水冷制冷機(jī)組制冷運(yùn)行方式下的冷卻水循環(huán)環(huán)路圖。圖6是正常情況下，本發(fā)明制冷系統(tǒng)的供水圖。圖7是緊急停水情況下，本發(fā)明制冷系統(tǒng)的供水圖。附圖符號說明I.閉式冷卻塔；2.水冷制冷機(jī)組；3.冷水罐；4.冷凍水泵；5.冷卻水泵；6. IDC機(jī)房末端裝置；7.嵌入式控制系統(tǒng)；8.水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器；9 .閉式冷卻塔回水溫度傳感器；10.閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器；11.電動閥門；12.電動閥門；13.電動閥門；14.電動閥門；15.電動閥門；16.電動閥門；17.電動閥門；18.電動閥門；19.電動閥門；20.閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器；21.閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。如圖I所示，本發(fā)明的制冷系統(tǒng)包括閉式冷卻塔I、水冷制冷機(jī)組2、冷水罐3、冷凍水泵4、冷卻水泵5、IDC機(jī)房末端裝置6、嵌入式控制系統(tǒng)7、水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器8、閉式冷卻塔回水溫度傳感器9、閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器10、閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器20、閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器21以及多個電動閥門11 19。見圖1，自來水管、冷水罐3的第一出水口由管道分別經(jīng)電動閥門11、電動閥門12與閉式冷卻塔I的補(bǔ)水口連接，閉式冷卻塔I的出水口由管道經(jīng)電動閥門13與冷水罐3的進(jìn)水口連接，閉式冷卻塔I的出水口又由管道經(jīng)順序連接的電動閥門14和電動閥門15與冷卻水泵5的進(jìn)水口連接，閉式冷卻塔I的出水口還由管道經(jīng)順序連接的電動閥門14和電動閥門16與冷凍水泵4的進(jìn)水口連接，水冷制冷機(jī)組2的第一出水口由管道經(jīng)電動閥門17與冷凍水泵4的進(jìn)水口連接，冷凍水泵4的出水口由管道直接與IDC機(jī)房末端裝置6的進(jìn)水口連接，IDC機(jī)房末端裝置6的出水口由管道分別經(jīng)電動閥門18、電動閥門19與水冷制冷機(jī)組2的第一進(jìn)水口、閉式冷卻塔I的進(jìn)水口連接，冷卻水泵5的出水口由管道直接與水冷制冷機(jī)組2的第二進(jìn)水口連接，水冷制冷機(jī)組2的第二出水口由管道直接與閉式冷卻塔I的進(jìn)水口連接；冷水罐3的第二出水口由管道分別經(jīng)電動閥門15、電動閥門16與冷卻水泵5的進(jìn)水口、冷凍水泵4的進(jìn)水口連接。見圖1，水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器8安裝在水冷制冷機(jī)組2的第一進(jìn)水口處，獲取水冷制冷機(jī)組的回水溫度tl ;閉式冷卻塔回水溫度傳感器9安裝在閉式冷卻塔I的進(jìn)水口處，獲取閉式冷卻塔I的回水溫度t2 ;閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器10安裝在閉式冷卻塔I的進(jìn)風(fēng)口處，獲取閉式冷卻塔I進(jìn)風(fēng)口處空氣的干球溫度t3和濕球溫度ts3。水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器8、閉式冷卻塔回水溫度傳感器9以及閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器10將以上傳感信號輸入嵌入式控制系統(tǒng)7，由嵌入式控制系統(tǒng)7以此作為判斷依據(jù)，輸出控制信號，控制各電動閥門11 19以及閉式冷卻塔I上的閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器20、閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器21。來滿足各工況下最優(yōu)控制，起到節(jié)能、節(jié)電的目的。其中，閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器20控制閉式冷卻塔I的風(fēng)量。閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器21控制閉式冷卻塔I的噴淋水量。
本發(fā)明制冷系統(tǒng)總的運(yùn)行方式如圖2所示，分為正常情況、緊急情況兩種。見圖2，正常情況下，制冷系統(tǒng)又分為“閉式冷卻塔冷卻”和“水冷制冷機(jī)組制冷”兩種運(yùn)行方式。其控制方式分別如下I、閉式冷卻塔冷卻閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器10溫度中濕球溫度ts3低于判據(jù)溫度tp3時，嵌入式控制系統(tǒng)7輸出控制信號，控制各電動閥門形成如下開閉組合
權(quán)利要求
1.ー種應(yīng)用于IDC機(jī)房的閉式冷卻塔制冷系統(tǒng)，其特征在于包括由管道連接的閉式冷卻塔(I)、水冷制冷機(jī)組(2)、冷水罐(3)、冷凍水泵(4)、冷卻水泵(5)和IDC機(jī)房末端裝置(6)，以及電連接的嵌入式控制系統(tǒng)(7)、水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器(8)、閉式冷卻塔回水溫度傳感器(9)、閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器(10)、閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器(20)、閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器(21)以及各電動閥門(11 19)； 自來水管、冷水罐(3)的第一出水ロ由管道分別經(jīng)第一電動閥門(11)、第二電動閥門(12)與閉式冷卻塔(I)的補(bǔ)水口連接，閉式冷卻塔(I)的出水ロ由管道經(jīng)第三電動閥門(13)與冷水罐(3)的進(jìn)水口連接，閉式冷卻塔(I)的出水ロ又由管道經(jīng)順序連接的第四電動閥門(14)和第五電動閥門(15)與冷卻水泵(5)的進(jìn)水ロ連接，閉式冷卻塔(I)的出水ロ還由管道經(jīng)順序連接的第四電動閥門(14)和第六電動閥門(16)與冷凍水泵(4)的進(jìn)水口連接，水冷制冷機(jī)組(2)的第一出水ロ由管道經(jīng)第七電動閥門(17)與冷凍水泵(4)的進(jìn)水ロ連接，冷凍水泵(4)的出水ロ由管道直接與IDC機(jī)房末端裝置(6)的進(jìn)水口連接，IDC機(jī)房末端裝置(6)的出水ロ由管道分別經(jīng)第八電動閥門(18)、第九電動閥門(19)與水冷制冷機(jī)組(2)的第一進(jìn)水口、閉式冷卻塔(I)的進(jìn)水口連接，冷卻水泵(5)的出水ロ由管道直接與水冷制冷機(jī)組(2)的第二進(jìn)水口連接，水冷制冷機(jī)組(2)的第二出水ロ由管道直接與閉式冷卻塔(I)的進(jìn)水口連接；冷水罐(3)的第二出水ロ由管道分別經(jīng)第五電動閥門(15)、第六電動閥門(16 )與冷卻水泵(5 )的進(jìn)水ロ、冷凍水泵(4)的進(jìn)水ロ連接； 水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器(8)安裝在水冷制冷機(jī)組(2)的第一進(jìn)水口處，閉式冷卻塔回水溫度傳感器(9)安裝在閉式冷卻塔(I)的進(jìn)水口處，閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器(10)安裝在閉式冷卻塔(I)的進(jìn)風(fēng)ロ處；水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器(8)、閉式冷卻塔回水溫度傳感器(9)以及閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器(10)采集的信號輸入嵌入式控制系統(tǒng)(7)，嵌入式控制系統(tǒng)(7)輸出的信號控制各電動閥門(11 19)以及閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器(20)、閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器(21);閉式冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻器(20)輸出的信號控制閉式冷卻塔(I)中的風(fēng)機(jī)，閉式冷卻塔循環(huán)水泵變頻器(21)輸出的信號控制閉式冷卻塔(I)中的噴淋循環(huán)水泵。
2.ー種應(yīng)用于IDC機(jī)房的閉式冷卻塔制冷方法，其特征在于 1)在冬季不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于干エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷； 2)在過渡季不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于濕エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷； 3)在夏季夜間不開啟水冷制冷機(jī)組的基礎(chǔ)上，利用處于濕エ況運(yùn)行的閉式冷卻塔，獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷； 4)在夏季日間利用開啟的水冷制冷機(jī)組獲得足夠低溫的冷凍水，對IDC機(jī)房進(jìn)行制冷; 5)在停水的緊急情況下，利用冷水罐內(nèi)向閉式冷卻塔補(bǔ)水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于IDC機(jī)房的閉式冷卻塔制冷系統(tǒng)及其制冷方法。本發(fā)明的制冷系統(tǒng)包括閉式冷卻塔、水冷制冷機(jī)組、冷水罐、冷凍水泵、冷卻水泵、IDC機(jī)房末端裝置、嵌入式控制系統(tǒng)、水冷制冷機(jī)組回水溫度傳感器、閉式冷卻塔回水溫度傳感器、閉式冷卻塔進(jìn)風(fēng)干濕球溫度傳感器。本發(fā)明的制冷方法是在冬季閉式冷卻塔干工況運(yùn)行，避免水冷制冷機(jī)組開機(jī)，節(jié)能，防凍；過渡季閉式冷卻塔濕工況運(yùn)行，避免水冷制冷機(jī)組開機(jī)，節(jié)能；夏季夜間閉式冷卻塔濕工況運(yùn)行，避免水冷制冷機(jī)組開機(jī)，節(jié)能；夏季日間水冷制冷機(jī)組開機(jī)；利用冷水罐蓄能，推遲水冷制冷機(jī)組運(yùn)行時間；停水期利用冷水罐的儲水功能，保障停水期間IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
文檔編號F24F11/02GK102705939SQ20121020548
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者李靜, 陸明剛 申請人:江南大學(xué)