供冷系统

摘要

本申请实施例公开了供冷系统。该供冷系统包括数据中心的制冷系统和外界用冷末端。该供冷系统的一具体实施方式包括：制冷系统与数据中心的供回水主管路连通，以向数据中心的用冷末端提供冷量；供回水主管路上分别设置有供水支路和回水支路，用于向外界用冷末端提供冷量；制冷系统包括冷水机组集合和备用冷水机组集合；当供回水主管路分别与供水支路和回水支路连通时，备用冷水机组集合中的至少一个备用冷水机组处于运行状态。该实施方式可以利用备用冷水机组向外界用冷末端提供冷量，以提高数据中心的资源利用率。同时由于备用冷水机组处于运行状态，可以及时替代故障的冷水机组，从而避免数据中心因制冷量不够而产生宕机现象。

权利要求

1.一种供冷系统，包括数据中心的制冷系统和外界用冷末端；

所述制冷系统与所述数据中心的供回水主管路连通，以向所述数据中心的用冷末端提供冷量；

所述供回水主管路上分别设置有供水支路和回水支路，用于向所述外界用冷末端提供冷量，其中，所述外界用冷末端为所述数据中心的用冷末端以外的用冷末端，所述外界用冷末端采用冗余设置，具体包括：两路供回水主管路的供水主管路分别与外界用冷末端的供水支路相连，两路供回水主管路的回水主管路分别与外界用冷末端的回水支路相连；

所述制冷系统包括冷水机组集合和备用冷水机组集合；

当所述供回水主管路分别与所述供水支路和所述回水支路连通时，所述备用冷水机组集合中的至少一个备用冷水机组处于运行状态。

2.根据权利要求1所述的供冷系统，其中，所述供水支路和所述回水支路上分别设置有开关阀；

若所述供冷系统满足第一预设条件，则所述开关阀打开；

若所述供冷系统满足第二预设条件，则所述开关阀关闭。

3.根据权利要求2所述的供冷系统，其中，所述第一预设条件包括：所述外界用冷末端有用冷需求，且所述备用冷水机组集合中的至少一个备用冷水机组处于运行状态时，所述制冷系统的总制冷量大于所述数据中心的用冷末端的用冷量。

4.根据权利要求2所述的供冷系统，其中，所述第二预设条件包括以下至少一项：所述外界用冷末端没有用冷需求；

所述备用冷水机组集合中的所有备用冷水机组处于运行状态时，所述制冷系统的总制冷量不大于所述数据中心的用冷末端的用冷量；

当前所述冷水机组集合中的至少一个冷水机组出现故障。

5.根据权利要求2所述的供冷系统，其中，所述供冷系统还包括蓄冷罐和循环泵；

所述蓄冷罐的一端与所述供水支路连通，且所述蓄冷罐的另一端与所述回水支路连通；

所述循环泵设置于所述蓄冷罐的两端中的一端，其中，当所述开关阀关闭时，所述循环泵启动。

6.根据权利要求2所述的供冷系统，其中，所述开关阀包括电动阀。

7.根据权利要求1所述的供冷系统，其中，所述外界用冷末端的安装位置包括以下至少一项：办公楼、居民楼、工厂或提供富余冷量的数据中心以外的其他数据中心。

8.根据权利要求1所述的供冷系统，其中，所述外界用冷末端包括以下至少一项：毛细管空调、风机盘管和液冷服务器。

9.根据权利要求1-8之一所述的供冷系统，其中，所述制冷系统通过所述供回水主管路向所述数据中心的用冷末端环路供冷。

10.根据权利要求1-8之一所述的供冷系统，其中，所述制冷系统通过至少两路供回水主管路向所述数据中心的用冷末端供冷，其中，所述至少两路供回水主管路中的至少一路供回水主管路上分别设置有所述供水支路和所述回水支路。

说明书

供冷系统

技术领域

[0001] 本申请实施例涉及供能技术领域，具体涉及数据中心的供冷技术，尤其涉及供冷系统。

背景技术

[0002] 目前，大型数据中心制冷系统架构通常会采用冗余冷水机组设计方案，即冷水机组N+X冗余设置。其中，N为正常满足数据中心全部设备(如IT(互联网技术，Internet Technology)设备、电气设备、暖通设备等)散热所需要的机组个数，X为备用的机组个数。数据中心的设备满负荷运行的时候，N套冷水机组可以满足其用冷需求，保证设备不间断散热，当其中某个冷水机组出现故障时，需立刻开启备用机组，从而保证足够的冷量及制冷的连续性。

[0003] 此外，数据中心的园区内一般会有工作人员办公的办公楼。在一般情况下，数据中心配备的人员并不多，此办公楼的冷负荷不大，因此往往会采用VRV(变制冷剂流量多联式，Variable Refrigerant Volume)制冷形式。

[0004] 而对于较大的写字楼或者有冷负荷需求的工厂，由于冷负荷需求较大，所以一般也会同数据中心一样采用水冷形式，其一般会自建冷冻站。

发明内容

[0005] 本申请实施例提出了供冷系统。

[0006] 本申请实施例提供了一种供冷系统，包括数据中心的制冷系统和外界用冷末端；制冷系统与数据中心的供回水主管路连通，以向数据中心的用冷末端提供冷量；供回水主管路上分别设置有供水支路和回水支路，用于向外界用冷末端提供冷量，其中，外界用冷末端为数据中心的用冷末端以外的用冷末端；制冷系统包括冷水机组集合和备用冷水机组集合；当供回水主管路分别与供水支路和回水支路连通时，备用冷水机组集合中的至少一个备用冷水机组处于运行状态。

[0007] 在一些实施例中，供水支路和回水支路上分别设置有开关阀；若供冷系统满足第一预设条件，则开关阀打开；若供冷系统满足第二预设条件，则开关阀关闭。

[0008] 在一些实施例中，第一预设条件包括：外界用冷末端有用冷需求，且备用冷水机组集合中的至少一个备用冷水机组处于运行状态时，制冷系统的总制冷量大于数据中心的用冷末端的用冷量。

[0009] 在一些实施例中，第二预设条件包括以下至少一项：外界用冷末端没有用冷需求；备用冷水机组集合中的所有备用冷水机组处于运行状态时，制冷系统的总制冷量不大于数据中心的用冷末端的用冷量；当前冷水机组集合中的至少一个冷水机组出现故障。

[0010] 在一些实施例中，供冷系统还包括蓄冷罐和循环泵；蓄冷罐的一端与供水支路连通，且蓄冷罐的另一端与回水支路连通；循环泵设置于蓄冷罐的两端中的一端，其中，当开关阀关闭时，循环泵启动。

[0011] 在一些实施例中，开关阀包括电动阀。

[0012] 在一些实施例中，外界用冷末端的安装位置包括以下至少一项：办公楼、居民楼、工厂或数据中心。

[0013] 在一些实施例中，外界用冷末端包括以下至少一项：毛细管空调、风机盘管和液冷服务器。

[0014] 在一些实施例中，制冷系统通过供回水主管路向数据中心的用冷末端环路供冷。

[0015] 在一些实施例中，制冷系统通过至少两路供回水主管路向数据中心的用冷末端供冷，其中，至少两路供回水主管路中的至少一路供回水主管路上分别设置有供水支路和回水支路。

[0016] 本申请实施例提供的供冷系统，通过将制冷系统与数据中心的供回水主管路连通，可以将制冷系统产生的冷量提供给数据中心的用冷末端，从而保证数据中心的正常运行。同时，通过在供回水主管路上分别设置供水支路和回水支路，也可以将制冷系统产生的冷量提供给数据中心的用冷末端以外的外界用冷末端，这样可以降低外界用冷末端的制冷成本。此外，当供回水主管路分别与供水支路和回水支路连通时，备用冷水机组集合中的至少一个备用冷水机组处于运行状态。也就是说，通过闲置的备用冷水机组来向外界用冷末端供冷。这样不仅可以提高数据中心资源的利用率，还可以使备用冷水机组处于热备状态(即运行状态)。当正常运行的冷水机组出现故障时，热备状态的备用冷水机组可以及时替代其进行供冷，从而可以避免备用冷水机组启动时间长或启动故障导致数据中心用冷量不够而造成宕机(死机)现象。

附图说明

[0017] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0018] 图1是现有的数据中心的结构示意图；

[0019] 图2是本申请提供的供冷系统的第一个实施例的结构示意图；

[0020] 图3是本申请提供的供冷系统的第二个实施例的结构示意图；

[0021] 图4是本申请提供的供冷系统的第三个实施例的结构示意图；

[0022] 图5是本申请提供的供冷系统的第四个实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本申请的原理和特征作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

[0024] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0025] 请参见图1所示，其示出了现有技术中的数据中心的结构示意图。现有技术中的数据中心的制冷系统通常采用冗余设计方案。

[0026] 如图1所示，采用冗余设计的数据中心，其制冷系统1通常可以包括冷水机组集合11(包含冷水机组A、B、C)和备用冷水机组集合12(包含备用冷水机组D、E)。其中，冷水机组集合11中冷水机组A、B、C可以是数据中心的设备运行时正常启动的机组。也就是说，当冷水机组集合11中的冷水机组全部启动的情况下，制冷系统1的制冷量可以满足数据中心满负荷运行所需的用冷量。备用冷水机组集合12中的备用冷水机组D、E可以是可以制冷系统1的制冷量不能满足数据中心运行所需的用冷量时而启动的机组，如冷水机组集合11中的至少一个冷水机组出现故障，或者需要检修等。

[0027] 从图1中可以看出，制冷系统1与数据中心的供水主管路和回水主管路连通，从而可以向数据中心的用冷末端2(包含末端1、末端2···末端F，F为正整数)提供所需的冷量。其中，图1中的粗实线代表供水管路，即冷却液体由制冷系统1流向数据中心的用冷末端2，以与末端1、末端2···末端F进行热交换；细实线代表回水管路，即热交换后的冷却液体由数据中心的用冷末端2流向制冷系统1，以使冷却液体经制冷系统1处理后满足要求。在这里，数据中心的用冷末端2可以是数据中心中各种需要用冷的末端，如空调末端、液冷服务器等。

[0028] 可以理解的是，冷水机组集合11中的冷水机组的数量以及备用冷水机组集合12中的备用冷水机组的数量仅仅是示意性的。同时，为了实现管路中冷却液体的循环流动，如图1所示，供冷系统中可以设置有循环泵3。此外，这里的冷却液体可以是各种用于热交换的液体介质，如冷冻水、乙二醇或水与乙二醇的混合物等。

[0029] 在这里，当数据中心的用冷末端2满负荷运行时，冷水机组集合11中的三套冷水机组正常运行便可以满足其用冷需求。此时，由于数据中心没有其他用冷负荷，所以备用冷水机组集合12中的两套备用冷水机组处于停机待命状态，从而造成资源浪费。若冷水机组集合11中的任一套冷水机组出现故障或需要检修，此时，需要立即启动备用冷水机组集合12中的备用冷水机组。由于备用冷水机组的启动时长可能会比较长，或者由于长时间停机，可能会出现启动故障等风险。而这些风险将会导致数据中心因冷量不够而产生宕机现象，从而会严重影响数据中心的正常运行，降低其可靠性。

[0030] 为此本申请实施例提供了改进的供冷系统，在提高数据中心的可靠性的同时，可以实现数据中心资源的利用率。具体参见图2，其示出了本申请提供的供冷系统的第一个实施例的结构示意图。

[0031] 在本实施例中，供冷系统可以包括数据中心的制冷系统和外界用冷末端。制冷系统可以与数据中心的供回水主管路连通，以向数据中心的用冷末端提供冷量。其中，制冷系统同样可以包括冷水机组集合和备用冷水机组集合。具体结构可以参见图1实施例中的相关描述，此处不再赘述。

[0032] 如图2所示，供水主管路向数据中心的用冷末端2提供冷量，即供水主管路中的冷却液体流经数据中心的用冷末端2，并与数据中心的用冷末端2进行热交换。回水主管路回收与数据中心的用冷末端2热交换后的冷却液体。

[0033] 此外，供回水主管路上可以分别设置有供水支路和回水支路，用于向外界用冷末端提供冷量。如图2所示，供水主管路上设置有供水支路L1。回水主管路上设置有回水支路L2。供水支路L1可以将供水主管路中的冷却液体输送至外界用冷末端4，以与其进行热交换。回水支路L2可以将热交换后的冷却液体输送至回水主管路。其中，外界用冷末端为上述数据中心的用冷末端2以外的用冷末端，如数据中心的园区内的办公区用冷末端。

[0034] 在本实施例中，当供回水主管路分别与供水支路L1和回水支路L2连通时，备用冷水机组集合(如图1中的备用冷水机组集合12)中的至少一个备用冷水机组处于运行状态。也就是说，在冷水机组集合(如图1中的冷水机组集合11)中的冷水机组正常运行，以向数据中心的用冷末端2提供冷量的同时，可以利用备用冷水机组集合中的备用冷水机组产生的冷量，来向外界用冷末端4提供冷量。

[0035] 这样，可以提高数据中心的资源利用率，同时可以利用备用冷水机组来代替办公区的VRV空调系统，降低生产成本。此外，与VRV空调系统相比，冷水机组的能源(电能)利用率更高，可以提高能源利用率，进一步地降低生产成本。需要说明的是，在本实施例的供冷系统中，由于至少一个备用冷水机组处于运行状态，所以若冷水机组集合中的冷水机组出现故障或需要检修，此时该至少一个备用冷水机组可以及时替代该冷水机组，以保证向数据中心的用冷末端2提供足够的冷量，从而可以避免数据中心因冷量不够出现宕机现象。此外，这样还可以避免发生备用冷水机组启动时长较长，或启动故障的情况。

[0036] 在本实施例的一些可选地实现方式中，为了实现供回水主管路分别与供水支路、回水支路之间的连通或断开，供水支路和回水支路上可以分别设置有开关阀。

[0037] 从图2中可以看出，供水支路L1上可以设置有开关阀51。回水支路L2上可以设置有开关阀52。在这里，开关阀51、52可以是各种实现管路连通或断开的阀门，如手动阀或电动阀等。当供冷系统满足第一预设条件时，开关阀51、52可以打开。此时，数据中心的制冷系统可以向外界用冷末端4提供冷量。当供冷系统满足第二预设条件是，开关阀51、52可以关闭。此时，数据中心的制冷系统不会向外界用冷末端4提供冷量。其中，第一预设条件和第二预设条件可以根据实际需求进行设置。

[0038] 可选地，第一预设条件可以包括：外界用冷末端有用冷需求，且备用冷水机组集合中的至少一个备用冷水机组处于运行状态时，制冷系统的总制冷量大于数据中心的用冷末端的用冷量。

[0039] 例如在夏季，外界用冷末端4(如办公区用冷末端)有用冷需求。同时，冷水机组集合中的各冷水机组正常运行，即各冷水机组的制冷量可以满足数据中心的用冷末端2的用冷需求，备用冷水机组处于闲置状态。此时，如果启动至少一个备用冷水机组，那么制冷系统的总制冷量会大于数据中心的用冷末端2的用冷量，即制冷系统的制冷量有富余。也就是说，可以打开开关阀51、52，用至少一个备用冷水机组来向外界用冷末端4提供冷量。

[0040] 可选地，第二预设条件可以包括以下至少一项：外界用冷末端没有用冷需求；备用冷水机组集合中的所有备用冷水机组处于运行状态时，制冷系统的总制冷量不大于数据中心的用冷末端的用冷量；当前冷水机组集合中的至少一个冷水机组出现故障。

[0041] 例如，在冬季，外界用冷末端4(如办公区用冷末端)没有用冷需求，即不需要数据中心的制冷系统向其提供冷量，可以关闭开关阀51、52。又例如，由于冷水机组集合中的至少一个冷水机组出现故障或需要检修等原因，需要启动备用冷水机组。若即使启动备用冷水机组集合中的所有备用冷水机组，制冷系统的总制冷量也不会大于数据中心的用冷末端2的应冷量，即制冷系统的制冷量没有富余。此时，为了保证数据中心的用冷需求，可以关闭开关阀51、52。再例如，当前至少一个冷水机组出现故障或需要检修等情况，需要备用冷水机组来替代时，此时为了保证数据中心的用冷需求，可以先关闭开关阀51、52；接着判断是否满足上述第一预设条件；若满足第一预设条件，则可以再次打开开关阀51、52。也就是说，利用备用冷水机组来替代冷水机组后，如果制冷系统的制冷量还有富余，可以再次打开开关阀51、52，以向外界用冷末端4提供冷量。

[0042] 可以理解的是，对于那些用冷需求不是很大的外界用冷末端，如位于数据中心园区内或附近的办公区，可以将VRV空调系统改为风机盘管或毛细管空调，从而利用数据中心的制冷系统提供的冷量来制冷。这样，既可以降低用冷末端的投资成本，同时可以增大能效比，节约能源，降低用能成本。

[0043] 进一步地，为了保证在开关阀关闭时，外界用冷末端的用冷需求，供冷系统还可以包括蓄冷罐和循环泵。如图3所示，蓄冷罐6的一端与供水支路L1连通，且位于开关阀51与外界用冷末端4之间。蓄冷罐6的另一端与回水支路连通，且位于开关阀52与外界用冷末端4之间。同时，循环泵7设置于蓄冷罐6的两端中的任一端(图3中的位置仅仅是示意的)。

[0044] 当开关阀51、52打开时，供水主管路中的冷却液体经供水支路L1流向外界用冷末端4和蓄冷罐6。蓄冷罐6可以存储冷却液体。当开关阀51、52关闭后，循环泵7可以启动，从而将蓄冷罐6中存储的冷却液体经供水支路L1输送至外界用冷末端4，以保证外界用冷末端4的用冷需求。需要说明的是，这种方式适用于那些用冷量不是很大的外界用冷末端，通过设置蓄冷罐(体积不会过大)可以在短时间内保证其用冷需求。

[0045] 可以理解的是，对于一个数据中心来说，其园区内通常会包含多个模组(独立的机房单元)，每个模组对应一个独立的制冷系统(冷冻站)。当园区内有两个及以上机房单元时，可以利用这些机房单元的制冷系统中的备用冷水机组集合同时向用冷需求更大的外界用冷末端提供冷量。作为示例，这里的外界用冷末端可以是安装在居民楼、大型的办公楼或写字楼、一年四季均需要冷量的工厂等建筑中，以满足这些建筑中的人们的工作、生活的用冷需求。

[0046] 另外，对于外界用冷末端，也可以采用冗余设置。如图4所示，数据中心的用冷末端21、22可以为不同机房单元的用冷末端。而一个机房单元可以被看作为一个小的数据中心。
供回水主管路1用于向数据中心的用冷末端21提供冷量。供回水主管路2用于向数据中心的用冷末端22提供冷量。同时，供水主管路1和供水主管路2均与外界用冷末端4的供水支路相连，且回水主管路1和回水主管路2均与外界用冷末端4的回水支路相连。也就是说，对于外界用冷末端4，采用1+1的冗余设置。

[0047] 当用冷末端21对应的制冷系统满足上述第一预设条件时，即制冷系统的总制冷量有富余时，可以打开开关阀51、52。此时，可以通过供回水主管路1向外界用冷末端4提供冷量。当用冷末端21对应的制冷系统的总制冷量没有富余时，可以关闭开关阀51、52，同时打开开关阀53、54。此时，可以通过供回水主管路2向外界用冷末端4提供冷量，即利用用冷末端22对应的制冷系统所产生的富余冷量来供冷。

[0048] 可以理解的是，对于数据中心的多个机房单元对应的制冷系统，通常不会发生同时出现故障的情况，所以对于外界用冷末端采用冗余设置后，在保证数据中心的用冷量的同时，可以保证外界用冷末端的用冷量，实现了数据中心资源的合理利用。而且可以省去外界用冷末端的制冷设备(如冷水机组、冷却塔和水泵等)的投入成本、占用空间的成本以及后续维护成本，从而降低工厂、居民楼、办公楼的运行成本。

[0049] 对于上述各实施例中的外界用冷末端，其也可以包括数据中心的用冷末端，如液冷服务器、空调末端等。这里的数据中心可以是提供富余冷量的数据中心以外的其他数据中心，也可以是同一数据中心中的不同机房单元。

[0050] 此外，本申请中的可以采用多种方式来向数据中心的用冷末端提供冷量。例如图1所示，可以采用环路供水的方式向数据中心的用冷末端2提供冷量，即制冷系统1通过供回水主管路向数据中心的用冷末端2环路供冷。这样，当某个用冷末端需要维护或管路出现漏水等问题时，可以切断该支路上的阀门，同时不会影响向其他用冷末端的正常供冷，实现在线维修。

[0051] 再例如，制冷系统可以通过至少两路供回水主管路向数据中心的用冷末端供冷。其中，至少两路供回水主管路中的至少一路供回水主管路上分别设置有供水支路和所述回水支路。如图5所示，可以采用双管路供水的方式向数据中心的用冷末端2提供冷量，即制冷系统分别通过供回水主管路1和供回水主管路2向数据中心的用冷末端2提供冷量。这样，当一路供回水主管路需要维护或出现漏水问题时，可以通过另一路供回水主管路向用冷末端
2提供冷量，保证数据中心的正常运行，实现在线维修。

[0052] 需要说明的是，与数据中心相比，办公区或工厂等对持续供冷的要求往往没有那么高，如可以在夜间进行维修。所以一般只需从一路供回水主管路上设置供水支路和回水支路，以向外界用冷末端供冷即可。例如图5所示，供水主管路2和回水主管路2上分别设置一条供水支路和一条回水支路，从而将数据中心的富余冷量提供给外界用冷末端4。

[0053] 然而，为了保证外界用冷末端的在线维修，也可以采用环路供水的方式或双管路供水的方式，来向外界用冷末端提供冷量，具体结构可以参见上述各实施例的相关描述，此处不再赘述。需要说明的是，当采用双管路供水时，该双管路可以与同一路供回水主管路连通，也可以分别与两路供回水主管路连通。管路的具体设计结构在本申请中并不限制。

[0054] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。