一种数据中心的空调冷源系统的制作方法

本技术属于数据中心空调系统，尤其涉及一种数据中心的空调冷源系统。

背景技术：

1、数据中心是信息处理与存储的核心基础设施，内部部署的大量服务器、存储及网络设备在运行过程中会产生持续且集中的热负荷。为保证这些设备处于适宜的温度环境，需要配套设置全年不间断运行的空调冷源系统。

2、目前，为满足数据中心“全年供冷”及充分利用室外自然冷源的需求，行业内普遍采用“冷却塔+板式换热器+冷水机组+循环水泵”形式的空调冷源系统。在该形式中，板式换热器（以下简称“板换”）与冷水机组传统上采用“一对一”分散串联连接：更具体的说，将一个板换和一个冷水机组组合为一组换热单元，再将各组换热单元设置于冷却水管路和冷却水挂路之间。其中，同组的板换与冷水机组之间在冷却侧和冷冻侧均独立设置管路，并通过大量电动阀门切换实现三种供冷模式——冷水机组单独机械供冷、板换与冷水机组混合供冷以及板换完全自然冷却。

3、然而，上述“一对一”分散串联方式存在以下弊端：首先，每组的冷水机组与板式换热器之间均需独立布置进出水管路及切换阀门，导致管路重复、弯头数量多，增加了材料成本和施工量；其次，一个板换和一个冷水机组配对，使得系统运行组合固定，无法根据实际负荷变化灵活调配冷水机组的数量与板式换热器的数量，部分设备可能出现利用率不足，整体运行效率降低；再次，分散布置的管路和设备占用较多机房空间，布局杂乱，不利于运维检修；最后，各设备独立控制，阀门动作序列多、联锁逻辑繁琐，故障排查困难，回应速度慢，影响供冷可靠性。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的一方面，提出一种数据中心的空调冷源系统，包括：

3、冷却水管路，用于向冷却塔供给冷却回水，并回收经过所述冷却塔而降温后的冷却供水；

4、冷冻水管路，用于向用户端空调供给冷冻供水，并回收经过所述用户端空调而升温后的冷冻回水；

5、冷水机组，经冷却水泵接入冷却水管路，并经冷冻水泵接入冷冻水管路，用于将所述冷冻水管路的冷冻回水冷却成冷冻供水，并将所述冷冻水管路的冷却供水升温成冷却回水；

6、板式换热器，经冷却水泵接入冷却水管路，并经冷冻水泵接入冷冻水管路，用于将所述冷冻水管路的冷冻回水冷却成冷冻供水，并将所述冷冻水管路的冷却供水升温成冷却回水；

7、其中，所述冷却水管路包括冷却供水管，所述冷冻水管路包括冷冻回水管，两者均为闭合循环管；

8、所述冷却供水管依次设置第一冷却水阀门、第二冷却水阀门和第三冷却水阀门；所述冷冻回水管依次设置第一冷冻水阀门、第二冷冻水阀门和第三冷冻水阀门；

9、所述冷却塔连接于所述第一冷却水阀门和所述第二冷却水阀门之间；所述板式换热器连接于所述第二冷却水阀门与所述第三冷却水阀门之间；所述冷水机组连接于所述第一冷却水阀门和所述第三冷却水阀门之间；

10、所述用户端空调连接位于所述第一冷冻水阀门和所述第二冷冻水阀门之间；所述板式换热器连接于所述第二冷冻水阀门与所述第三冷冻水阀门之间；所述冷水机组连接于所述第一冷冻水阀门和所述第三冷冻水阀门之间。

11、在技术方案中，该结构设计通过阀门将循环管路分为三段，在冷却水一侧循环管路的三段分别连接冷却塔、冷水机组和板式换热器，在冷冻水一侧循环管路的三段分别连接用户端空调、冷水机组和板式换热器，从而通过循环管路中的阀门，即可实现冷水机组单独机械供冷、板换与冷水机组混合供冷以及板换完全自然冷却三种模式切换，省去板换与冷水机组之间大量一对一管路和弯头，显著节省管材、施工量及机房空间；另外，冷水机组和板换并联接入冷却水管路与冷冻水管路之间，负荷变化时可单独或联合运行，避免设备闲置，提升全年运行能效与备用可靠性。

12、在其中一些实施例中，所述第一冷却水阀门和所述第三冷却水阀门之间的所述冷却供水管通过冷机供水调节阀分为n个冷机供水分段；

13、所述第一冷冻水阀门和所述第三冷冻水阀门之间的所述冷冻回水管通过冷机回水调节阀分为n个冷机回水分段；

14、所述冷水机组依次并联n台，且n台所述冷水机组依次连接对应的所述冷机供水分段和所述冷机回水分段。

15、在技术方案中，该结构设计通过设置调节阀，实现冷水机组接入数量的调节，以适应负荷变化，避免“一开全开、一停全停”的低效运行，显著降低部分负荷下的能耗；另外，管路的各段能够通过调节阀独立隔断，单台冷水机组维护或故障时无需停机其余机组，保障冷源侧持续供冷，提升系统可用性。

16、在其中一些实施例中，所述板式换热器通过冷却水三通阀和冷冻水三通阀分别连接所述冷却水管路和所述冷冻水管路；

17、所述冷却水三通阀的进口连接所述板式换热器，所述冷却水三通阀的第一出口连接所述冷却水管路的冷却回水管，所述冷却水三通阀的第二出口连接所述第一冷却水阀门和所述第三冷却水阀门之间的所述冷却供水管；

18、所述冷冻水三通阀的进口连接所述板式换热器，所述冷冻水三通阀的第一出口连接所述冷冻水管路的冷冻供水管，所述冷冻水三通阀的第二出口连接所述第一冷冻水阀门和所述第三冷冻水阀门之间的所述冷冻回水管。

19、在技术方案中，该结构设计通过三通阀的快速切换，使得板式换热器即可串接于冷水机组之前，也可与冷水机组并接于冷却水管路和冷冻水管路之间，无需拆装管路即可在“串联-并联”两种拓扑间瞬态转换；另外，串联时冷却水先经冷却塔降温后依次流过板换和冷机，冷冻水也先被板换预冷再由冷机深度降温，降低冷水机组压缩比与功耗；并联时冷却水与冷冻水均分流至板换和冷机两条独立通道，板换单独完成自然冷却，冷机可降频或者停机进行节能，冷却水侧与冷冻水侧同步实现路径转换，无需额外阀门组即可保持水力平衡，避免流量断点与水锤冲击，全年灵活匹配室外湿球温度与负荷变化，提升系统能效与可靠性。

20、在其中一些实施例中，所述冷却水管路的冷却回水管上依次设置第四冷却水阀门、第五冷却水阀门和第六冷却水阀门；

21、所述冷却塔连接于所述第四冷却水阀门和所述第五冷却水阀门之间；所述板式换热器连接于所述第五冷却水阀门与所述第六冷却水阀门之间；所述冷水机组连接于所述第四冷却水阀门和所述第六冷却水阀门之间。

22、在技术方案中，该结构设计将冷却水管路的将供水侧和回水侧同时划分为三段，使冷却塔、板式换热器、冷水机组均可在双向管路内实现同步切入/隔离；供水侧阀门和回水测阀门联动关闭，能够阻断冷却塔中供水干管的压力，防止干管压力将冷却水推入冷却塔的集水盘，造成倒灌，导致设备无法排空、冷却集水盘溢流或冬季结冰等问题；检修时，仅需操作对应阀段即可完成双侧自动隔离，无需排空整个环路，避免误流量和漏水风险，提升维护安全性与效率；预留的对称阀段为后期扩容提供即插即用界面，新增冷却塔可直接接入对应供回水阀段，主管零改动，施工量小、风险低，显著提高系统扩展灵活性。

23、在其中一些实施例中，所述第一冷却水阀门和所述第二冷却水阀门之间的所述冷却供水管通过冷塔供水调节阀分为m个冷塔供水分段；

24、所述第四冷却水阀门和所述第五冷却水阀门之间的所述冷却回水管通过冷塔回水调节阀分为m个冷塔回水分段；

25、所述冷却塔依次设置m台，且m台所述冷却塔依次连接对应的所述冷塔回水分段和所述冷塔供水分段。

26、在技术方案中，该结构设计通过设置调节阀，实现冷却塔接入数量的调节，从而通过增减运行塔数随负荷精准匹配冷却量，避免“全塔全开”低效运行，降低风机、水泵能耗；一台冷却塔需检修、清洗或出现故障时，仅关闭对应供、回水阀段即可完成双侧隔离，其余冷却塔继续运行，冷却侧无需整体停机，避免冷源中断，提升维护安全性与系统可用率。

27、在其中一些实施例中，所述板式换热器设置多个；

28、多个所述板式换热器均通过同一个冷却水输入管和同一个冷却水输出管连接所述冷却水管路；

29、多个所述板式换热器均通过同一个冷冻水输入管和同一个冷冻水输出管连接所述冷冻水管路。

30、在技术方案中，该结构设计通过多台板换共享一对冷却水和冷冻水集管，省掉分散支管，管路简洁，机房整洁，安装维护空间小；另外，在使用三通阀进行串联和并联模式的切换时，管路的控制将会更加简单。

31、在其中一些实施例中，所述冷却水输入管上并联设置多个所述冷却水泵，且并联的多个所述冷却水泵的数量不低于所述板式换热器的数量；

32、所述冷冻水输入管上并联设置多个所述冷冻水泵，且并联的多个所述冷冻水泵的数量不低于所述板式换热器的数量。

33、在技术方案中，该结构设计将多台水泵并联与同一母管，能够按照需求同步投运，扬程叠加、流量递增，既保证大流量工况下的泵送效率，又避免单泵超功率运行；低负荷时可逐台减泵，实现无级能量调节，全年泵耗最低，同时任一台泵故障可实时切换备用泵，确保冷源侧水量不间断，系统运行更节能、更可靠。

34、在其中一些实施例中，所述板式换热器的冷却液进口和冷冻液进口上均设置有板换控制阀。

35、在技术方案中，该结构设计使得每台板式换热器在冷却液进口和冷冻液进口均设置独立板换控制阀，实现单台设备在线隔离与泄水，无需停运整个系统即可快速检修或更换板换，保障冷源连续供冷，简化维护流程，缩短维护时间，提升系统可用率和运行安全性。

36、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。