[发明专利]一种带热回收/全自然冷却的机房散热系统及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及机房采暖散热领域，尤其是涉及一种带热回收/全自然冷却的机房散热系统及其运行方法。

背景技术

根据统计数据，我国数据中心能耗约占全国总能耗1.8%，相当于三峡水电站整年约1000亿度的发电量。但大量能源被制冷系统浪费（占比高达40%～50%，PUE值普遍高于2.2），严重制约了数据中心绿色可持续发展。

解决数据中心高能耗、高浪费问题的核心在于减少空调，甚至去除空调。而压缩机是空调系统主要的耗电部件，因此如何减少压缩机运行时间甚至去除压缩机是降低机房能耗的关键。目前在低温地区有数据中心采用自然冷源和转轮致冷等方式散热降温，但该方法对数据中心的选址存在限制；而采用行级空调或者热管背板空调等方式，虽然能在一定程度上降低机房的能耗，但是本质上还是依赖压缩机致冷，并不能从根本上解决机房能耗过大的问题。另一方面，数据中心全年对外散发大量热量，而与数据中心配套的周边办公、运维和宿舍等辅助建筑在冬季却同时需要大量的热量来解决供暖的问题，在非采暖季节也有提供生活、洗浴热水的需要。常规设计中，供暖通常需要锅炉解决，需要消耗大量煤炭、燃油、天然气等不可再生能源。而化石原料燃烧过程产生大量的CO₂是造成温室效应的主要原因，并且发电过程中粉尘和酸性气体等排放物严重污染环境，对人体健康造成损害。因此对数据中心热回收利用对提高能源利用效率，降低环境污染具有重要意义。

发明内容

为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种能源利用合理高效的带余热回收同时采用全自然冷却的机房散热系统。

本发明还提供了一种上述机房散热系统的运行方法。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种带热回收/全自然冷却的机房散热系统，包括全自然冷却系统和热回收系统；所述全自然冷却系统包括冷却单元、冷却水泵、液冷系统和气冷系统，所述冷却单元、冷却水泵和液冷系统通过管路依次循环连接，所述气冷系统通过管路与液冷系统并联，同时与所述冷却单元和冷却水泵串联；所述热回收系统包括水源热泵机组、热源泵和用热设备，所述水源热泵机组与所述冷却单元并联且与冷却水泵和液冷系统串联，所述用热设备、热源泵和水源热泵机组依次循环连接。

在即将颁布的新版GB-50174中，我国国家和行业标准均将服务器允许进风温度由27℃扩大为32℃，这对冷却系统送风要求进一步放宽。本发明通过利用液/气双通道致冷技术，由液冷致冷系统带走服务器主要发热量，大幅提高了气冷系统的送风温度，因此使得液冷系统和气冷系统能够共用冷却单元，从而实现数据中心完全自然冷却，最大限度降低数据中心的PUE值。同时，本发明还设有包括水源热泵机组的热回收系统，一方面水源热泵机组回收一部分液/气双通道的散热量，减少冷却单元热负荷，同时为冷却单元作温度补偿，保证数据中心的自然冷却，另一方面还能够利用水源热泵机组将热量回收使用，如夏季为数据中心周边的办公、运维、宿舍等辅助建筑提供冷量，冬季则可以为数据中心周边的办公、运维、宿舍等辅助建筑供暖。如此，本发明实现了数据中心能量的合理高效利用，提高了数据中心能源的利用效率。

进一步地，所述液冷系统包括通过管路依次连接形成第一循环回路的中间换热器、液冷服务器机柜和内循环泵，所述中间换热器通过管路与所述冷却水泵和所述冷却单元依次连接形成第二循环回路，所述第一循环回路和所述第二循环回路在所述中间换热器中进行换热；所述气冷系统包括空调末端，所述空调末端、所述冷却单元和所述冷却水泵依次连接形成第三循环回路。

进一步地，所述液冷系统供液管和气冷系统供液管在并联处设有第一电动三通分流阀；所述液冷系统回液管和气冷系统回液管在并联处设有第一电动三通合流阀。其中，通过控制所述第一电动三通分流阀的开度来控制进入液冷系统和气冷系统供液管的冷却液的流量，而阀门的开度则根据液冷系统和气冷系统的热负荷比例来确定，并且阀门的开度也根据负荷的变化同步调节。