智能控制集成冷站的制作方法

本实用新型涉及制冷领域，特别是涉及一种智能控制集成冷站。

背景技术：

随着计算机网络业务量的迅速增长、服务器数量的增加，机房的面积及规模也在不断扩大，数据中心的能耗成本也迅速增加。在数据机房运行的过程中，需要持续对机房的设备进行降温，以大幅度降低运行能耗。因此，如何持续制取数据机房空调所需的低温冷却介质——冷冻水，成为现阶段面临的一个重要问题。

现有的冷冻水制取装置大多为水冷模式的冷站，但是目前的传统冷站一般为不同厂家的产品设备组合起来的制冷系统，这类制冷系统存在的一些问题：各设备之间运行不能够充分匹配，协调性差，控制关联度低，因而造成了能耗高，安装调试困难，监控、管理麻烦，故障报警滞后，故障排查困难，自动化程度低等缺点，不能够适应高效节能与设备现代化管理的需求。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是要提供一种高度集成的冷站。

本实用新型一个进一步的目的是要降低冷站的能耗。

特别地，本实用新型提供了一种智能控制集成冷站。该智能控制集成冷站包括：冷冻水外接接口，连接外部水冷设备，配置成供应和回收冷冻水；冷水机组，通过冷冻水管道与冷冻水外接接口连接，通过冷却水管道连接外部的冷却塔，以利用冷却塔供应的冷却水冷却冷水机组中的冷媒，并利用在冷水机组内部循环的冷媒对冷冻水进行制冷；冷冻泵，设置于冷冻水管道，配置成控制冷冻水循环流动；冷却泵，设置于冷却水管道，配置成控制冷却水循环流动；以及微晶旁流水处理器，分别与冷冻泵、冷却泵并联设置，以分别对部分冷冻水以及部分冷却水进行处理。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：箱体，用于容纳冷水机组、冷冻泵、冷却泵以及微晶旁流水处理器，冷冻水外接接口设置在箱体上。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：阀门组件，其包括多个电动阀门，分别设置于冷冻水管道与冷却水管道中，以控制冷冻水管道与冷却水管道的通断状态。

可选地，冷冻水管道包括：冷冻水供水管道，连接冷水机组与冷冻水外接接口，配置成供应制冷后的冷冻水；以及冷冻水回水管道，连接冷冻水外接接口与冷冻泵，配置成回收与外部经过热交换的冷冻水。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：冷冻水温度传感器，分别设置于冷冻水供水管道与冷冻水回水管道，以分别检测供应冷冻水和回收冷冻水的温度；流量计，分别设置于冷冻水管道与冷却水管道，以分别检测冷冻水管道和冷却水管道的流量；冷水机组控制器，分别与冷冻水温度传感器、流量计连接，以根据供应冷冻水的温度、回收冷冻水的温度、冷冻水管道与冷却水管道的流量确定冷水机组的开启台数，并根据冷水机组的性能曲线确定每台冷水机的运行负荷；以及冷水机组驱动器，分别与冷水机组控制器、冷水机组连接，以驱动冷水机组以冷水机组控制器确定的开启台数启动，并按照冷水机组控制器确定的运行负荷运行。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：冷冻水压差传感器，安装于冷冻水供水管道与冷冻水回水管道之间，以检测供应冷冻水和回收冷冻水的冷冻水压差；冷却水压差传感器，安装于冷却塔的进口管道与冷却塔的出口管道之间，以检测进口冷却水与出口冷却水的冷却水压差；水泵控制器，分别与冷水机组控制器、冷冻水压差传感器和冷却水压差传感器连接，以根据每台冷水机的运行负荷、冷冻水压差以及冷却水压差确定冷冻泵和冷却泵的运行频率、运行台数；以及水泵驱动器，分别与水泵控制器、冷冻泵和冷却泵连接，以驱动冷冻泵和冷却泵按照水泵控制器确定的运行频率和运行台数启动。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：压力传感器，分别设置于冷冻水供水管道和冷冻水回水管道，以分别检测冷冻水供水管道和冷冻水回水管道的压力值；自动补水定压装置，其供水口与回水口分别与冷冻水回水管道连接，配置成根据冷冻水系统内的压力进行补水和排水；自动软化水装置，其进水口与外部水源相连，其出水口与自动补水定压装置相连；以及排气集污阀，设置于冷冻水管道，以通过降低经过排气集污阀的冷冻水的流速，将冷冻水在补水和循环过程中带入或产生的气体聚集在排气集污阀的阀腔顶部后排出。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：排污过滤器，分别设置于冷冻泵的进口侧和冷却泵的进口侧，以将冷冻水和冷却水中的污物过滤并排出。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：冷却水温度传感器，设置于冷却塔与冷却泵之间的冷却水管道，以检测冷却水的出水温度；冷却塔控制器，与冷却水温度传感器连接，配置成根据冷却水的出水温度确定冷却塔的运行状态；以及冷却塔驱动器，分别与冷却塔控制器和冷却塔连接，以驱动冷却塔按照冷却塔控制器确定的运行状态运行。

可选地，该智能控制集成冷站还包括：监控装置，分别设置于冷冻水管道、冷却水管道、冷冻泵、冷却泵与冷却塔处，以分别监测冷冻水管道、冷却水管道、冷冻泵、冷却泵与冷却塔的运行状态，并在冷冻水管道、冷却水管道、冷冻泵、冷却泵与冷却塔工作异常的情况下输出对应的报警信息。

本实用新型的智能控制集成冷站将冷水机组、冷冻泵、冷却泵以及微晶旁流水处理器高度集成，其中冷冻水外接接口连接外部水冷设备，配置成供应和回收冷冻水；冷水机组通过冷冻水管道与冷冻水外接接口连接，通过冷却水管道连接外部的冷却塔，以利用冷却塔供应的冷却水冷却冷水机组中的冷媒，并利用在冷水机组内部循环的冷媒对冷冻水进行制冷；冷冻泵设置于冷冻水管道，配置成控制冷冻水循环流动；冷却泵设置于冷却水管道，配置成控制冷却水循环流动；微晶旁流水处理器分别与冷冻泵、冷却泵并联设置，以对部分冷冻水以及部分冷却水进行处理，不仅可以提升整体冷站的质量、运行性能和自我保护功能，还可以通过自动除垢、除污和杀菌提升冷冻水和冷却水的自我水处理的能力。

进一步地，本实用新型的智能控制集成冷站，还具有用于容纳冷水机组、冷冻泵、冷却泵以及微晶旁流水处理器等设备的箱体，并且冷冻水外接接口设置在箱体上，根据集成冷站大小，可制造成多个模块分开运输、现场拼装，可以使得冷站各设备布置紧凑，便于运输，此外，智能控制集成冷站还包括温度传感器、流量计、压力传感器以及压差传感器等部件，利用多种类型的传感器并构架传感器网络，对整个冷站内的设备以及内外部环境温度湿度等状况进行实时监控，进而提供相应的智能优化控制策略，可以实现冷站的高效节能运行，有利于集中监控冷站的能效，节约运行管理费用，并且有效降低能耗。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中

相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的智能控制集成冷站的结构框图；

图2是根据本实用新型一个实施例的智能控制集成冷站的结构示意图；

图3是根据本实用新型另一个实施例的智能控制集成冷站的结构框图；

图4是根据本实用新型另一个实施例的智能控制集成冷站的结构框图；

图5是根据本实用新型另一个实施例的智能控制集成冷站的结构框图；以及

图6是根据本实用新型一个实施例的智能控制集成冷站的电气线路架构示意图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的智能控制集成冷站100的结构框图。如图所示，该智能控制集成冷站100可以包括：冷冻水外接接口101、冷水机组102、冷冻泵103、冷却泵104以及微晶旁流水处理器105和106。

其中，冷冻水外接接口101连接外部水冷设备，配置成供应和回收冷冻水。

冷水机组102通过冷冻水管道与冷冻水外接接口101连接，通过冷却水管道连接外部的冷却塔107，以利用冷却塔107供应的冷却水冷却冷水机组102中的冷媒，并利用在冷水机组102内部循环的冷媒对冷冻水进行制冷。其中，冷水机组102可以采用磁悬浮压缩机，并可以提供以太网等多种通讯接口，以使冷水机组控制器119能够轻松完成监控、事件报告、联机运行等功能。

具体地，冷却水在冷却塔107冷却后，可以选择导入冷水机组102，冷水机组102可以包括多台独立运行的冷水机，以根据需要开启相应台数的冷水机。冷水机组102内部可以设置有两根独立的管道，分别供冷冻水和冷却水流入并分别与冷媒进行热交换，高温冷冻水与冷媒热交换后，将热量传递给冷媒，冷媒再将热量传递给冷却水，以完成整个冷媒循环过程。冷冻水由冷水机组102流出后，可以提供给外部水冷设备。

冷冻泵103设置于冷冻水管道，配置成控制冷冻水循环流动。冷却泵104设置于冷却水管道，配置成控制冷却水循环流动。冷冻泵103和冷却泵104的数量可以分别为一个或多个，在冷冻泵103的数量为多个的情况下，多个冷冻泵103可以并联设置；在冷却泵104的数量为多个的情况下，多个冷却泵104可以并联设置。在一种优选的实施例中，冷冻泵103和冷却泵104均配置有变频器，并且变频器均带有通讯接口，以供水泵控制器123对冷冻泵103和冷却泵104实现控制。

微晶旁流水处理器105、106分别与冷冻泵103、冷却泵104并联设置，以分别对部分冷冻水以及部分冷却水进行处理。如图1所示，微晶旁流水处理器105与冷冻泵103并联设置，微晶旁流水处理器106与冷却泵104并联设置。

具体地，在智能控制集成冷站100中循环的冷冻水系统为密闭循环系统，水分不蒸发，水温低，循环冷冻水系统可能存在金属腐蚀和微生物(菌泥)的繁殖等问题。随着冷冻水系统的运行，系统内腐蚀产物和微生物菌泥会不断增多，这些水中杂质往往会影响外部水冷设备的正常运行，例如堵塞主机的换热器铜管和风机盘管，严重影响中央空调的正常运行。在冷冻泵103的进出水管并联一台微晶旁流水处理器105，采用叠加脉冲的低压电场原理，根据水质自动调整处理信号，并旁流大约1％-3％的水量，从而可以实现杀灭水中细菌、防止设备管道腐蚀、预防水垢、去除水垢、去除悬浮物等效果。

在智能控制集成冷站100中循环的冷却水系统为敞开式系统，由于水流与大气接触，灰尘、微生物等进入循环冷却水，这些水中杂质往往会造成主机换热器铜管结垢堵塞，严重影响中央空调的正常运行，在冷却泵104的进出水管并联一台微晶旁流水处理器106，采用叠加脉冲的低压电场原理，根据水质自动调整处理信号，并旁流大约1％-3％的水量，从而可以实现杀灭水中细菌、防止设备管道腐蚀、预防水垢、去除水垢、去除悬浮物等效果。

本实施例的智能控制集成冷站100将冷水机组102、冷冻泵103、冷却泵104以及微晶旁流水处理器105、106高度集成，不仅可以提升整体冷站的质量、运行性能和自我保护功能，还可以通过自动除垢、除污和杀菌提升冷冻水和冷却水的自我水处理的能力。

图2是根据本实用新型一个实施例的智能控制集成冷站100的结构示意图。如图所示，本实施例的智能控制集成冷站100还包括：阀门组件132、压力传感器110和111、自动补水定压装置112与自动软化水装置113、排气集污阀114以及排污过滤器，并且，冷冻水管道包括：冷冻水供水管道108和冷冻水回水管道109。本实施例的冷水机组102包括3台冷水机，冷冻泵103和冷却泵104也分别为并联的3台，以上冷水机、冷冻泵103和冷却泵104数量的具体数值仅为例举，在其他实施例中，冷水机、冷冻泵103和冷却泵104的台数可以为其他数值。

其中，阀门组件132包括多个电动阀门，分别设置于冷冻水管道与冷却水管道中，以控制冷冻水管道与冷却水管道的通断状态。冷冻水管道包括：冷冻水供水管道108，连接冷水机组102与冷冻水外接接口101，配置成供应制冷后的冷冻水；以及冷冻水回水管道109，连接冷冻水外接接口101与冷冻泵103，配置成回收与外部经过热交换的冷冻水。

压力传感器110、111，分别设置于冷冻水供水管道108和冷冻水回水管道109，以分别检测冷冻水供水管道108和冷冻水回水管道109的压力值。如图所示，压力传感器110设置于冷冻水供水管道108，以检测冷冻水供水管道108的压力值；压力传感器111设置于冷冻水回水管道109，以检测冷冻水回水管道109的压力值。

自动补水定压装置112的供水口与回水口分别与冷冻水回水管道109连接，配置成根据冷冻水系统内的压力进行补水和排水。自动软化水装置113的进水口与外部水源相连，其出水口与自动补水定压装置112相连。

具体地，冷冻水系统内的水受温度变化而热胀冷缩，从而引起冷冻水系统内的压力变化。当压力传感器110和111测得的压力值达到预设最高压力值时，通过水泵控制器123的调节可以使补冷冻泵103关闭。当冷冻水系统内的水受热膨胀使压力传感器110和111测得的压力值超过预设最高压力值时，多余的水通过安全阀排至补水箱循环使用。

当冷冻水系统中的水由于泄露或温度下降而体积缩小，冷冻水系统压力降低时，水被不断压入以补充冷冻水系统的压降损失，当压力传感器110和111测得的压力值达到预设最低压力值时，通过水泵控制器123的调节可以使冷冻泵103重新启动，以对冷冻水系统进行补水，如此周而复始。补水时外部水源经自动软化水装置113软化后，由自动补水定压装置112将水注入冷冻水系统。

排气集污阀114，设置于冷冻水管道，以通过降低经过排气集污阀114的冷冻水的流速，将冷冻水在补水和循环过程中带入或产生的气体聚集在排气集污阀114的阀腔顶部后排出。由于冷冻水在补水和循环过程中会带入或产生气体，排气集污阀114的过水部分可以降低冷冻水的流速，这时流经液体中携带的气泡会被其中特制的网格滤芯捕捉到，这些气泡合在一起上升到顶部空腔并排出；同时，微小颗粒被流体带到阀腔，速度下降并被安放在其中的具有特殊功能的丝网编织的筒状滤芯分离出来，集中到腔体下部的收集区域，这个收集区域可以定期很方便的在系统运行时排放。

排污过滤器，分别设置于冷冻泵103的进口侧和冷却泵104的进口侧，以将冷冻水和冷却水中的污物过滤并排出。冷冻水系统内的污物在循环时被排污过滤器115和微晶旁流水处理器105截留下来，并经一段时间后自动排出，无需添加化学药剂，无二次污染，绿色环保。冷却水系统内的污物经排污过滤器116和微晶旁流水处理器106截留下来，并经一段时间分别打开排污过滤器116、微晶旁流水处理器106的排污口和电动阀门自动排出。

在其他一些实施例中，智能控制集成冷站100还可以包括：电动比例调节阀，设置于冷冻水管道上，在冷量需求不断下降的情况下，冷冻水系统的压差不断增大，当压差超过预设压差值时，电动比例调节阀可以打开一定开度，旁通一部分水流；当压差回到预设压差值时，电动比例调节阀停止转动；当压差低于预设压差值时，电动比例调节阀逐步关小直到完全关闭为止。智能控制集成冷站100还可以包括：水位开关阀门，设置于冷却水管道，由于冷却水系统的水的蒸发等原因，当冷却塔107水位降到一定位置时，水位开关阀门自动打开从冷却塔107的入口向冷却塔107内补水。

智能控制集成冷站100还可以包括：箱体，用于容纳冷水机组102、冷冻泵103、冷却泵104以及微晶旁流水处理器105、106，冷冻水外接接口101设置在箱体上。箱体结构件的轮廓可以与标准集装箱的相同或类似，即为特殊尺寸的集装箱，外形尺寸根据设计需要来制定，从而使得设备布置紧凑，便于运输。箱体还可以安装通风风机133，为了避免箱体内温度过高，在箱体内可以安装有多台风机盘管，并且风机盘管接管对应连接到冷冻水管道上。在机箱内的温度高于预设温度值的情况下，风机盘管可以启动进行抽冷，以降低箱体内的温度，避免温度过高引起危险。需要说明的是，机箱的外形尺寸大小一般符合国家规定的运输规范要求，在机箱的外形尺寸大小超过国家规定的运输规范的情况下，可以设计成多个模块组合。此外，由于冷却塔107的体积较大，可以不设置于箱体内部，而是可以在箱体上设置连接冷却塔107的接口，将智能控制集成冷站100与冷却塔107额外连接，也更便于智能控制集成冷站100作为一个集成整体运输。

图3是根据本实用新型另一个实施例的智能控制集成冷站100的结构框图。如图所示，本实施例的智能控制集成冷站100还可以包括：冷冻水温度传感器117、流量计118、冷水机组控制器119以及冷水机组驱动器120。

其中，冷冻水温度传感器117分别设置于冷冻水供水管道108与冷冻水回水管道109，以分别检测供应冷冻水和回收冷冻水的温度。

流量计118分别设置于冷冻水管道与冷却水管道，以分别检测冷冻水管道和冷却水管道的流量。

冷水机组控制器119分别与冷冻水温度传感器117、流量计118连接，以根据供应冷冻水的温度、回收冷冻水的温度、冷冻水管道与冷却水管道的流量确定冷水机组102的开启台数，并根据冷水机组102的性能曲线确定每台冷水机的运行负荷。

冷水机组驱动器120分别与冷水机组控制器119、冷水机组102连接，以驱动冷水机组102以冷水机组控制器119确定的开启台数启动，并按照冷水机组控制器119确定的运行负荷运行。

图4是根据本实用新型另一个实施例的智能控制集成冷站100的结构框图。如图所示，除了上一实施例中的冷水机组控制器119，本实施例的智能控制集成冷站100还可以包括：冷冻水压差传感器121、冷却水压差传感器122、水泵控制器123以及水泵驱动器124。

其中，冷冻水压差传感器121安装于冷冻水供水管道108与冷冻水回水管道109之间，以检测供应冷冻水和回收冷冻水的冷冻水压差。

冷却水压差传感器122安装于冷却塔107的进口管道与冷却塔107的出口管道之间，以检测进口冷却水与出口冷却水的冷却水压差。

水泵控制器123分别与冷水机组控制器119、冷冻水压差传感器121和冷却水压差传感器122连接，以根据每台冷水机的运行负荷、冷冻水压差以及冷却水压差确定冷冻泵103和冷却泵104的运行频率、运行台数。

水泵驱动器124分别与水泵控制器123、冷冻泵103和冷却泵104连接，以驱动冷冻泵103和冷却泵104按照水泵控制器123确定的运行频率和运行台数启动。

图5是根据本实用新型另一个实施例的智能控制集成冷站100的结构框图。如图所示，本实施例的智能控制集成冷站100还可以包括：冷却水温度传感器125、冷却塔控制器126以及冷却塔驱动器127。

其中，冷却水温度传感器125设置于冷却塔107与冷却泵104之间的冷却水管道中，以检测冷却水的出水温度。

冷却塔控制器126与冷却水温度传感器125连接，配置成根据冷却水的出水温度确定冷却塔107的运行状态。具体地，冷却塔107的运行状态可以包括冷却塔107的风机及其电动蝶阀的运行状态。根据冷却水的出水温度与预设出水温度的差值范围确定冷却塔107的风机及其电动蝶阀的最优运行组合，控制冷却水的供水温度在预设的范围内，从而控制冷水机组102的蒸发压力，提高冷水机组102的允许效率，避免了因过高或过低的冷却水温度而导致的不正常停机，还可以达到显著的节能效果。

冷却塔驱动器127分别与冷却塔控制器126和冷却塔107连接，以驱动冷却塔107按照冷却塔控制器126确定的运行状态运行。

在其他一些实施例中，智能控制集成冷站100还可以包括：监控装置，监控装置可以分别设置于冷冻水管道、冷却水管道、冷冻泵103、冷却泵104与冷却塔107处，以分别监测冷冻水管道、冷却水管道、冷冻泵103、冷却泵104与冷却塔107的运行状态，并在冷冻水管道、冷却水管道、冷冻泵103、冷却泵104与冷却塔107工作异常的情况下输出对应的报警信息。

具体地，运行的冷冻泵103和/或冷却泵104出现故障后，对应的监控装置可以发出报警信息，并可以自动切换到下一台冷冻泵103和/或冷却泵104。冷却塔107对应的监控装置可以监测每台冷却塔107的水槽的高液位以及低液位状态，并在异常的情况下输出报警信息，并且每台冷却塔107的风机侧可以装有振动开关，在异常的情况下，可以实现风机自动停止运行并且发出报警信息。此外，为了防止冷媒泄露可能对人们造成伤害以及对安全的影响，智能控制集成冷站100还可以包括冷媒泄漏报警器134，当冷媒泄漏到一定浓度时，冷媒泄漏报警器134输出报警信息，并启动箱内通风风机133向室外排出。

图6是根据本实用新型一个实施例的智能控制集成冷站100的电气线路架构示意图。如图所示，本实施例的智能控制集成冷站100在上述实施例的基础上，还可以包括：集成控制器128、光电转换器129、RS485分配器130以及DDC控制器131。集成控制器128可以集成冷水机组控制器119、水泵控制器123以及冷却塔控制器126的功能，以便对智能控制集成冷站100内的各设备进行集中控制。其中，集成控制器128与光电转换器129之间采用TCP/IP通信协议，集成控制器128与RS485分配器130的通信协议为RS485或者MODBUS。光电转换器129与冷水机组102以及DDC控制器131之间均可以采用TCP/IP通信协议。DDC控制器131分别与阀门组件132、流量计118、通风风机133、自动补水定压装置112、自动软化水装置113、冷媒泄漏报警器134、冷冻水温度传感器117、冷却水温度传感器125、压力传感器110和111、冷冻水压差传感器121和冷却水压差传感器122通信，其中阀门组件132包括多个设置于冷冻水管道与冷却水管道的电动阀门。RS485分配器130与冷冻泵103、冷却泵104、冷却塔107以及自动补水定压装置112进行通信，并且通信协议均为RS485或者MODBUS。

本实施例的智能控制集成冷站100包括温度传感器、流量计118、压力传感器110、111以及压差传感器121、123等部件，利用多种类型的传感器并构架传感器网络，对整个冷站内的设备以及内外部环境温度湿度等状况进行实时监控，进而提供相应的智能优化控制策略，可以实现冷站的高效节能运行，有利于集中监控冷站的能效，节约运行管理费用，并且有效降低能耗。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。