数据中心冷却水系统的一种节能优化控制策略

随着互联网和计算机技术的发展，基于互联网提供的各种服务变得越来越多，作为互联网服务载体的数据中心，其建设需求也在不断的变化增加，巨大的用电容量给数据中心的建设带来了巨大压力，据统计，数据中心冷却水的能耗占数据中心总能耗的10-15%。如何提高数据中心的冷却水系统的能源效率，对数据中心节能要求意义重大。

在传统的空调冷站中，设计时考虑最大负荷要求，冷塔和冷机基本是一一对应，系统运行时，冷机开启，对应的冷塔也开启，每一台冷塔通过调节风扇的转速确保冷塔出口温度，满足冷机冷却水要求。但是实际运行过程中，数据中心大部分时间是运行在部分负荷下，这样的运行方式存在如下问题，

第一，数据中心随着IT负荷的变化冷量需求也随之在变化，冷机冷却水没有调节功能，造成冷机冷却水进出口温差小，大流量的的情况发生，从而造成能源的浪费；

第二，由于数据中心在部分负荷下工况，没有解决根据实际冷却水的需求量与启动冷机数量相匹配，例如有时负荷小，2台冷塔可以满足3台冷机运行要求，而传统的运行势必造成冷却塔资源的浪费；

第三，有的数据中心冷塔加减机通过总管路的温度传感器，当总管的温度大于一台冷塔的最大负荷时，自动增加一台冷机，但是由于冷塔和冷机由于实际安装位置决定冷塔的出书温度往往滞后于冷机冷却水的温度，这样系统也会处于不断的调节过程中，容易造成系统振荡运行，对整个系统不利。

基于以上数据中心冷却水系统运行的不足之处，提出一种针对数据中心冷却水系统的 一种优化控制策略，在冷机冷却水入口增设三通阀以满足冷机最优运行时冷却水温度需要，通过安装在总回水流量计的流量控制冷塔的加减机，已解决传统冷却水采用温度控制，造成系统控制振荡。通过冷却塔出水温度传感器的温度，自动调节冷塔的风扇，确保出水温度，这样确保冷却水系统时刻运行在冷机最大效率工况，实现节约能源。

图1

工作原理：冷机在部分负荷下，通过调整冷机冷却水入口三通阀的开度，确保进入冷机冷凝器的冷却水温度，由于采用合流三通阀，进入冷机的水流量不变，确保冷机在最优工况运行。 

通过冷却水总管的流量大小自动加减冷塔数量，流量变化延时性大大小于温度的变化，克服了系统采用温度加减冷塔造成系统不断调整的弊端，大大增加系统稳定性和时效性，为使冷塔加减平稳，可以在实践工程中设计阈值。开启相应的冷塔后，冷塔控制器CT01，CT02…CT n根据出水温度自动控制冷塔阀门开度，实现冷却水温度控制。

本控制策略也解耦了冷塔与冷机绑定的约束，可以根据负荷自动调节冷却水的供给，始终让冷机运行的最优的冷却水工况，节约了能源。