二次换热自然冷却蒸发冷凝冷水机组是由蒸发冷凝冷水系统和自然冷却系统组成，两个系统之间通过中间板式换热器作二次换热。机组主要的运行模式可以分为机械冷却模式、混合冷却模式和完全自然冷却模式三种。
机械冷却的运行模式与常规蒸发冷凝冷水机组一致，详见前述。当室外空气温度低于一定回水温度时，自然冷却系统启动，室外低温空气对自然冷却系统中的介质进行冷却，回水进入中间板式换热器，与已被冷却的自然冷却系统的介质进行换热，使回水降温后，进入机械制冷的蒸发器，由机械制冷对回水作进一步冷却，压缩机根据冷量需求进行调节输出，直至达到机组出水温度的设定值。当室外空气温度降到一定温度时，机组的回水仅由自然冷却系统冷却即可到达机组出水温度的设定，此时，蒸发冷凝冷水系统不启动。随着室外空气进一步降低，自然冷却系统根据低温空气提供的冷量，线性调节自然冷却风机和自然冷却内循环泵的频率，使出水温度恒定在设定值。控制逻辑包括机组正常运行、停水停电状态运行、过渡季节运行、冬季防冻运行、极端高温高湿运行等状态。
蒸发冷凝冷水机组在供水和供电都正常时的运行逻辑如下：当室外环境温度高于自然冷却系统启动温度（如干球温度＞“回水温度设定值 -6℃”）时，机组处于机械制冷模式，回水由机械制冷的蒸发器进行冷却，压缩机根据冷量需求进行调节输出，直至达到机组出水温度的设定值。机组的蒸发冷凝冷水系统处于湿模式下运行。当室外环境温度低于自然冷却系统启动温度（如干球温度≤“回水温度设定值 -6℃”）时，机组切换至混合制冷模式，自然冷却系统启动，自然冷却风机和自然冷却内循环泵先以最低频率启动后，会升至最高频率运行，以最大限制利用自然冷却冷量，机组回水先由自然冷却系统进行预冷却，再由机械制冷进行补充冷却，压缩机根据冷量需求进行调节输出，直至达到机组出水温度的设定值。机组的蒸发冷凝制冷系统处于干 / 湿模式之间切换运行。当室外环境温度低于完全自然冷却系统启动温度（如干球温度≤“回水温度设定值 -16℃”）时，机组切换至完全自然冷却制冷模式，机械制冷系统停止运行，自然冷却风机和自然冷却内循环泵的频率线性调节，直至降至最低频率运行。在部分冬季寒冷地区，机组在该地区的应用的可靠性要求与常规蒸发冷凝冷水机组一致。以上为机组供水供电都正常时的常规的运行模式。同时由于各地的气象参数、数据中心的设计工况不同，自然冷却蒸发冷凝冷水机组各种运行模式在时间上有很大的差异。当供电发生异常时，由于机械制冷系统耗电量较大，一般不采用独立的 UPS供电，此时蒸发冷凝冷水机组将停止运行。而冷冻水泵、机组控制系统、自然冷却系统等部件由于耗电量小，一般可以采用 UPS 或 EPS 供电，这些部件将仍然可以正常工作。如果供电故障发生前，机组处于机械制冷模式状态，那么供电故障发生后，如当室外环境温度高于一定温度时（如干球温度＞“回水温度设定值 -1℃”），机组停止工作，冷冻水泵仍将提供流量对冷冻水系统进行循环，对数据中心进行冷却，同时发出警报提示。如果供电故障发生前，机组处于机械制冷模式状态，那么供电故障发生后，如室外环境温度低于一定温度时（如干球温度≤“回水温度设定值 -1℃”），蒸发冷凝制冷系统将停止工作，但可以将自然冷却系统提前投入工作，对回水进行辅助冷却，同时发出警报提示。如果供电故障发生前，机组处于混合制冷模式，那么供电故障发生后，蒸发冷凝制冷系统将停止运行，自然冷却系统将继续保持工作，对回水进行辅助冷却，同时发出警报提示。如果供电故障发生前，机组处于完全自然冷却制冷模式，那么供电故障发生后，机组将继续保持完全自然冷却制冷模式运行，同时发出警报提示。如果蒸发冷凝冷水机组采用 UPS 供电，则停电对机组运行状态没有影响。如果供水故障发生前，机组处于机械制冷模式状态，那么供水故障发生后，机组循环水箱中循环蒸发完前，机组仍处于湿模式运行，当循环水箱低水位开关发出报警时，机组切换为干模式运行，如当室外环境温度高于一定温度时（如干球温度＞“回水温度设定值 -1℃”）干模式不能满足冷凝需求时，压缩机根据冷凝需求调节冷量输出，避免机组出现损坏。同时机组发出报警提示。如果供水故障发生前，机组处于机械制冷模式状态，那么供水故障发生后，机组循环水箱中水已蒸发完，机组切换为干模式运行，如室外环境温度低于一定温度时（如干球温度≤“回水温度设定值 -1℃”），可以将自然冷却系统提前投入工作，对回水进行辅助冷却。同时发出警报提示。如果供水故障发生前，机组处于混合制冷模式状态，那么供水故障发生后，如机组处于机械制冷湿模式，则切换为干模式运行；如机组处于机械制冷干模式，则机组将继续保持运行。同时发出警报提示。如果供水故障发生前，机组处于完全自然冷却制冷模式状态，则机组将继续保持运行。同时发出警报提示。采用蒸发冷却式系统应具有一定的储水量，机组自带循环水泵采用 1 用 1 备。（3）停水停电：具体说明与常规蒸发冷凝冷水机组一致。
文章来源:《数据中心蒸发冷却冷水系统及高效空调末端集成技术白皮书》
