CN117337001A - 数据中心冷却控制方法、冷却系统及数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据中心冷却控制方法、冷却系统及数据中心，控制方法包括以下步骤：获取冷却系统中送风装置的回风或者送风的实际温度，以及进液管的液体实际温度。根据送风装置的回风或者送风的实际温度和进液管的液体实际温度，得到两者的温度差值。根据温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式，其中，运行模式包括机械制冷运行模式、自然冷却运行模式及混合制冷运行模式；进液管与冷却装置与双冷源冷却单元相连通，以实现冷却液在冷却装置与双冷源冷却单元之间的循环流通。通过如上的控制方法以有效利用自然冷源，从而降低能耗。

Description

数据中心冷却控制方法、冷却系统及数据中心

技术领域

本发明涉及数据中心散热系统技术领域，特别是涉及一种数据中心冷却控制方法、冷却系统及数据中心。

背景技术

随着大数据的快速推进，数据中心的产业规模迅速扩大，但也伴随着数据中心的功率消耗随之增大，导致数据中心机房中的发热量越来越多。因此，需要在数据中心布局冷却系统用于对数据中心的设备进行冷却散热。

而一年当中，有很长一段时间室外环境温度是低于室内环境温度的，室外自然冷源存在着巨大的利用价值。而现有的双冷源机房空调，室内机包括水冷循环与乙二醇自由冷却循环两套盘管，室外侧只需要一个散热机组，目前的双冷源机组只有两种工作模式，在过渡季节仍然采用机械制冷运行模式，不能充分的利用自然冷源，导致能耗浪费。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中双冷源机组无法充分利用自然冷源导致能耗浪费的技术问题，提供一种数据中心冷却控制方法、冷却系统及数据中心。

一种数据中心冷却控制方法，所述控制方法包括：

获取送风装置的回风或者送风的实际温度，以及进液管的液体实际温度；

根据所述送风装置的回风或者送风的实际温度和所述进液管的液体实际温度，得到两者的温度差值；

根据所述温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式；

其中，所述运行模式包括机械制冷运行模式、自然冷却运行模式及混合制冷运行模式；所述进液管与冷却装置和所述双冷源冷却单元相连通，以实现冷却液在所述冷却装置和所述双冷源冷却单元之间的循环流通。

在其中一个实施例中，所述根据所述温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式，包括：

根据所述温度差值与所述运行模式的模式控制温差进行比较；

若所述温度差值不大于所述机械制冷运行模式的模式控制温差，控制所述双冷源冷却单元进入所述机械制冷运行模式；

若所述温度差值不小于所述自然冷却模式的控制温差，控制所述双冷源冷却单元进入所述自然冷却运行模式；

若所述温度差值处于所述机械制冷运行模式的控制温差预设值与所述自然冷却模式的控制温差预设值之间时，控制所述双冷源冷却单元进入所述混合制冷运行模式。

在其中一个实施例中，所述根据温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式之后，还包括如下步骤：

在相应的运行模式下，根据所述送风装置回风或者送风的温度的实际值与所述送风装置的回风或者送风的预设温度值的差值，计算得到制冷需求值；

在相应的运行模式下，根据制冷需求值，控制在运行模式下的各制冷单元中制冷模块的运行状态。

在其中一个实施例中，所述根据所述送风装置回风或者送风的温度的实际值与所述送风装置的回风或者送风的预设温度值的差值，计算得到制冷需求值，包括：

根据如下公式计算得到所述制冷需求值，

其中，u(k)为实时制冷需求值；

e(k)为送风装置第k次的回风或者送风温度的实际值与预设值之间的差；

K_p为比例系数；

K_I为积分系数；

K_D为微分系数。

在其中一个实施例中，所述运行模式处于所述机械制冷运行模式下时，所述根据所述制冷需求值，控制在所述运行模式下的各制冷单元中制冷模块的运行状态，包括：

在所述制冷需求值逐渐增加的过程中，当所述制冷需求值小于100％时，仅控制所述机械制冷单元中的第一制冷模块启动，所述第一制冷模块包含变频压缩机；

当所述制冷需求值大于等于100％时，控制所述第一制冷模块和第二制冷模块同时启动，所述第二制冷模块包含定频压缩机；

在所述制冷需求值逐渐下降过程，当所述制冷需求值小于50％时，控制所述第一制冷模块运行，关闭所述第二制冷模块；

当所述制冷需求值小于等于0％时，控制所述第一制冷模块和所述第二制冷模块均关闭。

在其中一个实施例中，所述运行模式处于所述自然冷却运行模式下时，所述根据所述制冷需求值，控制在所述运行模式下的各制冷单元中制冷模块的开启状态，包括：

当所述制冷需求值大于等于100％时，控制所述自然冷却单元中的第一阀门的流通量调节至上限；

当所述制冷需求值大于0％小于100％时，根据所述制冷需求值控制所述第一阀门流通量。

在其中一个实施例中，所述运行模式处于所述混合制冷运行模式下时，所述根据所述制冷需求值，控制在所述运行模式下的各制冷单元中制冷模块的运行状态，包括：

当所述制冷需求值大于0％小于50％时，根据所述制冷需求值控制第一阀门流通量；

当所述制冷需求值大于等于50％时，控制所述自然冷却单元中的第一阀门的流通量调节至上限，并控制所述机械制冷单元中的第一制冷模块启动，所述第一制冷模块包含变频压缩机；

当所述制冷需求值小于等于0％时，控制所述第一制冷模块和所述第一阀门均关闭。

在其中一个实施例中，当以所述送风装置的回风温度为采样值时，所述控制温差为回风温度预设值与进液管内液体实际温度的第一温度差值；

或者，当以所述送风装置的送风温度为采样值时，所述控制温差为送风温度预设值与所述进液管内液体实际温度的第二温度差值。

一种冷却系统，所述冷却系统包括机械制冷单元、自然冷却单元以及室外冷却装置，所述机械制冷单元、所述自然冷却单元通过进液管与所述室外冷却装置相连，所述室外冷却装置用于与制冷单元和室外环境进行热交换；

所述冷却系统还包括控制单元，所述控制单元用于：

获取冷却系统中送风装置的回风或者送风的实际温度，以及进液管内冷却液的实际温度；

根据所述送风装置的回风或者送风的实际温度和所述进液管内冷却液的实际温度，得到两者的温度差值；

根据所述温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式；

其中，所述运行模式包括机械制冷运行模式、自然冷却运行模式及混合制冷运行模式；所述进液管与所述冷却装置与所述双冷源冷却单元相连通，以实现冷却液在所述冷却装置与所述双冷源冷却单元之间的循环流通。

在其中一个实施例中，所述制冷单元设置有机械制冷单元和自然冷却单元；其中，所述机械制冷单元和所述自然冷却单元并列设置；所述机械制冷单元设置有第一制冷模块和第二制冷模块。

一种数据中心，所述数据中心包括如上所述的冷却系统。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种数据中心冷却控制方法，通过获取冷却系统中送风装置的回风或者送风的实际温度，并获取得到与冷却装置和双冷源冷却单元相连通的进液管处的实际温度。根据如上的两个实际温度，得到两者的温度差值，根据温度差值计算对双冷源冷却单元的运行模式进行选择。由于冷却装置是设置在室外的，进液管内的冷却液来自冷却装置并流向双冷源冷却单元，因此，通过检测进液管的实际温度即可得到进液管内的冷却液的实际温度，从而能够直接反应室外的实际温度，也就是自然冷源的实际温度。当进液管的实际温度越低，说明进液管内的冷却液的实际温度越低，进而说明室外温度更低，此时可选择自然冷却模式，以有效利用自然冷源，从而降低能耗。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的冷却系统的布局示意图；

图2为本发明一实施例提供的控制方法的流程示意图；

图3为本发明的另一个具体地实施例提供的控制方法的流程示意图。

附图标记：

冷却装置100；双冷源冷却单元200；自然冷却单元210；冷冻水换热器211；第一阀门212；机械制冷单元220；冷凝器221；变频压缩机222；定频压缩机223；热交换器224；第二阀门225；第三阀门226；节流装置227；进液管300；出液管400。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在对本发明提供的数据中心冷却控制方法进行描述之前，先对数据中心的冷却系统进行介绍。如图1所示，本发明一实施例提供了一种冷却系统，该冷却系统用于对数据中心机房内的设备进行散热，数据中心机房内的设备包括风冷设备和液冷设备，数据中心冷却系统包括冷却装置100、双冷源冷却单元200和液冷冷却单元。冷却装置100布置于数据中心机房外；双冷源冷却单元200与冷却装置100连通，双冷源冷却单元200与冷却装置100之间进行热量交换，以对双冷源冷却单元200冷却，双冷源冷却单元200能够吸收数据中心机房内的空气中的热量，以对风冷设备，和/或，液冷设备散热；液冷冷却单元与液冷设备内的散热回路相连通，并与冷却装置100相连通，冷却装置100能够吸收散热回路内的热量以对散热回路冷却，散热回路用于对液冷设备散热。

如图1所示，具体地，双冷源冷却单元200包括送风装置、自然冷却单元210和机械制冷单元220。送风装置设于数据中心机房内；自然冷却单元210与冷却装置100通过进液管300和出液管400连通，冷却装置100内的冷却液能够在自然冷却单元210与冷却装置100之间循环流通，以实现自然冷却单元210与冷却装置100之间的热量交换；机械制冷单元220与冷却装置100也通过进液管300和出液管400相连通，以实现冷却装置100与机械制冷单元220之间的热量交换；其中，送风装置能够将经自然冷却单元210，和/或，机械制冷单元220冷却后的空气输送至数据中心机房内的设备周围。

如图1所示，更具体地，冷却系统还包括总管路即为如上所述的进液管300和第一循环泵，总管路连接于冷却装置100，双冷源冷却单元200和液冷冷却单元均连接于总管路；第一循环泵连接于总管路，第一循环泵为总管路内冷却液的流动提供动力。通过将总管路与冷却装置100相连接，并将双冷源冷却单元200和液冷冷却单元均与总管路连接，使得双冷源冷却单元200通过总管路与冷却装置100之间形成流通回路，从而实现双冷源冷却单元200与冷却装置100之间的热量交换；同时使得液冷冷却单元通过总管路与冷却装置100之间形成另一流通回路，从而实现液冷冷却单元与冷却装置100之间的热量交换。如此设置，使得整个冷却系统中的两种类型的冷却单元只需要一套管路系统就可实现两种类型冷却单元的冷却，从而简化了整个冷却系统的结构，使得整个系统施工更加简单，维护更加方便。而通过在总管路上设置第一循环泵，以使得通过第一循环泵作用于总管路内的冷却液上，从而为冷却液的流动提供动力，进而提高整个冷却系统工作的可靠性，以及热量置换的效率。

可以理解的是，送风装置是将经自然冷却单元210、以及机械制冷单元220冷却后的空气输送至数据中心机房内的设备周围的动力装置，从而实现对风冷机柜以及液冷机柜进行冷却。具体地，送风装置可以为风机，能够提高冷却系统的冷却效率。

通过自然冷却单元210内的冷却液在自然冷却单元210和冷却装置100之间循环流通，使得因吸收机房内空气的热量而温度升高的冷却液，通过冷却装置100冷却后，再次流入自然冷却单元210中，以此来实现机房内空气、自然冷却单元210以及冷却装置100之间的热量交换，从而实现对机房内的设备进行散热。在本实施例中，冷却液可以为水或者乙二醇水溶液。具体地，风冷设备，例如，风冷机柜排出的热风经过自然冷却单元210进行冷却降温，变为低温的空气，低温空气通过送风装置输送到风冷机柜吸热升温，而变成高温空气，如此，来实现对风冷机柜的散热。而循环在自然冷却单元210内的冷却液，也就是水或者乙二醇水溶液吸收热风的热量而升温，在第一循环泵的作用下，被泵回到冷却装置100进行冷却散热，变为低温的冷却液，低温的冷却液再次被循环到自然冷却单元210中对热空气进行冷却降温，如此，完成冷却液在自然冷却单元210和冷却装置100之间的的循环。

如图1所示，机械制冷单元内设置有制冷剂，通过将机械制冷单元220与冷却装置100连接，以实现机械制冷单元220内的制冷剂与冷却装置100之间的热量交换，通过制冷剂吸收机房内空气的温度，通过冷却装置100中的冷却液对制冷剂进行降温，如此，通过机械制冷单元220对机房内空气进行降温，从而实现对机房内设备，例如风冷设备以及液冷设备的散热。

如图1所示，在其中一个实施例中，自然冷却单元210包括冷冻水换热器211，冷冻水换热器211与冷却装置100连通以形成第一循环回路，冷却液通过第一循环回路在冷冻水换热器211与冷却装置100之间循环流通，冷却液通过第一循环回路流入冷却装置100内被冷却后，通过第一循环回路流入冷冻水换热器211内以对其周围的空气进行散热。

如图1所示，在本实施例中，通过在冷冻水换热器211内设置冷却液，通过在冷冻水换热器211与冷却装置100之间循环流通的冷却液使得冷冻水换热器211表面始终处于低温状态，通过从风冷机柜排出的热风经过冷冻水换热器211，进行热交换来对空气进行降温。具体地，冷冻水换热器211与冷却装置100通过管道相连通，从而形成从冷冻水换热器211到冷却装置100然后再到冷冻水换热器211的第一循环回路。冷却液在第一循环回路内，循环流动。

如图1所示，在其中一个实施例中，机械制冷单元220包括依次连通的冷凝器221、压缩机以及热交换器224，以形成制冷剂循环回路，制冷剂在制冷剂循环回路内循环流通以与数据中心机房内的空气进行热交换；其中，液态的制冷剂在热交换器224中吸热气化为低温低压气态制冷剂，低温低压气态制冷剂流入压缩机被压缩，被压缩后制冷剂变为高温高压气态制冷剂，高温高压气态制冷剂在冷凝器221中被冷却液吸热冷却成中温高压液态的制冷剂，中温高压液态的制冷剂经过节流阀后，形成低温低压制冷剂，进入热交换器224中，往复循环，实现热量交换。

在本实施例中，机械制冷单元220相当于空调系统，其中，热交换器224用于吸收数据中心机房内的热量，从而对机房内的空气进行冷却。而吸收了热量的热交换器224，使得热交换器224内的制冷剂变为低温低压气态制冷剂。被气化后的低温低压的制冷剂气体，被吸入压缩机内压缩成高温高压的气体。高温高压的制冷剂气体流入冷凝器221中被冷凝后变为中温高压液态的制冷剂。中温高压液态的制冷剂经过节流阀后，形成低温低压制冷剂，进入热交换器224，如此循环，以实现对数据中心机房内的空气进行冷却。在本实施例中，制冷剂可以选择型号为R410A、R134a或R407C中的任意一种冷媒。

如图1所示，在其中一个实施例中，机械制冷单元220还包括节流装置227，节流装置227连接于冷凝器221与热交换器224之间，节流装置227用于对自热交换器224内流出的液态的制冷剂进行降压。具体地，被气化后的低温低压的制冷剂气体，被吸入压缩机内压缩成高温高压的气体。高温高压气态制冷剂流入冷凝器中被冷凝后变为中温中压液态制冷剂。中温中压液态制冷剂经过节流装置227节流，变为低温低压制冷剂，低温低压制冷剂再次循环到热交换器224内进行吸热，从而实现对数据中心机房内空气进行冷却。

在其中一个实施例中，冷凝器221与冷却装置100连通，以形成第二循环回路，冷却装置100内的冷却液通过第二循环回在冷凝器221与冷却装置100之间循环流通，冷却液通过第二循环回路流入冷却装置100内被冷却后，通过第二循环回路流入冷凝器221内以与制冷剂进行热量交换。

如图1所示，在本发明中，自然冷却单元210还包括第一阀门212，第一阀门212连接于第一循环回路。机械制冷单元包括两个第二流通回路，每个第二流通回路中均包含至少一个依次连通的冷凝器221、压缩机以及热交换器224。其中一个第二流通回路的管路上设置有第二阀门225，压缩机为变频压缩机222；另一个第二流通回路的管路上设置有第三阀门226，压缩机为定频压缩机223。

进一步地，冷却系统还包括控制单元，控制单元与第一阀门212、第二阀门225和第三阀门226通信连接，控制单元能够控制第一阀门212、第二阀门225以及第三阀门226的开启或者关闭，以实现冷冻水换热器211与冷却装置100的连通或者断开连通，以及各个第二循环回路中的热交换器224与冷却装置100的连通或者断开连通。

参阅图2，图2示出了本发明一实施例提供了一种数据中心冷却控制方法，控制方法包括以下步骤：

S100：获取送风装置的回风或者送风的实际温度，以及进液管的液体实际温度。

送风装置是指上面所述的离心式风机，通过在离心式风机的回风侧或者是送风侧设置温度传感器，以实时检测离心式风机的回风侧或者是送风侧的实际温度。同时通过在进液管上设置温度传感器，以实时检测进液管300的管壁的温度。需要说明的是，由于冷却液流经进液管300，进液管300通常为不锈钢材质，具有较高的热传递性能。由于热传递，可以认为进液管300的管壁的温度与进液管300内冷却液的温度一致，因此，通过检测进液管300的管壁的实际温度，即可得到进液管300内冷却液的实际温度。当然，在其他的实施例中，也可以在进液管300内设置温度传感器来直接检测进液管300内冷却液的实际温度。

S200、根据送风装置的回风或者送风的实际温度和进液管的液体实际温度，得到两者的温度差值。

得到送风装置的回风或者送风侧的实际温度、以及进液管300的液体实际温度以后，通过计算两者的差值得到送风装置的回风或者送风的实际温度和进液管300的液体实际温度之间的差值，从而得到如上所述的温度差值，在本申请中如上所述的温度差值用△T表示。可以理解的是，如上所述，进液管300内的冷却液实际上是来自设置于室外的冷却装置100，因此进液管300内的冷却液的实际温度与室外温度成正相关。也就是说，室外温度较高时，进液管300内冷却液的温度较高，室外温度较低时，进液管300内冷却液的温度较低。例如，在冬季时，室外温度是一年当中最低的，这时进液管300内的冷却液的温度也较低；当到夏季时，室外温度较高，此时进液管300内的冷却液的温度也较高。

S300：根据温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式，其中，运行模式包括机械制冷运行模式、自然冷却运行模式及混合制冷运行模式；进液管与冷却装置与双冷源冷却单元相连通，以实现冷却液在冷却装置与双冷源冷却单元之间的循环流通。

机械制冷运行模式是指双冷源冷却单元200中只有机械制冷单元在工作，以实现与数据中心机房内空气的热量交换；自然冷却模式是指双冷源冷却单元200中只有自然冷却单元210在工作，以实现与数据中心机房内空气的热量交换；混合制冷运行模式是指双冷源冷却单元200中的机械制冷单元和自然冷却单元210同时工作，以实现与数据中金机房内空气的热量交换。

本技术方案提供的数据中心冷却控制方法，通过获取冷却系统中送风装置的回风或者送风的实际温度，并获取得到与冷却装置100和双冷源冷却单元200相连通的进液管300的液体实际温度。根据如上的两个实际温度，得到两者的温度差值，根据温度差值计算对双冷源冷却单元200的运行模式进行选择。由于冷却装置100是设置在室外的，进液管300内的冷却液来自冷却装置100并流向双冷源冷却单元200，因此，通过检测进液管的实际温度即可得到进液管300内的冷却液的实际温度，从而能够直接反应室外的实际温度，也就是自然冷源的实际温度。当进液管300的实际温度越低，说明进液管内的冷却液的实际温度越低，进而室外温度更低，此时可选择自然冷却模式，以有效利用自然冷源，从而降低能耗。

在其中一个实施例中，根据温度差值△T，选择双冷源冷却单元的运行模式，包括：根据温度差值与运行模式的控制温差进行比较；若温度差值不大于机械制冷运行模式的控制温差，控制双冷源冷却单元进入机械制冷运行模式；若温度差值不小于自然冷却模式的控制温差，控制双冷源冷却单元进入自然冷却运行模式；若温度差值处于机械制冷运行模式的控制温差与自然冷却运行模式的控制温差之间时，控制双冷源冷却单元进入混合制冷运行模式。

可以理解的是，由于无论在什么季节，数据中心内的制冷需求是不变的，因此，冷却系统中的送风装置的回风或者送风的实际温度应相差不大。但是进液管300内的温度受室外环境温度的影响较大，因此，当送风装置中的回风或者送风的温度与进液管300内冷却液的温度差值△T越大时，说明室外温度更低，相反地，说明室外温度更高。例如，在冬季时，上述的温度差值△T相对较高，当该温度差值△T大于设定的自然冷却运行模式的控制温差时，双冷源冷却单元200进入自然制冷运行模式；当该温度差值△T小于机械制冷运行模式的控制温差时，双冷源冷却单元200进入机械制冷运行模式；相应地，当该温度差值△T处于机械制冷运行模式的控制温差与自然制冷运行模式的控制温差之间时，双冷源冷却单元200进入混合制冷运行模式。

进一步地，在本实施例中，当上述的温度差值△T处于机械制冷运行模式的控制温度加1℃和自然制冷运行模式的控制温度减1℃之间时，双冷源冷却单元200进入混合制冷运行模式。

在其中一个实施例中，当以送风装置的回风温度为采样值时，控制温差为回风温度预设值与进液管内液体实际温度的第一温度差值。或者，当以送风装置的送风温度为采样值时，控制温差为送风温度预设值与进液管300内液体实际温度的第二温度差值。其中，所述第一温度差值与所述第二温度差值的数值可以相同也可以不相同。

可以理解的是，在本申请中，当以风机的回风温度作为采样值时，控制温差为回风温度预设值与进液管300内液体的温度的差值。例如，在冬季，由于室外温度低，可以将自然制冷运行模式下进液管300内冷却液的预设温度值设置为5℃，回风温度目标值可以设置为35℃，此时，自然制冷运行模式的控制温差为30℃；在春秋季节，由于室外温度处于冬季和夏季的室外温度之间，可以将混合制冷运行模式下进液管300内液体的温度设置为15℃，回风温度预设值可以设置为35℃，此时，混合制冷运行模式的控制温差为20℃；在夏季，由于室外温度较高，可以将机械制冷运行模式下进液管300内液体的温度设置为25℃，回风温度预设值可以设置为35℃，此时，机械制冷运行模式的控制温差为10℃。

通常情况下风机的回风温度高于送风温度，因此，当以送风装置的送风温度为采样值时，在对相应模式下的控制温差进行设定时，应在送风温度的预设值的基础上再加10℃后再与进液管300内的液体的温度值进行比较，从而得到相应模式下的控制温度温差。其计算方法与如上的计算方法一致，在此不再赘述。

需要说明的是，如上对回风温度的目标值以及不同运行模式下的进液管300内液体的温度值，不限于如上的举例，其可以根据不同地域、不同的数据中心对于回风和送风的目标值来进行设定，如上仅仅为便于理解本方案举的示例。

参阅图3，在其中一个实施例中，根据温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式之后，还包括如下步骤：在相应的运行模式下，根据送风装置回风或者送风的温度的实际值与送风装置的回风或者送风的预设温度值的差值，计算得到制冷需求值。

可以理解的是，通常情况下送风装置也就是风机的回风或者送风温度的实际值与预设的温度值之间具有一定的偏差，当风机的回风或者送风温度的实际值高于预设的温度值时，两者偏差越大说明制冷需求越高，两者之间偏差越低时说明制冷需求越低。若风机的回风或者送风温度的实际值低于预设的温度值时，说明此时无制冷需求。

而且在自然冷却运行模式、机械制冷运行模式以及混合制冷运行模式下，均能通过如上的差值来计算得到相应模式下的制冷需求值。例如，在机械制冷运行模式下，并以送风温度为例进行描述。在该运行模式下，送风温度的预设值为25℃，当送风温度的实际检测值为27℃时，两者偏差2℃，此时可以通过两者的偏差计算得到在该时刻下机械制冷运行模式的制冷需求。示例性地，当送风温度的实际检测值为26℃时，其制冷需求应低于送风温度的实际检测值为27℃时的制冷需求。

在相应的运行模式下，根据制冷需求值，控制在运行模式下的各制冷单元中制冷模块的开启状态。

在相应的运行模式下，根据回风或者送风温度的实际值与预设值之间的偏差计算得到相应模式下的制冷需求值，然后根据相应的制冷需求值来控制运行模式下的各制冷单元中的制冷模块的开启状态，从而提高资源利用效率，降低能耗。例如，当制冷需求值较大时，可将相关运行模式下的相应的制冷模块开启的更大一些，以满足制冷需求；当制冷需求值较小时，可将相关运行模式下的相应的制冷模块开启地更小一些，以在满足制冷需求的同时节省能耗。

具体地，根据送风装置回风或者送风的温度的实际值与送风装置的回风或者送风的预设温度值的差值，计算得到制冷需求值，包括：

根据如下公式计算得到制冷需求值，

其中，u(k)为实时制冷需求值；

e(k)为送风装置第K次的回风或者送风温度的实际值与预设值之间的差；

K_p为比例系数；

K_I为积分系数；

K_D为微分系数。

在本实施例中，通过实时根据风机的回风或者送风的实际值，以及风机的回风或者送风的实际值与预设值的差值，并采用如上的控制算法来计算得到相应模式下的制冷需求值，从而对在相应模式下相应的制冷单元中的制冷模块的流量大小进行控制。采用如上的控制算法具有过程反应迅速、信号变化时具有超前控制作用，可提高系统的稳定性、加快系统的过渡过程，可使得动态过程快速、平稳、准确。

在其中一个实施例中，运行模式处于机械制冷运行模式下时，根据制冷需求值，控制在运行模式下的各制冷单元中制冷模块的开启状态，包括：在制冷需求值逐渐增加的过程中，当制冷需求值小于100％时，仅控制机械制冷单元中的第一制冷模块启动，第一制冷模块包含变频压缩机222；当制冷需求值大于等于100％时，控制第一制冷模块和第二冷却模块同时启动，第二冷却模块包含定频压缩机223；制冷需求值在逐渐下降过程，当制冷需求值小于50％时，控制第一制冷模块运行，关闭第二冷却模块；当制冷需求值小于等于0％时，控制第一制冷模块和第二冷却模块均关闭。

在机械制冷运行模式下，面对不同的制冷需求值，机械制冷单元中的各运行模块的开启方式进行详细介绍时，先对机械制冷运行模式的具体工作原理进行介绍。当双冷源冷却单元200运行机械制冷运行模式时，两个第二循环回路中的至少一个回路被开启，当然在第二循环回路被开启时，送风装置、冷却装置100、第一循环泵、冷凝器221、定频压缩机223或者变频压缩机222、热交换器224、第二阀门225或者第三阀门226被开启；第一阀门212关闭。风冷设备排出的热风经过被开启的第二循环回路中的热交换器224冷却降温，变为低温的空气，低温空气再被送风装置输送到风冷设备附近吸收风冷设备上的热量而升温，升温后的空气变为高温空气。热交换器224内的低温低压制冷剂吸收高温空气的热量被气化后，变为低温低压其他制冷剂，低温低压气体制冷剂进入压缩机(定频或者变频)中被压缩，变为高温高压气态制冷剂，高温高压气态制冷剂进入冷凝器中与冷却液进行热量交换，变为中温中压液态制冷剂，中温中压液态制冷剂经过节流装置227节流后，变为低温低压制冷剂，低温低压制冷剂循环到热交换器224中再次进行吸热，这样就实现了一次制冷剂在冷凝器221的放热侧的循环。而在冷凝器221的吸热侧，低温的冷却液，吸收高温高压气态制冷剂的热量，变为高温的冷却液，高温的冷却液在第一循环泵的作用下，流入到冷却装置100并进行冷却散热，变为低温的冷却液，低温的冷却液再次被循环到热交换器224对高温高压气态制冷剂冷却降温，如此，完成一次冷却液在冷凝器的吸热侧的循环。

需要说明的是，在本申请中为了便于理解，将第二循环回路中包含变频压缩机222的回路称之为第一制冷模块，将第二循环回路中包含定频压缩机223的回路称之为第二冷却模块。当运行模式在机械制冷运行模式下时，在制冷需求值逐渐增加的过程中，当制冷需求值小于100％时，仅开启第二循环回路中包含变频压缩机222的回路，而且第二阀门225被打开。此时，整个冷却系统中仅仅靠第二循环回路中包含变频压缩机222的这条回路对数据中心机房进行散热。当制冷需求值大于等于100％时，控制两个第二循环回路同时被开启，以满足较大的制冷需求。在制冷需求值由高到低逐渐下降的过程中，当制冷需求值小于50％时，控制具有变频压缩机222的第二循环回路运行，关闭具有定频压缩机223的第二循环回路。当制冷需求值小于等于0％时，控制两个第二循环回路同时被关闭。通过如上的方式，可在满足制冷需求的同时，最大程度的降低能耗。

在其中一个实施例中，运行模式处于自然冷却运行模式下时，根据制冷需求值，控制在运行模式下的各制冷单元中制冷模块的开启状态，包括：当制冷需求值大于等于100％时，控制自然冷却单元中的第一阀门212的流通量调节至上限；当制冷需求值大于0％小于100％时，根据制冷需求值控制第一阀门212流通量。

在自然冷却运行模式下，面对不同的制冷需求值，自然冷却单元中的各制冷模块的开启方式进行详细介绍时，先对自然冷却模式的具体工作原理进行介绍。当双冷源冷却单元200处于自然冷却运行模式时，送风装置、第一阀门212、冷却装置100以及第一循环泵开启，机械制冷单元220中的装置及阀门均处于关闭状态。此时，风冷设备排出的热风经过送风装置循环到冷冻水换热器211进行冷却降温，变为低温的空气。低温的空气再被送风装置输送到风冷设备附近，吸收风冷设备上的热量而升温，吸热后的空气变成高温空气。在这个过程中，设于冷冻水换热器211内的低温的冷却液吸收高温空气的热量而升温，高温的冷却液在第一循环泵的作用下，回到冷却装置100进行冷却散热，变为低温的冷却液，低温的冷却液再次被循环到冷冻水换热器211对热空气进行冷却降温，这样就完成了一次冷却液的循环。

当运行模式在机械制冷运行模式下时，根据在当前运行模式下的制冷需求控制第一阀门212的打开量，从而控制第一阀门212出的冷却液的流量，进而降低能耗。具体地，当制冷需求值大于0％小于50％时，当制冷需求值越高，第一阀门212的打开量越大。当制冷需求值大于等于100％时，将第一阀门212开到最大值；当制冷需求小于等于0％时，说明此时无制冷需求，将第一阀门212关闭。

在其中一个实施例中，运行模式处于混合制冷运行模式下时，根据制冷需求值，控制在运行模式下的各制冷单元中制冷模块的开启状态，包括：当制冷需求值大于0％小于50％时，根据制冷需求值控制第一阀门212流通量；当制冷需求值大于等于50％时，控制自然冷却单元210中的第一阀门212的流通量调节至上限，并控制机械制冷单元中的第二冷却模块被启动，第二冷却模块包含变频压缩机222；当制冷需求值小于等于0％时，控制第二冷却模块和第一阀门212均关闭。

在混合制冷运行模式下，面对不同的制冷需求值，混合制冷单元中的各制冷模块的开启方式进行详细介绍时，先对混合制冷运行模式的具体工作原理进行介绍。送风装置、第一阀门212、冷却装置100、第一循环泵被打开，也就是第一循环回路被打开；并且其中一个第二循环回路可能被打开，在本实施例中具有变频压缩机222的第二循环回路被打开。具体地，第二循环回路中的冷凝器221、变频压缩机222、热交换器224、以及第二阀门225均开启，另一个第二循环回路被关闭。风冷设备排出的热风先经过冷冻水换热器211进行初次冷却降温，然后再经过冷凝器221再次冷却降温，变为低温的空气，低温空气再被送风装置输送到风冷设备附近以吸收风冷设备附近的热量，而变成高温空气。

具体地，当制冷需求值大于0％小于50％时，根据制冷需求值控制第一阀门流通量；当制冷需求值大于等于50％时，控制自然冷却单元210中的第一阀门的流通量调节至上限，并控制机械制冷单元中的具有变频压缩机222的第二循环回路被开启；当制冷需求值小于等于0％时，说明此时无制冷需求，第一循环回路和第二循环回路均被关闭。采用如上的形式，能够在满足制冷需求的同时，节省能耗。

本发明一实施还提供了一种冷却系统，冷却系统包括机械制冷单元、自然冷却单元210以及室外冷却装置100，机械制冷单元、自然冷却单元210通过进液管300与室外冷却装置100相连，室外冷却装置100用于与冷却单元和室外环境进行热交换；冷却系统还包括控制单元，控制单元用于：

获取冷却系统中送风装置的回风或者送风的实际温度，以及进液管300内冷却液的实际温度；根据送风装置的回风或者送风的实际温度和进液管300内冷却液的实际温度，得到两者的温度差值；根据温度差值，选择双冷源冷却单元200的运行模式；其中，运行模式包括机械制冷运行模式、自然冷却运行模式及混合制冷运行模式；进液管300与冷却装置100与双冷源冷却单元200相连通，以实现冷却液在冷却装置100与双冷源冷却单元200之间的循环流通。

通过获取冷却系统中送风装置的回风或者送风的实际温度，并获取得到与冷却装置100和双冷源冷却单元200相连通的进液管300处的冷却液的实际温度。根据如上的两个实际温度，得到两者的温度差值，根据温度差值计算对双冷源冷却单元200的运行模式进行选择。由于冷却装置100是设置在室外的，进液管300内的冷却液来自冷却装置100并流向双冷源冷却单元200，因此，进液管300内的冷却液的实际温度能够直接反应室外的实际温度，也就是自然冷源的实际温度。当进液管300内的冷却液的实际温度越低，说明室外温度更低，此时可选择自然冷却模式，以有效利用自然冷源，从而降低能耗。

其中，制冷单元设置有机械制冷单元和自然冷却单元；其中，机械制冷单元和自然冷却单元并列设置；机械制冷单元设置有第一制冷模块和第二制冷模块。

本发明的一实施例还提供了一种数据中心，数据中心包括如上的冷却系统。在数据中心中使用如上的冷却系统，能够有效利用自然冷源，从而降低能耗。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种数据中心的冷却方法，其特征在于，所述冷却方法包括：

获取送风装置的回风或者送风的实际温度，以及进液管的液体实际温度；

根据所述送风装置的回风或者送风的实际温度和所述进液管的液体实际温度，得到两者的温度差值；

根据所述温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式；

其中，所述运行模式包括机械制冷运行模式、自然冷却运行模式及混合制冷运行模式；所述进液管与冷却装置和所述双冷源冷却单元相连通，以实现冷却液在所述冷却装置和所述双冷源冷却单元之间的循环流通。

2.根据权利要求1所述的数据中心的冷却方法，其特征在于，所述根据所述温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式，包括：

根据所述温度差值与所述运行模式的控制温差进行比较；

若所述温度差值不大于所述机械制冷运行模式的控制温差，控制所述双冷源冷却单元进入所述机械制冷运行模式；

若所述温度差值不小于所述自然冷却运行模式的控制温差，控制所述双冷源冷却单元进入所述自然冷却运行模式；

若所述温度差值处于所述机械制冷运行模式的控制温差与所述自然冷却模式的控制温差之间时，控制所述双冷源冷却单元进入所述混合制冷运行模式。

3.根据权利要求2所述的数据中心的冷却方法，其特征在于，所述根据温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式之后，还包括如下步骤：

在相应的运行模式下，根据所述送风装置回风或者送风的温度的实际值与所述送风装置的回风或者送风的预设温度值的差值，计算得到制冷需求值；

在相应的运行模式下，根据制冷需求值，控制在所述运行模式下的各制冷单元中制冷模块的运行状态。

4.根据权利要求3所述的数据中心的冷却方法，其特征在于，所述根据所述送风装置回风或者送风的温度的实际值与所述送风装置的回风或者送风的预设温度值的差值，计算得到制冷需求值，包括：

根据如下公式计算得到所述制冷需求值，

其中，u(k)为实时制冷需求值；

e(k)为送风装置第k次的回风或者送风温度的实际值与预设值之间的差；

K_p为比例系数；

K_I为积分系数；

K_D为微分系数。

5.根据权利要求3所述的数据中心的冷却方法，其特征在于，所述运行模式处于所述机械制冷运行模式下时，所述根据所述制冷需求值，控制在所述运行模式下的各制冷单元中制冷模块的运行状态，包括：

在所述制冷需求值逐渐增加的过程中，当所述制冷需求值小于100％时，仅控制机械制冷单元中的第一制冷模块启动，所述第一制冷模块包含变频压缩机；

当所述制冷需求值大于等于100％时，控制所述第一制冷模块和第二制冷模块同时启动，所述第二制冷模块包含定频压缩机；

所述制冷需求值在逐渐下降过程中，当所述制冷需求值小于50％时，控制所述第一制冷模块运行，关闭所述第二制冷模块；

当所述制冷需求值小于等于0％时，控制所述第一制冷模块和所述第二制冷模块均关闭。

6.根据权利要求3所述的数据中心的冷却方法，其特征在于，所述运行模式处于所述自然制冷运行模式下时，所述根据所述制冷需求值，控制在所述运行模式下的各制冷单元中制冷模块的运行状态，包括：

当所述制冷需求值大于等于100％时，控制所述自然冷却单元中的进水阀的流通量调节至上限；

当所述制冷需求值大于0％小于100％时，根据所述制冷需求值控制所述进水阀流通量。

7.根据权利要求3所述的数据中心的冷却方法，其特征在于，所述运行模式处于所述混合制冷运行模式下时，所述根据所述制冷需求值，控制在所述运行模式下的各制冷单元中制冷模块的运行状态，包括：

当所述制冷需求值大于0％小于50％时，根据所述制冷需求值控制第一阀门的流通量；

当所述制冷需求值大于等于50％时，控制所述自然冷却单元中的第一阀门的流通量调节至上限，并控制所述机械制冷单元中的第一制冷模块启动，所述第一制冷模块包含变频压缩机；

当所述制冷需求值小于等于0％时，控制所述第一制冷模块和所述第一阀门均关闭。

8.根据权利要求2至7中任意一项所述的数据中心的冷却方法，其特征在于，当以所述送风装置的回风温度为采样值时，所述控制温差为回风温度预设值与进液管内液体实际温度的第一温度差值；

或者，当以所述送风装置的送风温度为采样值时，所述控制温差为送风温度预设值与所述进液管内液体实际温度的第二温度差值。

9.一种冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括机械制冷单元、自然冷却单元以及室外冷却装置，所述机械制冷单元、所述自然冷却单元通过进液管与所述室外冷却装置相连，所述室外冷却装置用于与制冷单元和室外环境进行热交换；

所述冷却系统还包括控制单元，所述控制单元用于：

获取冷却系统中送风装置的回风或者送风的实际温度，以及进液管的实际温度；

根据所述送风装置的回风或者送风的实际温度和所述进液管的实际温度，得到两者的温度差值；

根据所述温度差值，选择双冷源冷却单元的运行模式；

其中，所述运行模式包括机械制冷运行模式、自然冷却运行模式及混合制冷运行模式；所述进液管与所述冷却装置与所述双冷源冷却单元相连通，以实现冷却液在所述冷却装置与所述双冷源冷却单元之间的循环流通。

10.根据权利要求9所述的冷却系统，所述制冷单元设置有机械制冷单元和自然冷却单元；其中，所述机械制冷单元和所述自然冷却单元并列设置；所述机械制冷单元设置有第一制冷模块和第二制冷模块。

11.一种数据中心，其特征在于，所述数据中心包括如权利要求9所述的冷却系统。