一种采用微空间水冷大负荷机柜的大型机房系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机房制冷恒温控制技术，尤其是涉及一种双压缩机水冷、可移动、组合式模块化单体精确控制、结构简单的采用微空间水冷大负荷机柜的大型机房系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前大型计算机数据中心的机房所用机柜的负荷大，特别是进入云的时代，大数据运算和存储需要叠加更多的服务器，除了根据机房规范要求的防火、防震、防雷、防辐射、防静电等，对机柜的散热也提出了更高的要求，机房的造价更加昂贵。
[0003]其次在节能降耗等问题上始终是个巨大的难题，中大型机房一般都需要大功率的制冷恒温设备和备份机组，需要庞大的下送风管道和庞大的上抽风管道。机房大空间墙体、地面都会吸收冷量，能耗大，并且多数均处于过冷的超能耗状态，另外，机房内关键设备的关键数据保护主要靠机房管理人员的素质。管理上需要一定的人工资源且存在安全隐患。如申请号为201310084125.2，名称为一种机房的中国发明申请，机房包括室体；空调组件，所述空调组件设在所述室体内且所述空调组件具有出风口和回风口 ；静压箱，所述静压箱设在所述室体内且与所述出风口相连；送风风道，所述送风风道设在所述室体内且沿纵向延伸，所述送风风道的底壁上形成有送风口 ；整机柜组件，所述整机柜组件设在所述室体的地面上且位于所述送风风道的下方，所述整机柜组件包括两排整机柜，所述两排整机柜在横向上分别位于所述送风口的两侧，且所述两排整机柜在横向上分别一一对应以在所述两排整机柜之间限定出冷过道；以及上下敞开的隔离边框，所述隔离边框设在所述送风风道和所述整机柜组件之间用于封闭所述冷过道的顶部与所述送风口之间的空间。该机房就存在上述的缺点，其需要设置庞大的下送风管道和庞大的上抽风管道，还要设置用于封闭冷过道顶部和送风口之间空间的隔离边框，制造成本大，每个机柜所能承受的负荷仍然有一定的限制，与高速发展的大数据超运算能力的云服务仍有一定的差距。
【发明内容】
[0004]本发明主要是解决现有机房制作成本高，能耗大，以及机柜单体负荷受机房制冷量限制的问题，提供了一种双压缩机水冷、可移动、组合式模块化单体精确控制、结构简单的采用微空间水冷大负荷机柜的大型机房系统。
[0005]本发明还提供了一种适用于双压缩机水冷、组合式模块化单体精确控制的采用微空间水冷大负荷机柜的大型机房系统控制方法。
[0006]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种采用微空间水冷大负荷机柜的大型机房系统，包括机房和集群监控云端，所述机房包括若干单体核心端，在机房顶部两侧设置有出风口，在机房下部设置有自然进风口，所述单体核心端内设置有水冷式制冷单元、温控单元和处理单元，温控单元、处理单元分别与水冷式制冷单元连接，处理单元通过无线通讯网络与集群监控云端相连接；温控单元和处理单元共同构成了控制丰旲块。
[0007]温控单元:对单体核心端内温度进行监控，根据温度变化控制制冷除湿单元进行工作；
处理单元:采集并计算、分析当前设置值是否合适，如果不合适根据计算结果进行修正，修正失败则给集群监控云端发送告警信号；为了实现对每一个单体核心端进行监控，处理单元每隔数分钟发送数据给集群监控云端。
[0008]集群监控云端:接收处理单元发送的信息，对单体核心端进行监控，并在检测到单体核心端发生异常时，将告警信息发送给用户或厂家。集群监控云端根据权限分发给生产厂家和用户，作为产品质量跟踪与服务的主要数据库。由于每一个单体核心端都有独立的编码系统，发生异常可由集群监控云端迅速侦查到，并有短信告知机房管理人员和厂家，如数分钟内无应答，即以电话语音形式呼叫并可按设定的权限再次呼叫管理人员的上级领导，直到问题得到处理。这种组合式模块化单体精准控制的机房技术，大大减少了机房的工作人员，规模较小的数据中心甚至无需现场专人值守，并且由于可以对每一个单体核心端的安全实现全监控，加强了内外部人员非法侵入机柜的措施。另外组合式模块化单体精准控制的机房技术，可以防止地质灾害、火灾给机房带来的毁灭性损害。无需设置静电板，无需设置防辐射墙面等，仅对建筑的通风条件作出一定改进。本发明机房采用微空间技术代替大空间制冷恒温技术，即对每一个单体核心端的微空间进行制冷恒温，因此有效避免了大空间墙体、地面吸收冷量，避免传统机房风管过长弯曲，损耗制冷量功率的弊病。由于是微空间制冷技术，单体核心段的制冷量可以最大限度的作用于产生高热的服务器，几乎达到无能量损失。
[0009]作为一种优选方案，在机房内单体核心端布置成多个内围合式结构，出风口上连接有通风管，通风管延伸至单体核心端围合中心上部，所述通风管设有两个风道，一个为自然通风风道，另一个为风机通风风道，风机通风风道在出风口处安装有风机。本方案为采用热风管道，无需安装冷风管道，由于冷风管道需要高绝热的材料封装，每一个弯口都将是能耗的损失，因而需要每个出风口设计一个风机以增加送风量，而本方案的热风管道利用热空气强力的向上动能，只需在机房顶部设置流畅的出风口就行，内围合式布局中间的热风管道尽量对着出风口，除炎热的夏天，多数季节无需用风机抽热，与外部温差越大，热风管道内的空气往外冲的动能越大，达到了节能、减少成本的效果。设置两个风道，在春秋和冬季不需要开启风机时，室内热气从自然通风风道拔出，当炎热的夏天受室内温控开启风机时，自然通风风道自动关闭，室内的热空气被风机由风机通风风道抽出。根据业务的发展，可以随意搬迀，随时增添单体核心端，任意改变布置。
[0010]作为一种优选方案，机房通过隔离在上部形成上通风室，下部形成下通风室，中间形成放置单体核心端的主体室，所述出风口位于上通风室内，在出风口上设有单向抽热风机，所述自然进风口位于下通风室内，在自然进风口内侧安装有空气过滤器，所述单体核心端布置成多个内围合式结构，上通风室在单体核心端围合中心处开有上风口与主体室相通，在单体核心端上部与主体室顶部之间设有挡风板，在下通风室上部设有若干下风口与主体室相通，所述下风口位于单体核心端围合中间位置或围合外侧位置，在下通风室内每个下风口处设有挡尘板。单向抽热风机受温控单元控制，根据机房温度变化全开或交替开机抽热。机房内通过隔热地板分隔主体室与下通风室，在下风口处设置活动隔热地板。挡尘板具有附壁效应，设置挡尘板进一步吸附微小灰尘粒子，这样使得机房内环境清洁度要远高于一般的办公环境。另外由于单体核心端采用微空间全封闭制冷技术，服务器工作环境与机房环境隔离，因此其洁净度远高于一般机房要求，由此可极大节省机房在清洁方面的投资。
[0011]作为一种优选方案，所述单体核心端包括柜体，柜体上部设置有水冷散热装置，中部为放置服务器的硬件室，在柜体下部设置有抽拉式箱体，所述水冷式制冷单元设置在抽拉式箱体内，水冷式制冷单元包括第一制冷设备和第二制冷设备，第一制冷设备和第二制冷设备都包括有闭环相连的压缩机、同轴换热器、蒸发器，同轴换热器环绕压缩机，抽拉式箱体内还设置有冷热空气交换室，在冷热空气交换室底部设置有接水盘，蒸发器设置在冷热空气交换室内，位于蒸发器一侧的冷热空气交换室壁上设有两个回风口，在位于蒸发器另一侧的冷热空气交换室壁上设有两个冷风出风口，回风口和冷风出风口分别通过管路连接至硬件室底部，在冷风出风口上设置有离心风机，所述同轴换热器通过水管、水栗与水冷散热装置相连接。水冷式制冷单元安装在抽拉式箱体内，实现了抽拉式机组安装方式，便于快捷的检查和维护。另外将冷热空气交换从硬件室内分离处理，专门设置冷热空气交换室，形成单独密封空间，使得冷热空气交换在专门的密封空间内进行，保证了服务器工作室始终处于相对低温和高洁净的环境。同时被抽离的水分聚集在冷热空气交换室的底部，间隙性被送回硬件室，以防止机柜内静电的超标。
[0012]作为一种优选方案，所述水冷散热装置包括壳体，在壳体前面板上设置有进风孔，在壳体内设置有前表冷器和后表冷器，前表冷器和后表冷器呈V形结构安装，前表冷器和后表冷器上都设置有进水管和出水管，前表冷器通过进水管和出水管与一个同轴换热器相连，水栗连接在前表冷器进水管上，后表冷器通过进水管和出水管与另一个同轴换热器相连，另一水栗连接在后表冷器进水管上，在壳体顶部位于前表冷器和后表冷器V形结构中间位置处设置有散热风机。同轴换热器上具有进水口和出水口，前表冷器、后表冷器通过进水管和出水管各自与一个同轴换热器对应相连。本方案中通过水冷散热装置将同轴换热器内的热量散发出去，水冷散热装置可模块化更换，可拆装外壳清洗，维护更换便捷。制冷恒温单元主制冷设备和二次制冷设备采用水冷方式，其在机柜顶部的变频换热风机受温控器控制，在机柜内低负荷时风机转速较慢，以减少能耗；而在机柜内负荷较大时风机转速会加快，以提升换热风量。
[0013]—种采用微空间水冷大负荷机柜的大型机房系统控制方法，包括以下步骤:
步骤一:开始工作，启动两个离心风机间断工作，初始化各参数；
步骤二:根据两个压缩机的状态设定主压缩机Y和备压缩机Ys ;
步骤三:检测环境温度T。是否大于等于35摄氏度，若是则计算环境温度上升差值Tp=T0-Td，进入步骤四；若否则计算