一种帮助it设备在机房内高效冷却的结构的制作方法

专利名称：一种帮助it设备在机房内高效冷却的结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及IT设备领域，具体涉及一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结 构。
背景技术：
机房内IT设备的正常排热在很大程度上依赖于IT设备进气口的冷却空气温度。 IT设备业界对标准的进气温度范围有所规定，具体标准参照美国制冷空调协会(ASHRAE)。 IT设备正常排热还取决于冷却空气进出IT设备的流量。虽然高流量有助于耗电发热部件 的散热或冷却，基于能耗，空间，噪音以及成本的考虑，设备内部送抽风部件(如风扇)所能 达到的送风量是有限的。常规的服务器的流量是在每千瓦0. 06-0. 07米7秒。目前市场上的绝大多数IT设备如服务器之类是以前进风后排风的通风方式排 热，冷却空气从IT设备的前方进气口被吸入IT设备内部后吸收设备内部耗电发热部件 (如CPU)的散热，再由设备的后方的排气口被排出IT设备。很显然，在空气流量固定的情 况下，被吸入设备的空气温度越低，IT设备内的耗电发热部件(如CPU)的操作温度也越低， 反之亦然。如果被吸入设备的空气温度超过了供应商规定的进气温度标准，IT设备内的耗 电发热部件就有可能过热或超热操作而引起IT设备性能问题或损坏。采用其他进排气通 风方式的IT设备，如下进上出，或前后进上出等，从排散热原理上，以及对冷却空气流量和 温度要求上与这里讨论的前进后出通风方式是没有本质区别的。机房内有机房供气。机房供气的来源可以是经机房空调机冷却后的空气，还可以 是在室外空气温湿度满足一定条件时未经冷却的空气。机房供气都是由机房内的输送风设 备如风机等送入机房的。机房供气的输送方式有多种。常见的输送方式有由下往上送风。 利用机房夹层地板，输送风设备如风机将机房供气输入夹层地板。由于地面上铺设的大多 数地砖是实心不透风的，夹层地板内便产生正压。在地面上需要机房供气的地方如IT机柜 的前方或周围，将实心地砖换成透气送风地砖，机房供气便会从送风地砖的透气孔由下而 上进入机房地面以上。机房内另一种输送方式是由上而下送风。在机房内离地面相当高度 的地方(通常是高于机柜高度)布设送风管道。管道的一端连接到机房输送风设备，管道 的另一端连接到一个或数个出风口。如此，机房供气经由输送风设备通过送风管道输由上 而下地送到机房内，或机柜前或机柜附近的区域。机房内的输送风方式还可以是机柜列左 右横向送风。使用这种输送风方式，机房空调机犹如IT机柜，安装在IT机柜列中。空调机 的送风口和机柜的进气口排列在同一方向。机房供气有空调机内输送风设备送到排列在空 调机附近的IT机柜进气口前面。机房内还有机房空气。机房空气就是在机房内的空气，它一般是由机房供气和IT 设备排出的热气组成。因此，一般而言，机房空气比机房供气的温度高。机房内IT设备所需 要的冷却空气是IT设备依赖散热的空气。一个冷却效率较高的机房内的机房空气中含IT 设备排气的成分多，因此温度也高，而冷却空气中含机房供气的成分多，IT设备的所吸收的 冷却空气的温度就低。冷却空气在理想状态中应该全部或尽可能多的是机房供气，但在大多数机房内，冷却空气只含有部分的机房供气而其余部分则是机房空气。考虑到有效利用机房用地面积，IT业界一般将IT设备(如服务器)安装叠放在 机柜内。机柜一般是由金属框架构成，前后开通允许IT设备安装拆卸和接线，左右两侧或 封闭或有结构框架。IT设备特别是服务器的前方一般是指设备的正面，正面一般有生产厂 的标志名牌以及电源开关和硬盘装卸口，IT设备的正面一般还是冷却空气的进气风端。当 IT设备被安装在机柜内时，通常主要IT设备的前方是一致的。如此，机柜与主要IT设备前 方相一致的开通端便被定义为机柜的前方，机柜的另一开通端则被定义为机柜后方。另外， 在多数机柜的前方和后方按有机柜前门和机柜后门。也有些机柜可能只有一个前门或只有 一个后门或一个门都没有。考虑到一般IT设备依赖前后通风散热，机柜门一般是由尽可能 的大透风率的网格覆盖尽可能大的机柜门面积以尽量减少对空气流通的阻力。那么在机房内冷却空气供应的实际情况是怎样的呢？不论是采用由下往上送风 还是由上往下送风，在机房内每一个固定位置的冷风送风量或机房供气量总是有限的。同 时，由空气流场决定，机房内有的地方机房供气量会大些，有些地方会很少。这是很自然的 现象。目前机房内碰到什么情况呢？或者是机房内有些区域的机房供气量有限，或者是 机柜所需冷却空气量超过机房内可能提供的机房供气量，如目前大多数的现有机房设施是 无法满足一台30千瓦机柜的冷却空气流量要求的。在这样的操作环境中，满足IT设备的 进气温度符合标准，保证IT设备正常运行的任务变成越来越大的挑战。不论机房供气的方式(由下往上还是由上往下)，如果在一台机柜的前方(进气 口)的机房供气量能够满足机柜内IT设备所需要的冷却空气，则机柜进气口的上下端的 进气温度都会接近或等于机房供气温度，这是理想的机房内IT设备的冷却状态。但如果 IT设备需要的冷却空气量超过机柜进气口存在的机房供气量，则机柜内IT设备的进气温 度就会随在机柜内高低位置不同而不同。例如一个机柜内的所有IT设备总共需要0. 2米 7秒冷却空气，如果安放在机柜前的送风地砖或上方冷风口只能提供单机柜ο. ι米7秒机 房供气，那么剩余的ο. ι米7秒的空气从哪里来呢？流体总是依照最小阻力的方向而流动 的，对于靠近机柜上部的IT设备的进气口，最小阻力的流程和最近距离的空气很可能来自 机柜本身或相邻机柜的排气端，从而造成位于机柜上部的IT设备的空气进气温度等于或 接近IT设备的排气温度而高于或远高于位于机柜下部的IT设备的空气进气温度。这就是 业界常说的机柜上下高温差。在这样情况下，一种选择是让位于机柜上部的设备超温运行，但是IT设备长期高 温运行会引起设备损坏率增加而影响IT设备正常运行。另一种选择是超量提供机房供气量。在由上往下送风的环境中，送风口的出风量 一般具有较大的灵活性-固定面积的出风口可以提供的风量范围较大，要增大出风量，只 要增大送风设备的送风能力。在由下往上的送风环境中，由于送风地砖的送风量有极限，在 很多情况下，即便是在送风地砖达到极限送风，其送风量仍低于机柜所需要的冷却风量。在 由下往上送风的环境中，机房内除机柜前的送风地砖外，还有其他由夹层地板向机房内送 风的渠道。如安置在服务通道或其他地方的送风地砖，未封闭的走线口和地砖间的缝隙。超 量的机房供气可以从所有这些地面出气口进入机房，使得机柜的排气在还没有被吸入机柜 进风口便迅速被周围冷空气冷却下来，从而达到降低机柜上部进气过热的问题。[0012]还有一种办法是降低机房供气的温度。机柜下方温度还是接近送风温度，机柜上 方是机房空气_冷热空气的混合，如果冷空气更冷了，混合空气的温度也就降低了。或者是 增加机房供气总量和降低机房供气温度同时进行以达到降低机柜上方进气温度的效果。总 之，这是用超多的冷却和送风容量来弥补机房供气供应上的缺陷。很明显的，超量提供机房 供气和降低机房供气温度的方法会浪费很多用于冷却的能量。上述的机柜进气端上热下冷的现象一般是由以下所列两个原因中的至少一个所 引起。第一个原因是局部机房供气量不够(局部指机柜进气端附近)。第二个原因是机柜 附近冷热空气自由流动和混合。如上所述，由于单机柜功耗的增加以及机房供气输送装置 的局限，在很多场合下，提高机房局部机房供气量以满足IT设备对冷却空气量的需要是非 常困难以至不可能。剩下可行的措施是如何减少或阻止冷热空气的自由流动和混合。IT和机房业界近来采用一种冷热空气分离的措施。原理是安装屏障以切断，阻止 或减少冷热空气混合以保证机柜上下进气空气温度的尽可能的相近或一致。此种措施最常 见的做法有两种，一是把冷风通道(机柜进气端面对面的通道)用不透风的材料(如玻璃， 金属等)围起来以至基本封闭，另一种是把热通道(机柜排气端面对面的通道)围起来以 至基本封闭。两种办法有各自适用的场合，使用恰当都可以为机房冷却节能，但是这两种节 能措施的具体实施都存在一些操作上的问题第一个问题是有效地把冷或热通道围起来以至冷热空气基本不混合是一个精细 的工程，会牵涉到机房结构的改动。而这样的工程会要求IT设备停机施工的。要求一个依 赖IT运行(如银行，电信，零售等)的企业为节能而停机是不现实的。第二个问题是要使冷通道封闭可行，冷通道内的机房供气总量必须要满足机柜 冷却所要求的冷却空气总量。不然，在封闭的冷通道内将产生机房供气量供不应求的现象 而导致IT设备无法满足冷却要求。一般机房内的送风地砖的送风量是非常有限的。普通 送风地砖有20%的开口，可送风量在0. 18-0. 20米7秒左右。即便是大风量地砖(50%开 口)，其送风量也只有0. 35-0. 40米7秒左右。而一台功耗10千瓦的机柜所需的冷却风量 是在0. 6米7秒以上。所以冷通道内的机房供气总量要满足机柜冷却所要求的冷却空气总 量满足并非一件容易的事。而在机房中无法达到这个要求时，便无法有效实施冷通道封闭。第三个问题是要使热通道封闭可行，机房内必须要有吊顶夹层，且吊顶夹层是 直接与机房空调机的回风口连接的，或者要有直接连到机房空调机回风口的热排气回风管 道，且回风吸气口要对准热通道。不然，热通道封闭便完全无法有效实施。第四个问题是如果一个机房内现有的机柜不是按冷通道/热通道安置的，那冷 通道封闭或热通道封闭便都行不通。

实用新型内容本实用新型的目的是不论机房内机柜是否按冷通道/热通道安置，不论机柜附近 存在的冷风总量是否满足机柜冷却所要求的冷气总量，均可有效地冷却机柜中的IT设备， 并且不需要机房停机即可实现。为达到上述实用新型目的，本实用新型一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结 构，IT设备装设在机柜内，在IT设备内设有送抽风设备，机柜设有进气口与排风口，靠近进 气口的地面存在冷空气源，冷空气在送抽风设备作用下从进气口进入，冷空气将IT设备冷
6却后从排风口出来，在所述机柜的进气口设有一由上而下安装的冷却罩，冷却罩下端设有 开口以供冷空气进入，同时该冷却罩的上端基本封闭而将机柜进气口的上端与机房内空气 相对隔离开来。进一步地，所述进气口外设有机柜前门；所述冷却罩由至少一块面板组成，冷却罩 的后背面是基本敞开的，冷却罩的下端是基本敞开的；所述冷却罩由上面板、前面板与两块 侧面板组成，冷却罩的后背面是基本敞开的，冷却罩的下端也是基本敞开的。优选地，所述冷却罩的高度与机柜高度基本相同，正面板和两块侧面板的下方各 有一个或多个开口。进一步地，所述冷却罩由上面板、前面板和两块侧面板组成，冷却罩的上方后背面 基本上是敞开的，冷却罩下端有一段向外向下延伸的进气通道，该通道下面基本上是敞开 的而后背面和两侧面是基本封闭的。优选地，所述冷却罩是机柜前门整体的一部分；所述冷却罩是与机柜前门相互独 立的两个单独部件，在机柜前门关闭的正常运行状态，冷却罩与机柜前门是通过常用的可 安装和拆卸的结构连接在一起。优选地，所述冷却罩与机柜进气口是通过可安装和拆卸的结构连接在一起。一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，IT设备装设在机柜内，在各IT设备 内设有送抽风设备，由一个以上的机柜组成机柜列，机柜列中的每个机柜是按同一方向放 置的，同一机柜列中的各个机柜的前方，或者是前门或者是机柜的前方进气口组成一个机 柜列进气口，靠近机柜列进气口的地面存在冷空气源，冷空气在送抽风设备作用下从机柜 列进气口进入，冷空气将IT设备冷却后从排风口出来，在所述机柜列进气口设有一由上而 下安装的冷却罩，该冷却罩由一块以上的面板组成，冷却罩下端设有开口以供冷空气进入， 同时该冷却罩的上端基本封闭而将机柜列进气口的上端与机房内空气相对隔离开来。一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，IT设备装设在机柜内，在各IT设备 内设有送抽风设备，由一个以上的机柜组成第一机柜列，第一机柜列中的每个机柜是按同 一方向放置的，同一机柜列中的各个机柜的前方，或者是前门或者是机柜的前方进气口组 成一个机柜列进气口 ；另有由一个以上的机柜组成的第二机柜列，第二机柜列也有一个机 柜列进气口，第一机柜列和第二机柜列的长度基本相同，两个机柜列进气口面对面组成一 个冷通道；冷通道附近靠近机柜列进气口的地面存在冷空气源，冷空气在送抽风设备作用 下从机柜列进气口进入，冷空气将IT设备冷却后从排风口出来，在冷通道的上面由上而下 地设有一冷却罩，所述冷却罩由一块以上的面板组成，该冷却罩基本封闭的上面板和两侧 面板将冷通道的上方以及冷通道的两端与机房内空气相对隔离开来，冷却罩的两侧面板下 端设有开口以供冷空气进入。优选地，组成上述冷却罩中的部分面板可从冷却罩上拆卸下来。本实用新型的优点在于1.冷却结构尽可能地取得机柜进风端与排气端的分离_不是完全切断冷热端空 气的混合，所以大大节省了能源；2.冷却结构可以是根据业界现有的机柜标准而预制的，也可以是根据客户特定机 柜设计制作的；3.冷却结构可以根据机柜的进气要求和具体的送风地砖送风量和机房具体气流
7情况而进行优化设计；4.封闭的冷却结构上方可以阻止或减少排气(热空气)的回流被吸入冷却结构；5.冷却结构的下方开口可以使得更多的聚集在地面附近的冷空气被吸入冷却结 构；6.冷却结构的下方开口可以使得减少了的被吸入的热气和大量冷气混合使得最 终的混合空气的温度比原先的排气温度低许多；7.冷却结构的下方开口形成一定的导向作用，使得机柜前的冷热空气进入机柜 内不同高度的设备进气口有一定的强制性分配，从而达到机柜上下进气温度比较均勻的效 果；8.冷却结构可以是机柜进风端门的本身，机柜门的一部分，机柜的一部分，或与机 柜门是分离体，作为分离体，冷却结构可以灵活地安装到机柜门上，也可以灵活地从机柜门 上拆卸下来；9.冷却结构的安装与拆卸是不干扰机柜的(IT)正常运行的_不需停机安装或拆 卸。

通过以下对本实用新型的实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新 型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1为机柜的结构示意图。[0041]图2为机柜的另一种结构示意图。[0042]图3为冷却罩第一实施例的结构示意图。[0043]图4为本实用新型实施例1的结构示意图。[0044]图5为冷却罩第二实施例的结构示意图。[0045]图6为本实用新型实施例2的结构示意图。[0046]图7为冷却罩第三实施例的结构示意图。[0047]图8为本实用新型实施例3的结构示意图。[0048]图9为冷却罩第四实施例的结构示意图之一[0049]图10为本实用新型实施例4的结构示意图。[0050]图11为冷却罩第四实施例的结构示意图之二[0051]图12为两机柜列相对排列的结构示意图。[0052]图13为本实用新型实施例5的结构示意图。[0053]图14为冷却罩第五实施例的结构示意图。[0054]图15为本实用新型实施例6的结构示意图。[0055]图16为本实用新型实施例7的结构示意图。[0056]图17为本实用新型实施例8的结构示意图。[0057]图18为本实用新型实施例9的结构示意图。
具体实施方式如图1所示，一台或多台如服务器等IT设备10叠放式安装在机柜1内，在机柜1内设有送抽风设备(图中未示出)，机柜还设有进气口 5与排风口 6，靠近进气口 5的地面 设有冷空气源，冷空气在送抽风设备作用下从进气口 5进入，冷空气将IT设备10冷却后从 排风口 6出来。在一般情况下，机柜1内所有或大部分IT设备10是依赖前进风后排风方 式冷却其内部的耗能散热部件的。IT设备前方进气口 IOa与机柜前方进气口 5面向同一方 向，IT设备后方排风口 IOb与机柜后方排风口 6面向同一方向。如图2所示，机柜前方进气口 5外有机柜前门2a，其绝大部分透风面积2是由金属 透风网或类似网格或透风材料覆盖组成以保证气流畅通。机柜后方排风口 6外有后门3a， 其绝大部分面积是由金属透风网或类似网格或透风材料3覆盖组成。机柜1有无如图2中所示的前门2a和后门3a，就IT设备10的叠放式安装功能 和IT设备10前进风后排风的冷却功能而言，都没有影响。下面的描述是根据图2所示的 包括前门2a和后门3a的机柜1。但所有描述与机柜1有无前门2a或后门3a在功能上和 对于本实用新型的具体实施没有关系。如图3所示，冷却罩20的上面板20a，前面板20b与两块侧面板20c由实体材料， 如塑料、玻璃、金属等材料制作而成，冷却罩20的后背面20d是基本敞开的。冷却罩20的 下端20e也是基本敞开的，从而形成一个气流可由20e进入和20d流出的气流通道。冷却 罩20由上而下的尺寸(高度)小于机柜1由上而下的尺寸(高度)。冷却罩20的厚度由 侧面板20c的宽度决定。冷却罩20的宽度一般接近或不小于进气口 5的宽度。冷却罩20 的空腔体积由厚度，高度和宽度形成。如图4所示，冷却罩20由上而下地安装在机柜前门2a上，并且冷却罩20与机柜 前门2a的衔接部分是基本密封或不透风的。由于冷却罩20的上面板20a，前面板20b和两 块侧面板20c都是由固体不透风材料制作而成，所以在机柜前门2a的上面部分与机柜1外 面的空气直接流动通道基本不存在。另外由于冷却罩20比机柜1低些，机柜前门2a的下 方有一开口 4依旧对机柜外部敞开而可以直接透气。如此设计的冷却罩20在安装在机柜 前门2a时，使得机柜1的前方和周围的机房供气基本只能由机柜前门2a下方的开口 4进 入机柜1的下部分，以及冷却罩20下方的开口 20e进入冷却罩20，流出基本敞开的后背面 20d再进入机柜前门2a的上方大部分面积。冷却罩20是按如下描述来优化机柜1内IT设备10冷却的。在安放IT设备的机 房内，不论机房供气是由何种方式输送的，由于冷空气较重而热空气较轻，机房内地面附近 会有较多的冷空气或机房供气集中而机房上方有较多的热空气。如果在一台机柜1的前方 的机房供气能满足机柜内所有IT设备10所需要的冷却空气，则机柜进气口的上下端的进 气温度都会比较均勻且接近机房供气温度。但是如果机柜1前面的机房供气量无法满足机 柜1内IT所有设备10所需要的冷却空气量时，使用常规基本敞开的机柜门2a的IT设备 10就会面临机柜1进气温度下低上高的现象。本实用新型可以改善这一现象。装有冷却罩20的机柜1，因为冷却罩20的下端开口 20e和前门下方开口 4离堆积 在地面附近的机房供气距离较近，所以，相比较常规的全透风式的机柜前门2a，该机柜1能 够抽取更多的机房供气。当冷却罩20的下端开口 20e和前门下方开口 4附近的机房供气 量不能满足机柜1内所有IT设备10所需要的冷却空气量时，不足的冷却空气部分将来自 于机柜1附近空间里的机房空气。由于使用了冷却罩20，相对小的冷却罩20下方进口 20e 迫使靠近地面的冷空气和来自机房内较高位置的热空气混合，使得机柜1内靠近上部的IT
9设备10的冷却空气是冷热空气的混合，因而进气温度相对来自机房内较高位置的热空气 的温度有明显降低。所以不同于常规全透风式机柜门在机房供气不足时所产生的很高的由 下而上的进气温度差，用了冷却罩20的机柜1由下而上的的进气温度差将明显降低很多。机柜1的具体冷却效果取决于冷却罩20的具体尺寸设计。如果前门下方开口 4太 大以至离机柜1顶部附近的高温机房空气距离较近了，那机柜1的进气温度在机房供气不 足时仍然会是明显的下低上高，冷却罩20就会失去其应有的帮助机柜1冷却的效果。相反 的，如果前门下方开口 4太小，虽然可以避免所述机柜进口下冷上热的情况，但太小的开口 4会显著增加气流阻力而降低通过IT设备10内部的冷却空气流量而影响IT设备10的有 效冷却。另外，冷却罩20的空腔体积也对气流阻力有很大影响空腔体积大气流阻力小，但 占据体积大，反之亦然。所以，冷却罩20的设计(包括几何尺寸形状等)关键是在取得尽 可能小的机柜进气口 5上下温差，尽可能小的气流阻力和最小冷却罩20体积的最优方案。 具体而言，就是如何根据机柜1前方的机房供气量和机柜1内IT设备10的冷却空气需要 量取得开口 4的尺寸和冷却罩20空腔体积的尺寸设计的最优化。冷却罩20的制作可以有多种方式。如图3和图4所示，冷却罩20的上面板20a是 有一定弧度的。侧面板20c是上下基本同宽度的。正面板20b也是上下基本同宽度的。具 体实施时，冷却罩可以有许多不同的几何形状而达到相同或相近的效果。如上面板20a可 以是没有弧度而与地面基本平行或成一定角度，侧面板20c可以是上宽下窄或上窄下宽， 正面板20b也可以是上宽下窄或上窄下宽。另外冷却罩20的上面板20a，正面板20b和两 个侧面板20c可以是全封闭的，也可以有一个或多个透气开口。正面板20b和两个侧面板 20c的高度在图3和图4中是完全相同的，实际实施时，这三个面的长度也可以各不相同。 如图5所示，冷却罩20的高度也可以和机柜高度基本相同，正面板20b和两块侧面板20c 的下方可以各有一个或多个开口。另外，冷却罩20还可以由整块材料制作而成如图3或图 5。如图4所示，冷却罩20可以是机柜前门2a整体的一部分。在这里，整体的一部分 可以是指冷却罩20犹如门框，透风网，铰链等是整个前门2a的设计和制作的一部分；冷却 罩20还可以是与机柜前门2a相互独立的两个单独部件。如果是独立于机柜前门2a，冷却 罩20可以是用一些常规的机械措施与前门2a连接，这种连接可以是固定的(不可简便拆 卸和安装的)，也可以是非固定的如挂钩或磁力等方式使得冷却罩20可以不费力地从前门 2a拆卸和安装。在需要打开机柜前门2a时，冷却罩20可以是和前门2a作为一体相对于机 柜1被打开，或者，先把冷却罩20从前门2a上拆卸下来，再打开前门2a。如图6所示，冷却罩20还可以直接用于没有前门的机柜1上。除了冷却罩20是 直接安装在机柜前方进气口 5外，图6中的冷却罩20的安装方式和工作原理与图4完全相 同。如图7所示，此冷却罩30的上部分与上述冷却罩第一实施例的冷却罩20结构基 本相同，它的上面板30a，前面板30b和两块侧面板30c由实体材料，如塑料、玻璃、金属等材 料制作而成，冷却罩30的上方后背面30d基本上是敞开的。不同于第一实施例冷却罩20， 冷却罩30下端有一段向外向下延伸的进气通道，它的前面板30h，后面板30g和两块侧面板 30f由实体材料，如塑料、玻璃、金属等材料制作而成。此通道下面30e是基本敞开的，前面 板30h的前下部分与后面板30g相比短一些从而使得该通道的下端开口相对大些，以求减小空气进入该进口的阻力。此通道上面基本开通与冷却罩30上部分直接连通，从而形成一 个气流由开口 30e和30h下部开口进入而由30d流出的气流通道。冷却罩30由上而下的 总高度比机柜1的总高度低。冷却罩30的宽度一般不小于进气口 5的宽度。如图8所示，第三实施例的冷却罩30由上而下地安装在机柜1的前门2a上，并且 冷却罩30与机柜前门2a的衔接部分应该是基本密封或不透风的。安装在前门2a上，冷却 罩敞开的上方后背面30d由上而下基本覆盖住前门2a的上部分而将机柜前门2a的上端与 机柜1外界的直接空气流动的通道形成基本阻隔。冷却罩30与机柜1的高度差形成了机 柜前门2a下端与机柜1外界直接连通的开口 7a。另外，冷却罩30下端向外延伸的通道的 内侧面板30g(近机柜)与前门2a有一定的距离，因此形成了另一个机柜前门2a下端与机 柜1外界直接连通的开口 7b。开口 7a与机柜1外界空气的连通是敞开式的，整个前方，前 方两侧和前方上下都敞开。开口 7b位于开口 7a的上方和封闭面30g的后面，因此与机柜 1外界空气的连通只有通过前方两侧与前下方连通。冷却罩30是按如下描述来优化IT设备10冷却的。在机柜1前面的机房供气量 无法满足机柜内IT所有设备10所需要的冷却空气量时，使用常规基本敞开的机柜门的IT 设备就会面临IT设备进气温度下低上高的现象。本实用新型可以改善这一现象。与图3和图4所示的冷却罩20相比，冷却罩30可以通过其几何尺寸的变化而更 加有效地控制机柜1内IT设备10的进气温度。具体而言，冷却罩20产生的效果是机柜1 下方靠近前门下方开口 4的IT设备10的进气温度是接近或等于近地面附近的机房供气温 度，而上方的IT设备10的进气温度在一定程度上是冷热空气的混合温度，如此，机柜1内 上下任然有一定的温差。冷却罩30的效果是使得机柜1内更多的IT设备10的进气温度 在一定程度上都是冷热空气的混合温度，如此机柜1内上下的温差会更小。如图8所示，开口 7a离地面(机房供气或冷空气源)最近而离机房高处(热空气 源)最远，因此，位于开口 7a后面的IT设备10吸入的空气基本上是机房供气或冷空气。 开口 7b的上端越是高(离地远)，离机房高处(热空气)就越近，通过开口 7b被IT设备 10吸入的空气就可能是冷热空气的混合。如此，冷却罩30就可以强迫冷热空气的混合和分 布，叠放在机柜1内下端的IT设备10的进气中少些机房供气(冷空气)而多一些机房空 气(热空气)，而叠放在机柜1内上端的IT设备10的进气中就会多些机房供气(冷空气) 而少一些机房空气(热空气)，从而达到机柜上下进气温度更均勻些。冷却罩30的设计(包括几何尺寸，形状等)关键是在取得尽可能小的机柜进口上 下温差和尽可能小的气流阻力的最优方案。具体而言，就是如何根据机柜1前方的机房供 气量和机柜1内IT设备10的冷却空气需要量取得开口 7a和7b的尺寸和冷却罩30空腔 体积的尺寸设计和最优化。特别需要注意的是，图7和图8所示的冷却罩30的形状和几何尺寸只起示意作 用，在具体实施时，冷却罩30的形状和几何尺寸可以有很多的变化。图中所示的面板的角 度，形状，尺寸都可以在实际实施中有所变化。如图8所示，冷却罩30可以是机柜前门2a整体的一部分。在这里，整体的一部分 可以是指冷却罩20犹如门框，透风网，铰链等是整个前门2a的设计和制作的一部分。冷却 罩30还可以是与机柜前门2a相互独立的两个单独部件。如果是独立于机柜前门2a，冷却 罩30可以是用一些常规的机械措施与前门2a连接，这种连接可以是固定的(不可简便拆卸和安装的)，也可以是非固定的如挂钩或用磁力等方式使得冷却罩30可以不费力地从前 门2a拆卸和安装。在需要打开机柜前门2a时，冷却罩30可以是和前门2a作为一体相对 于机柜1被打开，或者，先把冷却罩30从前门2a上拆卸下来，再打开前门2a。图8所示的是冷却罩30与机柜前门2a相衔接，对于没有前门的机柜1，冷却罩30 可以与机柜进气口 5相衔接，除此之外，安装方式和工作原理与图8中的示意完全相同。以上描述的是以机柜为单位的冷却结构或冷却罩，应用同样的原理，上面描述的 冷却罩20或冷却罩30还可以实施在数个机柜连接在一起形成的机柜列上，所不同的是冷 却罩的宽度是随机柜列的宽度而制作的。图9为冷却罩第四实施例的结构示意图之一，其所示的是一种适用于2个以上机 柜组成机柜列的冷却结构。机柜列100中的每个机柜是按同一方向放置的——所有机柜前 方面对一个方向，同一机柜列中的各个机柜的前方，或者是前门或者是机柜的前方进气口 组成一个机柜列进气口 102。图9中所示的冷却罩40与上述本实用新型实施例1的冷却罩20结构上基本相同， 它的上面板40a，前面板40b和两块侧面板40c由实体材料，如塑料、玻璃、金属等材料制作 而成，冷却罩40的后背面40d基本上敞开的。冷却罩40的下端40e也是基本敞开的，从而 形成一个气流可由40e进入和40d流出的气流通道。冷却罩40由上而下的尺寸(高度) 小于机柜1由上而下的尺寸(高度)。冷却罩40的厚度由侧面板40c的宽度决定，冷却罩 40的宽度根据机柜列中机柜数量的不同而不同，但一般不小于机柜列进气口 102的宽度。图10所示，冷却罩40由上而下覆盖住机柜列的前面进气口 102。冷却罩40与机 柜列的前面进气口 102的交接部分应该是基本密封或不透风的。由于冷却罩40的上面板 20a,前面板40b和2块侧面板40c都是由固体不透风材料制作而成，所以在冷却罩40背后 的机柜列通风口 102部分与机柜列100外面的直接空气流动通道基本不存在，从而将机柜 列前面进气口 102与机房内空气相对隔离开来。由于冷却罩40比机柜列100低些，进气口 102的下方有一部分敞开面积104依旧对机柜外部敞开而可以直接透气。如此设计的冷却 罩40安装在机柜列前面进气口 102时，使得机柜前方和周围的机房供气只能由进气口 102 下方的敞开面积104直接进入机柜列100的下方，或者从冷却罩40下方的开口 40e进入冷 却罩40而流出基本敞开的后背面40d再进入进气口 102的上方大部分面积。如同以上描述的，装有冷却罩40的机柜列100，因为冷却罩40的下端开口 40e和 机柜列进气口 102下方开口 104离堆积在地面附近的机房供气距离较近，所以，相比较常规 的全透风式的机柜前门，该机柜列100能够抽取更多的机房供气。当冷却罩40的下端开口 40e和机柜列进气口 102下方开口 104附近的机房供气量不能满足机柜列100内所需要的 冷却空气量时，不足的冷却空气部分将来自于机柜列附近空间里的机房空气。由于使用了 冷却罩40，相对小的冷却罩下方进口 40e迫使靠近地面的冷空气和来自机房内较高位置的 热空气混合，使得机柜列100内靠近上部的IT设备10的冷却空气是冷热空气的混合，因而 进气温度相对来自机房内较高位置的热空气的温度有明显降低。所以不同于常规全透风式 机柜门在机房供气不足时所产生的很高的由下而上的进气温度差，用了冷却罩40的机柜 列100由下而上的的进气温度差将明显降低很多。如图11所示，考虑到在许多场合中需要打开机柜前门2a而直接接触机柜中的IT 设备10，冷却罩40的前面板40b可根据机柜列中机柜数量由一块或多块面板40g组成，每一块面板40g都是可随时装卸的。在需要接触机柜中的IT设备10时，可以把一块或多块 的面板40g拆卸下来。工作人员可以在一块或多块的面板40g拆卸下来后直接对机柜内设 备10进行必要的服务。在服务结束后，再把拆卸下来的一块或多块的面板40g安装到机柜 列冷却罩40上而保证冷却罩40的正常工作。如图12所示，两个由多个机柜组成的机柜列200进气口 205面对面组成一个冷通 道207，冷通道207内的机房供气是通过一些常规的机房供气输送方式输送的，这些输送方 式包括由下往上，由上往下，机柜列横向等等。这两个机柜列的长度基本是相等的。如图13 所示，如果一个机柜列的长度小于其面对的机柜列长度，使用封闭的平板209或类似的结 构可以保证两个面对面的机柜列的长度基本相等。如图14所示，冷却罩50由上面板50a和两个侧面板50c组成，它的上面板50a和 两块侧面板50c由实体材料，如塑料、玻璃、金属等材料制作而成。上面板50a和两个侧面 板50c可以上由一块整体的板料制作而成，也可以是由多块板料制作而成。冷却罩50侧面 板50c由上而下的尺寸(高度)小于机柜列200由上而下的尺寸(高度)。冷却罩50侧面 板50c的宽度不小于冷通道207的宽度。冷却罩50上面板50a的长度不小于机柜列200 的长度。如图15所示，冷却罩50由上而下地安装在两个机柜列200组成的冷通道207上， 将冷通道207与机房内空气相对隔离开来。如同以上描述的，装有冷却罩50的由两个面对 面的机柜列200组成的冷通道207，因为冷却罩50侧面板50c的高度小于机柜列的高度而 形成在冷通道207的两端下方有一部分开口 208对机柜外部敞开而可以直接透气。由于开 口 208离堆积在冷通道207外面的地面附近的机房供气距离较近，所以，相比较常规的全透 风式的冷通道，该冷通道208能够抽取更多的冷通道外的机房供气。当冷却罩50的下端开 口 208附近和冷通道208内的机房供气量不能满足机柜200内所需要的冷却空气量时，不 足的冷却空气部分将来自于机柜列附近空间里的机房空气。由于使用了冷却罩50，相对小 的冷却罩下方进口 208迫使靠近地面的冷空气和来自机房内较高位置的热空气混合，使得 机柜列200内靠近上部的IT设备10的冷却空气是冷热空气的混合，因而进气温度相对来 自机房内较高位置的热空气的温度有明显降低。所以不同于常规全透风式机柜门在机房供 气不足时所产生的很高的由下而上的进气温度差，用了冷却罩50的机柜列200由下而上的 的进气温度差将明显降低很多。冷却罩50的上面板50a以一些常规的机械措施或用磁力方式与两组机柜列200 的顶部固定。采用常规的机械措施把两块侧面板50c或者是全部的或者是部分安装成可装 卸的，或者是如图16所示的可以像门一样打开关上的，以供安装修理人员进入由冷却罩50 封闭起来的冷通道207。另外，如图17所示，冷却罩50侧面板50c由上而下的尺寸(高度)基本等于机柜 列200由上而下的尺寸(高度)，但在其下端有一开口 210。冷却罩50侧面板50c的宽度 不小于冷通道207的宽度。冷却罩50上面板50a的长度不小于机柜列200的长度。采用 常规的机械措施把两块侧面板50c或者是全部的或者是部分安装成可装卸的，或者是如图 18所示的可以像门一样打开关上的，以供安装修理人员进入由冷却罩50封闭起来的冷通 道 207。虽然本实用新型已依据较佳实施例在上文中加以说明，但这并不表示本实用新型的范围只局限于上述的结构，只要被本实用新型的权利要求所覆盖的结构均在保护范围之 内。本技术领域的技术人员在阅读上述的说明后可很容易地发展出的等效替代结构，在不 脱离本实用新型之精神与范围下所作之均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型专利范围 之内。
权利要求一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，IT设备装设在机柜内，在IT设备内设有送抽风设备，机柜设有进气口与排风口，靠近进气口的地面存在冷空气源，冷空气在送抽风设备作用下从进气口进入，冷空气将IT设备冷却后从排风口出来，其特征在于在所述机柜的进气口设有一由上而下安装的冷却罩，冷却罩下端设有开口以供冷空气进入，同时该冷却罩的上端基本封闭而将机柜进气口的上端与机房内空气相对隔离开来。
2.如权利要求1所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述进气 口外设有机柜前门。
3.如权利要求1或2所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述 冷却罩由至少一块面板组成，冷却罩的后背面是基本敞开的，冷却罩的下端是基本敞开的。
4.如权利要求3所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述冷却 罩由上面板、前面板与两块侧面板组成，冷却罩的后背面是基本敞开的，冷却罩的下端也是 基本敞开的。
5.如权利要求3所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述冷却 罩的高度与机柜高度基本相同，正面板和两块侧面板的下方各有一个或多个开口。
6.如权利要求1或2所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述 冷却罩由上面板、前面板和两块侧面板组成，冷却罩的上方后背面基本上是敞开的，冷却罩 下端有一段向外向下延伸的进气通道，该通道下面基本上是敞开的而后背面和两侧面是基 本封闭的。
7.如权利要求2所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述冷却 罩是机柜前门整体的一部分。
8.如权利要求2所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述冷却 罩是与机柜前门相互独立的两个单独部件，在机柜前门关闭的正常运行状态，冷却罩与机 柜前门通过可安装和拆卸的结构连接在一起。
9.如权利要求1所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于所述冷却 罩与机柜进气口是通过可安装和拆卸的结构连接在一起。
10.一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，IT设备装设在机柜内，在各IT设备内 设有送抽风设备，由一个以上的机柜组成机柜列，机柜列中的每个机柜是按同一方向放置 的，同一机柜列中的各个机柜的前方，或者是前门或者是机柜的前方进气口组成一个机柜 列进气口，靠近机柜列进气口的地面存在冷空气源，冷空气在送抽风设备作用下从机柜列 进气口进入，冷空气将IT设备冷却后从排风口出来，其特征在于在所述机柜列进气口设 有一由上而下安装的冷却罩，该冷却罩由一块以上的面板组成，冷却罩下端设有开口以供 冷空气进入，同时该冷却罩的上端基本封闭而将机柜列进气口的上端与机房内空气相对隔 离开来。
11.一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，IT设备装设在机柜内，在各IT设备内 设有送抽风设备，由一个以上的机柜组成第一机柜列，第一机柜列中的每个机柜是按同一 方向放置的，同一机柜列中的各个机柜的前方，或者是前门或者是机柜的前方进气口组成 一个机柜列进气口 ；另有由一个以上的机柜组成的第二机柜列，第二机柜列也有一个机柜 列进气口，第一机柜列和第二机柜列的长度基本相同，两个机柜列进气口面对面组成一个 冷通道；冷通道附近靠近机柜列进气口的地面存在冷空气源，冷空气在送抽风设备作用下从机柜列进气口进入，冷空气将IT设备冷却后从排风口出来，其特征在于在冷通道的上 面由上而下地设有一冷却罩，所述冷却罩由一块以上的面板组成，该冷却罩基本封闭的上 面板和两侧面板将冷通道的上方以及冷通道的两端与机房内空气相对隔离开来，冷却罩的 两侧面板下端设有开口以供冷空气进入。
12.如权利要求10或11所述的帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，其特征在于 组成所述冷却罩中的部分面板可从冷却罩上拆卸下来。
专利摘要本实用新型涉及一种帮助IT设备在机房内高效冷却的结构，目的是不论机房内机柜是否按冷通道/热通道安置，不论机柜附近存在的冷风总量是否满足机柜冷却所要求的冷气总量，均可有效地冷却机柜中的IT设备，并且不需要机房停机即可实现。IT设备装设在机柜或机柜列内，在机柜内设有送抽风设备，机柜还设有进气口与排风口，靠近进气口的地面存在冷空气源，冷空气在送抽风设备作用下从进气口进入，冷空气将IT设备冷却后从排风口出来，在机柜或机柜列的进气口设有一冷却罩，冷却罩下端设有开口以供冷空气进入，同时该冷却罩的上端基本封闭而将机柜或机柜列进气口上端与机房内空气相对隔离开来。本实用新型大大降低了机房内用于冷却的能源的消耗，节省了成本。
文档编号H05K7/20GK201690715SQ20102015899
公开日2010年12月29日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者张亦 申请人:张亦