一种带空调的服务器机柜的制作方法

本发明涉及服务器机柜制冷领域，具体的说，涉及一种带空调的服务器机柜。

背景技术：

随着计算密度越来越高，电力消耗越来越大，服务器的散热永远是业界的关注点。目前，由于外部散热效率较低，难以完全解决问题，经常造成服务器内部局部过热，无法达到服务器的散热要求，于是越来越多的服务器厂商已经将服务器的散热聚集于服务器内部。

一体式机柜空调应运而生。例如背板空调，将空调安装在机柜背面，既降低制冷能耗的成本，又高效、准确的进行热量交换。但其使用具有一定的局限性，若采用水冷背板，一旦发生泄漏会损坏设备，若采用热管背板，又多了一次换热，系统效率略低；且背板空调没有备份的功能，一旦坏了，就需要即刻更换，否则部分设备由于过热可能会发生宕机。还有将空调安装在机柜内部的上侧或下侧，一般的标准机柜尺寸的宽*高*深为600*2000*(800*1400)，无论安装在上侧或下侧都占用了机柜内的有效空间，减少了放置服务器的数量。因此，寻找一种在有限的空间内保障安全有效散热效果的前提下，实现机柜数量的最大化和机柜内服务器数量的最大化的散热装置迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题，而提供一种既能降低制冷能耗成本，又能安全、高效的进行热量交换，还可使机柜内空间利用率最大化的带空调的服务器机柜。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种带空调的服务器机柜，包括服务器机柜、服务器、蒸发器、电子膨胀阀、室外制冷装置、风机、测温装置、风道、接水盘、接水管、线槽、电路控制系统；所述蒸发器倾斜放置在机柜上侧，降低整体机柜高度，确保蒸发器垂直高度不超过300mm，即整体机柜高度不超过2300mm；所述风机安装在蒸发器上侧靠近机柜前门处；所述接水盘安装在蒸发器下部；所述接水管安装在服务器后侧，使接水盘连通至机柜外侧排水装置；所述测温装置安装在与接水盘平行位置的机柜后风道热风出口处；所述风机与机柜后门间安有使风机停止运行后弹开后门确保散热的联动控制系统；所述风机与测温装置间安有控制风机转动速度的联动控制系统，当测温装置测量温度较高时，风机转速调快，当测温装置测量温度较低时，风机转速调慢。

以上所述蒸发器为微通道换热器或铜管铝翅片换热器。

以上所述风机为蜗壳离心风机或轴流风机。

以上所述蒸发器中工作介质为氟利昂。

以上所述室外制冷装置可以为热管系统、热泵系统或热管热泵复合系统。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.空调系统集成在标准尺寸机柜上侧，其占用高度不超过300mm，即机柜高度不超过2300mm，既满足了机壳钣金尺寸设计和房屋高度设计，又不占用标准机柜空间；

2.两个以上机柜可实现互为备用的作用，无需额外安装备用设备；

3.空调系统安装在机柜内侧，换热效率高。

附图说明

图1为带空调的服务器机柜的侧面示意图。

图2为带空调的服务器机柜的俯面示意图。

图3为带空调的服务器机柜制冷系统的热管结构示意图。

图4为带空调的服务器机柜制冷系统的热泵结构示意图。

图5为带空调的服务器机柜制冷系统的热管热泵复合结构示意图。

图中：服务器机柜（1）、服务器（2）、蒸发器（3）、电子膨胀阀（4）、室外制冷装置（5）、单向阀（51）、压缩机（52）、冷凝器（53）、电磁阀（54）、循环泵（55）、风机（6）、测温装置（7）、风道（8）、接水盘（9）、接水管（10）、线槽（11）。

具体实施方式

如图1和图2 所示本发明的带空调的服务器机柜，包括服务器机柜（1）、服务器（2）、蒸发器（3）、电子膨胀阀（4）、室外制冷装置（5）、风机（6）、测温装置（7）、后侧回风道（8）、接水盘（9）、接水管（10）、线槽（11）和电路控制系统。机柜外侧冷风通过机柜（1）前门进入，与服务器（2）进行热交换，升温后进入后侧回风道（8），热风上升与蒸发器（3）进行热交换变成冷风通过风机（6）排出，此为一个空气循环，如此循环往复，完成对服务器（2）的降温。后侧回风道（8）左右两侧线槽（11）中的电缆从机柜（1）上侧穿出后需用电缆密封胶密封出口。

本发明机柜（1）的空气循环系统为半开放式，各个机柜（1）之间可互为备用，无需额外安装备用设备。当机柜（1）中主要散热部件损坏后，在发出报警信号的同时启动故障解决方案，防止维修人员无法及时维修而导致服务器因过热产生宕机的现象。当机柜（1）中蒸发器（3）出现故障时，电路控制系统发出故障报警信号，与此同时风机（6）继续运转，将后侧回风道（8）的热风直接排出机柜（1），由于其他机柜（1）正常工作可使机柜（1）外侧环境温度保持低温，因此可保证故障机柜（1）前门吸入冷风，为服务器降温。当机柜（1）中风机（6）出现故障时，电路控制系统发出故障报警信号，与此同时后门通过联动装置控制自动弹开，服务器（2）通过与机柜（1）外侧低温环境发生热交换散热。

本机柜（1）实现整个系统的精确控制，在蒸发器（3）输入端连接电子膨胀阀（4）实现精确供液，提高换热效率；在风机（6）与测温装置（7）之间通过联动控制系统来决定风机（6）转速，当测温装置（7）测量温度较高时，风机（6）转速调快以增加排风量，降低机柜（1）内温度，当测温装置（7）测量温度较低时，风机（6）转速调慢以节约能源。

本发明室外制冷装置（5）可以为热管系统、热泵系统或热管热泵复合系统。

如图3所示为本发明制冷系统的热管结构示意图，包括蒸发器（3）、电子膨胀阀（4）、单向阀（51）、冷凝器（53）、循环泵（55）以及连接管道部分；所述电子膨胀阀（4）、蒸发器（3）、单向阀（51）、冷凝器（53）、循环泵（55）通过连接管道依次串联，形成连通的闭合回路；蒸发器（3）中的液态工作介质受机柜（1）内热空气加热蒸发为气体，并吸收机柜（1）内热量，蒸发形成的气体经过单向阀（51）进入冷凝器（53），气态工作介质在冷凝器（53）内受外界低温环境冷却而冷凝成液体，并放出热量，冷凝形成的液体工作介质经循环泵（55）和电子膨胀阀（4）回到蒸发器（3），然后进行下一次循环。

如图4所示为本发明制冷系统的热泵结构示意图，包括蒸发器（3）、电子膨胀阀（4）、压缩机（52）、冷凝器（53）以及连接管道部分；所述电子膨胀阀（4）、蒸发器（3）、压缩机（52）、冷凝器（53）通过连接管道依次串联，形成连通的闭合回路；蒸发器（3）中的液态工作介质受机柜（1）内热空气加热蒸发为气体，并吸收机柜（1）内热量，蒸发形成的气态工作介质通过压缩机（52）压缩变成高温高压状态并向冷凝器（53）输送，高温高压气态工作介质在冷凝器（53）中散热变成液态工作介质，在电子膨胀阀（4）的减压下回到蒸发器（3），如此循环往复，就完成了热泵工作时的热量传递过程。

如图5所示为本发明制冷系统的热管热泵结构示意图，包括蒸发器（3）、电子膨胀阀（4）、单向阀（51）、压缩机（52）、冷凝器（53）、电磁阀（54）、循环泵（55）以及连接管道部分；所述单向阀（51）与压缩机（52）并联，其并联支路的输入端与蒸发器（3）的输出端相连，其并联支路的输出端与冷凝器（53）的输入端相连；所述电磁阀（54）与循环泵（55）并联，其并联支路的输入端与冷凝器（53）的输出端相连，其并联支路的输出端与电子膨胀阀（4）输入端相连；所述电子膨胀阀（4）的输出端与蒸发器（3）的输入端相连，这样就构成了热管热泵复合系统。当使用热管系统时，电磁阀（54）截止，单向阀（51）导通，压缩机（52）关闭，循环泵（55）开启，其工作模式与图3相同。当使用热泵系统时，电磁阀（54）导通，单向阀（51）截止，压缩机（52）开启，循环泵（55）关闭，其工作模式与图4相同。