一种服务器加装热管换热器的数据中心复合冷却系统的制作方法

本发明涉及一种服务器加装热管换热器的数据中心复合冷却系统及工作方法，属于数据机房散热和热管换热技术领域。

背景技术：

数据中心(又称机房)现已成为国民经济发展中的重要组成部分，是推进国家科技工业信息化和数字化的主要支柱。随着我国通信事业的蓬勃发展，电子计算机本身以及集成化程度越来越高，数据中心机房建设中出现了高热密度问题，高密高热通信机房存在着容易产生局部过热，空调能耗较大以及机房利用率不高的问题。在高性能数据机房中，局部热点的温度可达30℃-40℃，这会降低局部热点周围服务器的使用寿命。

虽然近年来不少学者致力于研究数据机房气流组织调节和优化系统，并且关于将热管换热技术应用于数据中心的研究也层出不穷，如专利cn201521067250.3提出一种可精确调整气流组织的数据中心机柜，该专利在架空地板以下设置了竖直可调挡截流导向板，但只能改善不同位置机柜的散热不均匀现象，不能深入机柜内部对单个机柜的局部热点进行改善；专利201110215178.4提出一种通信数据机房用热管式换热系统及其热交换方法，该系统即为一台热管换热器，壳体内的热管为重力式热管及散热翅片，能够一定程度上降低机房能耗过高的问题，缓解空调设备能耗过高带来的用电压力。但是该专利没有涉及到避免机房内的冷热气流掺混，因此其无法高效地解决机房散热问题，机房的能耗降低程度不大；并且该系统采用的是立式热管换热器，热管竖直安装在壳体内，热管的冷凝段位于加热段的正上方，因此整个系统的高度较高，对墙壁的凿墙开洞和承重都有很高的要求，对于机房尺寸要求较高。

本发明采用一种服务器加装热管换热器的数据中心复合冷却系统，服务器散发的热量通过传统架空地板送回风方式和安装在其上方的热管换热器的蒸发段共同来消除，改善了数据机房局部点过热的现象，换热效率更高，保障数据中心内信息系统设备的良好运行环境。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种服务器加装热管换热器的数据中心复合冷却系统，对数据机房的热环境进行优化，使机柜内服务器更高效的散热，同时降低了机柜的局部温度，消除了局部热点，并提高了空调系统的能源使用效率。

该系统为一个数据机房复合冷却系统，传统空调冷却技术与热管换热技术共同作用。

上述数据机房复合冷却系统选取一个1排共6机柜的采用封闭冷通道的地板送风，以回风口回风，并在服务器上方加装热管换热器的数据机房为应用实例。

上述数据机房复合冷却系统包括：

机柜(1)，第一热管换热器(2-1)，第二热管换热器(2-2)，第三热管换热器(2-3)，第四热管换热器(2-4)，第五热管换热器(2-5)，第一服务器(3-1)，第二服务器(3-2)，第三服务器(3-3)，第四服务器(3-4)，第五服务器(3-5)，地板下静压箱(4)，阀门(5)，水箱(6)，泵(7)，第一水箱出口(8)，第一水箱进口(9)，第二水箱进口(10)和第二水箱出口(11)；

其中，第一热管换热器(2-1)，第二热管换热器(2-2)，第三热管换热器(2-3)，第四热管换热器(2-4)，第五热管换热器(2-5)的蒸发部分安装在第一服务器(3-1)，第二服务器(3-2)，第三服务器(3-3)，第四服务器(3-4)，第五服务器(3-5)上方，冷却部分与外部环境连接，第一热管换热器(2-1)，第二热管换热器(2-2)，第三热管换热器(2-3)，第四热管换热器(2-4)，第五热管换热器(2-5)分别与水箱(6)中提供的冷却水相接触；

第一水箱出口(8)和泵(7)第一端相连，泵(7)第二端和安装在管路上的阀门(5)第一端相连，阀门(5)第二端和第一水箱进口(9)相连，第二水箱进口(10)与市政管网供水管路相连，第二水箱出口(11)与市政管网回水管路相连。

在服务器加装热管换热器的数据中心复合冷却系统中，工作状态下的第一服务器(3-1)，第二服务器(3-2)，第三服务器(3-3)，第四服务器(3-4)和第五服务器(3-5)散发的热量通过传统架空地板送回风方式和安装在其上方的第一热管换热器(2-1)，第二热管换热器(2-2)，第三热管换热器(2-3)，第四热管换热器(2-4)，第五热管换热器(2-5)的蒸发段来消除。

第一服务器(3-1)，第二服务器(3-2)，第三服务器(3-3)，第四服务器(3-4)和第五服务器(3-5)产生的热量经由第一热管换热器(2-1)，第二热管换热器(2-2)，第三热管换热器(2-3)，第四热管换热器(2-4)，第五热管换热器(2-5)的蒸发段传递到冷凝段。

第一热管换热器(2-1)，第二热管换热器(2-2)，第三热管换热器(2-3)，第四热管换热器(2-4)，第五热管换热器(2-5)的冷凝段与水箱(6)提供的冷却水进行换热，市政管网提供的冷却水从第二水箱进口(10)进入水箱(6)，从第一水箱出口(8)流出，流经泵(7)，升温后经过阀门(5)和第一水箱进口(9)流回水箱，从第二水箱出口(11)排出，将热量传递到外部环境。

热管的传热具有单向性，热管能够自动启动，而无需额外的动力，热管启动后，服务器产生的热量从热管的蒸发段传向冷凝段。

热管换热器和机房空调属于共同作用关系，并且热管换热器更贴近服务器，服务器产生的热量大部分通过热管传递给来自水箱的冷却水，少部分热量负荷由机房空调来承担。

本发明所采用数据机房复合冷却系统改善了数据机房服务器局部过热现象，提高了数据机房制冷效率，保障数据中心内信息系统设备的良好运行环境，提高制冷系统能效和节省能源成本的目的，且安装简单易行。

附图说明

附图1是本发明专利在机柜内的布置图。

附图1中的标号名称：1、机柜，2-1、第一热管换热器，2-2、第二热管换热器，2-3、第三热管换热器，2-4、第四热管换热器，2-5、第五热管换热器，3-1、第一服务器，3-2、第二服务器，3-3、第三服务器，3-4、第四服务器，3-5、第五服务器，4、地板下静压箱。

附图2是本发明专利的原理图。

附图2中的标号名称：2-1、第一热管换热器，2-2、第二热管换热器，2-3、第三热管换热器，2-4、第四热管换热器，2-5、第五热管换热器，5、阀门，6、水箱，7、泵，8、第一水箱出口，9、第一水箱进口，10、第二水箱进口和11、第二水箱出口。

附图3是本发明专利热管换热器的图。

附图3中的标号名称：12、隔板，13、壳体，14、热管。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种数据机房冷却系统为服务器加装热管换热器的数据中心复合冷却系统。

选取一个1排共6机柜的采用封闭冷通道的地板送风，以回风口回风，并在服务器上方加装热管换热器的数据机房为例说明上述使用热管换热器的数据机房复合冷却系统的实施方式。

上述数据机房复合冷却系统由机柜1，第一热管换热器2-1，第二热管换热器2-2，第三热管换热器2-3，第四热管换热器2-4，第五热管换热器2-5，第一服务器3-1，第二服务器3-2，第三服务器3-3，第四服务器3-4，第五服务器3-5，地板下静压箱4，阀门5，水箱6，泵7等部件组成。

当数据机房复合冷却系统开始工作时，在服务器加装热管换热器的数据中心复合冷却系统中，第一服务器3-1，第二服务器3-2，第三服务器3-3，第四服务器3-4和第五服务器3-5散发的热量通过传统架空地板送回风方式和安装在其上方的第一热管换热器2-1，第二热管换热器2-2，第三热管换热器2-3，第四热管换热器2-4，第五热管换热器2-5的蒸发段来消除。

第一服务器3-1，第二服务器3-2，第三服务器3-3，第四服务器3-4和第五服务器3-5产生的热量经由第一热管换热器2-1，第二热管换热器2-2，第三热管换热器2-3，第四热管换热器2-4，第五热管换热器2-5的蒸发段传递到冷凝段。

第一热管换热器2-1，第二热管换热器2-2，第三热管换热器2-3，第四热管换热器2-4，第五热管换热器2-5的冷凝段与水箱6中提供的冷却水进行换热，服务器热量被冷却水吸收，市政管网提供的冷却水升温后经阀门5和第一水箱进口9流回水箱，从第二水箱出口11排出，将热量传递到外部环境。