一种机柜及数据机房冷却系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种机柜及数据机房冷却系统。


背景技术：

[0002]
随着人工智能、云计算、大数据等分布式计算架构的创新和发展，作为信息基础设施的数据机房承担的业务量越来越大。机房内的服务器等设备发热量大，需要全年不间断供冷。
[0003]
目前，机房内安装有制冷设备，利用该制冷设备可以对机房内的多个机柜进行冷却，即采用了集中式的制冷方式。然而，不同厂家的服务器设备的进出口方向没有统一的标准，多个服务器在机柜内的进风口、出风口分布位置不统一，机房内容易出现送风不均匀、冷热气流混合等现象，从而导致制冷设备的制冷效率低下。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的实施例提供一种机柜及数据机房冷却系统，用于解决相关技术中集中制冷式制冷效率低下的技术问题。
[0005]
为达到上述目的，第一方面，本实用新型实施例提供了一种机柜，包括机柜本体和设置于机柜本体内的多个服务器，机柜本体内还设有制冷设备，制冷设备的进风口通过进风管道连通至机柜本体的外部，制冷设备的出风口位于机柜本体的内部；多个服务器的进风口位于机柜本体的内部，每个服务器的出风口均通过排风管道连通至机柜本体的外部。
[0006]
第二方面，本实用新型实施例提供了一种数据机房冷却系统，包括室外机以及上述的机柜，室外机通过进液管与回气管与制冷设备连通，以形成换热回路。
[0007]
本实用新型实施例提供的机柜及数据机房冷却系统，在每个机柜的机柜本体内设置制冷设备，制冷设备位于机柜的内部，更加靠近发热源(服务器)，可以利用机柜本体内的制冷设备输出的冷空气对其内的多个服务器进行针对性的近端有效供冷，制冷效率较高。另外，机柜本体的内的多个服务器的出风口均通过排风管道连通至机柜本体的外部，避免出现冷热气流混合的现象，提升制冷效率。具体的，机柜本体外部的气体经进风管道导入制冷设备内，在制冷设备内换热实现冷却，冷却后的气体从制冷设备的出风口送入机柜本体的内部，机柜本体内的冷气从服务器的进风口冷却服务器后从服务器的出风口排至排风管道，由排风管道将热气排放至机柜本体的外部。由上述可知，本实用新型实施例的机柜及数据机房冷却系统能够对机柜内的服务器实现近端供冷，并避免出现冷热气流混合的现象，有利于提高制冷效率，确保数据机房冷却系统(包括数据机房内的各制冷设备以及与其连通的室外冷却系统)的节能性和可靠性。
附图说明
[0008]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]
图1为本实用新型实施例提供的机柜的结构示意图；
[0010]
图2为本实用新型实施例提供的机柜的制冷设备的结构示意图；
[0011]
图3为本实用新型实施例提供的数据机房冷却系统的室内侧的结构示意图。
[0012]
附图标记：
[0013]
1-机柜本体；2-服务器；3-制冷设备；31-风机模块；32-换热模块；321-室内换热器；33-分风模块；331-百叶面板；4-进风管道；5-排风管道；6-导风管道；7-进液管；71-电子膨胀阀；8-回气管；81-温度传感器；82-压力传感器；9-控制器。
具体实施方式
[0014]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0015]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
[0016]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0017]
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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0018]
本实用新型实施例提供了一种机柜。如图1所示，包括机柜本体1和设置于机柜本体1内的多个服务器2，机柜本体1内还设有制冷设备3，制冷设备3的进风口通过进风管道4连通至机柜本体1的外部，制冷设备3的出风口位于机柜本体1的内部；多个服务器2的进风口位于机柜本体1的内部，每个服务器2的出风口均通过排风管道5连通至机柜本体的外部。
[0019]
本实用新型实施例提供的机柜，如图1所示，在每个机柜的机柜本体1内设置制冷设备3，制冷设备3位于机柜的内部，更加靠近发热源(服务器2)，可以利用机柜本体1内的制冷设备3输出的冷空气对其内的多个服务器2进行针对性的近端有效供冷，制冷效率较高。另外，机柜本体1的内的多个服务器2的出风口均通过排风管道5连通至机柜本体1的外部，避免出现冷热气流混合的现象，提升制冷效率。具体的，机柜本体1外部的气体经进风管道4导入制冷设备3内，在制冷设备3内换热实现冷却，冷却后的气体从制冷设备3的出风口送入机柜本体1的内部，机柜本体1内的冷气从服务器2的进风口冷却服务器2后从服务器2的出
风口排至排风管道5，由排风管道5将热气排放至机柜本体1的外部。由上述可知，本实用新型实施例的机柜及数据机房冷却系统能够对机柜内的服务器2实现近端供冷，并避免出现冷热气流混合的现象，有利于提高制冷效率，确保数据机房冷却系统(包括数据机房内的各制冷设备3以及与其连通的室外冷却系统)的节能性和可靠性。
[0020]
需要说明的是，上述进风管道4与排风管道5通常为隔热管，即进风管道4与排风管道5所用的材料具有较好的绝热性，这样可以降低机柜本体1内的冷气流与进风管道4或排风管道内5的热气流进行间接的热交换造成冷量损失。
[0021]
其中，空气洁净度、空气湿度等会对服务器2的使用寿命造成影响，为了保证服务器2满足设计的使用寿命，机柜本体1内的空气质量应满足预设指标。此时，为了避免外部空气进入机柜本体1内部并对机柜本体1的空气质量造成不良的影响，多个排风管道5通过导风管道6与进风管道4连通，以形成闭式循环。此时，机柜本体1内的空气通过进风管道4、排风管道5以及导风管道6形成闭式循环，因此，能够保证空气循环过程中空气质量稳定，确保被冷却设备即服务器2满足设计使用寿命，机柜本体1内的服务器2长期运行更加稳定可靠。
[0022]
可以理解的是，为了保证机柜本体1内的冷量不会快速流失，机柜本体1的外壁设置有保温层，保温层的厚度可以结合外界环境露点温度以及保温导热系数等经计算确定。其中，保温层可以采用绝热材料，例如，保温层的材料为石棉、硅藻土、泡沫塑料、玻璃纤维、泡沫玻璃混凝土、硅酸钙中的一种或多种组合，当然，除了上述的材料之外，保温层还可以选择其他材料制成，在此不再一一列举。
[0023]
进一步的，为了防止保温层的外表面凝结露水，保温层的外表面的温度比外界环境露点温度高2℃以上，以避免机柜本体1的外侧凝结露水滴落到地面上造成安全隐患。
[0024]
上述机柜内的服务器2的数量及其设置方式，可以根据实际需要选择设置。示例性的，如图1和图2所示，多个服务器2可以在机柜本体1内沿上下方向排成一列，制冷设备3位于一列的服务器2的上方或下方。此处，遵循“热气流上升，冷气流下沉”的规律，制冷设备3通常位于一列的服务器2的上方，冷气流可以快速下沉进入服务器2的进风口对服务器2进行冷却，可以获得较好的气流组织，有利于提高制冷效率。
[0025]
需要说明的是，图1中仅提供了一列的服务器2的进风口位于同一侧的情况进行示例，目的在于更加清晰的说明本实用新型实施例，并不能构成对本实用新型实施范围的限定。
[0026]
进一步的，多个服务器2的进风口的位置并不统一，多个服务器2的进风口可能朝向机柜本体1除后壁外的任一侧壁以及与后壁相对的门体。基于此，为了避免由于送风不均匀导致不同侧进风口的服务器2的冷却效率差异较大的情况的发生，参照图1和图2，上述制冷设备3包括壳体，从机柜本体1的后壁到机柜本体1的门体的方向，壳体内依次设置有风机模块31、换热模块32以及分风模块33，分风模块33位于一列的服务器2的正上方，分风模块33对应的壳体的侧壁呈百叶窗结构。也就是说，分风模块33对应的壳体的侧壁由多片间隔分布的叶片组成，相邻的叶片间形成制冷设备3的出风口，这样经换热模块32冷却后的冷气通过分风模块33所对应的壳体的不同侧壁上的多个通风口共同送风，可以对机柜本体1内的一列的服务器2可能具有出风口的多侧均匀送风，有利于提高制冷设备3的制冷效率。
[0027]
此处，制冷设备3的进风口通常设置在壳体远离分风模块33的一侧，即设置在壳体靠近机柜本体1的后壁的一侧，这样有利于气流快速通过，进出风顺畅；同时，进风管道4可
以直接穿过机柜本体1的后壁设置，进风管道4在机柜本体1内的长度较短，便于设置。
[0028]
进一步的，参照图1和图2，上述分风模块33对应的壳体的侧壁由多个百叶面板331组成，每个百叶面板331对应一列的服务器2的一侧，且百叶面板331的叶片可转动，以调整百叶面板331处的气流量。其中，调整百叶面板331处的气流量包括完全阻止气流通过。此时，在多个服务器2中的至少有两个服务器2的进风口位于该列服务器2的不同侧的情况下，百叶面板331的气流量可以根据其对应侧的服务器2的进风口的数量进行调整，例如，服务器2的进风口的数量多的一侧对应的百叶面板331的气流量较大。特别的，当运行的服务器2的进风口都位于同一侧时，可以调整叶片使其他侧的百叶面板331关闭，冷气仅从运行的服务器2的进风口的一侧对应的百叶面板331上的出风口通过，针对性的进行送风，提高制冷效率。由上述可知，本实用新型实施例的机柜的制冷设备3可以根据服务器2的进风口的分布情况调整相应的百叶面板331，进而控制送风量，按需针对性的对相应的服务器2进行送风，有利于提高制冷设备3的制冷效率。
[0029]
其中，上述风机模块31包括第一风机和第二风机，第一风机与第二风机冗余配置。也就是说，第一风机与第二风机为重复配置系统的部件，当其中一个发生故障时，另一个可以介入并替代故障的部件工作，保证不停机的维修，制冷设备3整体的可靠性高。
[0030]
在一些实施例中，参照图2和图3，上述换热模块32包括室内换热器321，室内换热器321的种类不唯一。例如，室内换热器321为板式换热器；又例如，室内换热器321为管式换热器。应理解，相比于管式换热器，板式换热器传热效率较高、体积较小、占地面积较小、结构简单，易于搬运安装，且板式换热器热量调节灵活，可随换热需求增加而增多板片而不需要更换任何设备；基于此，上述室内换热器321通常采用板式换热器。
[0031]
本实用新型实施例提供了一种数据机房冷却系统，参照图1、图2和图3，包括室外机以及上述机柜，室外机通过进液管7与回气管8与制冷设备3连通，以形成换热回路。
[0032]
本实用新型实施例提供的数据机房冷却系统所解决的技术问题以及取得的技术效果，与上述实施例中的机柜所解决的技术问题以及取得的技术效果相同，在此不再赘述。
[0033]
其中，上述室外机可以包括冷水机组和自然冷却装置，冷水机组与自然冷却装置均与机柜本体1内的制冷设备3连通，即该机房冷却系统同时支持机械冷和自然冷两种制冷方式。同时，可在数据机房内外设置温度检测装置，并根据检测结果选择使用冷水机组或自然冷却装置进行制冷，进而在保证制冷效果的同时，充分利用自然冷源，节省系统能耗。
[0034]
此处，自然冷却装置可以为干冷器或冷却塔。选用冷却塔时，冷却塔还自带喷淋水装置，当检测装置检测到室外温度高于设定值时，开启喷淋水装置能够进一步提升自然冷却的制冷效果。通过设置干冷器或冷凝塔，可以间接利用自然冷源，并在自然冷源不足时采用机械制冷补充，在保证制冷效果的同时还能够有效减少能耗。
[0035]
另外，室外机通过进液管7与回气管8与制冷设备3连通需要穿过机柜本体1，鉴于机柜本体1的后壁便于设置，一般来说，进液管7和回气管8穿过机柜本体1的后壁与制冷设备3连通，不影响用户打开关闭机柜的门体，空间利用率高，且便于设置。
[0036]
在一些实施例中，如图2和图3所示，上述室外机包括室外换热器及压缩机，数据机房冷却系统还包括控制器9、温度传感器81、压力传感器82以及电子膨胀阀71，电子膨胀阀71设置在进液管7上，温度传感器81以及压力传感器82均设置在回气管8上，温度传感器81用于检测回气管8内的冷媒温度，压力传感器82用于检测回气管8内的冷媒压力；控制器9分
别与温度传感器81、压力传感器82以及电子膨胀阀71电连接，控制器9能够根据压力传感器82的检测信息以及温度传感器81的检测信息控制电子膨胀阀71的开度，以保证合适的供液量与合适的过热度，避免压缩机产生“湿压缩”现象。一般来说，合适的过热度为4℃～6℃。
[0037]
具体的，压力传感器82检测回气管8的蒸发压力，并输出电流信号；温度传感器81检测回气管8内的冷媒温度，输出电阻值信号；控制器9接收电流信号以及电阻值信号，经过计算发出脉冲信号控制电子膨胀阀71的开度。
[0038]
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0039]
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。