利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统的制作方法

1.本技术涉及节能减排的技术领域，尤其是涉及一种利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统。


背景技术：

2.数据中心空调系统的节能一直是数据中心架构演进、系统优化的方向。目前除了主流冷冻水架构、直接蒸发架构、液体冷却架构外，还有间接蒸发机组架构、大型氟泵机组架构，上述架构的最终源头都是室外空气，在高温时系统能效低，在低温时系统能效高。
3.大型数据中心主要的耗电量主要体现在两个方面，一是服务器、存储等设备的全天候运行，带来了巨大的耗电量；二是数据中心加大机房的散热系统规模和功率，空调设备和风机的全天候运转，这是造成数据中心耗电量过大的第二个原因。
4.目前除了主流冷冻水架构、直接蒸发架构、液体冷却架构外，还有间接蒸发机组架构、大型氟泵机组架构，上述架构的最终源头都是室外空气，在高温时系统能效低，在低温时系统能效高，由于数据中心全年24小时不间断运行，目前的架构均无法满足数据中心的能效运行。


技术实现要素：

5.为了解决目前的数据中心的能效不稳定、冷却耗能高的问题，本技术提供一种利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统。
6.本技术提供的一种利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统采用如下的技术方案：一种利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统，包括总控中心、冷源空气供应系统、输送系统、处理系统以及待散热系统，所述冷源空气供应系统、所述输送系统、所述处理系统、所述待散热系统均与所述总控中心信号连接；所述冷源空气供应系统包括冷源获取装置和温度检测装置，所述冷源获取装置设置于矿洞/山洞；所述输送系统包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道用于连通所述冷源获取装置与所述处理系统，以进行矿洞/山洞内空气的输出；所述第二通道用于将所述待散热系统的热空气回输至矿洞/山洞的内部；所述第三通道用于所述处理系统与外界的连通以吸入室外空气；当所述温度检测装置获取的实际温度值不大于预设温度时，所述总控中心控制所述冷源获取装置启动，并通过所述第一通道传输冷源至所述处理系统进行处理，并将处理后的冷源传输至所述待散热系统；当所述温度检测装置获取的实际温度值大于预设温度时，所述总控中心控制所述冷源获取装置闭合，控制所述第三通道开启，以吸入室外空气。
7.通过采用上述技术方案，利用矿洞/山洞空气作为低温散热源，充分利用自然条
件，实现资源的二次利用，不仅可以实现数据中心的节能减排，还能为数据中心的冷却提供稳定、且温度低于室外空气的冷源，保证数据中心的稳定能效需求。
8.优选地，所述冷源获取装置包括风机、收集机构和框架，所述收集机构设置于所述框架的侧壁；所述风机装设于所述框架，所述风机与所述收集机构的输出口连通；所述收集机构具有喇叭状入口。
9.通过采用上述技术方案，便于对矿洞/山洞内冷空气的收集，满足数据中心冷却所需冷空气量的需求，提高数据中心冷却系统能效。
10.优选地，所述收集机构为收集罩或扩散罩。
11.通过采用上述技术方案，具有空气动力学性能，有效提高风机输送效率以及静压，操作简单，便于组装。
12.优选地，所述待散热系统包括数据中心机房、第一室内风机组件、第二室内风机组件和/或第三室内风机组件；所述第一室内风机组件用于将冷源输入至所述数据中心机房；所述第二室内风机组件用于将所述数据中心机房内的热空气通过所述第二通道回输至矿洞/山洞的内部；所述第三室内风机组件用于将所述数据中心机房内的热空气输送至办公区和/或发电机房，以辅助供暖。
13.通过采用上述技术方案，提供一种对于数据中心的直接冷却架构，直接将矿洞/山洞的冷空气输送至数据中心内部，以进行数据中心机房的散热，结构简单，高效实用。
14.优选地，该系统还包括室外空气供应系统，所述室外空气供应系统与所述总控中心信号连接；所述室外空气供应系统设置于所述第三通道的入口；所述处理系统包括第一风阀装置、第二风阀装置、过滤装置和表冷装置，所述第一风阀装置与所述第一通道连接；所述第二风阀装置与所述第三通道连接；所述第一风阀装置、所述第二风阀装置的出口均与所述过滤装置连接；所述表冷装置设置于所述过滤装置与所述待散热系统之间。
15.通过采用上述技术方案，在矿洞/山洞空气的温度不足时，通过室外空气进行补充，补充的比例可以通过设置的第一风阀装置、第二风阀装置进行调控，满足数据中心冷却所需冷空气量的需求，提高数据中心冷却系统能效。
16.优选地，该数据中心冷却系统还包括与所述总控中心信号连接的空气检测装置；所述空气检测装置用于对矿洞/山洞的空气质量进行检测；当所述空气检测装置检测的实际空气质量低于标准空气质量时，所述总控中心控制所述冷源获取装置闭合，并启动所述第二风阀装置，以吸入室外空气。
17.通过采用上述技术方案，当矿洞/山洞空气的质量达不到数据中心机房的冷源要求时，则可以通过室外空气来补充，补充的比例可以通过设置的第一风阀装置、第二风阀装置进行调控，满足数据中心冷却所需冷空气量的需求，提高数据中心冷却系统能效。
18.优选地，所述处理系统包括换热装置和制冷系统，所述换热装置用于控制通过所述第一通道输入的矿洞/山洞空气与室内侧空气的热交换；
交换后的热空气通过所述第二通道回输至矿洞/山洞的内部、或排出至室外大气、或通过旁支通道输送至办公区和/或发电机房以辅助供暖；所述制冷系统用于对降温后的室内侧空气二次降温，二次降温后的室内侧空气形成所述冷源。
19.通过采用上述技术方案，提供一种对于数据中心的间接冷却架构，将通过制冷系统进行二次降温后的空气作为冷源输入至数据中心内部，以进行数据中心机房的散热；通过制冷系统的引入，进一步保证输入冷源的温度，有效提高数据中心冷却系统的能效。
20.优选地，所述制冷系统为dx直膨式制冷系统或冷冻水制冷系统。
21.通过采用上述技术方案，制冷效果好，便于控制。
22.优选地，所述处理系统包括冷凝系统、制冷系统以及换热装置，所述总控中心控制所述冷源空气供应系统启动，以通过所述第一通道将矿洞/山洞空气输入至所述冷凝系统进行热交换；交换后的热空气通过所述第二通道回输至矿洞/山洞的内部、或排出至室外大气、或通过辅助通道输送至办公区和/或发电机房以辅助供暖；所述制冷系统用于对所述冷凝系统输出的降温后的空气二次降温，二次降温后的空气形成所述冷源；所述换热装置用于对所述数据中心机房内的空气降温；在工作过程中，所述总控中心控制所述换热装置启动，完成机房内空气降温后，控制所述第一室内风机组件启动以进行所述冷源的输入。
23.通过采用上述技术方案，提供一种对于数据中心的辅助冷却架构，通过冷凝后的空气作为制冷系统的输入空气，然后经过制冷系统进行二次降温处理，处理后的空气作为冷源；对于数据中心机房，先通过换热装置对数据中心机房内的空气降温，然后再输入冷源，有效提高数据中心冷却系统的能效。
24.优选地，所述冷凝系统为冷塔、干冷器或室外冷凝器；所述换热装置为蒸发器；所述制冷系统为dx直膨式制冷系统或冷冻水制冷系统。
25.通过采用上述技术方案，制冷效果好，便于控制。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术公开的利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统，利用矿洞/山洞空气作为低温散热源，充分利用自然条件，实现资源的二次利用，不仅可以实现数据中心的节能减排，还能为数据中心的冷却提供稳定、且温度低于室外空气的冷源，保证数据中心的稳定能效需求。
27.2.本技术提供的一种对于数据中心的直接冷却架构，直接将矿洞/山洞的冷空气输送至数据中心内部，以进行数据中心机房的散热，结构简单，高效实用。
28.3.本技术提供的一种对于数据中心的间接冷却架构，将通过制冷系统进行二次降温后的空气作为冷源输入至数据中心内部，以进行数据中心机房的散热；通过制冷系统的引入，进一步保证输入冷源的温度，有效提高数据中心冷却系统的能效。
29.4.本技术提供的一种对于数据中心的辅助冷却架构，通过冷凝后的空气作为制冷系统的输入空气，然后经过制冷系统进行二次降温处理，处理后的空气作为冷源；对于数据
中心机房，先通过换热装置对数据中心机房内的空气降温，然后再输入冷源，有效提高数据中心冷却系统的能效。
附图说明
30.图1是本技术的框架结构示意图。
31.图2是本技术中的第一种具体实施例的框架示意图。
32.图3是本技术中的第二种具体实施例的框架示意图。
33.图4是本技术中的第三种具体实施例的框架示意图。
具体实施方式
34.以下结合附图1至附图4对本技术作进一步详细说明。
35.本技术实施例公开一种利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统。
36.参照图1，包括总控中心（图中未示出）、冷源空气供应系统、输送系统、处理系统以及待散热系统，冷源空气供应系统、输送系统、处理系统、待散热系统均与总控中心信号连接，形成全自动的智能控制，无需人工参与，有效降低人工成本，同时保证系统的高效、精准的运行。
37.其中，冷源空气供应系统包括冷源获取装置和温度检测装置，其中，冷源获取装置设置于矿洞/山洞，用于获取矿洞/山洞内的冷空气；温度检测装置用于实时获取矿洞/山洞内的空气温度，并传输至总控中心。
38.输送系统包括第一通道、第二通道和第三通道，第一通道用于连通冷源获取装置与处理系统，以进行矿洞/山洞内空气的输出；第二通道用于将待散热系统的热空气回输至矿洞/山洞的内部；第三通道用于处理系统与外界的连通以吸入室外空气。
39.当温度检测装置获取的实际温度值不大于预设温度时，总控中心控制冷源获取装置启动，并通过第一通道传输冷源至处理系统进行处理，并将处理后的冷源传输至待散热系统，矿洞/山洞内的冷空气温度低于室外空气温度，或者远远低于室外空气温度，利用矿洞/山洞内的冷空气作为直接冷源，为数据中心直接供冷或为数据中心冷却系统室外设备进行散热，从而提高数据中心冷却系统能效，降低电能消耗。
40.当温度检测装置获取的实际温度值大于预设温度时，总控中心控制冷源获取装置闭合，控制第三通道开启，以吸入室外空气，由于将待散热系统的热空气回输至矿洞/山洞内部作为循环空气补给，当冷源获取装置所处区域的空气高于预设温度时，则停止从矿洞/山洞内抽取空气，进而转换为室外空气的补充，作为冷源供应，为数据中心的冷却提供稳定、且温度低于室外空气的冷源，保证数据中心的稳定能效需求。
41.本技术利用矿洞/山洞内空气常年处于较低温度、低于室外环境温度的特点，为数据中心直接供冷或为数据中心冷却系统室外设备进行散热，从而提高数据中心冷却系统能效,降低电能消耗。
42.具体地，冷源获取装置包括风机、收集机构和框架，收集机构设置于框架的侧壁；风机装设于框架，风机与收集机构的输出口连通；收集机构具有喇叭状入口。在本实施例中，收集机构优选为收集罩或扩散罩。
43.该风机可以正转、反转，即可以将矿洞/山洞中的空气抽出来输送必要的位置，也
可以将室外的空气输送到矿洞/山洞中另作他用，正转、反转会根据空气质量、矿洞/山洞和室外空气的温度差异、气流组织需要进行综合选择。
44.收集罩/扩散罩是为提高风机输送效率、静压的装置，是具有空气动力学性能的装置，设置于风机前、后。收集机构整体设置于方形、圆形的框架上，具有模块化和简单安装的特点，可以根据需要进行单台、多台的横向、竖向的组合，以便于达到空气流量或静压的需求；同时该装置完全实现模块化设计、交付，可以大大降低运维检修、维护的时间、成本。
45.参照图2，进一步地，当该系统采用直接冷却架构方式时，直接将矿洞/山洞的冷空气输送至数据中心内部，以进行数据中心机房的散热。
46.具体地，待散热系统包括数据中心机房、第一室内风机组件、第二室内风机组件和/或第三室内风机组件；第一室内风机组件用于将冷源输入至数据中心机房，在本实施例中，冷源即为矿洞/山洞中的冷空气。
47.第二室内风机组件用于将数据中心机房内的热空气通过第二通道回输至矿洞/山洞的内部，作为矿洞/山洞内部的空气补充。
48.第三室内风机组件用于将数据中心机房内的热空气输送至办公区和/或发电机房，以辅助供暖，实现资源的多重利用。
49.该系统还包括室外空气供应系统，室外空气供应系统与总控中心信号连接，室外空气供应系统设置于第三通道的入口，用于进行室外空气的输入控制。
50.处理系统包括第一风阀装置、第二风阀装置、过滤装置和表冷装置，第一风阀装置与第一通道连接；第二风阀装置与第三通道连接；第一风阀装置、第二风阀装置的出口均与过滤装置连接；表冷装置设置于过滤装置与待散热系统之间，在矿洞/山洞空气的温度不足时，通过室外空气进行补充，补充的比例可以通过设置的第一风阀装置、第二风阀装置进行调控，满足数据中心冷却所需冷空气量的需求，提高数据中心冷却系统能效。
51.该数据中心冷却系统还包括与总控中心信号连接的空气检测装置，空气检测装置用于对矿洞/山洞的空气质量进行检测；当空气检测装置检测的实际空气质量低于标准空气质量时，总控中心控制冷源获取装置闭合，并启动第二风阀装置，以吸入室外空气；当矿洞/山洞空气的质量达不到数据中心机房的冷源要求时，则可以通过室外空气来补充，补充的比例可以通过设置的第一风阀装置、第二风阀装置进行调控，满足数据中心冷却所需冷空气量的需求，提高数据中心冷却系统能效。
52.参照图3，进一步地，当该系统采用间接冷却架构方式时，将通过制冷系统进行二次降温后的空气作为冷源输入至数据中心内部，以进行数据中心机房的散热；通过制冷系统的引入，进一步保证输入冷源的温度，有效提高数据中心冷却系统的能效。
53.处理系统包括换热装置和制冷系统，换热装置用于控制通过第一通道输入的矿洞/山洞空气与室内侧空气的热交换；交换后的热空气通过第二通道回输至矿洞/山洞的内部、或排出至室外大气、或通过旁支通道输送至办公区和/或发电机房以辅助供暖；制冷系统用于对降温后的室内侧空气二次降温，二次降温后的室内侧空气形成该冷源。
54.其中，制冷系统为dx直膨式制冷系统或冷冻水制冷系统，制冷效果好，便于控制。
55.参照图4，进一步地，当该系统采用辅助冷却架构方式时，通过冷凝后的空气作为制冷系统的输入空气，然后经过制冷系统进行二次降温处理，处理后的空气作为冷源；对于数据中心机房，先通过换热装置对数据中心机房内的空气降温，然后再输入冷源，有效提高
数据中心冷却系统的能效。
56.具体地，处理系统包括冷凝系统、制冷系统以及换热装置，总控中心控制冷源空气供应系统启动，以通过第一通道将矿洞/山洞空气输入至冷凝系统进行热交换；交换后的热空气通过第二通道回输至矿洞/山洞的内部、或排出至室外大气、或通过辅助通道输送至办公区和/或发电机房以辅助供暖；制冷系统用于对冷凝系统输出的降温后的空气二次降温，二次降温后的空气形成该冷源；换热装置用于对数据中心机房内的空气降温；在工作过程中，总控中心控制换热装置启动，完成机房内空气降温后，控制第一室内风机组件启动以进行冷源的输入。
57.冷凝系统为冷塔、干冷器或室外冷凝器；换热装置为蒸发器；制冷系统为dx直膨式制冷系统或冷冻水制冷系统，制冷效果好，便于控制。
58.本技术实施例一种利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却系统的实施原理为：通过本技术公开的方案，利用矿洞/山洞内空气常年处于较低温度、低于室外环境温度的特点，为数据中心直接供冷或为数据中心冷却系统室外设备进行散热，从而提高数据中心冷却系统能效,降低电能消耗。
59.进一步地，本技术还包括一种利用矿洞或山洞冷空气的数据中心冷却方法，具体包括以下步骤：获取矿洞/山洞内部的实际温度值；判断该实际温度值是否大于预设温度；当实际温度值不大于预设温度时，启动冷源获取装置，并通过第一通道传输冷源至处理系统进行处理，并将处理后的冷源传输至待散热系统；当实际温度值大于预设温度时，闭合冷源获取装置，控制第三通道开启，以吸入室外空气。
60.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。