一种双系统互备机柜热管背板排热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数据中心机房环境控制技术领域，具体涉及一种双系统互备机柜热管背板排热系统。
【背景技术】
[0002]全球数据中心总量超过300万个，耗电量占到全球总电量的1.1%_1.5%，我国数据中心发展迅猛，总量已超过40万个，年耗电量超过全社会用电量的1.5%，其中大多数数据中心的PUE仍普遍大于2.2，与国际先进水平相比有较大差距。数据中心IT设备需要全天候进行散热，通常数据中心内采用精密空调或者机械冷源进行制冷，而随着数据机房的快速发展，每年机房的耗电量以20%的速度快速增长，而其中在数据机房中空调的能耗占到35% -45%，某些机房空调占比更高。数据中心现有的冷却方式通常为先冷却环境再冷却设备，如GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》中所述A、B类机房要求环境温度23°C 土 1°C，而实际数据中心服务器机柜内温度可达45°C左右，如采用直接冷却设备的理念，可有效减少冷负荷浪费，尤其根据不同地域及季节周期性变化，结合自然冷源与机械冷源技术，采用双系统互备机柜热管背板排热系统对服务器机柜进行冷却，大幅度减少甚至完全替代实现精密空调的使用，一方面可有效降低PUE，提高能效利用率，另一方面可有效解决由于精密空调机组气流组织不合理造成局部热点等问题；同时，通过空调机组的完全替代，有效提高机房空间利用率，可布置更多服务器机柜，从而可有效提高经济效益及节地的效果；此外，双系统互备机柜热管背板排热系统采用相对独立的管翅式换热器，在实现冗余的同时，降低末端风阻，实现铝翅片共用，从而有效保证散热系统的有效性与安全性。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于充分利用自然冷源及能效比较高的机械冷源，并通过双系统互备机柜热管背板排热系统结构的合理设置，大幅度减少甚至完全替代传统精密空调的能耗，有效降低数据中心PUE值，达到节能减排的效果，并提高散热系统的冗余性、安全性与有效性；另外，通过排热系统结构的布置，可优化气流组织，实现精确制冷，改变传统精密空调“先冷环境后冷设备”的传统理念，有效提高冷量利用效率，解决局部热点问题的产生；同时，通过该系统的机柜背板安装方式，可有效提高数据中心空间的利用率，提高服务器机柜的布置数量，有效的提高经济效益并达到节地的效果。
[0004]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:本实用新型提供的技术方案它包括自然冷源单元、机械冷源单元、冷量分配单元、机柜末端热管背板换热单元、循环栗组、过滤器、压力储液罐、供回水管路、传感器等。自然冷源单元依次与机械冷源单元并联或串联、与所述冷量分配单元、机柜末端热管背板换热单元串联。
[0005]进一步地，所述机柜末端热管背板换热单元采用双系统管翅式热管换热器，所述双系统内循环相互独立，末端换热器上采用同一个散热翅片。这样其中任何一路出现故障，另一路换热系统能够充分利用散热翅片，独立保证机柜散热量。
[0006]进一步地，所述自然冷源单元与机械冷源单元采用并联或串联的方式与所述冷量分配单元连接。
[0007]进一步地，所述冷量分配单元采用管壳式换热器或板式换热器。既可根据机房要求，采用独立系统为机柜排热系统单元提供冷量，也可将冷量分配单元中换热器互为备份地为机柜排热系统提供冷量，实现冗余布置。
[0008]进一步地，所述的机柜末端热管背板换热单元通过铰链结构连接，设置在机柜前方或机柜背面。设置在机柜前方作为冷却前板，设置在机柜背面作为冷却背板，冷却前板、背板通过铰链等结构连接，能够有效开启，从而不影响机柜内电子元器件的检修与维护。
[0009]进一步地，所述的自然冷源单元采用风冷冷凝器或冷却塔，更进一步地，所述的自然冷源单元采用携带潜热预冷却装置的风冷冷凝器。
[0010]进一步地，所述的自然冷源单元、机械冷源单元、循环栗组及机柜末端热管背板换热单元采用变频电机及启停台数来控制系统的供回温度及流量，从而保证系统的安全性、设备的节能性。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0012]1、本实用新型通过机柜末端热管背板换热单元双系统互备结构的布置，可有效提高机柜末端换热的安全性。一方面提高了冗余换热，保证了末端散热系统的备份；另一方面末端采用的两路铜管散热翅片换热器共用换热散热翅片，可有效降低末端风阻，提高了单个系统换热的效率，在一路出现故障时，故障的一路不会对有效的末端换热单元造成过大的系统阻力，保证单系统散热的有效性。
[0013]2、本实用新型通过在数据中心内设置该系统，可充分利用自然冷源，大幅度减少甚至完全替代传统的精密空调，提高制冷系统能效比，有效降低PUE，提高能量的利用效率。
[0014]3、本实用新型通过在数据中心内设置该系统，数据中心内的冷却方式打破原有的“先冷环境后冷设备”的观点，可合理的优化气流组织，实现精确制冷，避免由于气流不均造成和引起的服务器机柜局部高温及“局部热岛”现象。
[0015]4、本实用新型通过该系统的设置，可有效提高数据中心的空间利用效率，同比可布置更多的机柜，有效的提高经济效益并达到节地的目的。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的自然冷源单元采用闭式冷却塔的并联系统示意图；
[0017]图2为本实用新型的自然冷源单元采用风冷冷凝器的并联系统示意图；
[0018]图3为本实用新型的自然冷源单元与机械冷源单元串联系统示意图；
[0019]图4为本实用新型的冷量分配单元与末端换热单元系统布置示意图；
[0020]图5为本实用新型的末端换热单元管路系统走向示意图；
[0021]图6为本实用新型的双系统互备机柜末端热管背板换热单元布置于机柜进风口侧示意图；
[0022]图7为本实用新型的双系统互备机柜末端热管背板换热单元布置于机柜出风口侧示意图；
[0023]图8为本实用新型的末端双系统互备管翅结构换热单元主视及剖视示意图；
[0024]图9为图8的A-A视图；
[0025]图10为本实用新型的末端双系统互备管翅结构换热单元轴视示意图。
[0026]图中:1自然冷源单元，1-1冷却塔，1-2水处理装置，1-3储压罐，1-4电动调节阀，1-5带本地显示压力传感器，1-6循环栗组，1-7带本地显示温度传感器，1-8带本地显示流量传感器，1-9风冷冷凝器，1-10湿膜装置，1-11湿膜装置回水管，1-12湿膜装置供水管，1-13循环水箱供水管，1-14循环水箱(含循环栗)，1-15排水溢水管，2机械冷源单元，2-1机械冷源，3冷量分配单元，4机柜末端热管背板换热单元，4-1机柜排热系统热管液管支管，4-2机柜排热系统热管气管支管，4-3机柜排热系统热管气管干管，4-4机柜排热系统热管液管干管，4-5机柜末端换热器，4-6机柜排热系统热管风机，5三通换向阀，6冷却液供水管，7冷却液回水管。
【具体实施方式】
[0027]为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0028]参见图1-图10，本实用新型所描述的双系统互备机柜热管背板排热系统包括自然冷源单元1、机械冷源单元2、冷量分配单元3、机柜末端热管背板换热单元4、循环栗组1-6、过滤器、压力储液罐、供回水管路、传感器等。自然冷源单元I依次与机械冷源单元2并联或串联、与冷量分配单元3、机柜末端热管背板换热单元4串联。
[0029]其中，自然冷源单元I包括冷却塔1-1，水处理装置1-2，储压罐1-3，电动调节阀1-4，带本地显示压力传感器1-5，循环栗组1-6，带本地显示温度传感器1-7、带本地显示流量传感器1-8、风冷冷凝器1-9、湿膜装置1-10、湿膜装置回水管1-11、湿膜装置供水管1-12、循环水箱供水管1-13、循环水箱(含循环栗)1-14、排水溢水管1-15。冷却塔1_1通过阀门与水处理装置1-2，储压罐1-3连接。自然冷源单元I与机械冷源单元2之间还设置电动调节阀1-4，带本地显示压力传感器1-5，循环栗组1-6，带本地显示温度传感器1-7。
[0030]机械冷源单元2包括机械冷源2-1、水处理装置1-2，储压罐1-3，电动调