CN102548357B - 数据机房 - Google Patents
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Abstract
一种数据机房，用以对一热源进行散热。数据机房包含一第一腔室、一第二腔室及一热管。热源位于第一腔室内。第二腔室则邻近第一腔室。此外，热管具有一蒸发端与一凝结端，蒸发端位于第一腔室内，凝结端位于第二腔室内。其中，热管通过蒸发端吸收第一腔室的热能，并且将热能传递至凝结端，并通过凝结端将热能排除。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据机房(散热机房)，特别涉及一种可避免电子设备受到空气污染的数据机房。
背景技术
传统的数据机房的冷却方法，大部分是利用一般住宅或办公大楼的空调系统，或是引用冷热道的设计。以空调系统为例，其是由一压缩机将一冷媒压缩成高温高压的冷媒气体，送入一冷凝器中。接着再由一冷却水塔配合一泵将冷却流体送入冷凝器内进行热交换，使高温高压之冷媒气体凝结成高压冷媒液体而进入一受液器中。接着再将高压冷媒液体由一管路送至一膨胀阀以进行膨胀，并进入一蒸发器内形成低压冷媒气体以吸收热量，藉以降低室内的温度。但是一般数据机房系为高密度的热负载作业场所，单一数据机的机柜的功率可能在20～40千瓦，甚至还高。意即，整体机房内将充满数个或数十个高发热量的机柜，因此使得数据机房所需的空调耗电量持续居高不下。如此一来，这种利用空调系统进行散热的方式将会消耗极多的能源。就目前一般数据机房的用电效率(Power Usage Effectiveness，PUE)而言，一般是介于2至2.5之间。意即，数据机房往往需花费额外1至1.5倍的电力，以用于冷却系统，这无疑是成本上的耗费。并且，近年来环保意识的抬头，为了避面全球暖化的趋势不断提升，节能检碳的观念一直是各方人员所追求的目标。
因此，为了减少传统数据机房的冷却方法所耗费的能源，现有技术发展出一种引入外气的冷却方式。其原理系使数据机房设置于高纬度的地区，通过外界环境的冷空气进入数据机房内进行热交换。但是外界的空气中存在着诸如硫化物或是氮化物等杂质，这种单纯引入外界空气的做法，将使得数据机房内的电子元件受到外界空气的污染。如此一来，此冷却手段将会容易造成数据机房内的电子元件因受污染而损坏。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种数据机房，藉以解决现有技术所存在数据机房内的电子元件易受到外界空气污染的问题。
本发明所揭露的数据机房，用以对至少一数据机柜内的多台数据机进行散热。数据机房包含一第一腔室、一第二腔室以及一热管。数据机柜位于第一腔室内。第二腔室邻近第一腔室。此外，热管具有一蒸发端与一凝结端，蒸发端位于第一腔室内，凝结端位于第二腔室内。其中，热管通过蒸发端吸收第一腔室内由数据机柜所排出的热能，并且热能传递至凝结端，并通过凝结端将热能排除。
根据上述本发明所揭露的数据机房，通过热管将第一腔室内的热能排出至第二腔室。并且，数据机柜所位于的第一腔室。因此，在外界空气不需直接与数据机柜接触的情况下，即可达到散热效果。所以这样的数据机房可避免数据机柜内的电子零件受到外界空气的污染。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的数据机房的示意图；
图2A为根据本发明一实施例的数据机房沿图1的2A-2A剖面线的剖视图；
图2B为根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图2C为根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图2D为根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图3根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图4根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图5根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图6根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图7根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图8根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图；
图9A根据本发明另一实施例的数据机房的结构立体图；
图9B根据图9A的9B-9B剖面线的数据机房的剖视图；
图9C根据图9A的9C-9C剖面线的数据机房的剖视图；
图9D根据图9A的9D-9D剖面线的数据机房的剖视图。
其中，附图标记
100 数据机房
110 第一腔室
120 第二腔室
122 通风口
130 热管
132 凝结端
134 蒸发端
150 冷却水塔
152 冷却管路
154 喷嘴
156 热交换器
160 冷冻设备
170 风扇设备
180 第一风扇
190 第二风扇
200 数据机柜
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参照图1及图2A，图1为根据本发明一实施例的数据机房的示意图，图2A为根据本发明一实施例的数据机房沿图1的2A-2A剖面线的剖视图。
本发明一实施例的数据机房100，用以对数据机柜200内的数据机进行散热。本发明所述的数据机房即是指一种主机或计算设置等的散热机房。
数据机房100一般是为货柜的样态，以方便运送至各地。其中，数据机房100内可被区格为一第一腔室110及至少一第二腔室120。第一腔室110与第二腔室120互相邻近。就本实施例中，第二腔室120的数量为一，并且位于第一腔室110的上方，但第二腔室120的数量以及第一腔室110与第二腔室120的位置非用以限定本发明。举例来说，在依据本发明的其它实施例中，第二腔室120的数量可以为二，且第二腔室120也可位于第一腔室110的左右两侧，如图2B。
其中，第一腔室110内的空气可以不与外界环境的空气互相循环。数据机柜200位于第一腔室110内。热管130设置于第一腔室110及一第二腔室120之间。其中，热管130可为一循环式热管(Loop Heat Pipe，LHP)，但不以此为限。譬如也可以是图2C所示的一般单一式热管，其外型为一长条型。
热管130具有一蒸发端134与一凝结端132，蒸发端134用以吸收热能，凝结端132用以排出热能。热管130的蒸发端134位于第一腔室110内，热管130的凝结端132位于第二腔室120内。换句话说，热管130的蒸发端134吸收第一腔室110内数据机柜200所排放的热能，并将此热能由凝结端132排出至第二腔室120。
此外，第二腔室120还可以具有至少一通风口122，通风口122连通外界环境。意即，第二腔室120内的空气可以与外界环境的空气进行循环交换。因此，热能由凝结端132排出至第二腔室120后，可将第二腔室120内的热空气与外界环境的冷空气进行热交换，以将热能排除。此外，由于蒸发端134吸收热能，可使得其附近的热空气降温为冷空气。如图2A所示，数据机柜200通过内部风扇将数据机所产生的热能由数据机柜200外侧排出，使得热空气由两数据机柜200外侧的空间上升(即为热道)。冷空气则由两数据机柜200之间的走道(即为冷道)下降，进而构成一气流回路而形成对流。如此一来，也相对提升第一腔室110内的散热效果。值得一提的，于实际情况下，热道的温度可高达摄氏5-60度，因此人员进出必需行走于气流回路的冷道(以本例子而言，冷道即数据机柜200之间的走道)。
若当数据机柜200内部风扇将数据机所产生的热能由数据机柜200之间的走道排出时，热空气则由两数据机柜200间的走道(即为热道)上升。冷空气则由数据机柜200外侧的空间(即为冷道)下降，进而构成一气流回路而形成对流，如图2D所示。
请继续参照图2B，在图2B的实施例中，左侧的第二腔室120的顶面及侧壁面可以开设多个通风口122。外界空气由侧壁面上的多个通风口122进入第二腔室120进行热交换后，由顶面的通风口122排出。此外，另一种排风方式也可以是如右侧的第二腔室120的形式，即只在第二腔室120的侧壁面开设多个通风口122。外界空气由下方通风口122进入第二腔室120进行热交换后，由风扇设备170将空气强制排出。也可由风扇设备170将空气强制吸入第二腔室120进行热交换。需注意的是，外界空气进入第二腔室120进行热交换的型式非常多种，本发明是举其中几种为例，但非用以限定本发明。
需注意的是，本实施例的数据机房100可设置于高海拔或是高纬度地区，意即外界环境的冷空气的温度较低。如此一来，通过外界环境的冷空气与第二腔室120内的空气进行自然对流，即可使冷空气与凝结端132进行热交换而将热能移除。因此，本实施例的数据机房100不需耗费额外的能源，即可使封闭的第一腔室110达到降温的效果。所以这样的数据机房100，既可避免使数据机房100内的电子元件受到外界空气的污染，也充分符合节能减碳的精神。
上述实施例系以数据机房100设置于高海拔或是高纬度地区为例，但非用以限定本发明。举例来说，也可以将数据机房100设置于河川边，利用河川的自然水流达到移除凝结端132的热能的效果。以下将针对利用水冷移除热能的方法加以说明。
请参照图1及图3，图3是根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图。由于本实施例与图2A的实施例类似，因此针对相异处进行说明。
本实施例的数据机房100内可被区格为一第一腔室110及一第二腔室120，第二腔室120是位于第一腔室110的上方。其中，第一腔室110为一密闭空间，意即第一腔室110内的空气不与外界环境的空气互相循环。数据机柜200位于第一腔室110内。热管130具有一蒸发端134与一凝结端132，热管130的蒸发端134位于第一腔室110内，热管130的凝结端132位于第二腔室120内。此外，数据机房100还可包含一冷却管路152，冷却管路152与凝结端132相结合，冷却管路152用以移除凝结端132的热能。此外，冷却管路152并外接一冷却水塔150，冷却管路152可通过马达及抽水设备而使冷却流体(例如冷水)于冷却管路152内进行循环。换句话说，本实施例的数据机房100可通过冷却流体的循环而将凝结端132的热能移除，使第一腔室110可具有良好的降温效果。
需注意的是，本实施例是以冷却管路152搭配冷却水塔150为例，但非用以限定本发明。举例来说，可将一般河川取代冷却水塔150，以利用大自然的地心引力或泵来提供水流动的动能，以使冷却流体于冷却管路152内进行循环。
请参照图1及图4，图4是根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图。由于本实施例与图2A的实施例类似，因此针对相异处进行说明。
本实施例的数据机房100内可被区格为一第一腔室110及一第二腔室120，第二腔室120系位于第一腔室110的上方。其中，第一腔室110为一密闭空间，意即第一腔室110内的空气不与外界环境的空气互相循环。数据机柜200位于第一腔室110内。热管130具有一蒸发端134与一凝结端132，热管130的蒸发端134位于第一腔室110内，热管130的凝结端132位于第二腔室120内。此外，数据机房100还可包含一冷却管路152，冷却管路152可外接一冷却水塔150。冷却管路152的一端还具有一喷嘴154，喷嘴154设置于第二腔室120。喷嘴154可将冷却管路152内的冷却流体，以雾化液滴的样态喷洒出至热管130的凝结端132或是通风口122处。由于雾化液滴受空气自然对流而蒸发时，可吸收大量的热。因此，这样的喷嘴154的设置，可提升移除凝结端132的热能的效率，进而提升整体数据机房100的系统效益。
请参照图1及图5，图5是根据本发明另一实施例的数据机房100的剖视图。由于本实施例与图3A的实施例类似，因此针对相异处进行说明。
本实施例的数据机房100内可被区格为一第一腔室110及一第二腔室120，第二腔室120位于第一腔室110的上方。其中，第一腔室110为一密闭空间，意即第一腔室110内的空气不与外界环境的空气互相循环。数据机柜200位于第一腔室110内。热管130具有一蒸发端134与一凝结端132，热管130的蒸发端134位于第一腔室110内，热管130的凝结端132位于第二腔室120内。数据机房100还可包含一冷却管路152，冷却管路152外接一冷却水塔150。且冷却管路152与凝结端132相结合，冷却管路152用以移除凝结端132的热能。此外，数据机房100还包含一热交换器156，热交换器156设置于第一腔室110内。热交换器156内可具有流道，热交换器156与冷却管路152相结合，而使冷却流体流至热交换器156内。通过上述原理，可使热交换器156的温度下降而成为一冷源。热交换器156可与第一腔室110内的热空气进行热交换，以达降低第一腔室110内的温度的效果。
本实施例中，是增设热交换器156来提供额外的散热手段。如此一来，可还加提升数据机房10的整体散热效果。
请参照图1及图6，图6是根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图。由于本实施例是将图4A的实施例结合图5有关热交换器156的实施例，因此针对相异处进行说明。
本实施例的数据机房100内可被区格为一第一腔室110及一第二腔室120，第二腔室120位于第一腔室110的上方。其中，第一腔室110为一密闭空间，意即第一腔室110内的空气不与外界环境的空气互相循环。数据机柜200位于第一腔室110内。热管130具有一蒸发端134与一凝结端132，热管130的蒸发端134位于第一腔室110内，热管130的凝结端132位于第二腔室120内。此外，数据机房100还可包含一冷却管路152，冷却管路152可外接一冷却水塔150。冷却管路152的一端还具有一喷嘴154，喷嘴154设置于第二腔室120。喷嘴154可将冷却管路152内的冷却流体，以雾化液滴的样态喷洒出至热管130的凝结端132或是通风口122处。雾化液滴受空气自然对流而蒸发时，可吸收大量的热以移除凝结端132的热能。此外，数据机房100还包含一热交换器156，热交换器156设置于第一腔室110内。热交换器156内可具有流道，热交换器156与冷却管路152相结合，而使冷却流体流至热交换器156内。通过上述原理，可使热交换器156的温度下降而成为一冷源。热交换器156可与第一腔室110内的热空气进行热交换，以达降低第一腔室110内的温度的效果。因此，是以这样的喷嘴154与热交换器156的设置，可提升整体数据机房100的系统效益。
请参照图1及图7，图7是根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图。由于本实施例与图5的实施例类似，因此针对相异处进行说明。
本实施例的数据机房100内可被区格为一第一腔室110及一第二腔室120，第二腔室120位于第一腔室110的上方。其中，第一腔室110为一密闭空间，意即第一腔室110内的空气不与外界环境的空气互相循环。数据机柜200位于第一腔室110内。热管130具有一蒸发端134与一凝结端132，热管130的蒸发端134位于第一腔室110内，热管130的凝结端132位于第二腔室120内。数据机房100还可包含一冷却管路152，冷却管路152外接一冷却水塔150。且冷却管路152与凝结端132相结合，冷却管路152用以移除凝结端132的热能。此外，数据机房100还包含一热交换器156，热交换器156设置于第一腔室110内。热交换器156内可具有流道，热交换器156与冷却管路152相结合，而使冷却流体流至热交换器156内。通过上述原理，可使热交换器156的温度下降而成为一冷源。并且，本实施例的数据机房100还可包含一冷冻设备160，冷冻设备160通过冷却管路152而分别连接热交换器156及冷却水塔150。冷冻设备160可包含一压缩机、一冷凝器、一膨胀阀及一蒸发器。冷冻设备160可利用冷媒的液汽两相变化而降低冷却管路152内的冷却流体温度，使冷却流体降温为冰水而流入热交换器156内。如此一来，热交换器156可吸收还多第一腔室110内的热源。
请参照图1及图8，图8是根据本发明另一实施例的数据机房的剖视图。由于本实施例与图6的实施例类似，因此针对相异处进行说明。
本实施例的数据机房100内可被区格为一第一腔室110及一第二腔室120，第二腔室120位于第一腔室110的上方。其中，第一腔室110为一密闭空间，意即第一腔室110内的空气不与外界环境的空气互相循环。数据机柜200位于第一腔室110内。热管130具有一蒸发端134与一凝结端132，热管130的蒸发端134位于第一腔室110内，热管130的凝结端132位于第二腔室120内。此外，数据机房100还可包含一冷却管路152，冷却管路152可外接一冷却水塔150。冷却管路152的一端还具有一喷嘴154，喷嘴154设置于第二腔室120。喷嘴154可将冷却管路152内的冷却流体，以雾化液滴的样态喷洒出至热管130的凝结端132或是通风口122处。雾化液滴受空气自然对流而蒸发时，可吸收大量的热以移除凝结端132的热能。
此外，数据机房100还包含一热交换器156，热交换器156设置于第一腔室110内。热交换器156内可具有流道，热交换器156与冷却管路152相结合，而使冷却流体流至热交换器156内。通过上述原理，可使热交换器156的温度下降而成为一冷源。并且，本实施例的数据机房100还可包含一冷冻设备160，冷冻设备160通过冷却管路152而分别连接热交换器156及冷却水塔150。冷冻设备160可包含一压缩机、一冷凝器、一膨胀阀及一蒸发器。冷冻设备160可利用冷媒的两相变化而降低冷却管路152内的冷却流体温度，使冷却流体降温为冰水而流入热交换器156内。如此一来，热交换器156可吸收还多第一腔室110内的热源。
请参照图9A至图9D，图9A是根据本发明另一实施例的数据机房的结构立体图。图9B是根据图9A的9B-9B剖面线的数据机房的剖视图，图9C是根据图9A的9C-9C剖面线的数据机房的剖视图，图9D是根据本发明另一实施例沿图9A的9D-9D剖面线的数据机房的剖视图。由于本实施例与图2A的实施例类似，因此针对相异处进行说明。
本实施例的数据机房100的蒸发端134可以由第一腔室110内的上方延伸至第一腔室110内的下方，且蒸发端134可以位于两数据机柜200之间，如图9A与图9B所示。
数据机房10内还可增设一第一风扇180及一第二风扇190。第一风扇180设置于第一腔室110内，且第一风扇180的出风口朝向蒸发端134。第一风扇180运转而产生风流吹送蒸发端134，藉以于第一腔室110内产生强制对流，如图9C所示，以提升第一腔室110内的热交换效率。此外，第二风扇190设置于第二腔室120内，且邻近凝结端132。第二风扇190运转而产生强制对流，使凝结端132上的热能可以更快速的被外界冷空气移除，如图9D所示。
需注意的是，本实施例的数据机房100是增设第一风扇180及第二风扇190，以达到强制对流的效果。然而利用风扇进行强制对流时，风扇所摆放的位置、通风口122开设位置、热管130的位置以及气流循环的样态所搭配组合出来的例子可以非常多种。本实施例的附图是举其中一例子来说明，但非用以局限本发明，只要增设风扇而能达到强制气流循环的效果，均在本发明的范围内。
根据上述本发明一实施例所揭露的数据机房，是通过热管将第一腔室内的热能排出至第二腔室。并且，热源所位于的第一腔室为一密闭空间。因此，在外界空气不需直接与热源接触的情况下，即可达到散热效果。所以这样的数据机房可避免热源受到外界空气的污染。并且，本实施例的数据机房还可以辅以喷嘴喷撒雾化液滴以及冷却水管、热交换器、冷冻设备及风扇的设置，来提升数据机房的冷却效率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种数据机房，用以对至少一数据机柜内的多台数据机进行散热，其特征在于，该数据机房包含：
一第一腔室，该第一腔室为一封闭空间，以使该第一腔室内的空气不与第二腔室或外界环境的空气互相循环，该数据机柜位于该第一腔室内；
一第二腔室，邻近该第一腔室，该第二腔室连通外界空气；
一热管，具有一蒸发端与一凝结端，该蒸发端位于该第一腔室内，该凝结端位于该第二腔室内；以及
一冷却管路，该冷却管路的一端具有一喷嘴，该喷嘴设置于该第二腔室，该喷嘴喷洒雾化液体至该凝结端或一通风口处；
其中，该热管通过该蒸发端吸收该第一腔室内由该数据机柜所排出的热能，并且将热能传递至该凝结端，并且通过该凝结端将热能排除。
2.根据权利要求1所述的数据机房，其特征在于，该通风口连通外界环境，该第二腔室的气体与外界环境的气体产生自然对流而将该凝结端的热能排除。
3.根据权利要求1所述的数据机房，其特征在于，还包含一热交换器，该热交换器设置于该第一腔室内，该热交换器连接该冷却管路。
4.根据权利要求3所述的数据机房，其特征在于，还包含一冷冻设备，该冷冻设备通过该冷却管路而连接该热交换器。
5.根据权利要求1所述的数据机房，其特征在于，还包含一第一风扇，设置于该第一腔室内，并于该第一腔室内产生强制对流。
6.根据权利要求1所述的数据机房，其特征在于，还包含一第二风扇，设置于该第二腔室内，并于该第二腔室内产生强制对流。
7.根据权利要求1、3或4所述的数据机房，其特征在于，该冷却管路与一冷却水塔相连接。
8.根据权利要求1、3或4所述的数据机房，其特征在于，该冷却管路与一泵相连接，使一冷却流体于该冷却管路内循环流动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |