CN103747663A - 控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，主要解决了现有空调系统耗能高、无法高密度部署等问题。该控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房包括箱体以及安装在箱体内的服务器和制冷装置；沿箱体竖向设置有与其上下两端连接的保温隔热板，通过该保温隔热板将箱体分为制冷柜和服务器机柜两部分，制冷柜内安装有制冷装置，服务器机柜内安装有服务器；保温隔热板的前后两端与制冷柜和服务器机柜的前后两端之间分别设有与制冷柜和服务器机柜连通的冷空气通道和热空气通道；所述制冷柜的前端内侧还安装有电控箱，在制冷柜顶部则安装有与该电控箱配套使用的操作面板。本发明不仅结构简单、设计合理，而且成本低廉、实现方便。

Description

控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体的说，是涉及一种控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房。

背景技术

信息产业发展已进入云计算时代，IT基础建设面对新的挑战，进入新的发展时期。模块化IT机房设计，快速、灵活的部署已成为潮流。IT设备的更新换代，尤其是新一代刀片服务器的设备升级，机房设计已经进入高计算密度、高功率密度时代。

随着世界范围内节能减排和绿色环保诉求愈演愈烈，对作为IT行业能耗最大的数据中心建设和运营提出了更高的要求。数据中心PUE值的降低已成为业主和设计建设者的首要诉求，特殊领域的信息化技术应用需求——对车载式数据中心、野外作业的便捷性部署需求越来越大。

据统计，2010年全球数据中心的耗电量达到了惊人的1988亿千瓦时，约占全球发电量的1.1%至1.5%，而在拥有大量数据中心的美国，这个比例已达1.7%－2.2%。2011年，我国数据中心总耗电量达700亿千瓦时，已经占到全社会用电量的1.5%。因此，高效节能的数据中心是未来数据中心行业发展的一大必然趋势，持续且有效地降低数据中心的运营成本已经成为当务之急。

空调系统用于对数据中心进行降温处理，是保持数据中心的高效率运行的条件之一。然而，现有技术中，数据中心的空调系统能耗非常高，其占数据中心总能耗的30至45%，进而导致数据中心PUE值（数据中心总能耗/IT设备能耗）居高不下，增加了数据中心的运营成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、设计合理、高效节能、可实现高密度部署的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，包括箱体以及安装在箱体内的服务器和制冷装置；其中，沿箱体竖向设置有与其上下两端连接的保温隔热板，通过该保温隔热板将箱体分为制冷柜和服务器机柜两部分，制冷柜内安装有制冷装置，该制冷装置通过管道连接有室外机并与其组合构成制冷系统，服务器机柜内安装有服务器；保温隔热板的前后两端与制冷柜和服务器机柜的前后两端之间分别设有与制冷柜和服务器机柜连通的冷空气通道和热空气通道；所述制冷柜的前端内侧还安装有电控箱，在制冷柜顶部则安装有与该电控箱配套使用的操作面板。

为了更好的实现本发明，所述电控箱为可推拉式电控箱。

为了实现温湿度的精确控制，所述控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房的控制方法采用模糊控制和PID控制。

制冷系统的主要部件如下：所述制冷装置包括提供风循环动力的风机和进行换热的蒸发盘管；所述室外机包括压缩机和冷凝盘管。

为了实现针对性强的实时调控，所述风机为两组以上并沿制冷柜的竖直方向设置；在制冷装置的一侧设有与风机一一对应并用于检测不同高度不同区域进入服务器机柜的气流状态参数的实时工况采集装置。

作为一种优选，所述风机为EC调速风机；所述蒸发盘管为带翅片盘管。

本发明中冷空气通道和热空气通道采用以下两种形式：

其一

所述冷空气通道和热空气通道由保温隔热板的前后两端与制冷柜和服务器机柜的前后两端之间的间隙构成。

其二

所述冷空气通道和热空气通道由数个设置在保温隔热板前后两端上的通孔构成。

进一步的，所述服务器机柜内设有一个以上的横向隔板，所述服务器则放置在横向隔板上。

再进一步的，所述横向隔板上还设有吸湿层。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明不仅结构简单、设计合理，而且成本低廉、实现方便。

（2）本发明采用控制、空调与服务器机柜一体化设计，体积与普通空调相比减少50%，完全实现箱式数据中心一体化部署，并且方便应用与车载数据中心、野外作业等特殊环境；另一方面，制冷装置相对于服务器机柜采用侧进侧出的送风方式，在箱体内部形成冷热通道，实现了高效率的点对点散热，与传统机房空调相比更加高效、节能。

（3）本发明沿制冷柜竖直方向上设置多个风机，同时在制冷装置的送风侧设置与风机一一对应的实时工况采集装置，从而达到分段、分区域控制的目的，根据不同区域的不同的环境工况实行不同的针对性的实时调控，大幅度提高能量利用率实现高效节能；进一步的，风机采用EC调速风机，根据热负荷调节风机转速，从而实现机组的高效节能。

（4）本发明中控制方式采用模糊控制和PID控制技术，实时监控服务器箱体内温湿度的变化，并预测下个时间周期内温湿度的变化，从而来控制系统的风机转速和阀件开度，克服了传统控制技术的时效性差、滞后性强等问题，实现温湿度的精确控制。

（5）本发明与现有技术相比，不仅具备新颖性和创造性，而且其材质均为普通材质，价格低廉，具备非常高的实用性和市场竞争力，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。

附图说明

图1为本发明外部的结构示意图。

图2为本发明中箱体的结构示意图。

图3为本发明的工作原理示意图。

其中，附图标记所对应的名称：1-制冷柜，2-服务器机柜，3-保温隔热板，4-冷空气通道，5-热空气通道，6-横向隔板，7-底座，8-门，9-电控箱，10-操作面板，11-风机安装腔，12-蒸发盘管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至3所示，本实施例提供了一种控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其主要包括：箱体、服务器、制冷装置、控制设备四大部分，进一步的，箱体的底部还设有底座7。其中，控制设备、服务器和制冷装置均安装在箱体内，服务器和制冷装置之间采用保温隔热板3隔开，从而将箱体分为制冷柜1和服务器机柜2两部分，制冷柜1内安装有制冷装置，该制冷装置通过管道连接有室外机并与其组合构成制冷系统，服务器机柜2内安装有服务器，此外，制冷柜1和服务器机柜2的前部均设有门8。通过箱体将控制设备、制冷装置与服务器机柜组合成一体化结构。

控制设备采用电控箱9，电控箱内设有控制板和相关电器元件，作为优选，电控箱为可推拉式电控箱，其安装在制冷柜的前端内侧，与此同时，在制冷柜顶部则安装有与该电控箱配套使用的操作面板10。通过操作面板可以设定服务器机柜内的相关工况参数，实现对服务器机柜内各要求参数的精确控制。

在上述结构的基础上，保温隔热板3的前后两端与制冷柜1和服务器机柜2的前后两端之间分别设有与制冷柜1和服务器机柜2连通的冷空气通道4和热空气通道5。

本实施例中，冷空气通道和热空气通道采用两种结构形式：

其一

冷空气通道4和热空气通道5由保温隔热板3的前后两端与制冷柜1和服务器机柜2的前后两端之间的间隙构成。

其二

冷空气通道4和热空气通道5由数个设置在保温隔热板3前后两端上的通孔构成。

为了更好的实现本实施例，服务器机柜2内设有一个以上的横向隔板6，服务器则放置在横向隔板6上。进一步的，横向隔板6上还设有吸湿层。横向隔板及吸湿层均很好的将服务器与地面及湿气隔离，避免了服务器受湿气等的影响，有效地确保了服务器的正4常工作。

本实施例中，制冷装置包括提供风循环动力的风机和进行换热的蒸发盘管12，在制冷柜中插入有隔板并在其后端构成用于安装风机的风机安装腔；室外机包括压缩机和冷凝盘管。其中，蒸发盘管、冷凝盘管内的水或液由储液罐提供，二者的进水量则通过阀门控制。除此之外，根据实际需要，制冷装置及室外机还可包括其他零部件，其属于本技术领域的一种常规选择，在此不作赘述。

本发明实行分段、分区域控制，根据不同区域的不同的环境工况实行不同的针对性的实时调控，从而大幅度提高能量利用率实现高效节能。其实现的硬件基础具体如下：风机为两组以上并沿制冷柜的竖直方向设置，作为优选，风机可设置上、中、下三组；与此同时，在制冷装置的送风侧设有与风机一一对应并用于检测不同高度不同区域进入服务器机柜的气流状态参数的实时工况采集装置，该实时工况采集装置为现有成熟设备。根据不同部位的状态参数调节与之对应的风机转速及制冷等相关装置，实现分区域点对点精确控制，高效节能。作为一种优选方式，风机为EC调速风机；蒸发盘管为高效换热的带翅片盘管。

基于上述，电控箱的控制主要包括对风机的控制、压缩机的保护控制、温湿度控制和报警保护控制；进一步的，本发明中控制方式采用模糊控制和PID控制技术，实时监控服务器箱体内温湿度的变化，并预测下个时间周期内温湿度的变化，从而来控制系统的风机转速和阀件开度，克服了传统控制技术的时效性差、滞后性强等问题，实现温湿度的精确控制。

为了更好的实现本发明，本实施例在横向隔板两侧边沿设有与其转动连接并用于夹紧服务器的弹性夹持件，其中，转动连接优选铰接。弹性夹持件可选用现有的弹簧夹，在弹簧夹与服务器接触的一面上设有防摩擦垫。

本发明的工作过程如下：

制冷柜内的制冷装置制冷空气后，通过风机从一侧的冷空气通道将冷空气吹入服务器机柜，冷空气在服务器机柜内将服务器降温后变成的热空气，该热空气再由另一侧的热空气通道进入制冷柜内，与制冷装置的蒸发盘管换热，冷却后，热空气转换为冷空气再次进入服务器机柜进行冷却进行下一个冷却，从而构成冷却循环。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，包括箱体以及安装在箱体内的服务器和制冷装置；其中，沿箱体竖向设置有与其上下两端连接的保温隔热板（3），通过该保温隔热板（3）将箱体分为制冷柜（1）和服务器机柜（2）两部分，制冷柜（1）内安装有制冷装置，该制冷装置通过管道连接有室外机并与其组合构成制冷系统，服务器机柜（2）内安装有服务器；保温隔热板（3）的前后两端与制冷柜（1）和服务器机柜（2）的前后两端之间分别设有与制冷柜（1）和服务器机柜（2）连通的冷空气通道（4）和热空气通道（5）；所述制冷柜（1）的前端内侧还安装有电控箱（9），在制冷柜（1）顶部则安装有与该电控箱（9）配套使用的操作面板（10）。

2.根据权利要求1所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述电控箱（9）为可推拉式电控箱。

3.根据权利要求2所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房的控制方法采用模糊控制和PID控制。

4.根据权利要求1至3任一项所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述制冷装置包括提供风循环动力的风机和进行换热的蒸发盘管（12）；所述室外机包括压缩机和冷凝盘管。

5.根据权利要求4所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述风机为两组以上并沿制冷柜的竖直方向设置；在制冷装置的一侧设有与风机一一对应并用于检测不同高度不同区域进入服务器机柜的气流状态参数的实时工况采集装置。

6.根据权利要求5所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述风机为EC调速风机；所述蒸发盘管为带翅片盘管。

7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述冷空气通道（4）和热空气通道（5）由保温隔热板（3）的前后两端与制冷柜（1）和服务器机柜（2）的前后两端之间的间隙构成。

8.根据权利要求1、2、3、5或6所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述冷空气通道（4）和热空气通道（5）由数个设置在保温隔热板（3）前后两端上的通孔构成。

9.根据权利要求1所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述服务器机柜（2）内设有一个以上的横向隔板（6），所述服务器则放置在横向隔板（6）上。

10.根据权利要求9所述的控制、制冷装置及服务器机柜一体化数据机房，其特征在于，所述横向隔板（6）上还设有吸湿层。

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