CN104534585A - 一种冷却数据中心的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了冷却数据中心的方法，该方法包括：根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿；若数据中心外部的空气湿度大于第一湿度，将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿，并使用除湿后的空气来冷却数据中心的设备；若数据中心外部的空气湿度小于或等于第一湿度，将数据中心外部的空气引入数据中心内部来冷却设备。本发明还提供了相应的装置。实施上述方法和装置，能够显著节省数据中心的能源消耗。

Description

一种冷却数据中心的方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机网络领域，更为具体而言，涉及一种用于冷却数据中心的方法和装置。
背景技术
在数据中心的用于高温服务器的部署设计中，提高能源利用率一直是人们追求的目标之一。现有的数据中心通常采用空调系统对高温服务器进行冷却。然而，无论是采用直接蒸发式空调系统还是采用冷冻水式空调系统，都需要全年大部分时间进行机械制冷，消耗大量电能。因此，亟需在节省能源的前提下冷却数据中心的解决方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种特别适用于常年温度适宜但湿度较大地区的冷却数据中心的方法和装置，在数据中心外部湿度较大时通过可循环再利用的除湿模块除去所引入的空气中的水蒸气后，再用于冷却设备，在数据中心外部湿度较小时直接引入空气进行设备冷却，避免了长时间的通过空调机械制冷，显著节省了数据中心的能源消耗。
根据本发明实施方式的第一方面，提供了一种用于冷却数据中心的方法，该方法可包括：
根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿；
若数据中心外部的空气湿度大于第一湿度，将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿，并使用除湿后的空气来冷却数据中心的设备，
其中所述除湿模块包括吸收器、溶液泵和发生器，
所述吸收器用于通过具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液吸收所引入的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，
所述溶液泵用于在所述吸收器内的浓度小于第二浓度时将所述吸收器内的溶液输送至所述发生器，
所述发生器用于将所述溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度高于第三浓度，并将所述高于第三浓度的溶液通过溶液泵输送至所述吸收器以便用于再次除湿，其中第三浓度小于第一浓度并且大于第二浓度；
若数据中心外部的空气湿度小于或等于第一湿度，将数据中心外部的空气引入数据中心内部来冷却设备。
进一步地，在本发明的实施方式中，用于加热发生器内溶液的热源可以包括下述源中的一种或一种以上的组合：太阳能、废热、余热。
进一步地，在本发明的实施方式中，所述方法还可以包括：将冷却数据中心设备后温度已升高的空气的一部分保留在混合模块，以便与引入数据中心的低于第一温度的空气进行混合后再次用于冷却设备。
进一步地，在本发明的实施方式中，所述方法还可以包括：将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿之前，使用过滤模块对引入数据中心内部的空气进行过滤。
根据本发明实施方式的第二方面，提供了一种用于冷却数据中心的装置，该装置可包括：
处理模块，用于根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿，若所述湿度大于第一湿度，调用除湿模块对引入数据中心内部的空气进行除湿并调用冷却模块使用除湿后的空气来冷却设备，若所述湿度小于或等于第一湿度，调用冷却模块将数据中心外部的空气引入数据中心内部来冷却设备，
其中，其中所述除湿模块包括吸收器、溶液泵和发生器，
所述吸收器用于通过具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液吸收所引入的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，
所述溶液泵用于在所述吸收器内的浓度小于第二浓度时将所述吸收器内的溶液输送至所述发生器，
所述发生器用于将所述溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度高于第三浓度，并将所述高于第三浓度的溶液通过溶液泵输送至所述吸收器，其中第三浓度小于第一浓度并且大于第二浓度。
进一步地，在本发明的实施方式中，所述热源可以为下述源的一种或一种以上的组合：太阳能、废热、余热。
进一步地，在本发明的实施方式中，所述装置还可以包括：混合模块，用于保留冷却数据中心设备后温度已升高的空气的一部分，以便与引入数据中心的低于第一温度的空气进行混合后再次用于冷却设备。
进一步地，在本发明的实施方式中，所述装置还可以包括：过滤模块，用于将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿之前，对引入数据中心内部的空气进行过滤。
实施本发明实施方式提供的冷却数据中心的方法和装置，采用可循环再利用的吸湿性溶液去除空气的水蒸气后冷却设备，无需机械制冷，节省了数据中心的能源消耗；而且吸湿性溶液可通过太阳能或数据中心自身的废热或余热作为热源加热后重新再利用，进一步提高了数据中心的能源利用效率；并且通过将部分利用完的高温空气与引入数据中心的温度较低的空气混合，不仅能够有效防止空气温度过低引入数据中心造成结露损坏设备，而且也进一步提高了数据中心的能源利用效率。
附图说明
图1图示了根据本发明实施方式的冷却数据中心的一种示例；
图2图示了根据本发明实施方式的冷却数据中心的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
根据本发明实施方式的冷却数据中心的方法可包括：
根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿；
若数据中心外部的空气湿度大于第一湿度，将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿，并使用除湿后的空气来冷却数据中心的设备，
其中所述除湿模块包括吸收器、溶液泵和发生器，
所述吸收器用于通过具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液吸收所引入的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，
所述溶液泵用于在所述吸收器内的浓度小于第二浓度时将所述吸收器内的溶液输送至所述发生器，
所述发生器用于将所述溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度高于第三浓度，并将所述高于第三浓度的溶液通过溶液泵输送至所述吸收器以便用于再次除湿，其中第三浓度小于第一浓度并且大于第二浓度；
若数据中心外部的空气湿度小于或等于第一湿度，将数据中心外部的空气引入数据中心内部来冷却设备。
本发明的冷却数据中心的方法可适用于常年温度适宜(例如，温度在一定的范围)但湿度比较大的地区，在这样的地区，可以根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿，例如，可以检测数据中心外部的空气参数(例如，空气湿度)，如果检测到室外(即数据中心外部)湿度小于第一湿度(例如，技术人员可根据数据中心使用需要设定相应的数值)，也就是说，室外空气湿度较小的情形，则可以直接将室外的空气引入数据中心内部来冷却设备，也就是说，可以直接利用自然风冷却设备。如果检测到室外空气湿度大于第一湿度，空气湿度较大的情形，可以将室外的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿，然后使用除湿后的空气来冷却数据中心内的设备。本发明实施方式采用数据中心室外的自然空气进行设备冷却，无需通过空调机械制冷，大大节省了数据中心的能源消耗。
在本发明的一些实施方式中，可以采用如图1所示的冷却方式进行设备冷却。具体而言，可以通过除湿模块对引入数据中心内部的空气进行除湿；通过混合模块将冷却数据中心设备后温度已升高的空气与引入数据中心的温度较低(例如，低于第一温度，其中第一温度为根据数据中心应用需要设置的温度)的空气混合以再次用于冷却设备；在将空气引入数据中心内部之后，进行除湿或混合之前，还可以通过过滤模块对空气进行过滤。本发明的实施方式通过引入数据中心室外的自然空气冷却设备，无需机械制冷，节省了数据中心的能源消耗；而且将冷却设备后高温空气与新引入的低温空气混合，既避免了低温空气直接引入数据中心造成结露损害设备，又充分利用了数据中心自身产生的热量，提高了能源利用的效率；而且还通过过滤模块对引入空气进行过滤，改善了空气质量，保障数据中心设备运行安全。
本发明的实施方式中，可通过包括吸收器、溶液泵和发生器的除湿模块吸收引入空气中的水蒸气。其中，吸收器为具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液，该溶液可吸收引入数据中心内的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，第一浓度和第二浓度优选地为较高的浓度，高浓度的溶液吸湿效果较好。具有吸湿性的溶液可包括溴化锂、氯化锂等盐溶液，本发明的具有吸湿性的溶液并不限于上述提到的例子，还可以包括其他具有吸湿性的溶液。吸收器内的溶液不断吸收空气中的水蒸气，浓度逐渐降低，如果吸收器内的溶液浓度低于第二浓度，可以通过溶液泵将吸收器内的溶液输送至发生器，发生器用于溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度不断升高，当溶液浓度高于第三浓度时，再通过溶液泵将该发生器内的溶液输送吸收器再次利用。其中第三浓度为小于第一浓度且大于第二浓度，也就是说，通过发生器将溶液加热至一定的浓度后供吸收器再次循环利用，无需每次都使用新的吸湿性溶液，这从溶液消耗的角度而言改善了能源的利用效率。而且，加热吸收器的热源可以是太阳能、数据中心的废热、数据中心的余热，也可以是数据中心以外的发电厂、工厂等产生的废热、余热或回收热等，显著提高了数据中心的能源利用效率，节省了能源消耗。
本发明实施方式中，可以通过混合模块在数据中心室外空气较低的情形下，充分利用数据中心自身散发的热能，将冷却设备后升温的一部分空气与新引入的低温空气按比例进行混合(例如，可以根据升温空气的温度和低温空气的温度来设定混合的比例)，既避免了低温空气直接引入导致的设备损害隐患，又提高了数据中心排气的利用效率。
本发明实施方式中，还可以通过过滤模块对引入数据中心内部的空气进行过滤。在一些实施方式中，过滤模块可包括粉尘过滤器和化学过滤器，其中粉尘过滤器可去除引入空气中的粉尘颗粒，化学过滤器可去除引入空气中的硫化物、氮化物等有害气体。通过过滤处理，可确保引入空气的质量，保证数据中心设备的运行安全。
本发明实施方式中，还可以包括风机模块为空气气流的循环提供动力。
需要说明的是，本发明实施方式可以根据应用需要选择地设置除湿模块、混和模块和过滤模块中的一种或一种以上的组合，并且可以对上述各模块所包含的组成元件进行变化，在不脱离本发明原理的前提下，可以对实施方式做出各种变化。
上面结合具体实施方式描述了本发明的用于冷却数据中心的方法，下面将结合具体实施方式描述与上述方法对应的用于冷却数据中心的装置。
参见图2，图示了根据本发明实施方式的用于冷却数据中心的装置的结构示意图，该装置200具体可包括：
处理模块201，用于根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿，若所述湿度大于第一湿度，调用除湿模块202对引入数据中心内部的空气进行除湿并调用冷却模块203使用除湿后的空气来冷却设备，若所述湿度小于或等于第一湿度，调用冷却模块203将数据中心外部的空气引入数据中心内部来冷却设备，
其中，其中所述除湿模块包括吸收器、溶液泵和发生器，
所述吸收器用于通过具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液吸收所引入的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，
所述溶液泵用于在所述吸收器内的浓度小于第二浓度时将所述吸收器内的溶液输送至所述发生器，
所述发生器用于将所述溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度高于第三浓度，并将所述高于第三浓度的溶液通过溶液泵输送至所述吸收器，其中第三浓度小于第一浓度并且大于第二浓度。
本发明的冷却数据中心的装置可适用于常年温度适宜(例如，温度在一定的范围)但湿度比较大的地区，在这样的地区，处理模块根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿，例如可以检测数据中心外部的空气参数(例如，空气湿度)，如果检测到室外(即数据中心外部)湿度小于第一湿度(例如，技术人员可根据数据中心使用需要设定相应的数值)，也就是说，室外空气湿度较小的情形，则可以通过冷却模块直接将室外的空气引入数据中心内部来冷却设备，也就是说，可以直接利用自然风冷却设备。如果检测到室外空气湿度大于第一湿度，空气湿度较大的情形，可以将室外的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿，然后通过冷却模块使用除湿后的空气来冷却数据中心内的设备。本发明实施方式采用数据中心室外的自然空气进行设备冷却，无需通过空调机械制冷，大大节省了数据中心的能源消耗。
在本发明的一些实施方式中，可以采用如图1所示的冷却方式进行设备冷却。如图1所示，可以通过除湿模块对引入数据中心内部的空气进行除湿；通过混合模块将冷却数据中心设备后温度已升高的空气与引入数据中心的温度较低(例如，低于第一温度，其中第一温度为根据数据中心应用需要设置的温度)的空气混合以再次用于冷却设备；在将空气引入数据中心内部之后，进行除湿或混合之前，还可以通过过滤模块对空气进行过滤。本发明的实施方式通过引入数据中心室外的自然空气冷却设备，无需机械制冷，节省了数据中心的能源消耗；而且将冷却设备后高温空气与新引入的低温空气混合，既避免了低温空气直接引入数据中心造成结露损害设备，又充分利用了数据中心自身产生的热量，提高了能源利用的效率；而且还通过过滤模块对引入空气进行过滤改善空气质量，保障数据中心设备运行安全。
本发明的实施方式中，除湿模块可包括吸收器、溶液泵和发生器。其中，吸收器为具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液，该溶液可吸收引入数据中心内的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，第一浓度和第二浓度优选地为较高的浓度，高浓度的溶液吸湿效果较好。具有吸湿性的溶液可包括溴化锂、氯化锂等盐溶液，本发明的具有吸湿性的溶液并不限于上述提到的例子，还可以包括其他具有吸湿性的溶液。吸收器内的溶液不断吸收空气中的水蒸气，浓度逐渐降低，如果吸收器内的溶液浓度低于第二浓度，可以通过溶液泵将吸收器内的溶液输送至发生器，发生器将溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度不断升高，当溶液浓度高于第三浓度时，再通过溶液泵将该发生器内的溶液输送吸收器再次利用。其中第三浓度为小于第一浓度且大于第二浓度，也就是说，通过发生器将溶液加热至一定的浓度后供吸收器再次循环利用，无需每次都使用新的吸湿性溶液，这从溶液消耗的角度而言改善了能源的利用效率。而且，加热吸收器的热源可以是太阳能、数据中心的废热或数据中心的余热，也可以是数据中心以外的发电厂、工厂等产生的废热、余热或回收热等，显著提高了数据中心的能源利用效率，节省了能源消耗。
本发明实施方式中，混合模块在数据中心室外空气较低的情形下，充分利用数据中心自身散发的热能，将冷却设备后升温的一部分空气与新引入的低温空气按比例进行混合(例如，可以根据升温空气的温度和低温空气的温度来设定混合的比例)，既避免了低温空气直接引入导致的设备损害隐患，又提高了数据中心排气的利用效率。
本发明实施方式中，过滤模块对引入数据中心内部的空气进行过滤。在一些实施方式中，过滤模块可包括粉尘过滤器和化学过滤器，其中粉尘过滤器可去除引入空气中的粉尘颗粒，化学过滤器可去除引入空气中的硫化物、氮化物等有害气体。通过过滤处理，可确保引入空气的质量，保证数据中心设备的运行安全。
本发明实施方式中，还可以包括风机模块为空气气流的循环提供动力。
需要说明的是，本发明实施方式可以根据应用需要选择地设置除湿模块、混和模块和过滤模块中的一种或一种以上的组合，并且可以对上述各模块所包含的组成元件进行变化，在不脱离本发明原理的前提下，可以对实施方式做出各种变化。
本发明说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。因此，本发明的范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。

Claims (8)

1.一种冷却数据中心的方法，其特征在于，所述方法包括：
根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿；
若数据中心外部的空气湿度大于第一湿度，将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿，并使用除湿后的空气来冷却数据中心的设备，
其中所述除湿模块包括吸收器、溶液泵和发生器，
所述吸收器用于通过具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液吸收所引入的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，
所述溶液泵用于在所述吸收器内的浓度小于第二浓度时将所述吸收器内的溶液输送至所述发生器，
所述发生器用于将所述溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度高于第三浓度，并将所述高于第三浓度的溶液通过溶液泵输送至所述吸收器以便用于再次除湿，其中第三浓度小于第一浓度并且大于第二浓度；
若数据中心外部的空气湿度小于或等于第一湿度，将数据中心外部的空气引入数据中心内部来冷却设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热源为下述源的一种或一种以上的组合：太阳能、废热、余热。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将冷却数据中心设备后温度已升高的空气的一部分保留在混合模块，以便与引入数据中心的低于第一温度的空气进行混合后再次用于冷却设备。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿之前，使用过滤模块对引入数据中心内部的空气进行过滤。
5.一种冷却数据中心的装置，其特征在于，所述装置包括：
处理模块，用于根据数据中心外部的空气湿度确定是否通过除湿模块对引入数据中心的空气进行除湿，若所述湿度大于第一湿度，调用除湿模块对引入数据中心内部的空气进行除湿并调用冷却模块使用除湿后的空气来冷却设备，若所述湿度小于或等于第一湿度，调用冷却模块将数据中心外部的空气引入数据中心内部来冷却设备，
其中，其中所述除湿模块包括吸收器、溶液泵和发生器，
所述吸收器用于通过具有吸湿性的在第一浓度和第二浓度之间范围的溶液吸收所引入的空气中的水蒸气，其中第一浓度大于第二浓度，
所述溶液泵用于在所述吸收器内的浓度小于第二浓度时将所述吸收器内的溶液输送至所述发生器，
所述发生器用于将所述溶液泵输送的溶液通过热源加热以使溶液的浓度高于第三浓度，并将所述高于第三浓度的溶液通过溶液泵输送至所述吸收器，其中第三浓度小于第一浓度并且大于第二浓度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述热源为下述源的一种或一种以上的组合：太阳能、废热、余热。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
混合模块，用于保留冷却数据中心设备后温度已升高的空气的一部分，以便与引入数据中心的低于第一温度的空气进行混合后再次用于冷却设备。
8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
过滤模块，用于将所述数据中心外部的空气引入数据中心内部后使用除湿模块进行除湿之前，对引入数据中心内部的空气进行过滤。
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