CN104571426A - 一种服务器的冷却系统及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种服务器的冷却系统及冷却方法，所述冷却系统包括至少一组冷却模块，任一组冷却模块均包括一个冷却单元和至少一台服务器机柜，服务器设置在所述服务器机柜中，所述一个冷却单元包括一个冷却装置和至少一个气流调节装置，所述气流调节装置设置在冷却装置中，所述冷却装置的一侧壁具有出风口，并与一服务器机柜的侧壁接触设置，与所述冷却装置接触的服务器机柜的侧壁具有进风口，通过所述气流调节装置将所述至少一台服务器机柜的尾端排出的热气吸入所述冷却装置中，并将所述冷却装置输出的冷气经所述出风口输送至进风口。发明通过服务器机柜和冷却单元的相互搭配，减少了冷空气与外界交换的环节，无需传统的冷池结构，降低了成。

Description

一种服务器的冷却系统及冷却方法

技术领域

本发明涉及数据中心的冷却架构系统，尤其是一种服务器的冷却系统及冷却方法。

背景技术

模块化、绿色节能和自动化是数据中心未来的发展趋势。

对于云计算应用而言，“按需供应”是核心精髓，强调数据中心资源像水和电一样，按照需要进行调配，满足业务发展的需要。云计算、大数据应用的发展，对数据中心基础设施也提出了更高的要求，在保障可靠供电、制冷和安全的前提下，对数据中心能效提出了更高的要求。在国家十二五规划中，对新建数据中心能效比(PUE)提出了明确地要求，要求控制在1.6以内。

“模块化”就是为了因应这种需要而产生的，它遵循按需供应、灵活扩展的需要，尽可能提高数据中心的使用效率。其中，模块化产品以模块化UPS、模块化精密空调、模块化布线等为代表，微模块以机柜微环境为典型。

现有的数据中心的机房中，服务器机柜排成一列，中间按一定的间隔，放置若干个冷却单元。冷却单元用轴流风扇把冷气通过冷却单元的前网孔门吹到服务器机柜前方空间，服务器机柜中的服务器把冷空气通过机柜的前网孔门，吸入到服务器机柜中进行热交换，同时排出热气并把热气通过服务器机柜的后网孔门吹到服务器机柜的后方。这种方式由于冷热气流没有有效隔离，会造成冷气向机房周围环境泄漏，冷热气流在机房空间中有接触和交换。为了有效隔离冷热气流，如图1所示，现有服务器机柜微环境是采用冷通道封闭方式，即冷池结构进行实现的，包括传统的服务器机柜10、传统的冷却单元11和冷池结构12。其中，传统的服务器机柜10、传统的冷却单元11均具有前后网孔门。通过冷通道封闭方式把数据中心机房中冷热的气流环境进行隔离，数据中心的机房是密闭环境，与外界空气不发生接触和交换。

现有数据中心机房的冷却系统有以下不足：

1.不采用冷池结构进行冷热气流隔离，就会有冷空气向机房周围环境泄漏，同时冷热空气会出现混合，影响服务器的冷却效果，不能有效控制PUE值。

2.采用冷池结构，整个系统的材料成本将会上升，增加冷池的材料成本。

3.使用冷池结构，需要考虑冷池的整体构架和固定方式，会提高组成系统的零部件的复杂性，相应提高零组件的成本。同时增加搭建冷池的工程量。

4.服务器机柜布置时，要避免服务器机柜前后冷热区的交替混合，相邻前后两排的服务器机柜要面对面或背对背布置，对服务器机柜布局的灵活性有限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于数据中心的服务器的冷却系统及冷却方法，通过服务器机柜和冷却单元的相互搭配，以构成一个模块化的服务器机柜微环境，优化冷热通道封闭形式，改善模块内气流组织，从而降低数据中心的PUE值。

为了达到上述目的，本发明提供了一种服务器的冷却系统，包括至少一组冷却模块，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和至少一台服务器机柜，服务器设置在所述服务器机柜中，所述一个冷却单元包括一个冷却装置和至少一个气流调节装置，所述气流调节装置设置在冷却装置中所述冷却装置的一侧壁具有出风口，并与一服务器机柜的侧壁接触设置，与所述冷却装置接触的服务器机柜的侧壁具有进风口，通过所述气流调节装置将所述至少一台服务器机柜的尾端排出的热气吸入所述冷却装置中，并将所述冷却装置输出的冷气经所述出风口输送至进风口。

进一步地，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和多台服务器机柜，多台所述服务器机柜依次接触设置并相连通。

进一步地，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和一台服务器机柜。

进一步地，所述冷却模块的数量为一组。

进一步地，所述冷却模块的数量为多组，多组所述冷却模块沿同一方向依次设置成一排，后一组所述冷却模块中的冷却装置与前一组冷却模块中的服务器机柜接触设置并相连通。

进一步地，所述冷却模块的数量为多组，多组所述冷却模块设置成相互平行的多排冷却模块，任一排冷却模块均包括沿同一方向依次设置的若干组所述冷却模块，任一排中的后一组所述冷却模块中的冷却装置与前一组冷却模块中的服务器机柜接触设置并相连通。

进一步地，所述服务器机柜具有前门，相邻两排冷却模块中服务器机柜的前门相对设置或同向设置。

进一步地，所述气流调节装置的数量为多个，多个所述气流调节装置上下间隔设置在冷却装置前端的内壁上，所述气流调节装置为径流风扇。

进一步地，任一个所述冷却单元均包括六个气流调节装置。

本发明还提供了一种服务器的冷却方法，应用于上述的服务器的冷却系统，包括以下步骤：

将任一组所述服务器机柜模块中的一个所述冷却装置和一服务器机柜接触设置并相连通；

启动所述服务器机柜中的服务器，启动所述冷却单元中的气流调节装置。

本发明公开了一种服务器的冷却系统及冷却方法，具有以下有益效果：

1.通过服务器机柜和冷却单元的相互搭配，构成一个模块化的机柜微环境，优化了冷热通道封闭形式，循环的气流被封闭在冷却单元和服务器机柜之间，使冷气流不外泄到外界的空气中，改善了模块内气流组织，使气流流经的路径较短，减少了冷空气与外界交换的环节，从而降低了数据中心的PUE值；

2.无需传统的冷池结构，故结构简单，可省去冷池的材料成本以及搭建冷池的成本，降低数据中心搭建的工程化作业量；

3.传统的服务器机柜的前门上必须加工出符合通风率的网孔，保证服务器能吸收到一定量的冷空气，且前门也必须加工出符合通风率的网孔，以保证冷却单元吹出一定量的冷空气，而在本发明实施例中，服务器机柜和冷却单元的前门不用加工网状孔，可以减少材料加工成本，提高产品零件的成品合格率。

4.采用了模块化方式设计冷却系统，冷却模块既可以单体独立运行，也可以通过“搭积木”的方式灵活建造各种规模数据中心的冷却系统，易于实现规模的扩展；

5.可以运用于多种场所，如传统建筑结构的数据机房、集装箱式的数据机房以及微模块数据中心。

附图说明

图1为现有技术中的服务器机柜的冷却系统；

图2为本发明实施例提供的服务器机柜的立体图；

图3为本发明实施例提供的冷却单元的立体图；

图4为本发明实施例提供的服务器机柜和冷却单元的气流流向图；

图5为本发明实施例提供的一组冷却模块的立体图；

图6为本发明实施例提供的积木化搭接的多组冷却模块的立体图；

图7为本发明实施例提供的多组冷却模块的俯视图。

图中，1：服务器机柜，2：进风口，3：前门，4：冷却装置，5：气流调节装置，6：出风口，7：网孔门，8：服务器，9：机房，10：传统的服务器机柜，11：传统的冷却单元，12：冷池。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图6-7所示，结合图2-5，本发明提供了一种服务器的冷却系统，可用于数据中心，该冷却系统包括至少一组冷却模块，任一组所述冷却模块均包括一个用于制冷的冷却单元和至少一台服务器机柜1，服务器8设置在所述服务器机柜1中，所述一个冷却单元包括一个冷却装置4和至少一个气流调节装置5，所述气流调节装置5设置在冷却装置4中，所述冷却装置4的一侧壁具有出风口6，并与一服务器机柜1的侧壁接触设置，与所述冷却装置4接触的服务器机柜1的侧壁具有进风口2，通过所述气流调节装置5将所述至少一台服务器机柜1的尾端排出的热气吸入所述冷却装置4中，并将所述冷却装置4输出的冷气经所述出风口6输送至进风口2。

任一台服务器机柜1可以是单体柜或连体柜，在本实施例中，如图2所示，其为连体柜，服务器机柜1内腔形式符合标准服务器机柜尺寸，进风口2设置在服务器机柜1前端侧壁上。前门3可以采用金属材质或者非金属材质(如玻璃或有机玻璃)，前门3上必须没有进风口。

所述气流调节装置5的数量为多个，如图3所示，在本实施例中，冷却单元为水平送风精密空调，多个所述气流调节装置5上下间隔设置在冷却装置4前端的内壁上，任一个所述冷却单元4均包括六个气流调节装置5，所述气流调节装置5为径流风扇，冷却装置4外形和尺寸均与服务器机柜1相配套，冷却装置4内部前端必须安装气流调节装置5，形成后方进风侧面前端出风，且冷却装置4前端两侧的侧壁布置有出风口6，出风口6与进风口2相重合，冷却装置尾端布置有网孔门7。本领域技术人员可以想到的是，冷却装置4外形和尺寸与服务器机柜1不一致亦可实现对服务器的冷却，但会造成冷热交替混合不均，冷气流和热气流会向周围环境泄露。此外，出风口6与进风口2的结构亦可有多种，例如，出风口6与进风口2可对应设置若干孔状风口、矩形风口、菱形风口或不规则结构的风口，且风口尺寸也可以根据实际情况确定。

如图4所示，在本实施例中，整个冷却系统系统放置于与外界空气不会发生直接交换和接触的密闭的机房9中，冷却单元吹出的冷气流直接进入到服务器机柜1侧面的进风口2，然后弥散在服务器机柜1内部，即前门3与服务器8前端之间的区域，且不会向周围环境泄漏，服务器8在服务器机柜1的后面排出热气流。冷却单元在后方吸气，在服务器机柜1和冷却单元的尾端后方形成负压区，服务器机柜1后方的热气流在负气压作用下，被冷却单元吸入冷却，不会向机房9空间中扩散。

如图5所示，在本实施例中，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和一台服务器机柜1。在其他实施例中，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和多台服务器机柜1，多台所述服务器机柜1依次接触设置并相连通。

所述冷却模块的数量为一组或多组。在本实施例中，其为多组。多组所述冷却模块可以沿同一方向依次设置成一排，也可以设置成相互平行的多排。如图6所示，在本实施例中，任一排冷却模块均包括沿同一方向依次设置的若干组所述冷却模块，任一排中的后一组所述冷却模块中的冷却装置4与前一组冷却模块中的服务器机柜1接触设置并相连通，多组所述冷却模块设置成相互平行的多排冷却模块，且任一排两端的两组冷却模块远离相邻冷却模块的侧壁均密封设置，即一端的冷却模块中的冷却装置4的一侧壁(该侧壁与冷却装置4及服务器机柜1接触设置的侧壁相对)无出风口，另一端的冷却模块中的服务器机柜1的一侧壁(其与服务器机柜1及冷却装置4接触设置的侧壁相对)无进风口。

如图7所示，相邻两排冷却模块中服务器机柜1的前门3相对设置或同向设置。

本发明实施例还提供了一种服务器的冷却方法，应用于上述的服务器8的冷却系统，包括以下步骤：

将任一组所述冷却模块中的一个所述冷却装置4和一服务器机柜1接触设置并相连通；

启动所述服务器机柜1中的服务器8，启动所述冷却单元4中的气流调节装置5。

综上，所述冷却单元和服务器机柜1配套设计，冷却装置4的前端侧面出风口6与服务器机柜1前端侧面进风口2位置匹配并对准。利用冷却单元中的气流调节装置5，把气流从冷却装置4的尾端风口吸入，再从冷却装置4的前端侧面出风口6吹出。由于冷却装置4的前端侧面出风口6与服务器机柜1前端侧面进风口2位置是匹配并对准，气流就进入了服务器机柜1内部的前端。通过服务器机柜1内部的服务器8，把气流吸入服务器8后，排到了服务器8的后端。气流在这种循环过程中，完成两次冷热交换：当气流从冷却装置4的尾端风口吸入，再从冷却装置4的前端侧面出风口6吹出时，热气流变成冷气流；当服务器机柜1内部的服务器8把气流吸入，再排到服务器8的尾端时，冷气流变成热气流，这样就达到了冷却服务器8的目的。

本发明公开了一种服务器的冷却系统及冷却方法，具有以下有益效果：

1.通过服务器机柜和冷却单元的相互搭配，构成一个模块化的机柜微环境，优化了冷热通道封闭形式，循环的气流被封闭在冷却单元和服务器机柜之间，使冷气流不外泄到外界的空气中，改善了模块内气流组织，使气流流经的路径较短，减少了冷空气与外界交换的环节，从而降低了数据中心的PUE值；

2.无需传统的冷池结构故结构简单，可省去冷池的材料成本以及搭建冷池的成本，降低数据中心搭建的工程化作业量；

3.传统的服务器机柜的前门上必须加工出符合通风率的网孔，保证服务器能吸收到一定量的冷空气，且前门也必须加工出符合通风率的网孔，以保证冷却单元吹出一定量的冷空气，而在本发明实施例中，服务器机柜和冷却单元的前门不用加工网状孔，可以减少材料加工成本，提高产品零件的成品合格率。

4.采用了模块化方式设计冷却系统，冷却模块既可以单体独立运行，也可以通过“搭积木”的方式灵活建造各种规模数据中心的冷却系统，易于实现规模的扩展；

5.可以运用于多种场所，如传统建筑结构的数据机房、集装箱式的数据机房以及微模块数据中心。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种服务器的冷却系统，其特征在于，包括至少一组冷却模块，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和至少一台服务器机柜，服务器设置在所述服务器机柜中，所述一个冷却单元包括一个冷却装置和至少一个气流调节装置，所述气流调节装置设置在冷却装置中，所述冷却装置的一侧壁具有出风口，并与一服务器机柜的侧壁接触设置，与所述冷却装置接触的服务器机柜的侧壁具有进风口，通过所述气流调节装置将所述至少一台服务器机柜的尾端排出的热气吸入所述冷却装置中，并将所述冷却装置输出的冷气经所述出风口输送至进风口。

2.如权利要求1所述的服务器的冷却系统，其特征在于，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和多台服务器机柜，多台所述服务器机柜依次接触设置并相连通。

3.如权利要求1所述的服务器的冷却系统，其特征在于，任一组所述冷却模块均包括一个冷却单元和一台服务器机柜。

4.如权利要求1所述的服务器机柜的冷却系统，其特征在于，所述冷却模块的数量为一组。

5.如权利要求1所述的服务器的冷却系统，其特征在于，所述冷却模块的数量为多组，多组所述冷却模块沿同一方向依次设置成一排，后一组所述冷却模块中的冷却装置与前一组冷却模块中的服务器机柜接触设置并相连通。

6.如权利要求1所述的服务器的冷却系统，其特征在于，所述冷却模块的数量为多组，多组所述冷却模块设置成相互平行的多排冷却模块，任一排冷却模块均包括沿同一方向依次设置的若干组所述冷却模块，任一排中的后一组所述冷却模块中的冷却装置与前一组冷却模块中的服务器机柜接触设置并相连通。

7.如权利要求6所述的服务器的冷却系统，其特征在于，所述服务器机柜具有前门，相邻两排冷却模块中服务器机柜的前门相对设置或同向设置。

8.如权利要求1所述的服务器的冷却系统，其特征在于，所述气流调节装置的数量为多个，多个所述气流调节装置上下间隔设置在冷却装置前端的内壁上，所述气流调节装置为径流风扇。

9.如权利要求8所述的服务器的冷却系统，其特征在于，任一个所述冷却单元均包括六个气流调节装置。

10.一种服务器的冷却方法，应用于如权利要求1-9任一项所述的服务器的冷却系统，其特征在于，包括以下步骤：

将任一组所述冷却模块中的一个所述冷却装置和一服务器机柜接触设置并相连通；

启动所述服务器机柜中的服务器，启动所述冷却单元中的气流调节装置。