CN105101737B - 数据中心模块、数据中心冷却系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据中心模块、数据中心冷却系统及方法，数据中心模块包括框体、混合风舱以及冷却设备。框体内设置有气流通道，混合风舱分别连接于气流通道与冷却设备。当服务器机柜设置于框体上并且排放热空气至气流通道，混合风舱导引热空气进入冷却设备，将热空气转换为冷空气后排出，并且利用排出后的冷空气对服务器机柜进行冷却。数据中心模块还可以设置在结构体内，与结构体组成数据中心冷却系统，除了可利用数据中心模块对服务器机柜进行降温外，还可以根据结构体外的环境温度选择降温模式，而具有高效的降温效能，并且降低数据中心模块的能耗。

Description

数据中心模块、数据中心冷却系统及方法

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体涉及一种数据中心模块、数据中心冷却系统及方法。

背景技术

随着电子产业的快速发展以及通信技术的不断发展，使信息技术(informationtechnology，IT)的应用和管理模式逐渐从独立且分散的功能性资源发展成以数据中心为主要作业平台的操作模式。数据中心大致上为服务器机柜或机架、空调系统、配电设备和不间断电源设备(uninterruptible power supply,UPS)以及容纳上述组件的建筑物或集装箱所共同组成的集中运算设施。

然而，随着信息爆炸时代的来临，对于数据中心的运算能力需求也日益增加，从而在数据中心的有限的空间内必需堆放更多的服务器机柜才能符合使用需求。由于数据中心必需提供更多的能源来供给众多的服务器机柜运作，除了造成能源的损耗外，伴随着服务器机柜运作而产生的热能也被大量的排放至数据中心内部。因此，为了服务器机柜以及其他的电气设备也能在数据中心内正常的运作，对于数据中心整体散热方案的规划也变得相当重要。

目前在数据中心上大部分采用房间级制冷模式的散热方案，主要是在数据中心内设置机房空调(computer room air conditioning,CRAC)单元，并且在摆放服务器机柜的地板下方以及服务器机柜上方的天花内分别设置气流信道，然后通过热信道封闭模式或冷信道封闭模式，由机房空调单元将冷空气送至容纳服务器机柜的封闭空间内，从而对服务器机柜起到降温作用。

虽然这种散热方案可以符合高密度制冷的使用需求，但是，由于数据中心内必需在天花和地板上设置气流通道，并且将这些气流通道与服务器机柜进行结构拼接后才能正常使用，因此，对于现场的组装精度要求较高，并且无法根据现场环境需求进行快速灵活的部署，而无法满足整机柜交付的使用需求。同时，还容易在拼接过程中产生错位，而对气流的封闭性能造成负面影响，导致冷热空气大量混合，相对的造成机房空调单元必需提供大量的冷空气，而大幅增加能耗的问题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种数据中心模块、数据中心冷却系统及方法，通过在框体内设置气流通道，以及在框体上设置混合风舱与冷却设备，进而让服务器机柜产生的热空气被局限于气流通道内，并且被混合风舱导引至冷却设备进行充分冷却后，再排出至外界环境，从而解决了数据中心的天花内与地板下的气流通道与服务器机柜需要结构拼接，而不便于快速灵活部署的问题，以及冷热空气容易混合，而冷却效能降低与能耗增加等问题。

为了解决上述问题，本申请揭示了一种数据中心模块，适于配置一个或多个服务器机柜，并且对服务器机柜进行散热。数据中心模块包括框体、混合风舱以及冷却设备。框体包括间隔设置的二个容置槽，容置槽内排列有多个隔间，其中二个容置槽的开口方向相反，并且于二个容置槽之间具有气流通道，此气流通道位于容置槽远离开口的一侧，并且连通于多个隔间。混合风舱设置于框体上，并且介于二个容置槽之间，且混合风舱分别连接于气流通道与冷却设备。其中，服务器机柜通过开口对应设置于隔间内，并且排放热空气至气流通道，混合风舱用以导引热空气进入冷却设备，而冷却设备用以将热空气转换为冷空气后排出，并且排出后的冷空气通过开口进入容置槽内冷却服务器机柜。

本申请并揭示了一种数据中心冷却系统，适于对一个或多个服务器机柜进行散热。数据中心冷却系统包括结构体与数据中心模块，其中结构体设置有二个通风口，分别连通于外界环境。数据中心模块设置于结构体内，数据中心模块包括框体、排风管、混合风舱、送风管以及冷却设备。框体包括间隔设置的二个容置槽，且容置槽内排列有多个隔间，其中二个容置槽的开口方向相反，并且于二个容置槽之间具有气流通道，此气流通道位于容置槽远离开口的一侧，并且连通于多个隔间。服务器机柜通过开口对应设置于隔间内，并且排放热空气至气流通道内。排风管的一端连接于气流通道，另一端设置有排风风阀，排风风阀嵌合于结构体的其中一通风口内。混合风舱设置于框体上，并且介于二个容置槽之间。混合风舱的一侧设置有混合风阀，且混合风阀连接于气流通道。送风管的一端连接于混合风舱，另一端设置有送风风阀，送风风阀嵌合于结构体的另一通风口内。冷却设备连接于混合风舱，且冷却设备上配置有控温装置与冷却水阀，控温装置分别耦接于送风风阀、排风风阀、混合风阀以及冷却水阀。其中，控温装置用以侦测混合风舱内的温度与外界环境的环境温度，并且根据混合风舱内的温度控制热空气的降温幅度，以及根据环境温度调节送风风阀、排风风阀、混合风阀以及冷却水阀的开启和关闭，用以将混合风舱导引至冷却设备的热空气转换为冷空气后排出至结构体内，并且于结构体内通过开口进入容置槽内冷却服务器机柜。

本申请还揭示了一种数据中心冷却方法，适于对一个或多个服务器机柜进行散热。数据中心冷却方法包括：设置服务器机柜于数据中心冷却系统的数据中心模块内；通过数据中心模块的混合风舱将服务器机柜产生的热空气从气流通道内导引至冷却设备；通过冷却设备将具有第一温度的热空气降温为具有第二温度的冷空气；排放冷空气至数据中心冷却系统的结构体内，并且于结构体内对服务器机柜进行散热；通过冷却设备的控温装置侦测数据中心冷却系统外的外界环境的环境温度；以及根据环境温度分别调节连通于混合风舱与外界环境之间的送风风阀、连通于气流通道与外界环境之间的排风风阀、混合风舱上连通于气流通道的混合风阀以及冷却设备上的冷却水阀的开启和关闭；其中，当环境温度大于第一温度，控温装置关闭送风风阀与排风风阀，并且开启混合风阀与冷却水阀；当环境温度介于第一温度与第二温度之间，控温装置开启送风风阀与排风风阀、关闭混合风阀以及根据环境温度调节冷却水阀的开启程度；当环境温度小于第二温度，控温装置开启送风风阀与排风风阀，并且关闭混合风阀与冷却水阀，控制冷空气维持于第二温度。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

通过数据中心模块的框体将热空气局限于气流通道内，让热空气可以充分的在混合风舱内与冷却设备接触而被降温为冷空气，从而大幅提高热空气转换为冷空气的转换效率。然后，再通过冷却设备将冷空气排出至外界环境中，用来作为冷却服务器机柜的冷源，通过这种热空气与冷空气的交替循环，让服务器机柜能在适当的工作温度下运行，从而提高运作时的稳定性与可靠性。同时，在本申请中，由于不需要另外在天花或地板设置冷通道，省略了服务器机柜与冷通道的拼接程序，因此在应用上可以进行快速灵活的部署，以及满足整机柜交付的使用需求。并且，还可以根据外界环境的空气温度选择性的通过数据中心模块对服务器机柜提供降温作用，或是与外界环境融合成热空气与冷空气的循环降温体系，不仅能提高数据中心冷却系统对服务器机柜的降温效能外，还能大幅的节省能耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请第一实施例的数据中心模块的立体示意图。

图2是本申请第一实施例的数据中心模块的平面示意图。

图3是本申请第一实施例的数据中心模块的使用状态示意图。

图4是本申请第一实施例的数据中心模块的俯视示意图。

图5a是本申请第一实施例的冷却设备的平面示意图。

图5b是图5a的侧视示意图。

图5c是图5a的俯视示意图。

图6是本申请第一实施例的使用状态示意图。

图7是本申请第二实施例的数据中心冷却系统的平面示意图。

图8是本申请第二实施例的数据中心冷却系统的侧视示意图。

图9是本申请第二实施例的数据中心冷却方法流程图。

图10是本申请另一实施例的俯视示意图。

图11是本申请第三实施例的数据中心模块的平面示意图。

图12是本申请某些实施例的数据中心模块的平面示意图。

图13是本申请第四实施例的数据中心模块的平面示意图。

图14和图15分别是本申请其他实施例的数据中心模块的平面示意图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”或“电性连接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其它装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者系统中还存在另外的相同要素。

实施例描述

本申请实施例所揭露的数据中心模块适于设置一个或多个服务器机柜，并且提供这些服务器机柜进行散热，使设置于服务器机柜内的一个或多个服务器可以保持在合适的工作温度下运行。

如图1至图3所示，本申请第一实施例所揭露的数据中心模块10包括框体110、混合风舱120以及多个冷却设备130，框体110包括二主框架111以及多个次框架112，多个次框架112间隔设置于二主框架111之间。多个次框架112在框体110内的相对二侧分隔出间隔排列的二容置槽113以及介于二容置槽113之间的气流通道114，其中二容置槽113的开口方向相反，而分别位于容置槽113相对气流通道114的另一侧。此外，多个次框架112在每一容置槽113内还分隔出连通于气流通道114的多个隔间115。每个隔间115的空间大小匹配于服务器机柜20的尺寸大小，让服务器机柜20可以通过开口对应结合于每个隔间115内。并且当服务器机柜20配置于隔间115内，服务器机柜20是以排放服务器所产生热空气的一侧对应于气流通道114，并且以设置有用以拆装服务器的维护面板的一侧露出于容置槽113外。

此外，在框体110上还设置有配电柜140、电源监控柜150以及线缆桥架支撑件160。配电柜140与电源监控柜150分别设置于框体110上对应于所述容置槽113的相对二侧面，也就是在容置槽113外分别设置于二个主框架111上，其中配电柜140的主设备141也可以是设置在容置槽113内靠近于主框架111的其中一个隔间114内。线缆桥架支撑件160设置于框体110上并且对应于二容置槽113，配电柜140与电源监控柜150分别通过电线耦接于冷却设备130与服务器机柜20，配电柜140可以是采用一个或多个的方式配置在柜体110上，并且在多个配电柜140的使用环境上，可以交流配电柜搭配直流配电柜的方式进行安装，但并不以此为限。而线缆槽及/或线缆桥架，或者是其他线缆则架设于线缆桥架支撑件160上，从而方便服务器机柜20的电力或网络线缆在数据中心模块10上布局。

混合风舱120在框体110上与线缆桥架支撑件160设置在同一侧。混合风舱120设置于二容置槽113之间，并且对应于气流通道114(如图2所示，并且为了让更加突出本申请的特点，在图2中简化了图1与图3中的某些元件)。混合风舱120的一侧连接于气流通道114，并且与气流通道114相互连通；混合风舱120相对于气流通道114的另一侧设置有多个挡板121(如图2和图4所示)，多个挡板121活动设置于混合风舱120上，并且可以在混合风舱120上旋转摆动，从而在混合风舱120上组成跌落式或翻转式天窗，用以开启或关闭混合风舱120。

请参照图1至图5c，多个冷却设备130分别在混合风舱120远离气流通道114的一端配置于混合风舱120的相对二侧面，而分别悬置于二容置槽113上方，并且连通于混合风舱120，使冷却设备130连同混合风舱120与气流通道114组成供气体流动的封闭空间。冷却设备130包括冷风机131与冷却管132(如图5a至图5c所示)，冷风机131与冷却管132可以是采用可拆卸的方式结合为一整体，但并不以此为限，并且，冷风机131中的风扇数量可以是N+1冗余(其中N为1或大于1的整数)或者是风量冗余(例如10～20％)的配置方式；而冷却管132可以是但并不局限于以盘管的形式设置在冷风机131与混合风舱之间，用以将来自于气流通道114内的热空气转换为冷空气，再通过冷风机131将冷空气排出至数据中心模块10外。

此外，在本申请的某些实施例中，冷却设备130还包括控温装置133(如图5a和5c所示)以及冷冻水分配单元(未图示)，冷冻水分配单元通过流体输送管路连接于冷却管132，用以供应冷冻水至冷却管132内。控温装置133耦接于冷风机131与冷冻水分配单元，并且，控温装置133具有多个设置于混合风舱120内以及数据中心模块10外的温度感知器，用以侦测混合风舱120内的温度以及数据中心模块10外的温度，并且根据所测得的温度控制冷冻水进入冷却管132的流速以及冷风机131的转速，从而调节热空气的降温幅度，使转换后的冷空气维持在特定的操作温度，例如25℃左右的操作温度，用以对服务器机柜20进行散热。

如图1、图3和图6所示，基于上述结构，在本实施例的数据中心模块10的应用上，服务器机柜20运作时所排放的热空气会集中进入框体110的气流通道114内。此时，热空气可以通过以下几种途径进入混合风舱120内：首先、通过热空气的密度小于周围空气的密度，而自然上升至混合风舱120内；或是，通过冷却设备130的冷风机131运作而被抽送至混合风舱120内；又或者是，通过服务器上的散热风扇的推送而朝向混合风舱120与冷却设备130的方向移动。接着，再通过混合风舱120导引至冷却设备130中与冷却管132相互接触，从而通过热交换作用使具有较高温度的热空气降温为温度较低的冷空气，例如从38℃降温至25℃。

此外，在本申请的某些实施例中，由于冷却设备130的冷风机131与冷却管132是采用可拆卸的结合方式，因此，对于本身就配置有散热风扇的服务器机柜20或服务器而言，可以直接通过散热风扇带动热空气流动，从而省略冷风机的使用。

承上，当热空气转换为冷空气后，通过冷风机131将冷空气从冷却设备130内排放至外界环境。由于一般在数据中心模块10的应用上，会将数据中心模块10放置于集装箱或其他建筑物内部等封闭环境下操作。因此，排放至外界环境中的冷空气会在集装箱内或室内流动，并且在框体110上容置槽113的开口处接触于服务器机柜20；或是通过开口进入容置槽113内，从而对服务器机柜20进行散热。

如此，通过热空气与冷空气的交替循环(气流方向如图6中的箭头所示)，让服务器机柜20能在适当的工作温度下运作，而提高运作时的稳定性与可靠性。并且，由于服务器机柜20所产生的热空气集中排放于气流通道114内，因此可以确保绝大部分的热空气都会受到冷却设备130的冷却程序后，才会被排放到至数据中心模块10外，因此大幅提高热空气转换为冷空气的转换效率，以及提升数据中心模块10对于服务器机柜20的冷却效率。并且，在数据中心模块10的使用上，不需要通过天花或架高地板来设置供冷空气流动的冷通道，因此在使用上不需要结构拼接，并且可以根据不同的使用环境进行快速且灵活的部署。同时，服务器机柜20产生的热空气被集中于框体110的气流通道114内，并且被混合风舱120导引至冷却设备130，从而受到冷却设备130的充分冷却后，再排放至外界环境对服务器机柜20进行冷却。由于在数据中心模块10内的热空气和冷空气受到良好的隔离，因此可避免冷热空气相互混合的情形发生，从而提高数据中心模块10的冷却效率，并节省能耗。

值得说明的是，在本实施例中，若服务器机柜20所产生的热空气速率高于冷却设备130的冷却速率时，可以将混合风舱120上的挡板121开启，使混合风舱120与外界环境相连通，并且通过对挡板121开启程度的控制，从外界环境引入冷空气来对热空气进行降温操作。或者是，在某些极端情况下，混合风舱120的挡板121还可以起到保护集装箱或其他建筑物内部等封闭环境内其他物件的作用，例如，若气流通道113内产生火苗时，可以将混合风舱120上的挡板121全部开启，使得配置在数据中心模块10外部的消防设备的灭火气体或细水喷雾能够直接通过混合风舱120进入气流通道130内部，即时的进行灭火程序，以避免火苗通过混合风舱120扩散到封闭环境的其他区域。

可以理解的是，为了避免热空气在气流通道114内因为温度过高而产生危险性，还可以选择性的在气流通道114内配置防火帘116，防火帘116分布于气流通道114内，并且在隔间115与气流通道114之间进行阻隔，用以对安装于隔间115内的服务器机柜20提供保护。并且，为了方便防火帘116的配置以及气流通道114内的电气维修作业，还可以在主框架111对应气流通道114的位置设置门结构(未图示)，来开启与关闭气流通道114，以便于对容置于气流通道114内的设施进行维护。

请参照图1和图3，此外，本实施例所揭露的数据中心模块10在某些情况下，还可以在框体110上选择性的配置底板11或隔板。例如，数据中心模块10被配置于架高地板的使用环境时，由于在气流通道114相对混合风舱120的另一侧失去地面的遮蔽，因此，可以在气流通道114相对混合风舱120的另一侧设置底板117，通过底板117、服务器机柜20、混合风舱120的挡板121以及主框架111的围绕，让气流通道114形成密闭结构，以便于导引热空气朝向混合风舱120移动以及避免尚未降温的热空气泄漏至外界环境。另外，若数据中心模块10中配置的服务器机柜20的数量少于容置槽113内的隔间115数量时，为了维持气流通道114的密闭性，可以在闲置的隔间115内配置隔板118，通过隔板118阻隔于隔间115与气流通道114之间，从而确保气流通道114的气密性。其中，由于隔板118的作用是在容置槽113内填补服务器机柜20的空缺，并且，为了维持服务器机柜20与气流通道114之间的连通性，因此在同一个隔间115内，隔板118与服务器机柜20是采择一设置的方式进行配置，从而使隔板118的数量与服务器机柜20在框体110上的配置数量成反比，也就是隔板118的数量随着服务器机柜20数量的增加而减少，反之亦然。

如图7和图8所示，本申请所揭露的第二实施例与第一实施例在数据中心模块10的结构上大致相同，两者间的差异在于，本申请第二实施例所揭露的数据中心模块10还包括送风管180、排风管190以及多个风阀，并且当数据中心模块10设置于集装箱或其他建筑物的室内等具有封闭空间的结构体30时，可以利用结构体作为冷房，而结合形成数据中心冷却系统40，用以对数据中心模块10上所设置的一个或多个服务器机柜20进行散热。

其中，结构体30上设置有第一通风口310与第二通风口320，分别连通于结构体30外的外界环境，且第一通风口310与第二通风口320之间相隔一定距离，较佳的是第一通风口310与第二通风口320分别形成于结构体30上方向相互垂直的二壁面上，例如第一通风口310沿垂直于地面或其他工作面的方向设置于结构体30的一壁面上，而第二通风口320沿平行于地面或其他工作面的水平方向，设置于结构体30的另一壁面上，以避免第一通风口310与第二通风口320附近的气流相互干扰。

数据中心模块10设置于结构体30内。数据中心模块10的送风管180连接于混合风舱120与结构体30的第一通风口310之间，其中送风管180的一端连接于混合风舱120相对于气流通道114的另一侧，另一端设置有送风风阀181，送风管180通过送风风阀181嵌合于第一通风口310，并且通过送风风阀181的开启与关闭，使送风管180内部与外界环境相连通或相互隔离。类似地，排风管190连接于框体110与结构体30的第二通风口320之间。排送风190的一端连接于框体110上并且连通于气流通道114，另一端设置有排风风阀191，排风管190通过排风风阀191嵌合于第二通风口320，并且通过排风风阀191的开启与关闭，使排风管190内部与外界环境相连通或相互隔离。

此外，配合送风管180与排风管190的使用，在混合风舱120连通于气流通道114的一侧设置有混合风阀122，用以控制两者间的导通与隔离，并且将混合风舱120上的挡板全部开启或是拆除，让混合风舱120与送风管180之间完全畅通，使气体可以在混合风舱120与送风管180之间自由流动。同时，在冷却设备130上设置有冷却水阀134，冷却水阀134设置于冷却管132与冷冻水分配单元之间，用以调节冷冻水进入冷却管132的流速。

其中，冷却设备130的控温装置133分别耦接于送风风阀181、排风风阀191、混合风阀122以及冷却水阀134。并且，控温装置133所具有的温度感知器设置于外界环境中，用以侦测外界环境的环境温度。控温装置133根据环境温度调节送风风阀181、排风风阀191、混合风阀122以及冷却水阀134的开启和关闭，从而对气流通道114内的热空气进行降温调节，并且优化数据中心冷却系统40的降温效能。

下面对本申请第二实施例所揭露的数据中心冷却系统实现其对服务器进行降温的方法作进一步说明。如图9所示，为本申请第二实施例所揭露的数据中心冷却方法流程图，包括：

步骤S10，设置服务器机柜于数据中心冷却系统的数据中心模块内；

步骤S20，通过数据中心模块的混合风舱将服务器机柜产生的热空气从气流通道内导引至冷却设备；

步骤S30，通过冷却设备将具有第一温度的热空气降温为具有第二温度的冷空气；

步骤S40，排放冷空气至数据中心冷却系统的结构体内，并且于结构体内对服务器机柜进行散热；

步骤S50，通过冷却设备的控温装置侦测数据中心冷却系统外的外界环境的环境温度；以及

步骤S60，根据环境温度分别调节连通于混合风舱与外界环境之间的送风风阀、连通于气流通道与外界环境之间的排风风阀、混合风舱上连通于气流通道的混合风阀以及冷却设备上的冷却水阀的开启和关闭。

在上述步骤S60中，当环境温度大于第一温度，控温装置关闭送风风阀与排风风阀，并且开启混合风阀与冷却水阀；当环境温度介于第一温度与第二温度之间，控温装置开启送风风阀与排风风阀、关闭混合风阀以及根据环境温度调节冷却水阀的开启程度；当环境温度小于第二温度，控温装置开启送风风阀与排风风阀，并且关闭混合风阀与冷却水阀，控制冷空气维持于第二温度。

请参照图7至图9，在应用上，首先，将一个或多个服务器机柜20设置于数据中心冷却系统40的数据中心模块10内(步骤S20)。接着，当服务器机柜20开始运作并产生热空气时，由于服务器机柜20在数据中心模块10上是采背对背的方式设置，使热空气从服务器机柜20集中排放到气流通道114内，并且通过混合风舱120将热空气从气流通道114内导引至冷却设备130(步骤S20)。然后，通过冷却设备将热空气转换为冷空气，例如将热空气从较高的第一温度降温为较低的第二温度，而形成冷空气(步骤S40)。在本实施例中，第一温度与第二温度分别以38℃与25℃作为举例说明，但并不以此为限。

在冷空气形成后，通过冷却设备130的冷风机131排放冷空气至结构体30内，使冷空气被局限于结构体30内流动，而对服务器机柜20起到降温作用(步骤S30)，其中冷空气可以是直接的接触于服务器机柜20表面或者是通过容置槽的开口进入容置槽内，对服务器机柜20进行散热，从而达到冷却服务器机柜20内服务器工作温度的功效，而提升服务器的运作效能与可靠性。

接着，通过冷却设备130的控温装置133侦测位于结构体30外的外界环境的环境温度(步骤S40)，并且根据侦测结果分别调节送风管180上连通于混合风舱120与外界环境之间的送风风阀181、排风管190上连通于气流通道114与外界环境之间的排风风阀191、混合风舱120上连通于气流通道114的混合风阀122以及冷却设备130上的冷却水阀134的开启和关闭(步骤S60)，以便于根据不同的环境温度采用不同的冷却、降温方法，让数据中心冷却系统40对于服务器机柜20的冷却效能达到最佳化。其中，控温装置133对于送风风阀181、排风风阀191、混合风阀122与冷却水阀134的具体调节方式说明如下。

假设控温装置133上预先设定的进风温度为25℃，排风温度为38℃，也就是预先将热空气温度设定为38℃作为第一温度，以及将冷空气温度设定为25℃作为第二温度。当环境温度大于第一温度，表示外界环境温度高过服务器机柜20运作时所产生的热空气温度，此时，为了避免环境温度降低数据中心冷却系统40的冷却效能，控温装置133关闭送风风阀181与排风风阀191，并且开启混合风阀122与冷却水阀134，使数据中心冷却系统40形成与外界环境隔绝的密闭环境，让热空气通过混合风舱120直接导引至冷却设备130，并且以冷冻水制冷模式，通过冷却管132对热空气进行散热，使热空气被冷却为冷空气后，再通过冷风机131将冷空气排放至结构体30内，让冷空气被局限在结构体30内流动，并且对服务器机柜20进行散热。此外，由于结构体30的内部空间大于气流通道114的内部空间，因此在结构体30内，冷空气含量大于热空气含量，而有助于快速降低服务器机柜20的运作温度。

在另一种情况下，当环境温度介于第一温度与第二温度之间，表示环境温度低于气流通道113内热空气的温度，因此控温装置133开启送风风阀181通过送风管180从外界环境引入外界空气；并且关闭混合风阀122，使外界空气累积于混合风舱120内。然后，控温装置133根据环境温度调节冷却水阀134的开启程度，而通过冷却管132将外界空气降温至第二温度，而可以作为冷空气排放至结构体30内使用。在此状态下，由于环境温度低于热空气温度，因此在降温操作上，可以节省冷却设备130的能耗。同时，在此操作模式下，控温装置133开启排风风阀191，使热空气直接通过排风管190排放至外界环境，可以避免热空气在气流通道114内累积而升温，或是进入混合风舱120内降低冷却设备130的冷却效能。

在某些情况下，环境温度会小于第二温度，此时，由于环境温度已经低于适于作为冷空气使用的预定温度，因此，控温装置133开启送风风阀181与排风风阀191，并且关闭混合风阀122与冷却水阀134，让热空气直接通过排风管190排放至外界环境，并且通过送风管180引入温度低于第二温度的外界空气，作为冷空气，对服务器机柜20进行散热。由于在此模式下，数据中心冷却系统40可以直接通过内部与外界环境形成的空气自然对流，来达到散热效果，因此可以大幅节省能耗，而同时又能对服务器机柜20提供高效能的冷却作用。

此外，在本申请的一些实施例中，考虑到过低的温度可能会对服务器机柜20的运行效能造成负面影响，控温装置133除了分别对热空气与冷空气的温度预先设定了第一温度与第二温度外，还另外设置了默认温度值，此默认温度值小于第二温度，且默认温度值可以是但并不局限于适于服务器机柜20运行的下限值，例如18℃，以确保服务器机柜20在安全的环境下运行。因此，在环境温度低于默认温度值的情况下，控温装置133开启送风风阀、混合风阀以及排风风阀，并且关闭冷却水阀，同时根据根据环境温度对应调节送风风阀181、混合风阀122与排风风阀191的开启程度，让外界空气与热空气在混合风舱120内混合形成温度趋近于或等于第二温度的冷空气，然后再通过冷风机131排放至结构体30内，以避免结构体30内的温度过低而对服务器机柜20的运行造成负面影响或者是对服务器机柜20内的电气设备造成损害。

基于上述，本申请的数据中心冷却系统，由于热空气和冷空气分别被隔离于数据中心模块的气流通道内与框体外，因此可避免冷热空气相互混合的情形发生，从而提高冷却效率。并且，可以根据外界环境的空气温度选择性的通过数据中心模块对服务器机柜提供降温作用，或是与外界环境相互融合成热空气与冷空气的循环降温体系，而具有优化的操作模式。不仅能提高数据中心冷却系统对服务器机柜的降温效能，还能提升数据中心冷却系统的操作性能，并且大幅降低操作时所产生的能耗。同时，在数据中心冷却系统内也不需要另外在地板或天花内设置冷通道，让数据中心冷却系统可适用于整机交付的使用需求，并且可以进行快速灵活的部署。

此外，如图10所示，在本申请的另一实施例中，数据中心冷却系统40也可以在结构体30内配置多个数据中心模块10，来同时对更多数量的服务器机柜20进行散热。在此场景下，数据中心模块10所配置的送风管或排风管190可以是通过一对多的形式分别连接于这些数据中心模块10与结构体30之间。在此以排风管190为例，可以将排风管190设置有排风风阀191的一端连接于结构体30，并且将另一端分叉形成多个次排风管，然后通过一对一的方式分别连接于数据中心模块10的气流通道。因此，当控温装置控制排风风阀191开启或关闭时，可以让多个数据中心模块10同步的对相应的服务器机柜20进行散热，而达到温度调节的一致性。相似的，送风管也可以是采用一对多的形式分别连接于数据中心模块10的混合风舱，来达到同步调控服务器机柜20的温度。惟，可以理解的是，虽然在本实施例中是以送风管与排风管通过一对多的方式作为举例说明，但是在本申请的一些实施例中，送风管与排风管190也可以是采用一对一的连接方式，让各个数据中心模块10可以根据其中所配置的服务器机柜20的数量或所产生的热空气温度独立的调节送风风阀与排风风阀191的开启或关闭，而并不以上述一对多的连接方式为限。

并且，在本申请中，数据中心模块内的冷却设备与混合风舱的相对关系除了如上述实施例的配置方式外，还可以有其他形式的变化。

如图11所示，为本申请第三实施例的数据中心模块的平面示意图。在本申请第三实施例所揭露的数据中心模块10中，冷却设备130设置在混合风舱120内，冷风机131可以是采用离心风扇的形式设置在混合风舱120远离气流通道114的一侧，并且在冷却设备130上靠近冷空气出风口的位置还设置有多个导流板170，多个导流板170的一端分别连接于冷却设备130对应于冷风机131的相对二侧，另一端朝远离冷风机131的方向延伸，而悬置于框体110的容置槽113上方。导流板170用以将冷却设备130排出的冷空气朝特定方向导引，让冷空气可以尽可能的朝向容置槽113的方向流动。因此，导流板170可以是水平连接于冷却设备130上；或是朝向容置槽113的方向倾斜连接于冷却设备130；又或者是朝向容置槽113的方向弯曲，从而让冷空气被导引至容置槽113，以便于提升冷却效率。而冷却管132可以是从冷风机131朝向气流通道114弯折的形式设置在混合风舱120内，从而增加冷却管132的表面积，让热空气可以充分的接触于冷却管132而降低温度。此外，在框体110的主框架111对应于气流通道114的位置还设置有可以对开的门结构119，以便于通过门结构119对气流通道114内的电气设备进行维护作业或是在气流通道内拆装防火帘。此外，相对于第三实施例，在本申请的某些实施例中，也可以是将冷却设备130的冷风机131与冷却管132在混合风舱120内的相对位置对调(如图12所示)，同样可以起到让热空气充分接触于冷却管132来降低温度的作用。

如图13所示，为本申请第四实施例所揭露的数据中心模块的平面示意图。本申请第四实施例与第三实施例在结构上大致相同，两者间的差异在于，在第四实施例所揭露的数据中心模块10中，冷却设备130的冷却管132朝向冷风机131的方向弯折，而形成相对的二侧面，并且在冷却设备130中根据冷却管132弯折后所形成的侧面数量配置相应数量的冷风机131，通过一对一的方式，让冷风机131对却冷管132上特定区域所形成的冷空气进行抽送，从而增加冷空气的循环效率。

如图14和图15所示，分别为本申请其他实施例所揭露的数据中心模块10，其与第一实施例所揭露的数据中心模块在结构上大致相同，两者间的差异在于，在这些实施例中，冷却设备130的导流板170的一端连接于冷却设备130相邻于冷风机131的一侧，另一端悬置于容置槽113上方，冷风机131设置于导流板170与冷却管132之间，而冷却管132倾斜设置于混合风舱120内(如图14所示)；或者是，除了将冷却设备130的冷却管132倾斜设置外，同时将多个冷却设备130沿水平方向架设，让多个冷却设备130分别凸出于框体110的相对二侧面，并且在冷风机131的配置上，采用离心式冷风机，让冷空气可以直接的朝向服务器机柜20抽送(如图15所示)。通过上述冷却管132倾斜设置的方式，可以让排放至气流通道114内的热空气在上升至混合风舱120时，皆能充分的接触到冷却管132，并受到冷却管132的冷却作用而降温，从而形成温度分布均匀的冷空气，以避免部分的热空气夹杂在冷空气中，而造成冷空气的平均温度上升。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (26)

1.一种数据中心模块，适于配置一个或多个服务器机柜，并且对所述服务器机柜进行散热，其特征在于，所述数据中心模块包括：

框体，包括间隔设置的二容置槽，所述容置槽内排列有多个隔间，其中所述二容置槽的开口方向相反，并且于所述二容置槽之间具有气流通道，所述气流通道位于所述容置槽远离所述开口的一侧，并且连通于所述多个隔间；

混合风舱，设置于所述框体上，所述混合风舱介于所述二容置槽之间，并且连接于所述气流通道；以及

冷却设备，连接于所述混合风舱；

其中，所述服务器机柜通过所述开口对应设置于所述隔间内，并且排放热空气至所述气流通道，所述混合风舱用以导引所述热空气进入所述冷却设备，所述冷却设备用以将所述热空气转换为冷空气后排出，并且排出后的所述冷空气通过所述开口进入所述容置槽内冷却所述服务器机柜。

2.如权利要求1所述的数据中心模块，其特征在于，所述冷却设备上配置有控温装置，用以侦测所述混合风舱内的温度，以及根据所述温度控制所述热空气的降温幅度。

3.如权利要求2所述的数据中心模块，其特征在于，还包括：

送风管，所述送风管的一端连接于所述混合风舱相对所述气流通道的另一侧，所述送风管的另一端连通于外界环境，并且设置有送风风阀；以及

排风管，所述排风管的一端连接于所述气流通道，所述排风管的另一端连通于所述外界环境，并且设置有排风风阀；

其中，在所述混合风舱连接于所述气流通道的一侧还设置有混合风阀，以及在所述冷却设备上还设置有冷却水阀，所述控温装置分别耦接于所述送风风阀、所述排风风阀、所述混合风阀以及所述冷却水阀，所述控温装置还用以侦测所述外界环境的环境温度，并且根据所述环境温度调节所述送风风阀、所述排风风阀、所述混合风阀以及所述冷却水阀的开启和关闭。

4.如权利要求3所述的数据中心模块，其特征在于，所述热空气的温度为第一温度，所述冷空气的温度为小于所述第一温度的第二温度，其中当所述环境温度大于所述第一温度，所述控温装置关闭所述送风风阀与所述排风风阀，并且开启所述混合风阀与所述冷却水阀；当所述环境温度介于所述第一温度与所述第二温度之间，所述控温装置开启所述送风风阀与所述排风风阀、关闭所述混合风阀以及根据所述环境温度调节所述冷却水阀的开启程度；当所述环境温度小于所述第二温度，所述控温装置开启所述送风风阀与所述排风风阀，并且关闭所述混合风阀与所述冷却水阀，用以控制所述冷空气维持于所述第二温度。

5.如权利要求4所述的数据中心模块，其特征在于，所述控温装置还默认有异常温度值，所述异常温度值小于所述第二温度，并且当所述环境温度小于所述异常温度值，所述控温装置根据所述环境温度调节所述送风风阀、所述混合风阀与所述排风风阀的开启程度，用以控制所述冷空气维持于所述第二温度，并且关闭所述冷却水阀。

6.如权利要求1所述的数据中心模块，其特征在于，所述冷却设备连接于所述混合风舱远离所述框体的一侧，且所述冷却设备包括冷风机与冷却管，所述冷却管设置于所述冷风机与所述混合风舱之间。

7.如权利要求6所述的数据中心模块，其特征在于，所述冷风机为离心式冷风机，且所述冷却管朝向所述混合风舱的方向弯折。

8.如权利要求6所述的数据中心模块，其特征在于，所述冷却设备还包括多个导流板，分别设置于所述冷却设备的相对二侧面，且所述导流板的一端连接于所述冷却设备上对应于所述冷风机的一侧，另一端悬置于所述框体的所述容置槽上，用以导引所述冷空气朝向所述开口方向流动。

9.如权利要求8所述的数据中心模块，其特征在于，所述冷却设备包括多个所述冷风机，所述冷却管朝向所述冷风机的方向弯折，多个所述冷风机分别设置于所述冷却管的相对二侧，并且分别对应于所述多个导流板。

10.如权利要求6所述的数据中心模块，其特征在于，包括多个所述冷却设备，所述多个冷却设备分别连接于所述混合风舱的相对二侧面，其中所述冷却设备还包括导流板，所述导流板的一端连接于所述冷却设备上相邻于所述冷风机的一侧，另一端悬置于所述容置槽上。

11.如权利要求10所述的数据中心模块，其特征在于，所述冷却设备的所述冷却管倾斜设置于所述混合风舱内，且所述冷风机设置于所述导流板与所述冷却管之间。

12.如权利要求1所述的数据中心模块，其特征在于，还包括防火帘，设置于所述气流通道内，并且隔离所述二容置槽。

13.如权利要求1所述的数据中心模块，其特征在于，还包括配电柜、线缆桥架以及电源监控柜，所述配电柜与所述电源监控柜分别设置于所述框体上对应于所述容置槽的相对二侧面，所述线缆桥架设置于所述框体上相邻于所述混合风舱的一侧，所述配电柜与所述电源监控柜分别通过电线耦接于所述冷却设备与所述服务器机柜，所述电线架设于所述线缆桥架上。

14.如权利要求1所述的数据中心模块，其特征在于，还包括多个挡板，分别设置于所述混合风舱相对所述气流通道的另一侧，并且可于所述混合风舱上旋转摆动而开启或封闭所述混合风舱。

15.如权利要求1所述的数据中心模块，其特征在于，所述框体还包括底板，设置于所述框体相对所述混合风舱的另一侧，并且遮蔽所述气流通道。

16.如权利要求1所述的数据中心模块，其特征在于，所述框体还包括一个或多个隔板，设置于所述隔间内，并且于所述隔间内封闭所述气流通道，其中所述隔板的数量与所述服务器机柜的数量成反比，且所述隔板与所述服务器机柜于同一所述隔间内择一设置。

17.一种数据中心冷却系统，适于对一个或多个服务器机柜进行散热，其特征在于，所述数据中心冷却系统包括：

结构体，设置有二通风口，所述二通风口分别连通于外界环境；以及

数据中心模块，设置于所述结构体内，所述数据中心模块包括：

框体，包括间隔设置的二容置槽，所述容置槽内排列有多个隔间，其中所述二容置槽的开口方向相反，并且于所述二容置槽之间具有气流通道，所述气流通道位于所述容置槽远离所述开口的一侧，并且连通于所述多个隔间，所述服务器机柜通过所述开口对应设置于所述隔间内，并且排放热空气至所述气流通道；

排风管，所述排风管的一端连接于所述气流通道，另一端设置有排风风阀，所述排风风阀嵌合于所述结构体的其中一所述通风口内；

混合风舱，设置于所述框体上，并且介于所述二容置槽之间，所述混合风舱的一侧设置有混合风阀，所述混合风阀连接于所述气流通道；

送风管，所述送风管的一端连接于所述混合风舱，另一端设置有送风风阀，所述送风风阀嵌合于所述结构体的另一所述通风口内；以及

冷却设备，连接于所述混合风舱，所述冷却设备上配置有控温装置与冷却水阀，所述控温装置分别耦接于所述送风风阀、所述排风风阀、所述混合风阀以及所述冷却水阀；

其中，所述冷却设备的所述控温装置用以侦测所述混合风舱内的温度与所述外界环境的环境温度，并且根据所述混合风舱内的温度控制所述热空气的降温幅度，以及根据所述环境温度调节所述送风风阀、所述排风风阀、所述混合风阀以及所述冷却水阀的开启和关闭，用以将所述混合风舱导引至所述冷却设备的所述热空气转换为冷空气后排出至所述结构体内，并且于所述结构体内通过所述开口进入所述容置槽内冷却所述服务器机柜。

18.如权利要求17所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述热空气的温度为第一温度，所述冷空气的温度为小于所述第一温度的第二温度，其中当所述环境温度大于所述第一温度，所述控温装置关闭所述送风风阀与所述排风风阀，并且开启所述混合风阀与所述冷却水阀；当所述环境温度介于所述第一温度与所述第二温度之间，所述控温装置开启所述送风风阀与所述排风风阀、关闭所述混合风阀以及根据所述环境温度调节所述冷却水阀的开启程度；当所述环境温度小于所述第二温度，所述控温装置开启所述送风风阀与所述排风风阀，并且关闭所述混合风阀与所述冷却水阀，用以控制所述冷空气维持于所述第二温度。

19.如权利要求18所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述控温装置还默认有异常温度值，所述异常温度值小于所述第二温度，并且当所述环境温度小于所述异常温度值，所述控温装置根据所述环境温度调节所述送风风阀、所述混合风阀与所述排风风阀的开启程度，用以控制所述冷空气维持于所述第二温度，并且关闭所述冷却水阀。

20.如权利要求17所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述冷却设备包括多个导流板，分别设置于所述冷却设备的相对二侧面，且所述导流板的一端连接于所述冷却设备上对应于冷风机的一侧，另一端悬置于所述框体的所述容置槽上，用以导引所述冷空气朝向所述开口方向流动。

21.如权利要求17所述的数据中心冷却系统，其特征在于，包括多个所述冷却设备，分别连接于所述混合风舱的相对二侧面，所述冷却设备包括冷风机、冷却管与导流板，所述冷却管设置于所述冷风机与所述混合风舱之间，所述导流板的一端连接于所述冷却设备上相邻于所述冷风机的一侧，另一端悬置于所述框体的所述容置槽上。

22.如权利要求17所述的数据中心冷却系统，其特征在于，还包括防火帘，设置于所述气流通道内，并且隔离所述二容置槽。

23.如权利要求17所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述框体还包括底板，设置于所述框体相对所述混合风舱的另一侧，并且遮蔽所述气流通道。

24.如权利要求17所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述框体还包括一个或多个隔板，设置于所述隔间内，并且于所述隔间内封闭所述气流通道，其中所述隔板的数量与所述服务器机柜的数量成反比，且所述隔板与所述服务器机柜于同一所述隔间内择一设置。

25.一种数据中心冷却方法，适于对一个或多个服务器机柜进行散热，其特征在于，所述数据中心冷却方法包括：

设置所述服务器机柜于数据中心冷却系统的数据中心模块内；

通过所述数据中心模块的混合风舱将所述服务器机柜产生的热空气从气流通道内导引至冷却设备；

通过所述冷却设备将具有第一温度的所述热空气降温为具有第二温度的冷空气；

排放所述冷空气至所述数据中心冷却系统的结构体内，并且于所述结构体内对所述服务器机柜进行散热；

通过所述冷却设备的控温装置侦测所述数据中心冷却系统外的外界环境的环境温度；以及

根据所述环境温度分别调节连通于所述混合风舱与所述外界环境之间的送风风阀、连通于所述气流通道与所述外界环境之间的排风风阀、所述混合风舱上连通于所述气流通道的混合风阀以及所述冷却设备上的冷却水阀的开启和关闭；

其中，当所述环境温度大于所述第一温度，所述控温装置关闭所述送风风阀与所述排风风阀，并且开启所述混合风阀与所述冷却水阀；当所述环境温度介于所述第一温度与所述第二温度之间，所述控温装置开启所述送风风阀与所述排风风阀、关闭所述混合风阀以及根据所述环境温度调节所述冷却水阀的开启程度；当所述环境温度小于所述第二温度，所述控温装置开启所述送风风阀与所述排风风阀，并且关闭所述混合风阀与所述冷却水阀，控制所述冷空气维持于所述第二温度。

26.如权利要求25所述的数据中心冷却方法，其特征在于，当所述环境温度小于所述控温装置默认的异常温度值，所述控温装置根据所述环境温度调节所述送风风阀、所述混合风阀与所述排风风阀的开启程度，控制所述冷空气维持于所述第二温度，并且关闭所述冷却水阀，其中所述异常温度值小于所述第二温度。