CN105338793A - 一种集装箱式数据中心节能散热方法 - Google Patents

Abstract

一种集装箱式数据中心节能散热方法，包括用于放置电子设备机柜的集装箱，设置在所述集装箱顶部用于提供散热的热交换器，还包括设置在集装箱底部的防静电地板，与所述热交换器连接并用于为所述电子设备降温的密封循环通道，还包括为内空气循环提供动力的风机和为外空气循环提供动力的风机，以及用于为所述电子设备紧急降温的盘管冷却装置和设置在集装箱外侧的降温水帘装置。采用本发明可实现对数据中心内部电子设备的绿色降温，同时还可以精确降温，大大缩短了送风距离和回风距离，降低能源损失，提供散热效率。

Description

一种集装箱式数据中心节能散热方法

技术领域

本发明涉及数据中心散热降温领域，尤其是一种集装箱式数据中心节能散热方法。

背景技术

在集装箱式数据中心，空调起着降温散热的作用，全年基本都在运行，其能耗在总能耗中占有很大比例，如何在集装箱式数据中心中节能，已经被越来越多的企业和用户所关注，当前的集装箱式数据中心节能散热方法，一般分为以下3种：（1）新风冷却系统，直接把外部空气或者经过处理的外部空气送到集装箱内部，与集装箱内部的热空气进行混合，排除集装箱，实现新风冷却。（2）热管式冷却系统，把传统精密空调的室内机和室外机增加一个高度差，不使用压缩机，直接靠管内的冷却介质热虹吸作用，来冷却内部空气，使其内部循环。（3）混合双盘管空调冷却，通过在空调室内机增加一套冷却盘管，在室外机布置干式表冷器，通过泵将冷却后的载冷剂送到室内机的冷却盘管中，实现集装箱内部的降温。

以上3中集装箱式数据中心节能散热方法，存在以下缺点：（1）新风冷却系统，即使是经过处理后，但时间久了，集装箱内部的空气会越来越差，伴随着新空气的进入，集装箱内部的湿度也会受到影响，最终使集装箱内部的空气洁净度和湿度超出规定值。（2）热管式冷却系统，因为采用的是第三方间接冷却，在空气冷却了室内后，管内部的冷却介质再通过室内机相连的管道，输送给室内机，室内机冷却集装箱内部的热空气，实现降温散热，因此散热效率相对较低。此外，由于室内机和室外机需要形成一定的高度差，才能达到最佳效果，所以空间占用较大。（3）混合双盘管空调冷却系统，需要在室内机增加一套风机盘管，造价成本较高，投资回报年限较长，此外因为没有预冷机制，导致室外条件要求苛刻，造成双盘管系统来回切换，对压缩机和泵的寿命都有影响，从而导致制冷散热系统的可靠性降低。

如何使自然冷却系统不受外部空气质量的影响，不过多占用集装箱的外部空间，同时又能增加集装箱数据中心冷却系统的可靠性，是个急需解决的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种集装箱式数据中心节能散热方法，采用热交换器对内外空气隔开，外部空气采用降温水帘系统对其进行预处理，内部空气采用密封的循环通道，对数据中心电子设备机柜的冷热气流进行有效引导和隔离，实现精确降温，大大缩短了送风距离和回风距离，降低能源损失，提供散热效率。

本发明的技术方案如下：

一种集装箱式数据中心节能散热方法，包括用于放置电子设备机柜的集装箱，其特征在于，还包括设置在所述集装箱顶部的用于提供散热的热交换器，还包括设置在所述集装箱底部的防静电地板，与所述热交换连接并用于为电子设备降温的密封循环通道，以及为内部空气循环提供动力的风机和为外部空气循环提供动力的风机，还包括用于为电子设备紧急制冷的盘管冷却装置和设置在集装箱外侧的降温水帘装置。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述集装箱外层为普通集装箱金属材质，所述材质为钢制材料；所述集装箱内层为保温材料，所述保温材料为聚氨酯，橡塑棉或岩棉；内层保温材料和外层金属材料为发泡固化连接、胶水连接、金属压条连接、螺丝连接或铆钉连接。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述电子设备机柜包括活动安装在所述机柜上的前门和后门，所述前门和后门，及所述防静电地板与所述集装箱内层形成所述密封循环通道。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述密封循环通道分为机柜前密封循环通道和机柜后密封循环通道，所述机柜前密封通道顶部装有室内出风百叶和所述机柜后密封循环通道顶部装有室内进风百叶。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述热交换器为第一热交换器和第二热交换器串联置于所述集装箱顶部，所述紧急制冷的盘管冷却装置与所述第一热交换器和第二热交换器串联结构，安装在所述机柜前端顶部。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述第一热交换器和第二热交换器为显热交换器、全热交换器或热管交换器。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述降温水帘装置包括水泵，洒水头，纸连片，，水箱，浮球阀和旁通阀，其连接方式为管道连接，所述水箱的水经过水泵，将其送至洒水头，所述洒水头位于纸帘片的上方，水经过纸连片回到水箱，或者经过处理装置再回至水箱，如此循环；所述降温水帘外侧包括过滤网和进风百叶，所述过滤网在所述纸连片和所述室外进风百叶中间。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述盘管冷却装置为空调专用铜管穿翅片式盘管表冷器、汽车空调或水箱用平行流表冷器或管带式表冷器或其他形式的表冷器，所述表冷器上设有至少一个供冷却介质进出的进管及出管，所述盘管冷却装置底部装有一冷凝水盘，所述冷凝水盘最低处有一排水管装置。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述内部循环用的风机，包括室外进风隔板，装在所述盘管冷却装置后方，位于所述机柜前密封循环通道上端。

所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其中，所述外部循环用的风机，包括室外出风百叶和出风隔板，所述风机装在所述集装箱侧面上，位于所述机柜后密封循环通道的顶部。

本发明所提供的集装箱式数据中心节能散热方法，由于采用了将热交换器放到机柜顶部，并将密封通道和热交换器的进风端和出风端相连，从而实现了对电子设备机柜的精确制冷，减少热点的存在，较少能源损失和节省空间。进一步的，本发明因为采用了降温水帘系统，所以对外部空气的温度依赖性相对减少了很多，而且降温水帘采用的是循环水作业，所以更加节能和环保，增加集装箱式数据中心散热系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明中集装箱式数据中心节能散热方法第一较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明中集装箱式数据中心节能散热方法第二较佳实施例的结构示意图。

图3是本发明中集装箱式数据中心节能散热方法的降温水帘结构示意图。

其中：1、室外进风百叶；2、过滤网；3、降温水帘系统；301、水泵；302、洒头；303、纸连片；304、水箱；305、浮球阀；306、旁通阀；307、补水管；4、进风隔板；5、第一热交换器；6、第二热交换器；7、室外循环风机；8、室外出风百叶；9、出风隔板；10、机柜；11、机柜后防静电地板；12、室内进风百叶；13、盘管冷却装置；14、冷凝水盘；1401、冷凝水排水管；15、室内循环风机；16、室内出风百叶；17、机柜前防静电地板；18、集装箱；19、机柜前密封通道；20、机柜后密封通道。

具体实施方式

本发明提供一种集装箱式数据中心节能散热方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更佳清晰、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1所示，集装箱式数据中心节能散热方法，包括用于放置电子设备机柜的集装箱18，设置在所述集装箱18顶部的用于提供散热的第一热交换器5和第二热交换器6，还包括设置在所述集装箱18底部的机柜前防静电地板17和机柜后防静电地板11，与所述第一热交换器5和第二热交换器6连接并用于为电子设备降温的机柜前密封循环通道19和机柜后密封循环通道20，以及为内部空气循环提供动力的风机15和为外部空气循环提供动力的风机7，还包括用于为电子设备紧急制冷的盘管冷却装置13和设置在集装箱外侧的降温水帘装置3。

具体可参阅图1和图2所示，本发明通过放置在集装箱18顶部的第一热交换器5和第二热交换器6，以及出风隔板9和进风隔板4将集装箱18内部分为两个空气循环。内部循环组成如下：第一热交换器5，第二热交换器6，室内进风百叶12，机柜后密封通道20，机柜10，机柜前密封通道19，室内出风百叶16，室内循环风机15和盘管冷却装置13；外部循环组成如下：室外进风百叶1，过滤网2，降温水帘系统3，第一热交换器5，第二热交换器6，室外循环风机7和室外出风百叶8。

进一步的，当电子设备机柜10将集装箱18内部的空气加热后拍到机柜10后面的密封通道20，由于机柜后密封通道20由机柜后防静电地板11和集装箱18内部保温层以及室内进风百叶12组成，被加热后的空气，只能通过室内进风百叶12进入第二热交换器6和第一热交换器5，从第一热交换器5出来后的低温空气进入盘管冷却装置13，之后由室内循环风机15吹到室内出风百叶16处，进行导流后进入机柜前密封通道19，由于机柜前密封通道19由机柜前防静电地板17和集装箱18内部保温层组成，所以经过冷却后的空气只能进入电子设备机柜10，由此完成一个内部循还。

进一步的，室外的空气经过室外进风百叶1后，经过过滤网2，通过过滤后的空气进入水帘系统3，被水帘系统3冷却后的空气经过进风隔板4的导向作用，进入第一热交换器5和第二热交换器6，此时较低温度的室外空气和室内较高温度的热空气通过第一热交换器5进行第一次热交换，之后经过第二热交换器6进行第二次热交换，被加热后的室外空气进入室外循环风机7，之后通过室外出风百叶8排到室外，至此完成一个外部循环。

进一步的，由于有进风隔板4，第一热交换器5，第二热交换器6和出风隔板，将室内外空气隔离，所以室内空气只有热量的交换，没有湿度和空气的混合，保持了集装箱内部的空气洁净度和温度在一个规定的范围内。

进一步的，如图3所示，所述降温水帘系统3，包括水泵301，洒水头302，纸连片303，水箱304，浮球阀305，旁通阀306和补水管307，其连接方式为管道连接，所述水箱304的水经过水泵301，将其送至洒水头302，所述洒水头302将水均匀洒在纸帘片303的表面，形成一层湿膜，以便降低流经纸连片303的空气温度，经过纸连片303多余的水回到水箱304，或者经过处理装置再回至水箱304，如此循环。

本发明的一种集装箱式数据中心节能散热方法，可应用在较为温度高的南方，更适合放到年平均温度较低的北方。当放到南方的时候，由于南方室外温度较高，此时如果集装箱18内部的空气经过第一热交换器5和第二热交换器6达不到规定值或者当降温水帘系统3出现问题需要维修时，可以打开盘管冷却装置13，如果盘管冷却装置13产生冷凝水，可以通过冷凝水盘14收集，通过冷凝水管1401排出集装箱18，流到降温水帘3的水箱304中，充分利用冷量，达到节能的目的。

本发明所提供的集装箱式数据中心节能散热方法，由于采用了将第一热交换器5和第二热交换器6放到机柜10顶部，并将机柜前密封通道19和第一热交换器5的出风端相连，从而实现了对电子设备机柜的精确制冷，减少热点的存在，较少能源损失和节省空间。进一步的，本发明因为采用了降温水帘系统3，所以对外部空气的温度依赖性相对减少了很多，而且降温水帘系统3采用的是循环水作业，所以更加节能和绿色环保，增加集装箱式数据中心散热系统的可靠性和安全等级。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进和变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种集装箱式数据中心节能散热方法，包括用于放置电子设备机柜的集装箱，其特征在于，还包括设置在所述集装箱顶部的用于提供散热的热交换器，还包括设置在所述集装箱底部的防静电地板，与所述热交换连接并用于为电子设备降温的密封循环通道，以及为内部空气循环提供动力的风机和为外部空气循环提供动力的风机，还包括用于为电子设备紧急制冷的盘管冷却装置和设置在集装箱外侧的降温水帘装置。

2.根据权利要求1所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述集装箱外层为普通集装箱金属材质，所述材质为钢制材料；所述集装箱内层为保温材料，所述保温材料为聚氨酯，橡塑棉或岩棉；内层保温材料和外层金属材料为发泡固化连接、胶水连接、金属压条连接、螺丝连接或铆钉连接。

3.根据权利要求1所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述电子设备机柜包括活动安装在所述机柜上的前门和后门，所述前门和后门，及所述防静电地板与所述集装箱内层形成所述密封循环通道。

4.根据权利要求3所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述密封循环通道分为机柜前密封循环通道和机柜后密封循环通道，所述机柜前密封通道和所述机柜后密封循环通道顶部均装有倒风百叶。

5.根据权利要求1所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述热交换器为第一热交换器和第二热交换器串联置于所述集装箱顶部，所述紧急制冷的盘管冷却装置与所述第一热交换器和第二热交换器串联结构，安装在所述机柜前端顶部。

6.根据权利要求4所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述第一交换器和第二交换器为显热交换器、全热交换器或热管交换器。

7.根据权利要求1所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述降温水帘装置包括水泵，洒水头，纸连片，接水盘，水箱，浮球阀和旁通阀，其连接方式为管道连接，所述水箱的水经过水泵，将其送至洒水头，所述洒水头位于纸帘片的上方，水经过纸连片回到水箱，或者经过处理装置再回至水箱，如此循环；所述降温水帘外侧包括过滤网和室外进风百叶，所述过滤网在所述纸连片和所述室外进风百叶中间。

8.根据权利要求1所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述盘管冷却装置为空调专用铜管穿翅片式盘管表冷器、汽车空调或水箱用平行流表冷器或管带式表冷器或其他形式的表冷器，所述表冷器上设有至少一个供冷却介质进出的进管及出管，所述盘管冷却装置底部装有一冷凝水盘，所述冷凝水板最低处有一排水管装置。

9.根据权利要求1所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述内部循环用的风机，包括进风隔板，装在所述盘管冷却装置后方，位于所述机柜前密封循环通道上端。

10.根据权利要求1所述的集装箱式数据中心节能散热方法，其特征在于，所述外部循环用的风机，包括室外出风百叶和出风隔板，所述风机装在所述集装箱侧面上，位于所述机柜后密封循环通道的顶部。