CN105571026A - 数据中心用冷墙供冷装置 - Google Patents

Abstract

一种数据中心用冷墙供冷装置，其主要是，地板包括防静电地板块和通风地板块，在防静电地板块上面设置机柜，在冷、热风道对应的支架上均设有通风地板块，在冷风道通风地板下面设有风扇，其外框通过连接件与支架的水平梁相连，在地板下面设有表冷器，每台表冷器通过供、回水支管与供、回水主管相连，并且供回水主管与制冷机组相连，在每个表冷器朝向热通道侧即回风侧各设一台风机。本发明末端空调制冷设备不占用数据中心机房的建筑面积，改善机柜覆盖率CCR值，因此可以在相同的建筑面积内设置更多的服务器机柜以增加业主利润收入，同时，本发明解决了机房气流组织不均匀、机柜局部高温的问题，起到了较好的节能效果。

Description

数据中心用冷墙供冷装置

技术领域

本发明涉及一种配套的空调装置，特别是用于数据中心制冷的空调装置。

背景技术

随着互联网的不断发展，数据中心建设速度惊人，由此产生的巨额耗电量已然成为数据中心发展不可回避的问题，亟待解决。作为数据中心主要能耗包括四个部分：IT设备能源消耗、UPS转化能源消耗、制冷设备能源消耗及照明和新风系统能源消耗。其中，制冷设备能耗占到数据中心总能耗的30％。

制冷系统能耗大，效率低的根本原因在于传统设计的理念和机房内气流组织不合理。制冷设备的工作状态取决于机房空间的温湿度，该技术目前已经不能满足高密度设备和高密度机架的散热要求，影响IT设备的正常运行，阻碍了数据中心技术的发展。另外，如果气流组织处理不当，导致冷热气流的输送阻力较大，且产生冷热气流的混合，造成巨大的能源浪费。目前，大多数数据中心末端空调器采用水冷精密空调机，其结构就是大型的风机盘管。

不同形式的机房采用不同形式的送风方式。大部分数据中心机房采用地板下送风的方式，提高地板下净空的高度，在冷通道采用可调节的地板通风口，对其他有可能漏风的区域进行封堵，最大效率的把冷风送入冷通道，使服务器得到有效冷却。还有的机房采用嵌入式冷却系统，将冷量直接送到机房最需要制冷的热点。在高密度机架顶部或在机架之间冷通道上部安装液体冷却终端，从热通道或机架内部直接吸收热空气，经冷却后送到冷通道。在高密度大型机侧安装模块化立式液体冷却单元。另外，有些高密度机架采用液冷式机架，冷媒通过防静电地板下冷媒管进入机柜内的制冷终端，直接对机柜内空气进行制冷，可根据设备发热量确定制冷终端数量，根据机架内的温度控制风扇转速及冷却液流量，提高冷却效率。

目前，数据中心机房一般采用末端空调冷通道地板下送风侧回风方式，但是，这种方式存在以下几个问题：

1、该方式末端空调器一般会布置在机房一侧，而服务器布置贯穿整个机房，因此空调送风需要从一端送到另一端，随着输送距离的增加，风管内的风压逐渐减少，风管内压力分布并不均匀，导致风管前端风量偏大，末端风量偏小，容易形成气流组织的死角，局部出现高温现像，无法实现对机柜服务器制冷效果的精确控制。

2、该方式需要在机房内为末端空调器单独设置一定的安装摆放空间，这就相当于减少机柜的布置位置，降低了机柜覆盖率(CCR——CabinetCoveringRate)，不利于CCR值的改善，对于寸土寸金的数据中心机房来说，就相当于减少了业主的利润，增加了机房的单位面积投资。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即能解决机房气流组织不均匀、机柜局部高温又能使业主减少投资、不占用机房的占地面积，同时起到节能效果的数据中心用冷墙供冷装置。

该装置主要包括：冷、热风道的通风地板、表冷器及风机。本发明采用部分现有技术，即在机房的水泥地面上设有若干竖直的立柱，立柱上设有与其相连的水平梁，水平梁与立柱组成支架，若干水平梁又垂直相连构成网格，在每个网格上均设有地板，该地板包括防静电地板块和通风地板块。在防静电地板块上面设置服务机柜(以下简称机柜)，两机柜之间的空间为冷风道，两机柜以外的空间为热风道。在冷、热风道对应的支架上均设有通风地板块，该通风地板块为其上设有若干通孔的地板块，如孔板或格栅式地板块。在冷风道通风地板下面设有风扇，其外框通过连接件与支架的水平梁相连，最好每块冷通道通风地板块下面各设一台风扇。在地板下面设有表冷器，最好，表冷器为若干个并列成排且送风面相对地设在冷通道下面的两侧。每台表冷器通过供、回水支管与供、回水主管相连，并且供回水主管与制冷机组相连。在每个表冷器朝向热通道侧即回风侧各设一台风机，最好该风机为变频调速轴流风机，其根据设置在机柜内的温度传感器温度变化进行变频调速。

本发明的工作过程大致如下：机柜热风道周围的热空气在地板下面的风机的作用下穿过通风地板块进入风机，并由风机吹向表冷器，与表冷器内的冷冻水进行热交换，被冷却后的气体又被风扇吹入两机柜之间的冷风道内，形成较强的冷空气流，其流过机柜时自然与机柜进行热量交换使机柜降温，冷空气流经热交换后变为热空气流再经由热风道下的通风地板块进入地板下面的风机入口形成完整的循环。上述轴流风机可通过设在机柜内温度传感器进行变频调速。

本发明与现有技术相比有益效果如下：

1、与直膨式空调机组相比，本发明采用冷源集中供冷方式，大大减少了整个机房制冷的用电功耗，一般一台直膨式空调机每100kw制冷量需风机耗电30Kw，而采用本发明形式集中冷源，每100Kw仅需7kw左右，大大节约了运行成本。

2、与同样采用集中冷源，末端布置空调机组的供冷方式相比，本发明设备一部分布置于数据中心机房地板之中，另一部分布置于地板以下，不占用数据中心机房的占地面积，大量节省数据中心机房机柜布置空间，改善了数据中心机柜覆盖率CCR值，所节省的空间可以更多的布置机柜，从而为业主创造更多的盈利空间。以长春某数据中心机房为例，机柜占地面积约420㎡，可布置机柜约240台，每台散热量3.5Kw，需要末端空调机组6台，单台机组制冷量150Kw，末端空调机房占地面积80㎡，如将末端空调器改为本专利产品，可将空调机房80㎡的占地面积全部布置机柜，从而至少可增加机柜数量30台，按每台机柜出租费用每年6w计，则420㎡的数据中心机房便可为业主额外增加毛利润240万/年。

3、与现有的末端空调装置相比，当机柜布置过长时，处于空调最远端的冷通道由于静压不足，会产生风量偏小的问题，结果导致机柜局部高温，影响数据中心的稳定运行。采用本发明形式，由于采用主动送风地板，地板置于机柜旁，同时，送风机根据机柜内的温度探头监测机柜温度，随着温度升高风机转速增加从而解决上述问题。

4、另外，有些项目为解决机柜局部高温的问题，采用两侧布置末端空调装置，向冷通道对吹的方式，但采用该方式，占用了过多的机房面积，从而减少了机柜布置数量，减少了业主收益，变相增加了项目投资回收期。采用本发明，由于风机直接布置在机柜地板下，且不占用机柜占地面积，改善了机柜覆盖率CCR值，所以既解决了机柜的局部高温问题，也节省了机房面积。

5、由于本发明的风机主要布置在冷通道内以及地板下，所以噪音很小，有利于机房噪声环境控制。

附图说明

图1为本发明的轴测示意简图。

图2为本发明主视示意简图。

图3为本发明侧视示意简图。

图4为图2的A-A视图。

图中：1、机柜，2、防静电地板块，3、风扇，4、通风地板，5、轴流风机，6、表冷器，7、供水支管，8、回水支管，9、供水主管，10、回水主管，11、冷风道，12、热风道，13、立柱，14、水平梁。

具体实施方式

在图1、图2、图3和图4所示的数据中心用冷墙供冷装置的示意简图中，在机房的水泥地面上设有若干竖直的立柱13，立柱上设有与其相连的水平梁14，水平梁与立柱组成支架，若干水平梁又垂直相连构成网格，在每个网格上均设有地板，该地板包括防静电地板块2和通风地板块4。在防静电地板块上面设置机柜1，两机柜之间的空间为冷风道11，两机柜以外的空间为热风道12。在冷风道对应的支架上均设有格栅式通风地板块，在热风道对应的支架上均设有方孔式通风地板块。在冷风道通风地板下面设有风扇3，其外框通过连接件与支架的水平梁相连，每块冷通道通风地板下面各设一台风扇。在地板下面设有表冷器6，表冷器为若干个并列成排且送风面相对地设在冷通道下面的两侧。每台表冷器通过供水支管7、回水支管8与供水主管9、回水主管10相连，并且供回水主管与制冷机组相连。在每个表冷器朝向热通道侧即回风侧各设一台轴流风机5，该风机为变频调速轴流风机，其与设在机柜内的温度传感器相连。

Claims (4)

1.一种数据中心用冷墙供冷装置，其在机房的水泥地面上设有若干竖直的立柱，立柱上设有与其相连的水平梁，水平梁与立柱组成支架，若干水平梁又垂直相连构成网格，在每个网格上均设有地板，其特征在于：该地板包括防静电地板块和通风地板块，在防静电地板块上面设置机柜，在冷、热风道对应的支架上均设有通风地板块，在冷风道通风地板下面设有风扇，其外框通过连接件与支架的水平梁相连，在地板下面设有表冷器，每台表冷器通过供、回水支管与供、回水主管相连，并且供回水主管与制冷机组相连，在每个表冷器朝向热通道侧即回风侧各设一台风机。

2.根据权利要求1所述的数据中心用冷墙供冷装置，其特征在于：每个冷通道通风地板块下面各设一台风扇。

3.根据权利要求1或2所述的数据中心用冷墙供冷装置，其特征在于：表冷器为若干个并列成排且送风面相对地设在冷通道下面的两侧。

4.根据权利要求3所述的数据中心用冷墙供冷装置，其特征在于：风机为变频调速轴流风机。