CN106961817B - 一种下送风数据中心制冷系统 - Google Patents

一种下送风数据中心制冷系统 Download PDF

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    • F24F7/06Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit

Abstract

本发明提供一种下送风数据中心制冷系统,包括:进风端面对面设置的两排机柜;与机柜出风端相连的回风器;内置换热器的回风管;机房架高通孔地板;由机柜、通道门、架高通孔地板、及顶部封板围成的冷通道。从所述机柜出风端排出的热空气经由回风器送往换热器进行冷却。所述换热器位于回风管内,回风管的一侧与回风器相连,另一侧通往架高通孔地板下。冷却后的空气进入地板下方混合稳定后透过通孔地板被送到冷通道内。机柜再将冷通道内的冷空气吸入后排出完成散热循环。该系统省去了空调末端风机能耗,且改善了普通下送风系统在冷通道长度方向上送风不均匀,底部气流速度过快,机柜下部服务器进风量较小,容易产生局部热点的问题,降低了机柜的内部温度,提升了机柜整体的散热效率。

Description

一种下送风数据中心制冷系统
技术领域
本发明涉及一种数据中心制冷系统,特别涉及一种下送风数据中心制冷系统。
背景技术
数据中心对能源的需求最终体现在对于电能的需求上。目前IT设备的能源消耗,只占整个数据中心能耗的30%,而制冷设备的能源消耗要占到50%-60%。制冷系统是数据中心机房的能耗的第一大户。近期大型化、高密度化、数据大集中的数据中心越来越普及,高密度服务器机房的散热问题也越来越难解决,采用传统的精密空调系统呈现出能耗巨大,PUE值居高不下的状况。因此,空调系统的节能是数据中心总体节能的核心,合理的设计制冷系统能够确保在满足数据中心制冷需求的基础上尽量减少对于电能的需求。
空调系统对数据中心的作用就是收集热气流,并将它们排到室外去。地板下送风方式是目前数据中心空调制冷送风方式的主要形式,在金融信息中心、企业数据中心、运营商IDC等数据中心中广泛使用。通常的做法是在数据中心机房内铺设架高通孔地板,将机房专用空调的冷风送到架高通孔地板下方,形成一个很大的静压箱体,静压箱可减少送风系统动压、增加静压、稳定气流、减少气流振动等,使送风效果更理想。再通过通孔地板将冷空气送到服务器机架上。回风则通过机房内地板上空间或专用回风风道回风。此种方法需要很大的风机压头,且在空调送风方向上地板出风率不均匀,会导致距离空调较近的区域温度正常,而距离空调较远的区域温度偏高,从而导致不得不调低温度设定或者增加风机风量,导致机房能耗大大增加。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种下送风数据中心制冷系统,用于解决现有技术中由于机柜功率密度增大出现的空调风机能耗上升问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种下送风数据中心制冷系统,所述制冷系统至少包括:
两排机柜,所述两排机柜的进风端面对面;
回风器,与机柜出风端相连;
内置换热器的回风管,所述回风管与所述回风器相连;
架高通孔地板,设置于所述两排机柜之间并高于地面;
冷通道,设置在所述架高通孔地板的上方,由所述机柜进风端、通道门、架高通孔地板、及顶部封板围成;
从所述机柜出风端排出的热空气经由所述回风器送往所述回风管内的换热器进行冷却,冷却后的空气进入所述架高通孔地板下方混合稳定后再透过所述架高通孔地板送到所述冷通道内,实现制冷。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风器位于所述机柜的后方,所述回风管位于机柜的下方。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风管的宽度与单排回风器出口宽度总和相等。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述换热器安装在回风管内,且所述换热器的上边缘与回风管的上平面相接触,下边缘与回风管的下平面相接触。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风器的进风端与机柜出风端相连,且所述回风器的出风端与回风管进风端相连。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风器与机柜一一对应,且所述回风器的宽度与机柜宽度相等。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风器的深度不小于机柜深度的一半。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风管的出风端与所述架高通孔地板下的空间连通。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述架高通孔地板距离地面的高度不小于机柜高度的一半。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述架高通孔地板的开孔区域不超出冷通道的底部面积。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风管的纵截面为矩形,且在深度方向上为等截面或变截面,其截面积越靠近静压箱截面积越大。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述回风管的横截面为矩形,且在长度方向上为等截面。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述冷通道的通道门打开后的宽度为冷通道的宽度。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述冷通道的长度不小于单排机柜的长度,且所述冷通道的宽度不小于机柜深度的两倍。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述冷通道与架高通孔地板之间为密封连接。
作为本发明的下送风数据中心制冷系统的一种优选方案,所述顶部封板与冷通道之间为密封连接。
如上所述,本发明的下送风数据中心制冷系统,具有以下有益效果:本发明的下送风数据中心制冷系统,从所述机柜出风端排出的热空气进入回风器,再由回风器送往机柜下方的回风管。所述回风管的一侧与回风器相连,另一侧通往架高通孔地板下,所述回风管的内部安装有换热器。所述换热器在回风管内对热空气进行冷却,冷却过后的冷空气经由回风管进入架高通孔地板下。架高通孔地板下的空间可视为静压箱,静压箱可减少动压、增加静压、稳定气流、减少振动等,使送风效果更理想。冷空气在地板下方混合稳定后透过通孔地板被送到冷通道内。机柜再将冷通道内的冷空气吸入后排出完成散热循环。该系统改善了普通下送风系统在冷通道长度方向上送风不均匀,底部气流速度过快,机柜下部服务器进风量较小,容易产生局部热点的问题,降低了机柜的内部温度,提升了机柜整体的散热效率。该系统能够有效避免冷热空气混合,兼顾冷通道内所有机柜的冷却效率,提升了冷通道内机柜的散热效率。该系统省去了空调末端风机能耗,完全通过机柜的后部风扇带动空气流动,降低了制冷能耗。
附图说明
图1显示为本发明的下送风数据中心制冷系统结构立体图。
图2显示为本发明的下送风数据中心制冷系统结构俯视图。
图3显示为本发明的下送风数据中心制冷系统结构侧视图。
图4显示为本发明的另一种下送风数据中心制冷系统结构立体图。
图5显示为图4的俯视图。
元件标号说明
1 冷通道
2 机柜
3 回风器
4 回风管
5 换热器
6 架高通孔地板
7 顶部封板
8 活动天窗
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-5。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1所示,本实施例的所述下送风数据中心制冷系统包括由进风端面对面设置的两排机柜2、通道门、架高通孔地板6、及顶部封板7围成的冷通道1;也就是说图1中冷通道1的前端设有所述通道门,所述冷通道1的两侧各设有一排机柜2,所述冷通道1的下方设有架高通孔地板6,上方设有顶部封板7;所述冷通道1的长度不小于单排机柜2的长度,且所述冷通道1的宽度不小于机柜2深度的两倍;优选地,所述架高通孔地板6与所述冷通道1底部之间为密封连接,且所述顶部封板7与所述冷通道1顶部之间为密封连接。进一步优选地,所述冷通道1的通道门打开后的宽度为冷通道1的宽度。并且优选地,所述通道门的材料为透明材料。
该下送风数据中心制冷系统还包括:与机柜2出风端相连的回风器3;所述回风器3的进风端与机柜2出风端相连,且所述回风器3的出风端与回风管4进风端相连;所述回风器3与机柜2一一对应,即一个回风器3对应一台机柜1,且所述回风器3的宽度与机柜2宽度相等;所述回风器3的深度不小于机柜2深度的一半;优选地,所述回风器3与机柜2出风端之间为密封连接,且所述回风器3与回风管4进风端之间为密封连接。进一步优选地,所述回风器3的底部做圆角处理。
该下送风数据中心制冷系统还包括:内置换热器5的回风管4;所述换热器5位于回风管4内,回风管4的一侧与回风器3相连,另一侧直接通往架高通孔地板6下;所述回风管4位于机柜的下方;所述换热器5安装在回风管4内,且所述换热器5的上边缘与回风管4的上平面相接触,下边缘与回风管4的下平面相接触;所述回风管4的高度不小于回风器3深度的两倍,且所述回风管4的宽度与单排回风器3出口宽度总和相等;所述回风管4的纵截面为矩形,且在深度方向上为等截面或变截面,其截面积越靠近出风端截面积越大;所述回风管4的横截面为矩形,且在长度方向上为等截面;优选地,所述回风管4与回风器3之间为密封连接。进一步优选地,所述换热器5所在平面与水平方向呈45度角。
该下送风数据中心制冷系统还包括:架高通孔地板6;所述架高通孔地板6的高度(即距离地面高度)不小于机柜2高度的一半;所述架高通孔地板6与冷通道1底部相连;所述架高通孔地板6的开孔区域不超出冷通道1的底部面积;优选地,所述架高通孔地板6的开孔率应适应机柜2的功率密度。
该下送风数据中心制冷系统还包括:顶部封板7;所述顶部封板7位于冷通道1的顶部;优选地,所述顶部封板7的高度可高于机柜2高度,高出机柜2的部分与机柜2之间为密封连接。
本发明的下送风数据中心制冷系统的工作原理:从所述机柜2出风端排出的热空气进入回风器3,再由回风器3送往机柜2下方的回风管4。所述回风管4的一侧与回风器3相连,另一侧通往架高通孔地板6下的空间,所述回风管4的内部安装有换热器5。所述换热器5在回风管4内对热空气进行冷却,冷却过后的冷空气经由回风管4进入架高通孔地板6下。架高通孔地板6下的空间可视为静压箱,静压箱可减少动压、增加静压、稳定气流、减少振动等,使送风效果更理想。冷空气在架高通孔地板6下方混合稳定后透过架高通孔地板6被送到冷通道1内。机柜2再将冷通道内的冷空气吸入后排出完成散热循环。采用本发明后,冷空气在冷通道1长度方向上送风均匀,从冷通道1底部送出的冷空气气流稳定,机柜2各高度的服务器进风量均匀,降低了机柜2的内部温度,特别避免了顶部热点的产生,提升了机柜2整体的散热效率。冷通道1有效避免冷热空气混合,提升了冷通道1内机柜2的散热效率。回风器3去除了制冷系统风机能耗,降低了制冷成本。
实施例二
本实施例与实施例一不同的是,所述顶部封板7还设置有活动天窗8,当发生火灾的时候将所述活动天窗8全部打开,同时消防气体进入冷通道内部进行气体灭火。具体请参阅附图4~图5。
综上所述,本发明的下送风数据中心制冷系统,从所述机柜出风端排出的热空气进入回风器,再由回风器送往机柜下方的回风管。所述回风管的一侧与回风器相连,另一侧通往架高通孔地板下,所述回风管的内部安装有换热器。所述换热器在回风管内对热空气进行冷却,冷却过后的冷空气经由回风管进入架高通孔地板下。架高通孔地板下的空间可视为静压箱,静压箱可减少动压、增加静压、稳定气流、减少振动等,使送风效果更理想。冷空气在地板下方混合稳定后透过通孔地板被送到冷通道内。机柜再将冷通道内的冷空气吸入后排出完成散热循环。采用本发明后,冷空气在冷通道长度方向上送风均匀,从冷通道底部送出的冷空气气流稳定,机柜各高度的服务器进风量均匀,降低了机柜的内部温度,特别避免了顶部热点的产生,提升了机柜整体的散热效率。冷通道有效避免冷热空气混合,提升了冷通道内机柜的散热效率。回风器去除了制冷系统风机能耗,降低了制冷成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种下送风数据中心制冷系统,用于对所述数据中心的机柜进行散热,其特征在于,所述制冷系统至少包括:
两排机柜,所述两排机柜的进风端面对面;
回风器,与机柜出风端相连;
内置换热器的回风管,所述回风管与所述回风器相连,所述回风管位于所述机柜下方;
架高通孔地板,设置于所述两排机柜之间并高于地面;
冷通道,设置在所述架高通孔地板的上方,由所述机柜进风端、通道门、架高通孔地板、及顶部封板围成;
从所述机柜出风端排出的热空气经由所述回风器送往所述回风管内的换热器进行冷却,冷却后的空气进入所述架高通孔地板下方混合稳定后再透过所述架高通孔地板送到所述冷通道内,实现制冷。
2.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风器位于所述机柜的后方,所述回风管位于机柜的下方。
3.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风管的宽度与单排回风器出口宽度总和相等。
4.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述换热器安装在回风管内,且所述换热器的上边缘与回风管的上平面相接触,下边缘与回风管的下平面相接触。
5.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风器的进风端与机柜出风端相连,且所述回风器的出风端与回风管进风端相连。
6.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风器与机柜一一对应,且所述回风器的宽度与机柜宽度相等。
7.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风器的深度不小于机柜深度的一半。
8.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风管的出风端与所述架高通孔地板下的空间连通。
9.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述架高通孔地板距离地面的高度不小于机柜高度的一半。
10.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述架高通孔地板的开孔区域不超出冷通道的底部面积。
11.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风管的纵截面为矩形,且在深度方向上为等截面或变截面,其截面积越靠近出风端截面积越大。
12.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述回风管的横截面为矩形,且在长度方向上为等截面。
13.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述冷通道的通道门打开后的宽度为冷通道的宽度。
14.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述冷通道的长度不小于单排机柜的长度,且所述冷通道的宽度不小于机柜深度的两倍。
15.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述冷通道与架高通孔地板之间为密封连接。
16.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述顶部封板与冷通道之间为密封连接。
17.根据权利要求1所述的下送风数据中心制冷系统,其特征在于:所述顶部封板设置有活动天窗。
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