CN107172861B - 一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据中心机房冷却技术领域，特别涉及一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统及其控制方法。本发明的系统包括房间基础，所述房间基础内部设置有空调系统和服务器机柜，所述服务器机柜上方设置风帽，下方设置架高地板，所述空调系统的空调进风通道内设置空气过滤装置和1#空气阀门4，所述的风帽内设置2#空气阀门和3#空气阀门，本发明的一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却方案，充分利用间接或直接的室外新风系统，节约大量的数据中心机房内的电能消耗。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心机房冷却技术领域，特别涉及一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统及其控制方法。
背景技术
随着电子信息产业的不断发展，数据中心担任着日益复杂的信息处理任务。数据中心内的IT设备在工作时会产生大量的热量，给数据中心机房内的冷却系统带来巨大的负担，并由此带来巨大的电能消耗。
如图1所示的为现有技术下的冷却系统，由房间基础（包括房顶、地板、墙等），空调系统（包括室内机、室外机），服务器机柜，风帽，架高地板组成。空调室内机为上进风下送风形式。服务器机柜采用封闭式机柜门，并采用下进风上出风的形式。机柜顶部设有风帽，一端与服务器机柜顶部的出风口相连，另一端与空调室内机的上进风口相连。房间内的架高地板下方为封闭区间，作为空调的送风通道，架高地板在空调送风口下方及服务器机柜进风口的下方设有开口，用于空调的送风及服务器机柜的进风。
系统工作时，空调室内机将冷却后的空气送入架高地板下的送风通道，随后空气由服务器机柜下方的进气口进入服务器机柜，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体变为高温气体，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽，并经风帽进入空调室内机的上进风口，在空调内进行冷却，此为机房内部的气流循环。
这种工作方式下IT设备工作时产生的热量由机房内的循环气流带至空调室内机，并由空调系统搬运至机房外部。
现有技术的缺点在于：
1、一般来说，空气经过服务器机柜将变为高温气体（40℃左右）， 而空调的出风温度一般为12℃左右。也就是说，空调系统需要将空气将由40℃冷却至12℃，温差为28℃，消耗能量较多。
2、机房内的空气在封闭的空间内循环，较难引入新风系统。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统其充分利用间接或直接的室外新风系统及其控制方法，能够节约大量的数据中心机房内的电能消耗。
本发明所采用的技术方案如下：
一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统，包括房间基础，所述房间基础内部设置有空调系统和服务器机柜，所述服务器机柜上方设置风帽，下方设置架高地板，所述空调系统的空调进风通道内设置空气过滤装置和1#空气阀门4，所述的风帽内设置2#空气阀门和3#空气阀门，空调系统包括室内机和室外机，所述的室内机为上进风下送风形式，室内机的进风口与空调进风通道相连，空调的进风通道为三通结构，一端与风帽相连，另一端与空气过滤装置相连，并经空气过滤装置连通至机房外的大气环境中，空气过滤装置与大气环境之间设置所述的1#空气阀门，所述的服务器机柜11采用封闭式机柜门，并采用下进风上出风的形式，所述的服务器机柜顶部设有风帽，风帽整体呈三通结构，风帽的进气口与服务器机柜的上出风口相连，风帽的出风口一端与空调室内机的进风通道相连，另一端连至机房外部，所述风帽的两端分别设有2#空气阀门和3#空气阀门，用于控制风帽内的气流流向，所述的房间基础的架高地板下方为封闭区间，作为空调的送风通道，架高地板在空调送风口下方及服务器机柜进风口的下方设有开口，用于空调的送风及服务器机柜的进风。
一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统的控制方法，包括以下步骤：
1#空气阀门与3#空气阀门开启，2#空气阀门关闭；大气环境中的空气经空气过滤装置和空调进风通道进入空调室内机；空调室内机将直接将空气送入架高地板下的送风通道，随后空气由服务器机柜下方的进气口进入服务器机柜，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体变为高温气体，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽，并经风帽排出至大气环境中。
一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统的控制方法，包括以下步骤：
1#空气阀门与3#空气阀门开启，2#空气阀门关闭。大气环境中的空气经空气过滤装置和空调进风通道进入空调室内机，未启动压缩机而只启动风机的空调室内机将直接将空气送入架高地板下的送风通道，随后空气由服务器机柜下下方的进气口进入服务器机柜，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体变为高温气体，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽，并经风帽排出至大气环境中。
一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统的控制方法，包括以下步骤：
1#空气阀门与3#空气阀门关闭，2#空气阀门开启，空调室内机将冷却后的空气送入架高地板下的送风通道，随后空气由服务器机柜下方的进气口进入服务器机柜，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体变为高温气体，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽，并经风帽进入空调室内机的上进风口，在空调内进行冷却。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1、降低空调进风温度，减小空调系统冷却空气的温差；
2、引入间接自然冷源，使机房冷却系统更加节能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术下的冷却系统结构图；
图2为本发明的一种气流循环可变的数据中心节能冷却系统的系统结构图；
图3为本发明的一种气流循环可变的数据中心节能冷却系统的工作原理图（实施例一）；
图4为本发明的一种气流循环可变的数据中心节能冷却系统的工作原理图（实施例二）；
图5为本发明的一种气流循环可变的数据中心节能冷却系统的工作原理图（实施例三）。
图中，1、室外机；2、房间基础；3、空调进风通道；4、1#空气阀门；5、空气过滤装置；6、2#空气阀门；7、风帽；8、3#空气阀门；9、架高地板；10、室内机；11、服务器机柜；12、室外机进风；13、室外机出风；14、空气；15、高温气体；16、低温气体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
如图2所示的气流循环可变的数据中心节能冷却系统，由房间基础2（包括房顶、地板、墙等），空调系统（包括室内机10、室外机1），服务器机柜11，风帽7，架高地板9，空调进风通道3，空气过滤装置5，1#空气阀门4，2#空气阀门6，3#空气阀门8组成。调室内机10为上进风下送风形式，室内机10的进风口与空调进风通道3相连，空调的进风通道3为三通结构，一端与风帽7相连，另一端与空气过滤装置5相连，并经空气过滤装置5连通至机房外的大气环境中，空气过滤装置5与大气环境间设有1#空气阀门4。服务器机柜11采用封闭式机柜门，并采用下进风上出风的形式。机柜顶部设有风帽7，风帽7整体呈三通结构，风帽７的进气口与服务器机柜的上出风口相连，风帽7的出风口一端与空调室内机的进风通道相连，另一端连至机房外部。风帽7的两端分别设有2#空气阀门6，3#空气阀门8用于控制风帽内的气流流向。房间内的架高地板10下方为封闭区间，作为空调的送风通道，架高地板在空调送风口下方及服务器机柜进风口的下方设有开口，用于空调的送风及服务器机柜的进风。
系统工作时，可根据室外环境的温度和室外空气的质量，通过改变1#空气阀门4、2#空气阀门6与3#空气阀门8的开启/闭合状态，改变机房内的空气循环方式。
实施例一
如附图3所示，此实例为室外空气质量较好，室外温度明显低于服务器机柜出风的温度时（即室外空气无法作为直接自然冷源时），这种情况使用间接自然冷源冷却。
系统工作时，1#空气阀门4与3#空气阀门8开启，2#空气阀门6关闭。大气环境中的空气14经空气过滤装置5和空调进风通道3进入空调室内机。空调室内机10将冷却后的空气送入架高地板9下的送风通道，随后空气由服务器机柜11下下方的进气口进入服务器机柜11，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体16变为高温气体15，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽7，并经风帽7排出至大气环境中。
这种情况下空调压缩机系统工作，将室内的热量搬运至室外，并通过室外机进风12与出风13的温度差将热量带走。这种情况为间接自然冷源冷却。
实施例二
如附图4所示，此实例为室外空气质量较好，室外温度明低于空调室内机设定的出风温度时（即室外空气可以作为直接自然冷源时），这种情况使用直接自然冷源冷却。
系统工作时，1#空气阀门4与3#空气阀门8开启，2#空气阀门6关闭。大气环境中的空气14经空气过滤装置5和空调进风通道3进入空调室内机。空调室内机10将直接将空气送入架高地板9下的送风通道，随后空气由服务器机柜11下下方的进气口进入服务器机柜11，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体16变为高温气体15，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽7，并经风帽7排出至大气环境中。
这种情况下空调压缩机系统不工作，直接利用温度较低的室外空气，将IT设备工作时产生的热量带至室外。这种情况为间接自然冷源冷却。
实施例三
如附图5所示，此实例为室外空气质量较差，或室外温度不明显低于服务器机柜出风的温度时（即无法利用室外空气作为自然冷源时），这种情况为传统的室内空气封闭循环冷却方式。
系统工作时，1#空气阀门4与3#空气阀门8关闭，2#空气阀门6开启。空调室内机10将冷却后的空气送入架高地板9下的送风通道，随后空气由服务器机柜11下方的进气口进入服务器机柜11，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体16变为高温气体15，并由服务器机柜11上方的出气口进入风帽7，并经风帽7进入空调室内机10的上进风口，在空调内进行冷却。
这种情况下空调压缩机系统工作，将室内的热量搬运至室外，并通过室外机进风12与出风13的温度差将热量带走。
相比于现有方案中，本发明的冷却系统需要将空气由40℃左右冷却至12℃左右的工作压力。本方案在室外气温较低、空气质量较好时，可通过引入大气环境中的空气（以气温为25℃为例），仅需要将空气由25℃冷却至12摄氏度。冷却温差由28℃降低至13℃，大幅降低了空调系统的耗电量；
相比与现有方案的空气在封闭空间内循环，本方案通过改变空气阀门的开启/闭合状态，可使空气在开放的空间内循环，更容易引入新风系统。当大气环境中的气温合适时，可直接引入自然冷源，这时可关闭空调的压缩机等耗电量较大的部件，只保留空调的风机等部件。从而进一步降低了空调系统的耗电量。
当室外空气质量较差，或室外温度不明显低于服务器机柜出风的温度时，本方案通过改变空气阀门的开启/闭合状态，回归到传统室内空气封闭循环冷却方式。确保本方案在所有气象环境下均可使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统，包括房间基础，所述房间基础内部设置有空调系统和服务器机柜，所述服务器机柜上方设置风帽，下方设置架高地板，所述空调系统的空调进风通道内设置空气过滤装置和1#空气阀门，所述的风帽内设置2#空气阀门和3#空气阀门，其特征在于，空调系统包括室内机和室外机，所述的室内机为上进风下送风形式，室内机的进风口与空调进风通道相连，空调的进风通道为三通结构，一端与风帽相连，另一端与空气过滤装置相连，并经空气过滤装置连通至机房外的大气环境中，空气过滤装置与大气环境之间设置所述的1#空气阀门，所述的服务器机柜11采用封闭式机柜门，并采用下进风上出风的形式，所述的服务器机柜顶部设有风帽，风帽整体呈三通结构，风帽的进气口与服务器机柜的上出风口相连，风帽的出风口一端与空调室内机的进风通道相连，另一端连至机房外部，所述风帽出风口的两端分别设有2#空气阀门和3#空气阀门，用于控制风帽内的气流流向，所述的房间基础的架高地板下方为封闭区间，作为空调的送风通道，架高地板在空调送风口下方及服务器机柜进风口的下方设有开口，用于空调的送风及服务器机柜的进风。
2.一种根据权利要求1所述的气流循环可变的数据中心机房节能冷却系统的控制方法，包括以下步骤：
所述步骤包括使用间接自然冷源冷却的步骤，当室外空气质量较好，室外温度明显低于服务器机柜出风的温度时,且不明显低于空调室内机设定的出风温度时，1#空气阀门与3#空气阀门开启，2#空气阀门关闭；大气环境中的空气经空气过滤装置和空调进风通道进入空调室内机；空调室内机将直接将空气送入架高地板下的送风通道，随后空气由服务器机柜下方的进气口进入服务器机柜，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体变为高温气体，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽，并经风帽排出至大气环境中；
所述步骤包括使用直接自然冷源冷却的步骤，当室外空气质量较好，室外温度明显低于空调室内机设定的出风温度时，1#空气阀门与3#空气阀门开启，2#空气阀门关闭，大气环境中的空气经空气过滤装置和空调进风通道进入空调室内机，未启动压缩机而只启动风机的空调室内机将直接将空气送入架高地板下的送风通道，随后空气由服务器机柜下下方的进气口进入服务器机柜，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体变为高温气体，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽，并经风帽排出至大气环境中；
所述步骤包括使用传统的室内空气封闭循环冷却方式的步骤，当室外空气质量较差，或室外温度不明显低于服务器机柜出风的温度时，1#空气阀门与3#空气阀门关闭，2#空气阀门开启，空调室内机将冷却后的空气送入架高地板下的送风通道，随后空气由服务器机柜下方的进气口进入服务器机柜，带走IT设备工作时产生的热量，这时服务器机柜内的空气也由低温气体变为高温气体，并由服务器机柜上方的出气口进入风帽，并经风帽进入空调室内机的上进风口，在空调内进行冷却。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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