CN107548264A - 智能制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能制冷系统，应用于数据机房，所述智能制冷系统包括：机柜、空调机组、去湿器、排风机以及远程控制终端；其中，空调机组包括位于数据机房外的空调外机以及位于数据机房内的空调内机，空调外机、空调内机、去湿器及机柜的进气口通过管道依序连接；排风机连接于所述机柜的出风口并通过管道延伸出所述数据机房外；所述远程控制终端与所述机柜通信连接，至少用以监测所述机柜内各个计算单元的压力温度值及管控各个所述计算单元的风道。本发明的智能制冷系统采用全封闭式气冷结构，对热源通过定点精确制冷，并采用远程控制终端实现机柜内的温度监控及风道调控，可以有效提高制冷效果，并实现对制冷系统的管理及调度。

Description

智能制冷系统

技术领域

本发明涉及数据机房制冷技术领域，尤其涉及一种智能制冷系统。

背景技术

现代数据大集中的网络时代，计算机的小型化、机柜化，服务器的薄型化、刀片化。他们的特点是体积越来越小，但是电子功率密度却在不断增大。在这种条件下，机房内的制冷系统承受着越来越大的考验。

现有数据机房通常采用将制冷装置安置于数据机房内，但制冷装置与机柜非直接连接。制冷装置通过外机与内机配合将风送入数据机房内，并通过排风扇将热气排出数据机房外。然而该解决方案使数据机房内的冷气与热气混为一起，在排出热气的同时也将部分冷气排出数据机房外，不仅制冷效果不佳而且造成能源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种可提高制冷效果的智能制冷系统以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种智能制冷系统，应用于数据机房，所述智能制冷系统包括：机柜、空调机组、去湿器、排风机以及远程控制终端；

其中，所述空调机组包括位于所述数据机房外的空调外机以及位于所述数据机房内的空调内机，所述空调外机、所述空调内机、所述去湿器及所述机柜的进气口通过管道依序连接；所述排风机连接于所述机柜的出风口并通过管道延伸出所述数据机房外；所述远程控制终端与所述机柜通信连接，至少用以监测所述机柜内各个计算单元的压力温度值及管控各个所述计算单元的风道。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述机柜包括机架，装配于所述机架的监控单元及所述计算单元，设于所述机架两侧的进气控制区及排气控制区，所述进气控制区设有风扇控制单元；

其中，所述机柜的进气口与所述进气控制区连通，所述风扇控制单元通过输入管与各个所述计算单元连接，各个所述计算单元分别通过输出管与所述排气控制区连通，所述风扇控制单元与所述监控单元电性连接，所述监控单元与所述远程控制终端通信连接，以使所述风扇控制单元根据所述远程控制终端下发的控制指令调控各个所述计算单元的风道。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述风扇控制单元包括多个风扇管道结构，所述风扇管道结构包括风道入口层、风扇单元层、风道控制单元层以及出风单元层，所述风道入风口层与所述进气控制区连通，所述出风单元层与所述输入管连接于所述计算单元；

所述风扇控制单元还包括设于所述风扇单元层与所述风道控制单元层之间的第一控制阀，设于所述风道控制单元与所述风道出风层之间的第二控制阀，以及设于所述风道控制单元与相邻风扇管道结构之间的第三控制阀；

其中，通过所述风扇控制单元对所述第一控制阀、所述第二控制阀及所述第三控制阀的配合调控，以调控各个所述计算单元的风道。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述计算模块内设有与所述监控单元通信连接的温度传感器，用以获取所述计算模块内的温度值。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，当所述温度传感器所获取的温度值超出温度预设值后，所述风道控制单元控制所述风扇单元中的多个风扇开启。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述排气控制区设有与所述监控单元电性连接的压力传感器，用以获取所述排气控制区的压力值。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述风扇管道结构还包括设于所述出风单元层与所述输出管之间的单向出风阀，所述风道控制单元层用以控制所述单向出风阀的开启或关闭。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，当所述压力传感器所获取的压力值超出压力预设值后，所述风道控制单元控制所述出风单元层与所述输出管之间的多个所述单向出风阀的开启数量减少。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，当所述风扇控制单元中风扇故障时，所述风扇控制单元控制开启具有风扇故障的风扇管道结构中的所述第三控制阀，以使相邻所述风扇管道结构内的气体流入具有风扇故障的风扇管道结构中。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述机柜还包括连接于所述输气管的喷嘴，其中，所述喷嘴可被调节地对应于所述计算单元的热源器件。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述排气控制区设有与所述监控单元电性连接的压力传感器，用以获取所述排气控制区的压力值。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述智能制冷系统还包括设于所述输出管与所述排气控制区之间的单向阀。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述智能制冷系统还包括加压单元，所述加压单元连接在所述空调内机与所述去湿器之间。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述智能制冷系统还包括分别设于所述进气控制区和所述排气控制区的安全气阀。

本发明智能制冷系统的进一步改进在于，所述进气控制区及排气控制区为封闭的柜体。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明的智能制冷系统采用全封闭式气冷结构，对热源通过定点精确制冷，并采用远程控制终端实现机柜内的温度监控及风道调控，可以有效提高制冷效果，并实现对制冷系统的管理及调度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1是本发明一示例性实施例示出的一种智能制冷系统的应用场景图；

图2是本发明一示例性实施例示出的一种风扇控制单元的结构示意图；

图3是本发明一示例性实施例示出的一种风扇控制单元中冗余风扇代替故障风扇的结构示意图；

图4是本发明一示例性实施例示出的一种风扇控制单元中风扇管道结构兼顾相邻风扇管道结构的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，图1是本发明一示例性实施例示出的一种智能制冷系统的应用场景图。本发明的智能制冷系统应用于数据机房，用以为数据机房内的机柜 100进行散热。该智能制冷系统包括：机柜100、空调机组、去湿器3、排风机 5以及远程控制终端6。该数据机房还设有排风扇7，该排风扇7用以为整个数据机房内进行整体散热。

其中，空调机组包括位于数据机房外的空调外机11以及位于数据机房内的空调内机12，该空调外机11与空调内机12协同工作从而实现制冷。去湿器3 用于为对冷空气进行去湿处理，可以避免机柜内由于湿空气引起的短路。本实施例中，空调外机11、空调内机12、去湿器3及机柜100的进气口通过管道依序连接，从而可以精确地为机柜100进行定点制冷。排风机5连接于机柜100 的出风口并通过管道延伸出数据机房外，从而可以将机柜100内的热气直接排出数据机房外，如此通过隔离输入冷气气体和输出热气，实现了封闭式对机柜100内的热源精确制冷，可以提高制冷效率，并可以节约能源。

本发明的远程控制终端6与机柜100通信连接，至少用以监测机柜100内各个计算单元44的压力温度值及管控各个计算单元44的风道。具体地，远程控制终端与机柜100通信连接，可以实时获取机柜100内的压力温度值、调控各个计算单元44对应风扇的功率、以及对应各个计算单元44的风道控制等。

进一步地，该智能制冷系统还包括加压单元2，加压单元2连接在空调内机 12与去湿器3之间，该加压单元2可以在管道内气压不够的情况下可以为气体增压输送至机柜100内，可以进一步提高制冷效率。

本发明中的机柜100可以为大型通信设备的机柜。该机柜100包括机架42，装配于机架42的监控单元43及计算单元44，设于机架42两侧的进气控制区 41及排气控制区45。该进气控制区41设有风扇控制单元4，通过风扇控制单元 4的控制，可以满足计算单元44不同的散热需求。

其中，机柜100的进气口与进气控制区41连通，以使进气控制区41与空调机组连通，从而空调机组将冷风输入至进气控制区41。风扇控制单元4通过输入管46与各个计算单元44连接，各个计算单元44分别通过输出管47与排气控制区45连通，如此设置以使进气控制区41的气体在风扇控制单元4的控制下流经计算单元44，而后输出至排气控制区45，即冷气体在计算单元44内进行换热后，将热气体排放到排气控制区45，从而实现了对计算单元44的散热、降温。其中，计算单元44可以为大型服务器中的刀片服务器、交换设备中的业务板卡等。

本发明中，进气控制区41及排气控制区45为封闭的柜体，进气控制区41 的气体在风扇控制单元4的控制下分流向目标计算模块44，排气控制区45的气体通过排风机5将气体排出数据机房外。本发明采用全封闭式制冷，有效隔离输入冷气气体及输出热气，并可以对热源精确制冷，不仅可以有效降低机房的温度及噪音污染、提高制冷效果，而且可以节约能源。

风扇控制单元4与监控单元43电性连接，监控单元43可以实时获取风扇控制单元4中风扇及风道的配置情况。该监控单元43与远程控制终端6通信连接，远程控制终端6通过监控单元43与风扇控制单元4通信连接，以使风扇控制单元4根据远程控制终端6下发的控制指令调控各个计算单元44的风道，具体地包括调控风扇控制单元4中风扇的功率及风道的风压调节等等。

如图1和图2所示，气体流向如图中箭头所示。风扇控制单元4包括多个风扇管道结构40，风扇管道结构40与计算单元44连通，进气控制区41的气体需要经过该风扇管道结构40流向计算单元44，从而可以为计算单元44输送冷气。该风扇管道结构40包括风道入口层401、风扇单元层402、风道控制单元层403以及出风单元层404。其中，风道入风口层401与进气控制区41连通，出风单元层404通过输入管46连接于计算单元44，如此以使进气控制区41的气体依序经风道入风口层401、风扇单元层402、风道控制单元层403、出风单元层404后输送到计算单元44。

其中，风扇控制单元4还包括设于风扇单元层402与风道控制单元层403 之间的第一控制阀405，设于风道控制单元403与风道出风层404之间的第二控制阀406，以及设于风道控制单元403与相邻风扇管道结构40之间的第三控制阀407。本实施例中，通过风扇控制单元40对第一控制阀405、第二控制阀406 及第三控制阀407的配合调控，从而实现调控各个计算单元44的风道。具体地，风扇控制单元40通过不同控制阀的调控(开启或者关闭)可以改变风扇管道结构40中的风道。

计算模块44内设有与监控单元43通信连接的温度传感器441，该温度传感器441用以获取计算模块44内的温度值。远程控制终端6可以通过监控模块43 与温度传感器441的通信，获知各个计算模块44内的温度值，并对不同温度环境的计算模块44配备不同的散热策略，以使风道控制单元40进行调控。

在次参照如图1和图2，在一可选实施例中，当温度传感器441所获取的温度值超出温度预设值后，风道控制单元层403控制风扇单元层402中的多个风扇开启。通过开启多个风扇以加强计算模块44内的气体流动速度，从而可以提高散热效率。当温度传感器441所获取的温度值较低时，该风道控制单元层403 可以控制风扇单元层402中的一个风扇开启，从而可以起到节约能源的目的。

如图3和图4所示，气体流向如图中箭头所示。在又一可选实施例中，当风扇控制单元层402中风扇故障时，风扇控制单元层403控制开启具有风扇故障的风扇管道结构中的第三控制阀407，以使相邻风扇管道结构内的气体流入具有风扇故障的风扇管道结构中。该实施例中，通过对第三控制阀407的控制，可以通过加强相邻风扇管道结构的风扇功率来修复故障风扇管道结构。另外，风扇控制单元层402可以包括多个风扇4021，在其中部分风扇4021故障时，可以通过控制冗余风扇4021来代替故障风扇工作。

其中，风扇单元层402的风扇都是模块化设计，正常情况下，一组风扇对应一个计算单元44，一组风扇可以组装在一个可推拉的框架内。在更换风扇的情况下需要将整组风扇拔出，更换故障风扇后再插入。这种情况下为保证计算单元内制冷系统正常，需要按照下面步骤来完成更换。所以在一般情况下每个风扇组都会预留一两个冗余风扇，这样就减少风扇更换的次数，同时减少风扇经常大功率运转出现的故障率升高的问题。

步骤一、在风扇控制单元4设置更换故障风扇模式，这样系统会根据整体状态将故障风扇所在组的风扇管道结构40全部由相邻的风扇管道结构40接管；

步骤二、拔出故障风扇所在模块组，更换故障风扇，再插入更换后的风扇组；

步骤三、在风扇控制单元4恢复正常制冷模式，这样原来故障风扇所在的风扇组将正常恢复工作，相邻的风扇管道结构40将不再兼顾原故障风扇所在风扇管道结构40的制冷。

如图1和图2所示，在发明的实施例中，风扇管道结构40的类型可以包括多种：普通型，弱风型以及强风型。其中，在普通型的风扇管道结构中，通过开启风扇单元层402中的单个风扇，并开启风道控制单元层403与出风单元层404之间的单个单向出风阀408。在弱风型的风扇管道结构中，通过开启风扇单元层402中的单个风扇，并开启风道控制单元层403与出风单元层404之间的至少两个单向出风阀408。在强风型的风扇管道结构中，通过开启风扇单元层 402中的至少两个风扇，并开启风道控制单元层403与出风单元层404之间的单个单向出风阀408。其中，需要说明的是，图示中单向出风阀408的前面叉表示对应的单向出风阀408为关闭状态。

进一步地，该排气控制区45设有与监控单元43电性连接的压力传感器452，该压力传感器452用以获取排气控制区45的压力值。其中，智能制冷系统还包括设于输出管47与排气控制区45之间的单向阀451，风道控制单元层403用以控制单向阀451的开启或关闭，以使计算单元44与排气控制区45之间具有唯一的气流方向，从而避免热气流回流。该实施例中，远程控制终端6可以通过监控单元43与压力传感器452的通信，获知排气控制区45的压力值，并根据压力值的不同以使风道控制单元403控制单向出风阀451的开启数量，从而可以使机柜100内气压值处于适合的范围内。

具体地，当压力传感器452所获取的压力值超出压力预设值后，风道控制单元403控制出风单元层404与输出管47之间的多个单向阀451的开启数量减少，从而可以减小排气控制区45内的压力。

进一步地，为了精准地为热源输送冷气，机柜100还包括连接于输气管46 的喷嘴461，该喷嘴461可以相对输气管46调节转动，从而可以使喷嘴461可被调节地对应于计算单元44的热源器件，从而可以提高系统的散热效率。

智能制冷系统还包括分别设于进气控制区41和排气控制区45的安全气阀 48，进气控制区41和排气控制区45分别通过安全气阀48可以与室内连通，从而可以为机柜100内提供安全的气压环境，避免造成机柜100内气压过高而造成机柜100内的计算单元44的损坏等重大事故。

传统方案会导致机房温度升高，导致空调功率加大，同时机箱内风扇为达到制冷效果同样需要加大风扇功率。而本发明的智能制冷系统有效隔离输入冷气气体及输出热气，采用全封闭式制冷，有效减低机房的温度及噪音污染，并对热源精确制冷，可以有效提高制冷效果，并节约能源。本发明的系统还可以对系统异常做故障自动化修复，通过根据风扇控制单元层灵活配置风扇管道结构，保证有效制冷，从而可以大大降低系统中设备异常的风险。本发明还采用远程控制终端对制冷系统进行监控的同时还可以可远程管理，可以有效减少人员巡查，故障及时发现，智能修复，实现统一管理及调度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种智能制冷系统，应用于数据机房，其特征在于，所述智能制冷系统包括：机柜、空调机组、去湿器、排风机以及远程控制终端；

其中，所述空调机组包括位于所述数据机房外的空调外机以及位于所述数据机房内的空调内机，所述空调外机、所述空调内机、所述去湿器及所述机柜的进气口通过管道依序连接；所述排风机连接于所述机柜的出风口并通过管道延伸出所述数据机房外；所述远程控制终端与所述机柜通信连接，至少用以监测所述机柜内各个计算单元的压力温度值及管控各个所述计算单元的风道。

2.根据权利要求1所述的智能制冷系统，其特征在于，所述机柜包括机架，装配于所述机架的监控单元及所述计算单元，设于所述机架两侧的进气控制区及排气控制区，所述进气控制区设有风扇控制单元；

其中，所述机柜的进气口与所述进气控制区连通，所述风扇控制单元通过输入管与各个所述计算单元连接，各个所述计算单元分别通过输出管与所述排气控制区连通，所述风扇控制单元与所述监控单元电性连接，所述监控单元与所述远程控制终端通信连接，以使所述风扇控制单元根据所述远程控制终端下发的控制指令调控各个所述计算单元的风道。

3.根据权利要求2所述的智能制冷系统，其特征在于，所述风扇控制单元包括多个风扇管道结构，所述风扇管道结构包括风道入口层、风扇单元层、风道控制单元层以及出风单元层，所述风道入风口层与所述进气控制区连通，所述出风单元层与所述输入管连接于所述计算单元；

所述风扇控制单元还包括设于所述风扇单元层与所述风道控制单元层之间的第一控制阀，设于所述风道控制单元与所述风道出风层之间的第二控制阀，以及设于所述风道控制单元与相邻风扇管道结构之间的第三控制阀；

其中，通过所述风扇控制单元对所述第一控制阀、所述第二控制阀及所述第三控制阀的配合调控，以调控各个所述计算单元的风道。

4.根据权利要求3所述的智能制冷系统，其特征在于，所述计算模块内设有与所述监控单元通信连接的温度传感器，用以获取所述计算模块内的温度值。

5.根据权利要求4所述的智能制冷系统，其特征在于，当所述温度传感器所获取的温度值超出温度预设值后，所述风道控制单元控制所述风扇单元中的多个风扇开启。

6.根据权利要求3所述的智能制冷系统，其特征在于，所述排气控制区设有与所述监控单元电性连接的压力传感器，用以获取所述排气控制区的压力值。

7.根据权利要求6所述的智能制冷系统，其特征在于，所述风扇管道结构还包括设于所述出风单元层与所述输出管之间的单向出风阀，所述风道控制单元层用以控制所述单向出风阀的开启或关闭。

8.根据权利要求7所述的智能制冷系统，其特征在于，当所述压力传感器所获取的压力值超出压力预设值后，所述风道控制单元控制所述出风单元层与所述输出管之间的多个所述单向出风阀的开启数量减少。

9.根据权利要求3所述的智能制冷系统，其特征在于，当所述风扇控制单元中风扇故障时，所述风扇控制单元控制开启具有风扇故障的风扇管道结构中的所述第三控制阀，以使相邻所述风扇管道结构内的气体流入具有风扇故障的风扇管道结构中。

10.根据权利要求2所述的智能制冷系统，其特征在于，所述机柜还包括连接于所述输气管的喷嘴，其中，所述喷嘴可被调节地对应于所述计算单元的热源器件。

11.根据权利要求2所述的智能制冷系统，其特征在于，所述智能制冷系统还包括设于所述输出管与所述排气控制区之间的单向阀。

12.根据权利要求1所述的智能制冷系统，其特征在于，所述智能制冷系统还包括加压单元，所述加压单元连接在所述空调内机与所述去湿器之间。

13.根据权利要求1所述的智能制冷系统，其特征在于，所述智能制冷系统还包括分别设于所述进气控制区和所述排气控制区的安全气阀。

14.根据权利要求2所述的智能制冷系统，其特征在于，所述进气控制区及排气控制区为封闭的柜体。