CN109152300B - 一种数据中心散热机柜及使用其的数据中心机房 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据中心散热机柜，其包括：机柜和蒸发器；机柜内设有散热区、进风通道、冷通道、热通道和出风通道；蒸发器设置在进风通道内，进风通道与冷通道连通；散热区的一端与进风通道连通，另一端与热通道连通，热通道与出风通道的一端连通。本发明提供的数据中心散热机柜，基于非均匀环境营造理念，分散式供冷末端，定量化和精确化的按需制冷方式，提高冷量供应效率及冷却效果。进风口进入的空气经蒸发器冷却后直接用于冷却服务器，冷通道相对散热区和出风通道这二者是分割开的，较好的避免了冷热气流混合，送风不均匀、冷热气流掺混、局部出现热区、热点等现象的产生。从而实现了按需供冷，确保了系统的节能性和可靠性。

Description

一种数据中心散热机柜及使用其的数据中心机房

技术领域

本发明涉及数据中心机房散热领域，尤其是一种数据中心散热机柜。

本发明还涉及一种数据中心机房。

背景技术

近年来，随着信息技术的飞速发展，数据中心的规模也在逐渐扩大，因为里面聚集了大量服务器、存储及网络设备，并且这些设备常年运行，发热密度大，发热时间长，所以数据中心的空调系统能耗非常大，占到了数据中心总能耗的30％至45％，从而导致数据中心的PUE值(数据中心总能耗/IT设备能耗)一直居高不下，大大提高了机房的运行成本。

目前，为了满足数据中心的制冷需求，现有的机房控温系统多采用集中制冷方式，比如上送风或者地板下送风，即将机房当作一个均匀空间，却忽略了机房各个部分对热量的需求不同，从而导致制冷效率低下，只能在机柜散热量比较小的时候满足散热需求。此外，这种模式在实际运行中还存在送风不均匀、冷热气流混合等现象，严重影响了设备的冷却效果。针对此问题，现有机房中主要采用的是冷热通道封闭、列间空调及精确送风等方式，这些方法虽然可以减少冷热气流的掺混，提高供冷效率，但是仍无法彻底解决冷热空气混合、冷量分配不均、过度除湿和重复加湿等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种可以实现按需供冷的数据中心散热机柜。

还提供了一种可以解决机房空调能耗高、制冷效率低以及热点热区集中的数据中心机房。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种数据中心散热机柜，其包括：机柜和蒸发器；设置在机柜内的散热区、进风通道、冷通道、热通道和出风通道；蒸发器设置在进风通道内，进风通道的一端与外界大气连通，另一端与冷通道连通；散热区的一端与进风通道连通，另一端与热通道连通，热通道与出风通道的一端连通，出风通道的另一端与外界大气连通。

优选的，蒸发器为干式风冷翅片管式蒸发器，蒸发器的四周与进风通道密闭连接。

优选的，机柜包括机柜外壳、最下层水平隔板、竖直挡板和最上层水平隔板，最下层水平隔板、竖直挡板和最上层水平隔板设置在机柜外壳内侧；最下层水平隔板与机柜外壳的下部构成进风通道，竖直挡板与机柜外壳的一部分侧部构成冷通道，最上层水平隔板与机柜外壳的上部构成出风通道，最下层水平隔板、竖直挡板、最上层水平隔板及机柜外壳的其余部分侧部构成散热区；进风通道与冷通道连通，构成进风通道的机柜外壳在背离冷通道处开设有进风口，进风通道与散热区密闭隔绝；冷通道与出风通道密闭隔绝，冷通道通过竖直挡板上的开口与散热区连通；出风通道处的机柜外壳开设有热风出口；热风出口处设置风机，风机的风力方向为从机柜内抽气；进风通道内，进风口和冷通道之间设置蒸发器，散热区用于设置服务器。

进一步的，包括中间水平隔板，其将散热区分割成横向的小散热区，每个小散热区分别用于设置服务器；每个小散热区均与冷通道连通；每个小散热区均与热通道连通。

进一步的，竖直挡板的开口处设置挡风板，每个小散热区对应有一个挡风板；挡风板用于调整小散热区与冷通道连通处的截面大小。

进一步的，挡风板与挡板转动连接。

进一步的，中间水平隔板包括小孔.

进一步的，最下层水平隔板和水平隔板为耐高温绝缘材料。

优选的，机柜的外壳包括柜体和柜门，柜体和柜门关闭状态下为密闭连接。

本发明提供一种数据中心机房，其使用前述的数据中心散热机柜。

(三)有益效果

本发明提供一种数据中心散热机柜，本发明基于非均匀环境营造理念，将现有均匀环境冷却方式转变为定量化和精确化的按需制冷方式，提高冷量供应效率及冷却效果。采用了分散式供冷末端，将蒸发器置于机柜内部，并在机柜里面设有冷热通道，从而实现了按需供冷，确保了系统的节能性和可靠性。将蒸发器置于机柜内部，从进风口进入的空气经蒸发器冷却后直接用于冷却服务器，冷通道相对散热区和出风通道这二者是分割开的，较好的避免了冷热气流混合，送风不均匀、冷热气流掺混、局部出现热区、热点等现象的产生。

蒸发器与进风管道密闭连接后，所有进入机柜的空气都需要流经蒸发器的翅片，空气流整体可以更均匀的降低温度，同时使得冷通道的空气温度更低。

每个小散热区可以单独为一个服务器散热，同时将热通道设置的更靠近出风通道，便于散热。

通过挡风板调节各小散热区的冷风流量，减少了冷量损失，提高了制冷效率，有效地解决了散热不均匀问题；可根据不同的复合状态独立、灵活调节，实现按需供冷，确保系统的节能性。

转动的挡风板一方面调节风量，一方面也可以调节风向。使得冷风更好的吹向服务器。

中间水平隔板上的小孔有利于小散热区内的气流相互流动。

选用耐高温且绝缘的材料，可以确保机柜在运行过程当中的安全性。

本发明提供一种数据中心机房，有效地解决了传统机房中普遍存在的冷量输配能耗大、浪费严重等问题，有效地解决了传统空调的散热不均匀问题，并且可以根据机柜的具体热负荷灵活调节，实现按需供冷。

附图说明

图1为一种数据中心散热机柜打开前门状态得的结构示意图。

图2为一种竖直挡板上开口的示意图；

图3为一种水平隔板的具体结构示意图；

图4为一种数据中心散热机柜内部的气流组织原理图。

【附图标记说明】

1：机柜；2：前门；3：后壁；4：下壁；5：上壁；6：左壁；7：右壁；8：进风口；9：蒸发器；10：最下层水平隔板；11：冷通道；12：开口；13：热通道；14：最上层水平隔板；15：热风出口；16：风机；17：服务器；18：中间水平隔板；19：竖直挡板；20：挡风板；21：横轴；22：窜气口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，数据中心散热机柜整体为方形，当然也可以是其他形状。其包括机柜1，机柜1包括密闭连接的后壁3，下壁4，上壁5，左壁6，右壁7；前门2沿右壁7的轴转动。前门2内侧附有一层橡胶材料，使得前门2关闭时，与机柜1内部设置的最下层水平隔板10、最上层水平隔板14、中间水平隔板18紧密贴合。

最下层水平隔板10设置在机柜1的下部，与后壁3、下壁4、右壁7和前门2构成进风通道，进风通道对应的右壁7部分开设有进风口8。竖直挡板19设置在背离进风口8的一侧即左侧，与后壁3、左壁6和前门2构成冷通道11；竖直挡板19还和最下层水平隔板10密封连接，使得冷通道11和进风通道连通。最上层水平隔板14与后壁3、上壁5、左壁6和前门2构成出风通道，同时最上层水平隔板14和竖直挡板19密封连接，使得冷通道11和出风通道隔绝。出风通道的机柜1外壁上开设有热风出口15。

图1中机柜1内其他空间为散热区。实际也可以使竖直挡板19向上延伸与上壁5连通，不设置出风通道，直接在散热区顶部背离冷通道的位置设置热风出口15。

图1中散热区设置了若干中间水平隔板18，中间水平隔板18左侧与竖直挡板19连接，右侧与右壁7相距一段距离，多个小散热区的右侧空间构成了热通道13。竖直挡板19上对应每个小散热区的位置都开设有开口12。

参考图4，蒸发器9设置在进风通道，风机16设置在热风出口15。风机16的气流方向为从机柜1内向外侧抽气。空气由进风口8进入机柜1，在进风通道处流经蒸发器9而降温，进入冷通道11后，经由不同的开口12进入不同的小散热区，每个小散热区内都设置有服务器17，服务器17工作产生的热量被冷空气携带走，而冷空气也升温成为热空气。热空气汇集在热通道13并不断的上升进入排风通道。在热风出口15处被风机16抽出。

风机16可以选用轴流风机，并且连接调速器用以调节风量。蒸发器9选择干式风冷翅片管式蒸发器。蒸发器9外周与进风通道的四周密封连接，使所有风都从其翅片流过，提高冷却效率。蒸发器9面积最大的一面与进风口8平行，从而使蒸发器9被空气掠过的面积达到最大，冷却效果最佳。蒸发器9使用的制冷剂不与机柜材料发生反应，即使发生泄露也不会对机柜造成破坏。

如图2所示，开口12处设置挡风板20，挡风板20形状和面积与开口12相同，挡风板20通过横轴21与竖直挡板19转动连接，横轴21设置在开口12的中央，这样挡风板20在较小的扫掠体积内实现打开、闭合的运动，或者维持在其他角度。挡风板20也可以通过滑动等方式实现对开口12截面的调整。

如图3所示，中间水平隔板18包括小孔，使得相邻小散热区的空气可以互相流动。中间水平隔板18和最下层水平隔板10选用耐高温绝缘材料，以确保机柜安全运行。机柜1的柜门可以开设在其他位置，主要方便安放拿取小散热区的服务器17即可。

实施例2

一种数据中心机房，内设有如实施例1的数据中心散热机柜。数据中心机房内也可以加设环境空调，保证进风口8抽进的空气温度整体较低。

每个数据中心散热机柜设置有控制器，控制器可调节风机16的风量，还可以调节蒸发器9的功率。还可以设置温度传感器，测得的温度数值供控制中心判断机房内整体的热分布情况。

上实施例仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种数据中心散热机柜，其特征在于，其包括：机柜和蒸发器；

机柜内设有散热区、进风通道、冷通道、热通道和出风通道；

蒸发器设置在进风通道内，进风通道的一端与外界大气连通，另一端与冷通道连通；

散热区的一端与进风通道连通，另一端与热通道连通，热通道与出风通道的一端连通，出风通道的另一端与外界大气连通；

机柜包括机柜外壳、最下层水平隔板、竖直挡板和最上层水平隔板，最下层水平隔板、竖直挡板和最上层水平隔板设置在机柜外壳内侧；

最下层水平隔板与机柜外壳的下部构成进风通道，竖直挡板与机柜外壳的一部分侧部构成冷通道，最上层水平隔板与机柜外壳的上部构成出风通道，最下层水平隔板、竖直挡板、最上层水平隔板及机柜外壳的其余部分侧部构成散热区；

散热区包括中间水平隔板，其将散热区分割成横向的小散热区，每个小散热区分别用于设置服务器；

每个小散热区均与冷通道连通；每个小散热区均与热通道连通；

所述中间水平隔板包括小孔；

中间水平隔板左侧与竖直挡板连接，中间水平隔板右侧与机柜外壳构成热通道；

所述竖直挡板上对应每个小散热区的位置都开设有开口；

进风通道与冷通道连通，构成进风通道的机柜外壳在背离冷通道处开设有进风口，进风通道与散热区密闭隔绝；

冷通道与出风通道密闭隔绝，冷通道通过竖直挡板上的开口与散热区连通；

出风通道处的机柜外壳开设有热风出口；热风出口处设置风机，风机的风力方向为从机柜内抽气；

进风通道内，进风口和冷通道之间设置蒸发器，散热区用于设置服务器；

每个机柜内设置有控制器与温度传感器，控制器调节风机的风量与蒸发器的功率。

2.如权利要求1所述的数据中心散热机柜，其特征在于：蒸发器为干式风冷翅片管式蒸发器，蒸发器的四周与进风通道密闭连接。

3.如权利要求1所述的数据中心散热机柜，其特征在于：竖直挡板的开口处设置挡风板，每个小散热区对应有一个挡风板；

挡风板用于调整小散热区与冷通道连通处的截面大小。

4.如权利要求3所述的数据中心散热机柜，其特征在于：挡风板与挡板转动连接。

5.如权利要求1所述的数据中心散热机柜，其特征在于：最下层水平隔板和水平隔板为耐高温绝缘材料。

6.如权利要求1所述的数据中心散热机柜，其特征在于：机柜的外壳包括柜体和柜门，柜体和柜门关闭状态下为密闭连接。

7.一种数据中心机房，其特征在于：其使用如权利要求1-6任一所述的数据中心散热机柜。