CN109379878B - 一种数据中心空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据中心空调系统，包括架空地板、散流器、机柜以及可移动封闭冷通道；散流器和机柜设置在架空地板的上表面；机柜内具有若干层，每层上设有服务器，机柜每一层的一侧设有能够调节开度的挡板；可移动封闭冷通道可活动的设置在散流器上部，其进风口与散流器连通，出风口与机柜设有挡板的一侧连通，从而将冷气流导入到机柜的每一层内；机柜的每一层内分别设有温度传感器，将每一层的温度信息传递给处理器，处理器根据接收到的温度信息，分别向封闭冷通道驱动装置和挡板驱动装置发送信号，分别调节可移动封闭冷通道的移动位置和挡板的开度。

Description

一种数据中心空调系统

技术领域

本发明涉及到数据中心空气调节领域，具体来说，涉及到一种数据中心空调系统。

背景技术

伴随信息技术的快速发展，数据机房的散热量越来越大，机房内的服务器需要更良好的散热条件。而服务器的散热问题关系到设备运行的稳定性、安全性，散热不良会导致电脑性能的严重下降，并影响服务器运行的可靠性，严重的还会影响电脑其他部件的使用和寿命。

针对上述问题，人们致力于研究出能够为数据中心高效散热的空调系统。目前最为常见的数据中心空调系统依旧是地板下送风式的全空气系统。在现有的研究中，为了保证数据中心内每台服务器的工作热环境，大多采用加大送风量和降低送风温度的方式，虽然可以起到一定的效果，但同时提高了数据中心空调系统的总能耗，与当前节能减排的号召相悖。除此之外，中国专利CN103868148A则采用了封闭冷通道的方法，使从地板散流器进入的冷空气强制从地面直接流动到机柜内，而热空气则向上流动，虽在一定程度上提高了空调系统的风量利用率和冷量利用率，降低了机房空调系统能耗，但是依旧未能使冷气流实现按需分配，机柜上层所获得的冷量依旧小于机柜下层，数据中心内冷热不均的问题依旧存在。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于研发一种数据中心空调系统，利用散流器与挡板的配合，旨在更好地解决数据中心服务器散热、提高空调系统风量和冷量利用率以及降低数据中心空调系统能耗的问题。

为了上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种数据中心空调系统，包括架空地板、散流器、机柜以及可移动封闭冷通道；所述散流器和机柜设置在架空地板的上表面；机柜内具有若干层，每层上设有服务器，机柜每一层的一侧设有能够调节开度的挡板；所述可移动封闭冷通道可活动的设置在散流器上部，其进风口与散流器连通，出风口与机柜设有挡板的一侧连通，从而将冷气流导入到机柜的每一层内；

机柜的每一层内分别设有温度传感器，将每一层的温度信息传递给处理器，处理器根据接收到的温度信息，分别向调节可移动封闭冷通道移动位置的封闭冷通道驱动装置和调节挡板开度的挡板驱动装置发送信号，封闭冷通道驱动装置根据接收到的信息调节可移动封闭冷通道的移动位置，挡板驱动装置根据接收到的信息调节挡板的开度。

具体地，所述挡板的上端与机柜每层的顶板轴接，且轴接处设有扭转弹簧；所述挡板驱动装置包括设置在每层底板内的牵引锁链及驱动电机，挡板的下端通过牵引锁链的伸缩驱动挡板开合角度；当需要减小开合角度时，驱动电机收紧牵引锁链，将挡板向下拉动；当需要增大开合角度时，驱动电机释放牵引锁链，此时挡板在扭转弹簧的作用下，向上回弹。

具体地，所述封闭冷通道驱动装置包括位于架空地板上的移动轨道及电机，可移动封闭冷通道的底部固定移动轨道上，通过轨道的水平移动调节可移动封闭冷通道的位置；当需要增大开度时，电机驱动轨道远离机柜移动，使得可移动封闭冷通道变宽，将更多的冷气流导入到机柜内；当需要减小开度时则控电机反转驱动轨道靠近机柜，使得可移动封闭冷通道变窄。

优选地，所述机柜内每层的服务器顶部到该层顶板的距离相等，有利于冷空气的平均分布，进一步增强机柜内不同高度服务器的同步散热。

进一步地，所述机柜远离挡板的另一侧连通可移动封闭热通道，所述可移动封闭热通道的底部固定在移动轨道上，通过轨道的水平移动调节可移动封闭热通道的位置，可移动封闭热通道的顶部开口，利用烟囱效应，将全部热气流输送至可移动封闭热通道的上端开口处，最后进入空调系统的回风口，此举也有利于降低机房内部的环境温度。

优选地，所述挡板的初始状态为水平，挡板每次转动的角度为10°，挡板的最小开度为10°。

所述可移动封闭冷通道和可移动封闭热通道的最小开度为10cm，最大开度为60cm，每次移动的距离为10cm。

有益效果：

本发明数据中心空调系统利用可移动封闭冷通道与挡板的配合，通过机柜内的温度反馈，自动将散流器内出来的冷气流较为平均的导入到机柜内的每一层内，使得机柜每一层服务器通过获得适量冷气流达到最佳的散热效果，能够从改善数据中心空调系统气流组织分布的角度上解决数据机房机柜内热环境不均匀、设备易损坏的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为实施例数据中心空调系统的结构示意图。

图2为本发明数据中心空调系统的控制流程图。

其中，各个附图标记的含义分别为：1、架空地板；2、散流器；3、机柜；4-1、第一服务器；4-2、第二服务器；4-3、第三服务器；4-4、第四服务器；5-1、第一挡板；5-2、第二挡板；5-3、第三挡板；5-4、第四挡板；6、可移动封闭冷通道；7、可移动封闭热通道。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，该数据中心空调系统包括架空地板1、散流器2、机柜3以及可移动封闭冷通道6；所述散流器2和机柜3设置在架空地板1的上表面；机柜3内设有四层，自下而上依次放置第一服务器4-1、第二服务器4-2、第三服务器4-3和第四服务器4-4，每层的服务器顶部到该层顶板的距离相等。机柜3每一层的一侧分别设有能够调节开度的第一挡板5-1、第二挡板5-2、第三挡板5-3、以及第四挡板5-4，每层的挡板的上端与机柜3每层的顶板轴接，且轴接处设有扭转弹簧，下端通过设置在每层底板内的牵引锁链及驱动电机驱动挡板5-1、5-2、5-3、5-4开合角度。上述所有挡板在初始状态下均水平收缩于机柜入口处对应每一层的上方，需要调节开度时，挡板每次转动10°，直至挡板与入口夹角到达10°，停止调节，避免挡板将入口封堵。服务器温度升高时，驱动电机释放牵引锁链，此时挡板在扭转弹簧的作用下，向上回弹；当服务器温度降低时，电机反转，收紧牵引锁链，将挡板向下拉动挡板开和角度减小。

可移动封闭冷通道6可活动的设置在散流器2上部，其进风口与散流器2连通，出风口与机柜3设有挡板的一侧连通，从而将冷气流导入到机柜3的每一层内，调节散流器2的格栅方向，使流出散流器2的冷气流尽可能的向可移动封闭冷通道6上部运动，保证机柜3上层的冷却效果。可移动封闭冷通道6通过位于架空地板1上的移动轨道及电机进行驱动，其底部固定移动轨道上，通过轨道的水平移动调节可移动封闭冷通道6的位置。

机柜3远离挡板的另一侧连通可移动封闭热通道7，可移动封闭热通道7的底部固定在另一移动轨道上，通过轨道的水平移动调节可移动封闭热通道7的位置，可移动封闭热通道7的顶部开口。

冷气流由空调系统主机通过架空地板1下的风管送至每一个散流器2，由散流器2出口送入可移动封闭冷通道6内，到达机柜3每一层装有挡板的入口处，再流经服务器，然后进入可移动封闭热通道7，最后由其上端开口流出机柜3，到达回风口，完成了数据中心内空调系统的循环。

可移动封闭冷通道6与可移动封闭热通道7可达到的最小开度为10cm，最大开度为60cm即通道外边缘与散流器2中心线重合，通道每次移动的距离为10cm。可移动封闭冷通道6与可移动封闭热通道7的前后移动由两条轨道分别控制，轨道的运行由对应电机控制。当机柜3内的温度升高时，电机正转，轨道向外延生，同步增大可移动封闭冷通道6与可移动封闭热通道7的开度。当机柜3内的温度降低时，电机反转，轨道向内收缩，同步减小可移动封闭冷通道6与可移动封闭热通道7的开度。

机柜3的每一层内分别设有PT100铂电阻型温度传感器，将每一层的温度信息传递给CS1W-PTS02型处理器，处理器根据接收到的温度信息，分别向调节可移动封闭冷通道6移动位置的封闭冷通道驱动装置和调节挡板5-1、5-2、5-3、5-4开度的挡板驱动装置发送信号，封闭冷通道驱动装置根据接收到的信息分别调节可移动封闭冷通道6的移动位置，挡板驱动装置根据接收到的信息调节挡板5-1、5-2、5-3、5-4的开度。

如图2所示，该种数据中心空调系统控制方法为：温度传感器探测到机柜3内温度升高时，信号传递给处理器，处理器向封闭冷通道驱动装置发出指令，可移动封闭冷通道6向前移动，增到开度，接收更多冷气流，降低机柜3环境温度。同时，需相应增大机柜3后可移动封闭热通道7的开度，保证一定的热压，利用烟囱效应，将全部热气流输送至可移动封闭热通道7的上端开口处，最后进入空调系统的回风口。若机柜3内温度降低，则反向调节通道开度。在机柜3整体热环境得以改善的情况下，如果存在机柜3某一层内温度明显高于其它层的问题，则需放下水平收缩于机柜入口处每一层上方的挡板，根据处理器发出的指令，挡板驱动装置调节每层挡板的角度，合理分配冷气流，使机柜3每一层内的温度都稳定在相同的水平。

本发明提供了一种数据中心空调系统的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种数据中心空调系统，其特征在于，包括架空地板（1）、散流器（2）、机柜（3）以及可移动封闭冷通道（6）；所述散流器（2）和机柜（3）设置在架空地板（1）的上表面；机柜（3）内具有若干层，每层上设有服务器（4-1、4-2、4-3、4-4），机柜（3）每一层的一侧设有能够调节开度的挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）；所述可移动封闭冷通道（6）可活动的设置在散流器（2）上部，其进风口与散流器（2）连通，出风口与机柜（3）设有挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）的一侧连通，从而将冷气流导入到机柜（3）的每一层内；

机柜（3）的每一层内分别设有温度传感器，将每一层的温度信息传递给处理器，处理器根据接收到的温度信息，分别向调节可移动封闭冷通道（6）移动位置的封闭冷通道驱动装置和调节挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）开度的挡板驱动装置发送信号，封闭冷通道驱动装置根据接收到的信息调节可移动封闭冷通道（6）的移动位置，挡板驱动装置根据接收到的信息调节挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）的开度；

该数据中心空调系统控制方法为：温度传感器探测到机柜（3）内温度升高时，信号传递给处理器，处理器向封闭冷通道驱动装置发出指令，可移动封闭冷通道（6）向前移动，增到开度，接收更多冷气流，降低机柜（3）环境温度；同时，需相应增大机柜（3）后可移动封闭热通道（7）的开度，保证一定的热压，利用烟囱效应，将全部热气流输送至可移动封闭热通道（7）的上端开口处，最后进入空调系统的回风口；若机柜（3）内温度降低，则反向调节通道开度；在机柜（3）整体热环境得以改善的情况下，如果存在机柜（3）某一层内温度明显高于其它层的问题，则需放下水平收缩于机柜入口处每一层上方的挡板，根据处理器发出的指令，挡板驱动装置调节每层挡板的角度，合理分配冷气流，使机柜（3）每一层内的温度都稳定在相同的水平。

2.根据权利要求1所述的数据中心空调系统，其特征在于，所述挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）的上端与机柜（3）每层的顶板轴接，且轴接处设有扭转弹簧；所述挡板驱动装置包括设置在每层底板内的牵引锁链及驱动电机，挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）的下端通过牵引锁链的伸缩驱动挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）开合角度。

3.根据权利要求1所述的数据中心空调系统，其特征在于，所述封闭冷通道驱动装置包括位于架空地板（1）上的移动轨道及电机，可移动封闭冷通道（6）的底部固定移动轨道上，通过轨道的水平移动调节可移动封闭冷通道（6）的位置。

4.根据权利要求1所述的数据中心空调系统，其特征在于，所述机柜（3）内每层的服务器顶部到该层顶板的距离相等。

5.根据权利要求3所述的数据中心空调系统，其特征在于，所述机柜（3）远离挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）的另一侧连通可移动封闭热通道（7），所述可移动封闭热通道（7）的底部固定在移动轨道上，通过轨道的水平移动调节可移动封闭热通道（7）的位置，可移动封闭热通道（7）的顶部开口。

6.根据权利要求2所述的数据中心空调系统，其特征在于，所述挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）的初始状态为水平，挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）每次转动的角度为10°，挡板（5-1、5-2、5-3、5-4）的最小开度为10°。

7.根据权利要求5所述的数据中心空调系统，其特征在于，所述可移动封闭冷通道（6）和可移动封闭热通道（7）的最小开度为10 cm，最大开度为60 cm，每次移动的距离为10 cm。