CN111173326B - 一种多级制冷的数据中心机房 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种多级制冷的数据中心机房，其中包括：有相邻的多个机柜的第一机柜列具；与第一机柜列平行排列的第二机柜列和空调组，该第二机柜列包括相邻的多个机柜，该空调组包括并排设置的多个空调；位于空调组和第一机柜列之间的第一封闭通道；位于第一机柜列和第二机柜列之间的第二封闭通道；位于第二机柜列的背离第二封闭通道的一侧的第三封闭通道；其中，数据中心机房的下方具有通风通道，并且通风通道通过镂空地板与第三封闭通道连通；其中，多个空调的出风口朝向第一封闭通道送风使得冷空气依次流经第一封闭通道、第一机柜列、第二封闭通道、第二机柜列、第三封闭通道、镂空地板和通风通道。本发明的提高了数据中心机房制冷效率。

Description

一种多级制冷的数据中心机房

技术领域

本发明涉及数据中心机房技术领域。本发明进一步涉及一种多级制冷的数据中心机房。

背景技术

目前数据中心机房的应用中通常存在一个共同的问题，即数据中心机房设计时IT设备的计算负荷与实际运行时的负荷不同，且通常相差很大。这就造成了用于数据中心机房制冷的空调系统长期处于一个低负载工作状态。这种工作状态既不利于数据中心机房节能，也对空调系统的寿命有一定的不利影响。

目前应对空调系统低负荷运行的数据中心机房，往往有以下几种解决方案。

1、使空调低负荷运行：对于采用定频空调的机房来说，通过空调压缩机频繁的启停来调整温度，但这样会影响压缩机的寿命；对于采用变频压缩机的机房来说，可以调整压缩机的转速来调节空调系统的冷量输出，但是压缩机在低转速下运行效率并不高，不利于空调系统的节能。

2、增加空调系统群控策略：这是目前较为先进的一种控制策略，即对机房内部署的多台空调进行联动控制，当检测到机房的负荷较低时，可以使部分空调停止运行，让剩余的空调在最佳(或接近最佳)的状态下运行。

然而，针对上述第2中方案也有一个明显的送风量不均匀的缺点，以如图1所示的一种常见的封闭冷通道的模块化数据中心机房为例，假设其IT设备负荷较低，设定只有两台空调工作。在这种情况下部分机柜(例如图1中的机柜A)所获得的风量很小。再或者，在这种情况下，机房内设备虽然整体负荷低，但是机柜A的负荷偏高，那么送达机柜A附近的风量仍有可能不能满足机柜A内IT设备的散热需求。

因此，基于上述情况，针对目前数据中心机房应用中普遍存在的IT设备实际运行负荷远低于设计负荷造成的空调系统运行效率低等缺点，需要提出一种在保证较高运行效率的情况下针对设备的不同运行状态满足数据中心机房制冷需求的解决方案。

发明内容

一方面，本发明基于上述目的提出了一种多级制冷的数据中心机房，其中该数据中心机房包括：

第一机柜列，该第一机柜列包括相邻的多个机柜；

与第一机柜列平行排列的第二机柜列，该第二机柜列包括相邻的多个机柜；

与第一机柜列平行排列的空调组，该空调组包括并排设置的多个空调；

位于空调组和第一机柜列之间的第一封闭通道；

位于第一机柜列和第二机柜列之间的第二封闭通道；

位于第二机柜列的背离第二封闭通道的一侧的第三封闭通道；

其中，数据中心机房的下方具有通风通道，并且通风通道通过镂空地板与第三封闭通道连通；

其中，多个空调的出风口朝向第一封闭通道送风使得冷空气依次流经第一封闭通道、第一机柜列、第二封闭通道、第二机柜列、第三封闭通道、镂空地板和通风通道。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中第一封闭通道包括分别与空调组和第一机柜列邻接的双侧柜体、垂直于双侧柜体设置的通道门以及位于双侧柜体和通道门上方的天窗。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中第二封闭通道包括分别与第一机柜列和第二机柜列邻接的双侧柜体、垂直于双侧柜体设置的通道门以及位于双侧柜体和通道门上方的天窗。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中第三封闭通道包括与第二机柜列邻接的单侧柜体、与单侧柜体平行的侧板、垂直于单侧柜体和侧板设置的通道门以及位于单侧柜体、侧板和通道门上方的天窗。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中第一机柜列内相邻机柜之间设置有冷风直通通道，冷风直通通道在邻接第二封闭通道侧具有电动百叶。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中冷风直通通道中设置有风机。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中冷风直通通道的电动百叶的开合状态由风机的运行状态决定，电动百叶在开启状态下在一定范围内转动。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中空调组的相邻空调之间设置有空调封堵。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中第一封闭通道的宽度大于宽度阈值，宽度阈值由多个空调的功率决定。

根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例，其中第一封闭通道和第二封闭通道与下方的通风通道之间具有静电地板。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：利用上一级给IT设备冷却后的风继续为下一级机柜内的设备制冷，实现了多级制冷，提高了空调系统的工作效率，同时这种布局状态下，避免了传统封闭冷通道的建设模式下，部分空调停机时风量分配不均的问题，从而在保证较高运行效率的情况下针对设备的不同运行状态满足数据中心机房制冷需求，提高了数据中心机房的制冷效率。

本发明提供了实施例的各方面，不应当用于限制本发明的保护范围。根据在此描述的技术可设想到其它实施方式，这对于本领域普通技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本申请的范围内。

下面参考附图更详细地解释和描述了本发明的实施例，但它们不应理解为对于本发明的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对现有技术和实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在一些情况下比例可能已经被放大，以便强调和清楚地示出本文描述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，结构顺序可以被不同地布置。

图1示出了现有的封闭冷通道的模块化数据中心机房的示意图；

图2示出了根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例的示意图；

图3示出了根据本发明的多级制冷的数据中心机房的又一实施例的示意图；

图4示出了根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例的示意性立体图。

具体实施方式

虽然本发明可以以各种形式实施，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，但应该理解的是，本公开将被认为是本发明的示例并不意图将本发明限制于所说明的具体实施例。

为了解决如图1所示的现有数据中心机房应用中普遍存在的IT设备实际运行负荷远低于设计负荷造成的空调系统运行效率低等缺点，提出了一种新型的多级制冷的数据中心机房，在保证较高运行效率的情况下针对设备的不同运行状态提供满足数据中心机房需求的制冷效果。

图2示出了根据本发明的多级制冷的数据中心机房的实施例的示意图。在如图2所示的实施例中，该数据中心机房至少包括：

第一机柜列5，该第一机柜列5包括相邻的多个机柜；

与第一机柜列5平行排列的第二机柜列5，该第二机柜列5包括相邻的多个机柜；

与第一机柜列5平行排列的空调组，该空调组包括并排设置的多个空调1；

位于空调组和第一机柜列5之间的第一封闭通道7；

位于第一机柜列5和第二机柜列6之间的第二封闭通道8；

位于第二机柜列6的背离第二封闭通道8的一侧的第三封闭通道9；

其中，数据中心机房的下方具有通风通道，并且通风通道通过镂空地板与第三封闭通道9连通；

其中，多个空调1的出风口朝向第一封闭通道7送风使得冷空气依次流经第一封闭通道7、第一机柜列5、第二封闭通道8、第二机柜列6、第三封闭通道9、镂空地板和通风通道。

也就是说，以图2所示的实施例为例，IT设备机柜多列头对尾布置，机柜列数≥2。由空调1送出的制冷空气在对第一机柜列5内的IT设备进行降温后，排出的空气继续对第二机柜列6内的IT设备进行制冷。在空气对最后一机柜列进行制冷后，排出的空气通过镂空地板进入数据中心机房下方的通风通道，最终进入空调的回风口。优选地，通风通道横跨第三封闭通道9、第二机柜列6、第二封闭通道8、第一机柜列5、第一封闭通道7的下方延伸。

优选地，数据中心机房中包括至少第一机柜列5。在空调组和第一机柜列5之间、相邻两个第一机柜列5之间、最后一个第一机柜列5与第二机柜列6之间以及第二机柜列6之后均设置封闭通道，用于遏制气流，提高冷量利用效率。空调组和第一机柜列5之间设置第一封闭通道7。第一机柜列5和第二机柜列6之间设置第二封闭通道。当具有多个第一机柜列5时，相邻两个第一机柜列5之间与第一机柜列5和第二机柜列6之间类似地也设置第二封闭通道8。第二机柜列6之后，即第二机柜列6的背离第二封闭通道的一侧设置第三封闭通道9。

空调1为下回风、前送风空调。在图2所示的实施例中，根据所有IT设备的设计负荷选用了4台房间级空调，并设定通常状态下仅有两台空调工作即可满足整体制冷量。

参见图4，在一些实施例中，第一封闭通道7包括分别与空调组和第一机柜列5邻接的双侧柜体、垂直于双侧柜体设置的通道门以及位于双侧柜体和通道门上方的天窗11。

并且在一些实施例中，第二封闭通道8包括分别与第一机柜列5和第二机柜列6邻接的双侧柜体、垂直于双侧柜体设置的通道门3以及位于双侧柜体和通道门上方的天窗9。

此外，在一些实施例中，第三封闭通道9包括与第二机柜列6邻接的单侧柜体、与单侧柜体平行的侧板、垂直于单侧柜体和侧板设置的通道门3以及位于单侧柜体、侧板和通道门上方的天窗9。

也就是说封闭通道(包括第一封闭通道7和第二封闭通道8)均由天窗11、双侧柜体、通道门3组成。而第三封闭通道9仅包括单侧柜体，另一侧需用侧板封闭。第一封闭通道7、第二封闭通道8、第三封闭通道9的两端均设置通道门3，以便于运维人员进出封闭通道进行设备维护。封闭通道(包括第一封闭通道7和第二封闭通道8和第三封闭通道9)上设置天窗11，旨在出于消防安全的考量。

图3示出了根据本发明的多级制冷的数据中心机房的又一实施例的示意图。在该实施例中，第一机柜列5内相邻机柜之间设置有冷风直通通道10，冷风直通通道10在邻接第二封闭通道8侧具有电动百叶10.2。进一步地，在非最后一各机柜列的机柜列内、两个相邻机柜之间设置冷风直通通道10。冷风直通通道可在控制策略下开启和关闭。当前一机柜列的工作负荷升高、排出的空气温度较高，不适合继续为后一机柜列制冷时，可打开冷风直通通道10，使部分冷风直接流向后一机柜列。

此外，在一些实施例中，冷风直通通道10中设置有风机10.1。优选地，冷风直通通道10内设置变频风机10.1。该风机10.1开启后可以强制将部分冷风不经过第一机柜列5而是直接通过冷风直通通道10流向第二封闭通道。

进一步地，在一些实施例中，冷风直通通道10的电动百叶10.2的开合状态由风机10.1的运行状态决定，电动百叶10.2在开启状态下在一定范围内转动。具体地，正常状态下，变频风机10.1不启动，电动百叶10.2处于关闭状态。当第一机柜列5内的机柜或部分机柜的功率升高，由机柜排出的空气温度较高，不适合直接给第二机柜列6内的设备制冷时，变频风机10.1启动，电动百叶10.2打开。这时可使空调吹出的部分冷风直接进入第二封闭通道8在此处与经第二机柜列6排出的温度较高的空气混合，混合后再给第二机柜列6内的设备制冷。

此外，变频风机10.1可根据需要调整转速，进而调整直接进入第二封闭通道8的空气的占比，调节冷量在相邻两个机柜列间的分配，将整个冷却系统调整至一个较优的工作状态。

电动百叶10.2在开启状态下优选地在一定范围内转动，该电动百叶10.2具有调节开度和调节风向的作用，一方面可用于调整冷风直通通道10吹出的冷风的风向，另一方面可配合风机调节冷量的占比，提高冷热风混合效率。

在图3所示的工作状态中，灰色箭头表示冷气的气流。第一机柜列5中的中间两台机柜的工作负荷升高，排出的温度较高的空气不适合直接给第二机柜列6制冷。这时两台冷风直通通道10启动，并且调整电动百叶10.2至如图3所示的方向。这样，可使通过冷风直通通道10直接进入第二封闭通道8的空气直接混合，混合后再给第二机柜列6机柜制冷。

在一些实施例中，空调组的相邻空调1之间设置有空调封堵2。如图2和图3所示的实施例中均设置有空调封堵2。空调封堵2非必需品，仅在所有空调宽度总和小于第一机柜列的宽度的情况下使用，其作用是保证第一封闭通道7的密闭性。

在一些实施例中，第一封闭通道7的宽度大于宽度阈值，宽度阈值由多个空调的功率决定。也就是说，第一封闭通道7的宽度应能保证由空调1送出的冷风4在第一封闭通道7内尽量混合均匀，而不是直接流入其正对的机柜，从而减少气流的冲击对机柜中的设备的不利影响。

如图4所示，在一些实施例中，第一封闭通道7和第二封闭通道8与下方的通风通道之间具有静电地板，防止由于静电漏电等电气原因引发的事故。第三封闭通道9下方的地板为镂空地板13，通过该镂空地板13将通风通道和第三封闭通道9连通。由第二机柜列6吹出的热风经镂空地板13进入静电地板下方的通风通道，最后进入空调回风口，完成制冷循环。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：利用上一级给IT设备冷却后的风继续为下一级机柜内的设备制冷，实现了多级制冷，提高了空调系统的工作效率，同时这种布局状态下，避免了传统封闭冷通道的建设模式下，部分空调停机时风量分配不均的问题，从而在保证较高运行效率的情况下针对设备的不同运行状态满足数据中心机房制冷需求，提高了数据中心机房的制冷效率。

应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外实施例。此外，本文所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、数量、尺寸及位置做出相应修改而不脱离本发明的保护范围。

在本申请中，反意连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用并不旨在指示基数。具体而言，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。然而，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。在基本上不脱离本文描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种多级制冷的数据中心机房，其特征在于，所述数据中心机房包括：

第一机柜列，所述第一机柜列包括相邻的多个机柜；

与所述第一机柜列平行排列的第二机柜列，所述第二机柜列包括相邻的多个机柜；

与所述第一机柜列平行排列的空调组，所述空调组包括并排设置的多个空调；

位于所述空调组和所述第一机柜列之间的第一封闭通道；

位于所述第一机柜列和所述第二机柜列之间的第二封闭通道；

位于所述第二机柜列的背离所述第二封闭通道的一侧的第三封闭通道；

其中，所述数据中心机房的下方具有通风通道，并且所述通风通道通过镂空地板与所述第三封闭通道连通；

其中，所述多个空调的出风口朝向所述第一封闭通道送风使得冷空气依次流经所述第一封闭通道、所述第一机柜列、所述第二封闭通道、所述二机柜列、所述第三封闭通道、所述镂空地板和所述通风通道；

其中，所述第一机柜列内相邻机柜之间设置有冷风直通通道，所述冷风直通通道中设置有风机，所述风机配置用于调整直接进入第二封闭通道的冷空气的占比；

所述冷风直通通道在邻接所述第二封闭通道侧具有电动百叶，所述电动百叶配置用于调整冷空气的风向。

2.根据权利要求1所述的数据中心机房，其特征在于，所述第一封闭通道包括分别与所述空调组和所述第一机柜列邻接的双侧柜体、垂直于所述双侧柜体设置的通道门以及位于所述双侧柜体和所述通道门上方的天窗。

3.根据权利要求1所述的数据中心机房，其特征在于，所述第二封闭通道包括分别与所述第一机柜列和所述第二机柜列邻接的双侧柜体、垂直于所述双侧柜体设置的通道门以及位于所述双侧柜体和所述通道门上方的天窗。

4.根据权利要求1所述的数据中心机房，其特征在于，所述第三封闭通道包括与所述第二机柜列邻接的单侧柜体、与所述单侧柜体平行的侧板、垂直于所述单侧柜体和所述侧板设置的通道门以及位于所述单侧柜体、所述侧板和所述通道门上方的天窗。

5.根据权利要求1所述的数据中心机房，其特征在于，所述冷风直通通道的电动百叶的开合状态由所述风机的运行状态决定，所述电动百叶在开启状态下在一定范围内转动。

6.根据权利要求1所述的数据中心机房，其特征在于，所述空调组的相邻空调之间设置有空调封堵。

7.根据权利要求1所述的数据中心机房，其特征在于，所述第一封闭通道的宽度大于宽度阈值，所述宽度阈值由所述多个空调的功率决定。

8.根据权利要求1所述的数据中心机房，其特征在于，所述第一封闭通道和所述第二封闭通道与下方的通风通道之间具有静电地板。

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