CN111465255B - 数据中心冷却装置及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种数据中心冷却装置，包括一用于放置数据中心的容置室及设于所述容置室两侧的进风通道和出风通道，所述数据中心冷却装置还包括制冷模块、回风通道和控制器，所述制冷模块设于所述进风通道内并与所述控制器电性连接；所述回风通道内设有与所述控制器电性连接的回风门，所述回风通道的一端与所述容置室相连通，所述回风通道的另一端与所述进风通道相连通。本发明还提出了一种数据中心冷却系统，包括多个上述的数据中心冷却装置，多个所述数据中心冷却装置靠近所述容置室的一侧围设成封闭的多边形区域。本发明提供的数据中心冷却装置及其系统利用了自然风对数据中心进行降温，有效的节约了成本。

Description

数据中心冷却装置及其系统
技术领域
本发明涉及一种数据中心冷却装置及其系统，特别是指一种利用自然风进行冷却的数据中心冷却装置及其系统。
背景技术
随着信息技术的发展，当前的数据中心(机房)规模在不断的发展，拥有成千上万台设备已很普遍，其大规模、高密度的设备部署，其能源消耗投入巨大。现有的数据中心冷却系统一般完全依靠空调等制冷设备进行散热，但随着数据中心设备的升级，产生的热量也越来越高，完全依靠空调等制冷设备进行散热需要消耗的能源巨大，增加了成本。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种利用自然风进行散热的数据中心冷却系统以解决上述问题。
本发明提供了一种数据中心冷却装置，包括一用于放置数据中心的容置室及设于所述容置室两相对侧的进风通道和出风通道，所述数据中心冷却装置还包括制冷模块、回风通道和控制器，所述制冷模块设于所述进风通道内并与所述控制器电性连接；所述回风通道的一端与所述容置室相连通，所述回风通道的另一端与所述进风通道相连通，所述回风通道内设有与所述控制器电性连接的回风门,所述控制器能控制所述回风门的开启与关闭；当进入所述进风通道内的自然风的温度大于等于所述容置室内的预设温度时，所述控制器控制所述回风门关闭，所述自然风经所述制冷模块制冷降温至所述预设温度后进入所述容置室内并将所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热；当进入所述进风通道内的自然风的温度小于所述容置室内的预设温度时，所述数据中心产生的至少部分热量通过所述回风通道进入所述进风通道并与所述进风通道内的自然风混合为与所述预设温度相同的混合风，所述混合风通入所述容置室内并将所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热。
本发明还提供了一种数据中心冷却系统，包括多个数据中心冷却装置，每个所述数据中心冷却装置包括一用于放置数据中心的容置室及设于所述容置室两相对侧的进风通道和出风通道，所述数据中心冷却装置还包括制冷模块、回风通道和控制器，所述制冷模块设于所述进风通道内并与所述控制器电性连接；所述回风通道的一端与所述容置室相连通，所述回风通道的另一端与所述进风通道相连通，所述回风通道内设有与所述控制器电性连接的回风门,所述回风门位于所述进风通道和所述容置室之间；当进入所述进风通道内的自然风的温度大于等于所述容置室内的预设温度时，所述控制器控制所述回风门关闭，所述自然风经所述制冷模块制冷降温至所述预设温度后进入所述容置室内并带动所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热；当进入所述进风通道内的自然风的温度小于所述容置室内的预设温度时，所述数据中心产生的至少部分热量通过所述回风通道进入所述进风通道并与所述进风通道内的自然风混合为与所述预设温度相同的混合风，所述混合风通入所述容置室内并带动所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热；多个所述数据中心冷却装置靠近所述容置室的一侧围设成封闭的多边形区域。
相较于现有技术，上述数据中心冷却装置及其系统利用了自然风对数据中心降温，有效的节约了成本。当进入进风通道内的自然风的温度大于等于容置室内的预设温度时，控制器控制回风门关闭，自然风经制冷模块制冷降温至预设温度后进入容置室内并带动容置室内的数据中心产生的热量从出风通道排出散热；当进入进风通道内的自然风的温度小于容置室内的预设温度时，容置室内的数据中心产生的至少部分热量通过回风通道进入进风通道并与进风通道内的自然风混合成与预设温度相同的混合风，混合风通入容置室内并带动容置室内的数据中心产生的热量从出风通道排出散热。
附图说明
图1是本发明的一个实施例中的数据中心冷却装置的一种模式的整体结构及自然风流向示意图。
图2是本发明的一个实施例中的数据中心冷却装置的另一种模式的整体结构及自然风流向示意图。
图3是本发明的一个实施例中的数据中心冷却系统的整体结构示意图。
图4为本发明的一个实施例中的数据中心冷却装置一种模式的自然风流向示意图。
图5是本发明的一个实施例中的数据中心冷却装置的另一种模式的自然风流向示意图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001952122130000031
Figure BDA0001952122130000041
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一段分实施例，而不是全段的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1和图2，本发明提供了一种数据中心冷却装置100，用于数据中心200的散热，其包括容置室10、进风通道20、过滤模块30、加湿模块40、制冷模块50、引风模块60、出风通道70、回风通道80和控制器(图未示)。
数据中心冷却装置100为一建筑机构，其容置室10内放置有数据中心200。进风通道20位于容置室10的下侧并与容置室10连通，外部的自然风可沿着进风通道20进入容置室10内。沿着自然风在进风通道20内的流动方向，过滤模块30、加湿模块40、制冷模块50和引风模块60依次间隔设置在进风通道20内，分别用于对进入进风通道20内的自然风进行过滤、加湿和制冷，然后将其引至容置室10内。出风通道70位于容置室10的上侧并与容置室10相连通，用于容置室10内的数据中心200的散热。回风通道80与进风通道20相邻设置于容置室10一侧，回风通道80的一端与容置室10相连通，回风通道80的另一端与进风通道20相连通，回风通道80内还设有回风门83。控制器分别与过滤模块30、加湿模块40、制冷模块50、引风模块60及回风门83电性连接，并相应控制对自然风过滤、加湿、制冷、回引，以及控制回风门83在回风通道80内的开启与关闭。
容置室10包括室体11和设于室体11上的屋顶12。室体11内容纳有数据中心200，该数据中心200可以是多个服务器，也可以是配套的电力系统和机械设备等。屋顶12呈斜坡状，屋顶12上铺设有多个太阳能面板，其可以为电力系统或机械设备提供一定的电力支持。
进风通道20近似为层状结构，进风通道20位于容置室10的下侧。进风通道20包括第一进风口21和第二进风口22。第一进风口21为进风通道20与外部的自然风的连通处，第二进风口22为进风通道20与容置室10的连通处。第一进风口21和第二进风口22处均设有进风门23，进风门23近似呈百叶窗状，控制器与进风门23电性连接并能控制外部的自然风是否通入进风通道20。在本实施例中，该进风门23为马达控制风门。
过滤模块30包括间隔设置的第一滤网31和第二滤网32，第一滤网31位于第一进风口21和第二滤网32之间，第二滤网32位于第一滤网31和第二进风口22之间，第一滤网31和第二滤网32用于过滤外部的自然风中的杂质及有害化学气体。
可以理解，在其他的实施方式中，过滤模块30也可以为装设有活性炭的过滤组件，能有效过滤外部自然风中的杂质及有害化学气体，但不限于此。
加湿模块40位于过滤模块30和第二进风口22之间，该加湿模块40能连续喷射多组可形成水幕的水柱，外部自然风通过水幕时，可增加外部的自然风的湿度，水幕中的部分水蒸发也会吸走自然风中的部分热量。具有一定湿度的自然风通入容置室10时，可使容置室10内的空气维持在一定湿度，能有效防止容置室10内的空气过于干燥而易使数据中心200产生静电。
制冷模块50包括间隔设置于进风通道20内的第一盘管51和第二盘管52，第一盘管51位于加湿模块40和第二盘管52之间，第二盘管52位于第一盘管51和第二进风口22之间。
第一盘管51内设有可流动的第一冷却流体(图未示)，第二盘管52内设有可流动的第二冷却流体(图未示)，第二冷却流体的温度低于第一冷却流体的温度。在本实施例中，第一冷却流体来自于自然冷源，如河水、湖水等。第二冷却流体来自于压缩机系统。不同的地域，第一冷却流体的温度可以大于第二冷却流体的温度，也可小于第二冷却流体的温度，如一般压缩机系统中的冰水为7℃，夏天时，户外水温度约为10-15℃；冬天时，户外水温度约为1-2℃第一盘管51和第二盘管52能配合使用以对通入的自然风降温。
可以理解，在其他的实施方式中，也可根据实际需要仅设置至少一个盘管，如一个或三个盘管等。
引风模块60为多组风扇组成的风扇墙，引风模块60设于制冷模块50和第二进风口22之间，能将外部自然风引入容置室10内。
可以理解，在其他的实施方式中，引风模块60也可为引风机。
容置室10的屋顶12呈斜坡状设置在室体11上，屋顶12距地面较低的一侧固定连接在室体11上，屋顶12较高的一侧与室体11之间存在一定间隙，屋顶12和数据中心200之间设置有隔离板13。隔离板13倾斜设置于室体11上，隔离板13的倾斜方向和屋顶12的倾斜方向相反，隔离板13距地面较高的一端与屋顶12距地面较低的一端一同连接在室体11的一侧，隔离板13距地面较低的一端与屋顶12距地面较高的一端存在一定间隙，屋顶12与隔离板13之间的间隙形成出风通道70。隔离板13上间隔设置多个出风门14，出风门14近似呈百叶窗状，控制器与出风门14电性连接并能控制出风门14的开启和关闭。的室体11内的热气流能通过出风门14进入出风通道70并从出风通道70逸出。在本实施例中，该出风门14为马达控制风门，控制器与该出风门14电性连接并能控制出风门14的开启与关闭。
可以理解，在其他的实施方式中，也可不设隔离板13，出风通道70直接连通于容置室10的右侧，出风通道70与容置室10的连通处设有多个出风门14。
回风通道80近似呈长方体状的建筑结构，回风通道80上铺设有太阳能电池板。回风通道80设于进风通道20的上侧且位于室体11顶部距地面较高一侧面的一侧，回风通道80包括第一回风口81和第二回风口82，第一回风口81位于回风通道80与进风通道20的连通处，第二回风口82位于回风通道80与容置室10的连通处，第一回风口81处和第二回风口82处均设有回风门83，回风门83近似呈百叶窗状，控制器与回风门83电性连接并能控制回风门83的开启与关闭。在本实施例中，该回风门83为马达控制风门，控制器与该回风门83电性连接并能控制回风门83的开启与关闭。
可以理解，在其他的实施方式中，回风通道80的一端与出风通道70相连通，回风通道80的另一端与进风通道20相连通，回风通道80内间隔设置多个回风门83。
可以理解，在其他的实施方式中，回风通道80内可设置一个或者多个回风门83。
请一并参照图3，本实施例还提出了一种数据中心冷却系统1000，包括上述的多个数据中心冷却装置100，多个数据中心冷却装置100靠近容置室10的一侧围设成一封闭的多边形区域300。在本实施例中，数据中心冷却装置100的数量为5个，该多边形区域为五边形。
可以理解，在其他的实施方式中，数据中心冷却装置100的数量为至少1个，如4个或6个等。
该多边形区域300的中部设有功能区310，功能区310位于进风通道20的上侧并与进风通道20相连通。功能区310与多个数据中心冷却装置100靠近容置室10的一侧之间的间隙形成环形通道320，多边形区域300的环形通道320对应的顶部设有多个烟囱330，每个数据中心冷却装置100的出风通道70与多边形区域300的环形通道320相连通。本实施例中，功能区310为办公区，但不限于此。
请一并参阅图4和图5，在实际应用过程中，容置室10内的温度和湿度均应维持在预设温度和预设湿度。
当外部的自然风的温度和湿度与容置室10内的预设温度和预设湿度相同时，外部的自然风通过A路径直接通入容置室10内并带动容置室10内的数据中心200产生的热量从出风通道70排出。
当外界的自然风的湿度与容置室10的预设湿度相同，自然风的温度低于容置室10的预设温度时，控制器控制回风通道80内回风门83打开，进风通道20内的自然风内通过B1路径与容置室10内的数据中心200产生的通过回风通道80进入进风通道20内的部分热量混合形成与预设温度相同的混合风，混合风通过B2路径通入容置室10内并带动容置室10内的数据中心200产生的热量从出风通道70排出。
当外部的自然风的温度与容置室10内的预设温度相同，自然风的湿度小于容置室10内的预设温度时，自然风通过C1路径经加湿模块40加湿至预设湿度后，加湿后的自然风通过C2路径通入容置室10内并带动容置室10内的数据中心200产生的热量从出风通道70排出。可以理解，由于液态水蒸发时吸热，本实施例中的加湿模块40采用自然风通过水幕的方式进行加湿，当外界自然风的温度略高于容置室10内的预设温度，自然风的湿度小于容置室10内的预设温度时，也可采用C1和C2路径对自然风进行降温加湿至预设温度和预设湿度。
当外部的自然风的温度低于容置室10的预设温度，自然风的湿度低于容置室10的预设湿度时，控制器控制回风通道80内回风门83打开，进风通道20内的自然风内通过D1路径与容置室10内的数据中心200产生的通过回风通道80进入进风通道20内的部分热量混合形成与预设温度相同的混合风，混合风通过D2路径经加湿模块40加湿至预设湿度后，加湿后的混合风通过D3路径通入容置室10内并带动容置室10内的数据中心200产生的热量从出风通道70排出。
当外部的自然风的温度大于容置室10的预设温度，自然风的湿度小于容置室10的预设湿度时，自然风先经E1路径进入加湿模块40进行加湿，然后经过E2路径进入制冷模块50降温，加湿及降温至预设湿度和预设温度后的自然风经E3路径进入容置室10内并带动容置室10内的数据中心200产生的热量从出风通道70排出。
当外部的自然风的温度大于容置室10的预设温度，自然风的湿度大于等于容置室10内的预设湿度时，制冷模块能将自然风中的水分冷凝起到降低湿度的作用，自然风经F1路径进入制冷模块50制冷进行降温和降低湿度，降至预设温度和预设湿度后的自然风经F2路径通入容置室10内并带动容置室10内的数据中心200产生的热量从出风通道70排出。
当外部的自然风品质不佳或温湿度远大于设定值不可使用时，控制器控制回风通道80内回风门83打开及控制出风门14和进风门23的关闭，容置室10内的数据中心200产生的部分热量进入进风通道20并经加湿模块40进行加湿，然后经过制冷模块50进行降温，加湿及降温至预设湿度和预设温度后的自然风通过G1路径进入容置室10内进行降温并带动容置室10内的数据中心200产生的热量从出风通道70排出。
本发明的数据中心冷却装置及其系统利用了自然风对数据中心降温，有效的节约了成本。
可以理解，本发明的数据中心冷却装置及其系统不限于是一建筑机构，也可为具有相同机构特征的可移动机房等设备。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围。

Claims (12)

1.一种数据中心冷却装置，包括一用于放置数据中心的容置室及设于所述容置室两相对侧的进风通道和出风通道，其特征在于，所述数据中心冷却装置还包括制冷模块、回风通道和控制器，所述制冷模块包括间隔设于所述进风通道内的第一盘管和第二盘管并与所述控制器电性连接，所述第一盘管内设有第一冷却流体，所述第二盘管内设有第二冷却流体，所述第一冷却流体和/或所述第二冷却流体配合使用能将通过的自然风降温；所述回风通道的一端与所述容置室相连通，所述回风通道的另一端与所述进风通道相连通，所述回风通道内设有与所述控制器电性连接的回风门,所述控制器能控制所述回风门的开启与关闭；所述出风通道设于所述容置室的顶部，所述出风通道和所述容置室的连通处倾斜设置有隔离板，所述容置室包括室体和设于所述室体上的屋顶，所述室体内容纳有所述数据中心，所述容置室的所述屋顶呈斜坡状设置在所述室体上，所述屋顶距地面较低的一侧固定连接在所述室体上，所述屋顶较高的一侧与所述室体之间存在一定间隙，所述隔离板设置于所述屋顶和所述数据中心之间，所述隔离板倾斜设置于室体上，所述隔离板的倾斜方向和所述屋顶的倾斜方向相反，所述隔离板距地面较高的一端与所述屋顶距地面较低的一端一同连接在所述室体的一侧，所述隔离板距地面较低的一端与所述屋顶距地面较高的一端存在一定间隙，所述出风通道形成于所述屋顶与所述隔离板之间，所述隔离板上设有至少一个与所述控制器电性连接的出风门，所述隔离板能导引并使所述容置室内的热量进入所述回风通道内；当进入所述进风通道内的自然风的温度大于等于所述容置室内的预设温度时，所述控制器控制所述回风门关闭，所述自然风经所述制冷模块制冷降温至所述预设温度后进入所述容置室内并将所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热；当进入所述进风通道内的自然风的温度小于所述容置室内的预设温度时，所述数据中心产生的至少部分热量通过所述回风通道进入所述进风通道并与所述进风通道内的自然风混合为与所述预设温度相同的混合风，所述混合风通入所述容置室内并将所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热。
2.如权利要求1所述的数据中心冷却装置，其特征在于，所述回风通道包括第一回风口和第二回风口，所述第一回风口位于所述回风通道与所述进风通道的连通处，所述第二回风口位于所述回风通道与所述容置室的连通处，所述制冷模块位于所述第一回风口和所述容置室之间。
3.如权利要求2所述的数据中心冷却装置，其特征在于，所述第一盘管位于所述第一回风口与所述第二盘管之间。
4.如权利要求3所述的数据中心冷却装置，其特征在于，所述第一冷却流体为自然冷源，所述第二冷却流体为压缩机系统中的冰水。
5.如权利要求4所述的数据中心冷却装置，其特征在于，所述进风通道内还设有与所述控制器电性连接的引风模块，所述引风模块位于所述第二盘管与所述容置室之间。
6.如权利要求2-5任一项所述的数据中心冷却装置，其特征在于，所述数据中心冷却装置还包括设于所述进风通道内的过滤模块，所述过滤模块设于所述制冷模块和所述第一回风口之间，用于过滤进入所述进风通道内的所述自然风。
7.如权利要求6所述的数据中心冷却装置，其特征在于，所述数据中心冷却装置还包括设于所述进风通道内且与所述控制器电性连接的加湿模块，所述加湿模块设于所述过滤模块与所述冷却模块之间，用于增加进入所述进风通道内的所述自然风的湿度。
8.一种数据中心冷却系统，其特征在于，包括多个数据中心冷却装置，每个所述数据中心冷却装置包括一用于放置数据中心的容置室及设于所述容置室两相对侧的进风通道和出风通道，其特征在于，所述数据中心冷却装置还包括制冷模块、回风通道和控制器，所述制冷模块包括间隔设于所述进风通道内的第一盘管和第二盘管并与所述控制器电性连接，所述第一盘管内设有第一冷却流体，所述第二盘管内设有第二冷却流体，所述第一冷却流体和/或所述第二冷却流体配合使用能将通过的自然风降温；所述回风通道的一端与所述容置室相连通，所述回风通道的另一端与所述进风通道相连通，所述回风通道内设有与所述控制器电性连接的回风门,所述控制器能控制所述回风门的开启与关闭；所述出风通道设于所述容置室的顶部，所述出风通道和所述容置室的连通处倾斜设置有隔离板，所述容置室包括室体和设于所述室体上的屋顶，所述室体内容纳有所述数据中心，所述容置室的所述屋顶呈斜坡状设置在所述室体上，所述屋顶距地面较低的一侧固定连接在所述室体上，所述屋顶较高的一侧与所述室体之间存在一定间隙，所述隔离板设置于所述屋顶和所述数据中心之间，所述隔离板倾斜设置于室体上，所述隔离板的倾斜方向和所述屋顶的倾斜方向相反，所述隔离板距地面较高的一端与所述屋顶距地面较低的一端一同连接在所述室体的一侧，所述隔离板距地面较低的一端与所述屋顶距地面较高的一端存在一定间隙，所述出风通道形成于所述屋顶与所述隔离板之间，所述隔离板上设有至少一个与所述控制器电性连接的出风门，所述隔离板能导引并使所述容置室内的热量进入所述回风通道内；当进入所述进风通道内的自然风的温度大于等于所述容置室内的预设温度时，所述控制器控制所述回风门关闭，所述自然风经所述制冷模块制冷降温至所述预设温度后进入所述容置室内并将所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热；当进入所述进风通道内的自然风的温度小于所述容置室内的预设温度时，所述数据中心产生的至少部分热量通过所述回风通道进入所述进风通道并与所述进风通道内的自然风混合为与所述预设温度相同的混合风，所述混合风通入所述容置室内并将所述数据中心产生的热量从所述出风通道排出散热；多个所述数据中心冷却装置靠近所述容置室的一侧围设成封闭的多边形区域。
9.如权利要求8所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述多边形区域内设有功能区，所述功能区与所述进风通道相连通。
10.如权利要求9所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述功能区与多个所述数据中心冷却装置靠近所述容置室一侧之间的间隙形成环形通道。
11.如权利要求10所述的数据中心冷却系统，其特征在于，每个所述数据中心冷却装置的所述出风通道与所述多边形区域的所述环形通道相连通。
12.如权利要求10或11所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述多边形区域的所述环形通道对应的顶部设有多个烟囱。
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