CN112996369A - 数据中心用地板下空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了数据中心用地板下空调系统，涉及数据中心空调技术领域。用以解决现有据中心送风系统，存在送风距离较长、能耗较高等的问题。包括：空调设备，地板下冷通道和地板下热通道；所述空调设备设置在地板下方，且位于机柜的正下方；所述地板下冷通道的两侧均设置有所述空调设备，所述空调设备的出风口均超向所述地板下冷通道，所述地板下冷通道的上表面设置有多个通风孔；与所述地板下冷通道相邻的一侧设置一个所述地板下热通道，所述空调设备的进风口均朝向所述地板下热通道，所述地板下热通道的上表面设置有多个通风孔。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心空调技术领域，更具体的涉及数据中心用地板下空调系统。
背景技术
目前，大多数数据中心采用地板下送风、冷通道封闭的空调形式。在这种形式中，机房地板整体架空，地板下形空间构成一个大的静压箱，同时机房内机柜分成多列布置，各列机柜进风侧与进风侧相对，排风侧与排风侧相对构成热通道。同时封闭各列机柜进风侧空间形成冷通道，其地板采用开孔地板，地板下冷风可由开孔处吹入冷通道，冷却机柜中电子设备，吸热后的空气排出到热通道后回流至机房内空调设备。机房内的空调设备安装在机房中的空调隔间内，空调设备采用上回下送风方式，从空调底部向机房地板下空间送风。由于机房较大，空调隔间一般布置在机房一侧或两侧，距离中间或另一端的机柜距离较远，存在送风距离比较长，送风余压高，风机能耗高等问题；再者，空调设备设置在机房内，其还要占用机房空间。
综上所述，现有的数据中心送风系统，存在送风距离较长、能耗较高等的问题。
发明内容
本发明实施例提供数据中心用地板下空调系统，用以解决现有据中心送风系统，存在送风距离较长、能耗较高等的问题。
本发明实施例提供数据中心用地板下空调系统，包括：空调设备，地板下冷通道和地板下热通道；
所述空调设备设置在地板下方，且位于机柜的正下方；
所述地板下冷通道的两侧均设置有所述空调设备，所述空调设备的出风口均超向所述地板下冷通道，所述地板下冷通道的上表面设置有多个通风孔；
与所述地板下冷通道相邻的一侧设置一个所述地板下热通道，所述空调设备的进风口均朝向所述地板下热通道，所述地板下热通道的上表面设置有多个通风孔。
优选地，所述空调设备包括有多个，将出风口相对设置的两排所述空调设备确定为一组，至少两组所述空调设备呈对称方式设置在所述地板下方。
优选地，所述空调设备包括有多个，将出风口间隔交错设置的两排所述空调设备确定为一组，至少两组所述空调设备呈对称方式设置在所述地板下方。
优选地，一组所述空调设备的正上方设置一组机柜，位于一组所述空调设备之间的所述地板下冷通道通过多个通风孔向地板上方吹冷风，在地板上方形成地板上冷通道，以使冷风吹向位于地板上冷通道两侧所述机柜。
优选地，所述地板上冷通道两侧设置地板上热通道；地板下热通道通过多个通风孔从地板上热通道回吸热空气，以使位于地板上热通道两侧所述机柜排出的热空气回吸至所述空调设备。
优选地，位于一组所述空调设备上方的一组机柜顶部之间设置有封闭隔板，地板下冷通道、地板上冷通道、一组所述机柜和所述封闭隔板形成地板上封闭冷通道。
优选地，位于相邻两组所述空调设备上方的两排所述机柜顶部之间设置有封闭隔板，地板下热通道、地板上热通道、相邻两组的所述机柜和所述封闭隔板形成地板上封闭热通道。
优选地，所述空调设备采用冷冻水为水源，或者直膨式压缩机系统为冷源。
本发明实施例提供数据中心用地板下空调系统，包括：空调设备，地板下冷通道和地板下热通道；所述空调设备设置在地板下方，且位于机柜的正下方；所述地板下冷通道的两侧均设置有所述空调设备，所述空调设备的出风口均超向所述地板下冷通道，所述地板下冷通道的上表面设置有多个通风孔；与所述地板下冷通道相邻的一侧设置一个所述地板下热通道，所述空调设备的进风口均朝向所述地板下热通道，所述地板下热通道的上表面设置有多个通风孔。该系统相比现有各种机房空调形式，包括列间空调等，有以下优势：
1所有空调相关设备都布置在地板下，不占用机房平面空间，有利于提升机房得柜率；
2空调设备送回、风口直接布置在机柜的进、排风侧大大缩短了送回风距离，可以有效降低空调设备风机能耗，到达节能目的；
3空调设备布置在地板下，在采用冷冻水供冷时，可提高系统安全性；
4地板下空调设备布置更灵活、均匀，地下板冷通道形成送风静压箱，送风更均匀，空气流场更合理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的数据中心用地板下空调系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的图1A-A剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种数据中心用地板下空调系统俯视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种数据中心用地板下空调系统俯视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的数据中心用地板下空调系统原理结构示意图；
其中，空调设备101，地板下冷通道102，地板下热通道103，机柜104，封闭隔板105，地板下隔板106，地板上冷通道107，地板上热通道108。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的数据中心用地板下空调系统结构示意图；图2为本发明实施例提供的图1A-A剖面结构示意图；图3为本发明实施例提供的数据中心用地板下空调系统俯视结构示意图；图4为本发明实施例提供的数据中心用地板下空调系统原理结构示意图；以下结合图1～图4，详细介绍该数据中心用地板下空调系统。
在本发明实施例中，该数据中心用地板下空调系统包括：空调设备101，地板下冷通道102和地板下热通道103。具体地，空调设备101设置在地板下，在实际应用中，由于数据中心内设置有多个机柜104，且多个机柜104一般成排设置，为了能够对设置在地板上方的机柜104进行降温，优选地，设置在地板下的空调设备101正好位于机柜104的正下方，若地板上多个机柜104成排排列，则设置在地板下的空调设备101可以按照机柜104的排列方式，成排设置。进一步地，由于设置在地板下的空调设备101的作用是用于对设置在地板上的机柜104进行降温，所以，可以将设置在地板下的空调设备101相对设置，比如，两个空调设备101的出风口相对，则可以形成地板下冷通道102，为了能够将冷空气吹到地板上的机柜104上，可以将地板下冷通道102上方的地板设置为开孔地板，通过开孔地板上的多个通风孔，可以将来自空调设备101吹出的冷风吹到机柜104上。
由于设置在地板上的机柜104会散热，为了能够在对机柜104进行降温的同时，可以将机柜104散发的热量进行回收，优选地，与地板下冷通道102相邻的一侧或者两侧设置有地板下热通道103，由于地板下热通道103是用于回收地板上设置的机柜104散发的热量，可以将地板下热通道103上方的地板设置为开孔地板，当设置在地板下空调设备101开始工作时，其出风口吹出冷风，位于空调设备101后面的回风口可以通过设置在开孔地板上的通风孔，将机柜104散发的热量依次抽吸至地板下热通道103和空调设备101的回风口内。
在本发明实施例中，由于数据中心的面积比较大，为了能够对数据中心进行降温，该空调设备101可以包括有多台。进一步地，为了有效的对数据中心进行降温，可以对空调设备101进行排序：
一种示例中，将出风口相对设置的两排空调设备101确定为一组，在数据中心中至少两组空调设备101可以呈对称方式设置在地板下方。在这种情况下，地板下冷通道102的通风孔位于一组空调设备101的中间位置的正上方，位于一组空调设备101之间的地板下冷通道102通过多个通风孔向地板上方吹冷风，在地板上方形成地板上冷通道107，通过该地板上冷通道107，可以将冷风吹向位于地板上冷通道107两侧机柜104，对工作运行中的机柜104进行降温。进一步地，由于一组空调设备101之间形成地板下冷通道102，相邻两组空调设备101之间形成地板下热通道103，因此，当位于地板下冷通道102的上方形成地板上冷通道107时，相应地，在地板下热通道103的上方也会形成地板上热通道108，且地板上热通道108位于地板上冷通道107的两侧或者一侧。
需要说明的是，上述设置方法中，一组空调设备101包括两排空调设备101，两排空调设备101至少包括有4个空调设备101，即当一排设置两个空调设备101时，这两排空调设备101的出风口相对设置，具体如图3所示，这两排空调设备101的出风口吹出的冷空气通过地板下冷通道102和通风孔吹向地板上冷通道107，然后在吹向设置在地板上冷通道107两侧的机柜104上；需要说明的是，在实际应用中，为了避免地板下冷通道102内的冷风在地板下大范围扩散，优选地，在地板下冷通道102两侧还设置有地板下隔板106，通过该地板下隔板106可以对来自空调设备101的冷风汇集在地板下冷通道102内。
进一步地，由于位于地板下的这两排空调设备101的出风口相对设置，为了能够对空调设备101和机柜104散发的热量进行回收，优选地，在地板下冷通道102的两侧设置有地板下热通道103，相应地，在地板下热通道103的上方形成地板上热通道108，地板下热通道103通过多个通风孔可以从地板上热通孔回吸来自机构的热量，即地板上热通道108两侧机柜104排出的热量可以先汇集在地板上热通道108内，然后通过多个通风孔进入到地板下热通道103内，然后被空调设备101的回风口回吸至空调设备101中。
一种示例中，将出风口间隔交错设置的两排空调设备101确定为一组，在数据中心中至少两组空调设备101可以呈对称方式设置在地板下方。在这种情况下，地板下冷通道102的通风孔位于一组空调设备101的中间位置的正上方，位于一组空调设备101之间的地板下冷通道102通过多个通风孔向地板上方吹冷风，在地板上方形成地板上冷通道107，通过该地板上冷通道107，可以将冷风吹向位于地板上冷通道107两侧机柜104，对工作运行中的机柜104进行降温。进一步地，由于一组空调设备101之间形成地板下冷通道102，相邻两组空调设备101之间形成地板下热通道103，因此，当位于地板下冷通道102的上方形成地板上冷通道107时，相应地，在地板下热通道103的上方也会形成地板上热通道108，且地板上热通道108位于地板上冷通道107的两侧或者一侧。
需要说明的是，上述设置方法中，一组空调设备101包括两排空调设备101，两排空调设备101至少包括有4个空调设备101，即当一排设置两个空调设备101时，这两排空调设备101的出风口间隔交错设置，具体如图4所示，这两排空调设备101的出风口吹出的冷空气通过地板下冷通道102和通风孔吹向地板上冷通道107，然后在吹向设置在地板上冷通道107两侧的机柜104上；需要说明的是，在实际应用中，为了避免地板下冷通道102内的冷风在地板下大范围扩散，优选地，在地板下冷通道102两侧还设置有地板下隔板106，通过该地板下隔板106可以对来自空调设备101的冷风汇集在地板下冷通道102内。
进一步地，由于位于地板下的这两排空调设备101的出风口间隔交错设置，为了能够对空调设备101和机柜104散发的热量进行回收，优选地，在地板下冷通道102的两侧设置有地板下热通道103，相应地，在地板下热通道103的上方形成地板上热通道108，地板下热通道103通过多个通风孔可以从地板上热通孔回吸来自机构的热量，即地板上热通道108两侧机柜104排出的热量可以先汇集在地板上热通道108内，然后通过多个通风孔进入到地板下热通道103内，然后被空调设备101的回风口回吸至空调设备101中。
在本发明实施例中，为了能够进行降温的同时也可以节能，一种示例中，可以在一组空调设备101上方的机柜104顶部之间设置封闭隔板105，由于成排的机柜104可以与数据中心两侧的侧壁相接触，因此，地板下冷通道102，地板上冷通道107，一组机柜104和封闭隔板105可以在地板上形成地板上封闭冷通道。在本发明实施例中，当地板下冷通道102、地板上冷通道107、地板上机柜104和封闭隔板105形成地板上封闭冷通道时，其相邻两侧的地板下热通道103和地板上冷通道107均为开放式通道，这种布置的优势在于机房内除地板上封闭冷通道外整个机房内均分布热风，空调回风非常方便，不会出现回风分配问题，特别是在某台组空调设备101或风机出现故障，导致不能正常工作时，设置在该空调设备101同侧或对面的备用空调设备101启动后，不会出现局部回风不足或回风不均匀问题。
一种示例中，可以在相邻两组空调设备101的上方的两排机柜104顶部之间设置封闭隔板105，由于相邻的机柜104可以与数据中心两侧的侧壁相接触，因此，地板下热通道103，地板上热通道108，相邻的机柜104和相邻的机柜104之间设置的封闭隔板105可以在地板上形成地板上封闭热通道，在实际应用中，各地板上封闭热通道的顶部或侧面，至少安装一根风管，且度过风管之间相互连通。在本发明实施例中，当地板下热通道103、地板上热通道108、地板上机柜104和封闭隔板105形成地板上封闭热通道时，其相邻两侧的地板下冷通道102为开放式通道。该示例中地板上冷通道107和地板下冷通道102均为开放式通道，冷风充满除热通道外的机房空间，机房工作环境非常舒适，若一台空调设备101出现故障时，可以启用备用空调设备101，且不会产生严重的局部供冷分布不均匀问题。同时，由于地板上热通道108之间由风管连接，可避免出现严重的回风分配不均匀问题。
需要说明的是，上述两种示例中，地板上封闭冷通道和地板上封闭热通道还可以形成半封闭式通道，即地板上封闭冷通道可以形成地板上半封闭冷通道，地板上封闭热通道可以形成地板上半封闭热通道。
该系统中，由于空调设备101设置在地板下，可以减少空调出风口与机柜104之间的距离，空调设备101可以采用冷冻水为水源，还可以采用直膨式压缩机系统为冷源。由于空调设备101安装在地板下，即使在偶然情况下出现管道渗漏的情况，渗漏水对机房内各电器设备也不会有任何影响。因此，空调设备101设置在地板下这种方式，相比直膨式机型，如列间空调、顶送风空调等成本大大降低。
进一步地，该系统中地板下冷通道102和地板下热通道103之间还采用地板下隔板106进行隔离，从而可以避免能量损坏；再者，在地板下安装有地漏、漏水探测器和混凝土挡水等防水措施。
在本发明实施例中，该空调设备101可采用冷冻水供冷，也可采用压缩机制冷剂直膨式供冷。冷冻水空调设备101主要包括进口过滤器、冷冻水换热盘管、风机、(可选)出口过滤器、温湿度控制器、电源设备、电动调节阀门、外壳、操作控制面板等。采用直膨式供冷空调，除上述设备外，还包括压缩机、冷凝器、节流阀等电制冷系统。
热回风经进口过滤器过滤后流进换热盘管，被盘管中的冷冻水或制冷剂冷却后，经风机吹出空调，空调出风口处可选择安装出风过滤器。其中，该风机可以采用定频风机，也可以采集变频风机，风机设置在地板下空调设备101的出风口处，用于提供送风余压，同时从回风处吸入热回风。换热器可采用板翅式换热器、翅片管换热器或热管换热器中的任意一种。地板空调设备101的操作控制面板可安装在机房的内墙上或各列机柜104外侧的机架上，方便人员对应操作与监控，或采用遥控方式。
本发明实施例提供的数据中心用地板下空调系统，其工作原理为：数据中心的制冷设备冷却冷冻水，冷却后的冷冻水由泵经管路系统输送到各地板下空调设备101中，在地板下空调设备101与机房热通道的回风换热，冷冻水吸收回风的热量后，温度升高，再流回到制冷设备中被冷却。同时，地板下热通道103的回风经换热后，温度降低到空调的设定送风温度，并在空调设备101的风机驱动下，经地板下冷通道102的开孔地板流入地板上冷通道107，在冷却机柜104中的电子设备后温度升高，并流回热通道，在地板下空调设备101的作用下经地板上热通道108的开孔地板流入地板下热通道103，然后被空调设备101再次冷却，完成一次循环。
综上所述，本发明实施例提供数据中心用地板下空调系统，包括：空调设备，地板下冷通道和地板下热通道；所述空调设备设置在地板下方，且位于机柜的正下方；所述地板下冷通道的两侧均设置有所述空调设备，所述空调设备的出风口均朝向所述地板下冷通道，所述地板下冷通道的上表面设置有多个通风孔；与所述地板下冷通道相邻的一侧设置一个所述地板下热通道，所述空调设备的进风口均朝向所述地板下热通道，所述地板下热通道的上表面设置有多个通风孔。冷、热通道采用隔板或隔墙完全隔离。该系统将空调相关设备设置在地板下，不占用机房平面空间，有利于提升机房得柜率；再者，空调设备送风口和回风口直接设置在机柜的进风侧和出风侧，可以缩短送风距离和回风距离，可以有效降低空调设备风机能耗，到达节能目的；空调设备设置在地板下，采用冷冻水供冷时，可提高系统安全性，比如冷冻水发生泄漏，冷冻水只会流至地板下空间，不会对机房内电子设备产生重大安全影响；地板下空调设备布置比较灵活，均匀，地下板冷通道形成送风静压箱，送风更均匀，空气流场更合理。该系统解决了现有据中心送风系统，存在送风距离较长、能耗较高等的问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.数据中心用地板下空调系统，其特征在于，包括：空调设备，地板下冷通道和地板下热通道；
所述空调设备设置在地板下方，且位于机柜的正下方；
所述地板下冷通道的两侧均设置有所述空调设备，所述空调设备的出风口均超向所述地板下冷通道，所述地板下冷通道的上表面设置有多个通风孔；
与所述地板下冷通道相邻的一侧设置一个所述地板下热通道，所述空调设备的进风口均朝向所述地板下热通道，所述地板下热通道的上表面设置有多个通风孔。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调设备包括有多个，将出风口相对设置的两排所述空调设备确定为一组，至少两组所述空调设备呈对称方式设置在所述地板下方。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调设备包括有多个，将出风口间隔交错设置的两排所述空调设备确定为一组，至少两组所述空调设备呈对称方式设置在所述地板下方。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，一组所述空调设备的正上方设置一组机柜，位于一组所述空调设备之间的所述地板下冷通道通过多个通风孔向地板上方吹冷风，在地板上方形成地板上冷通道，以使冷风吹向位于地板上冷通道两侧所述机柜。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述地板上冷通道两侧设置地板上热通道；地板下热通道通过多个通风孔从地板上热通道回吸热空气，以使位于地板上热通道两侧所述机柜排出的热空气回吸至所述空调设备。
6.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，位于一组所述空调设备上方的一组机柜顶部之间设置有封闭隔板，地板下冷通道、地板上冷通道、一组所述机柜和所述封闭隔板形成地板上封闭冷通道。
7.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，位于相邻两组所述空调设备上方的两排所述机柜顶部之间设置有封闭隔板，地板下热通道、地板上热通道、相邻两组的所述机柜和所述封闭隔板形成地板上封闭热通道。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调设备采用冷冻水为水源，或者直膨式压缩机系统为冷源。
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