CN113316366B - 一种带有变截面冷通道的数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据中心机房通风散热技术领域，具体涉及一种带有变截面冷通道的数据中心。包括调温单元、两列以上的用于承载服务器的机柜单元和设置在相邻机柜单元间的冷热通道，所述冷热通道包括封闭冷通道和与调温单元相连通的热通道，封闭冷通道内部设置有可调节隔板，可调节隔板将封闭冷通道分隔为两个大小可调的独立调温空间，每个所述独立调温空间包含一部分封闭冷通道地板，封闭冷通道地板上开设有冷风出风孔。本发明利用可调节隔板改变封闭冷通道截面形状，优化了封闭冷通道尤其是其垂直方向的气流均匀性，可极大缓解封闭冷通道内冷量分配不均的问题。

Description

一种带有变截面冷通道的数据中心

技术领域

本发明涉及数据中心机房通风散热技术领域，具体涉及是一种带有变截面冷通道的数据中心。

背景技术

近年来，随着5G、工业互联网等新技术的迅猛发展以及新型智慧城市的加速建设，带来了大量的储存和处理需求，拉动了我国数据中心服务的需求高速增长。数据中心作为新型数字基础设施，日益成为新基建的重要组成部分。基于大数据在公共服务、公共安全等领域发挥着重要作用以及数据中心独有的建筑特点，数据中心在安全平稳运行的前提下实现节能、节省投资具有广阔的前景。

由于服务器设备的常年运行，发热密度大且时间较长，数据中心空调系统能耗非常大，甚至占到了数据中心总能耗的30%～40%；现有技术为了降低能耗而采用的封闭冷通道的方法仅仅防止了冷气流的初步扩散，冷通道内气流组织合理分配问题仍未得到有效改善，垂直方向气流分布均匀现象明显，最终导致数据中心的温度均匀性不佳。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带有变截面冷通道的数据中心，其冷通道内设置可调节隔板，通过改变可调节隔板的位置从而对冷通道内流向机柜单元的冷气分配进行调节，提高数据中心的温度均匀性。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种带有变截面冷通道的数据中心，包括调温单元、两列以上的用于承载服务器的机柜单元和设置在相邻机柜单元间的冷热通道，所述冷热通道包括封闭冷通道和与调温单元相连通的热通道，所述封闭冷通道内部设置有可调节隔板，所述可调节隔板将所述封闭冷通道分隔为两个大小可调的独立调温空间，每个所述独立调温空间包含一部分封闭冷通道地板，所述封闭冷通道地板上开设有冷风出风孔。

优选的，所述封闭冷通道的两端被隔板封闭，顶部设置有顶部隔板，所述封闭冷通道的两侧面设置有带孔隔板，所述带孔隔板与机柜单元间具有间隙，所述带孔隔板上开设有若干个连通封闭冷通道和机柜单元所在空间的通孔，封闭冷通道中的冷风经带孔隔板分配至机柜单元所在空间。

优选的，所述可调节隔板由第一封闭隔板、第二封闭隔板和支撑隔板组成，所述支撑隔板垂直设置于所述封闭冷通道的地板上，且该支撑隔板平行于所述封闭冷通道长度方向并与所述封闭冷通道等长；

所述第一封闭隔板和第二封闭隔板呈“V”型设置，第一封闭隔板和第二封闭隔板的顶边分别连接所述顶部隔板，第一封闭隔板和第二封闭隔板底边均连接所述支撑隔板的顶边，共同形成截面呈“Y”型的可调节隔板。优选的，所述第一封闭隔板和第二封闭隔板底边通过连接件与所述支撑隔板形成转动连接，所述第一封闭隔板和第二封闭隔板的宽度可调。

优选的，所述连接件为合页或铰链。

优选的，所述第一封闭隔板和第二封闭隔板均由上隔板和下隔板组成，所述上隔板和下隔板通过隔板滑轨构成滑动配合，且滑动调节后上隔板与下隔板间相对位置可以固定。

优选的，所述下隔板中间具间隙，上隔板通过隔板滑轨滑动插设在下隔板的间隙中；或上隔板中间具间隙，下隔板通过隔板滑轨插设在下隔板的间隙中；实现第一封闭隔板的宽度调节。

优选的，所述支撑隔板的底边与封闭冷通道地板间转动连接，所述第一封闭隔板和第二封闭隔板通过隔板滑轨调节宽度，带动所述支撑隔板与所述封闭冷通道地板所在面之间的夹角在45°-135°范围内变化，所述封闭冷通道地板所在面为0°。

优选的，所述支撑隔板的底边与封闭冷通道地板间通过转动装置形成转动连接，支撑隔板通过转动装置转动调节，使支撑隔板与所述封闭冷通道地板所在面之间的夹角在45°-135°范围内变化，所述封闭冷通道地板所在面为0°。

优选的，所述封闭冷通道内设置有平行于所述封闭冷通道宽度方向的通道滑轨，所述支撑隔板的底边连接通道滑轨并沿所述通道滑轨移动。

优选的，每列所述机柜单元的内部均设置有温度传感器，所述温度传感器电连接中央温度处理器，所述隔板滑轨或转动装置或通道滑轨电连接所述中央温度处理器，用于接受中央温度处理器发出的调节信号。

优选的，所述可调节隔板上设置有引流槽，所述引流槽为直线型或波浪形或人字纹型，所述引流槽的延伸方向平行于所述冷通道的长度方向。

优选的，所述引流槽设置在可调节隔板接触冷风的一侧。

本发明的有益效果在于：

1. 本发明针对数据中心内气流组织冷热掺混不均的问题，采用绝缘隔板将冷热通道封闭，形成封闭冷通道，减少了因冷热气流混合不均引起的局部热点问题，大大节约了制冷成本。

2. 本发明针对数据中心运行过程中的空调送风不均匀的现状，关注到机房各个部位对热量的不同需求，采取了设置可调节隔板改变封闭冷通道截面形状的方法，优化沿封闭冷通道的气流均匀性，尤其是沿封闭冷通道垂直方向的均匀性，大大缓解了封闭冷通道内冷量分配不均的问题。

3. 本发明通过在可调节隔板表面设置引流槽，达到引导气流流动，可减少垂直方向上的气流堵塞现象，增加了冷气流输送的均匀性，提高了制冷效率。

4. 本发明改变冷通道截面形状的同时，节省了冷通道垂直方向上的空间成本。在此方法下，可将原埋于地板下的电线等设备安装在隔板上方空旷处，减小了原地板下冷气流流动方向的阻力，提高气流输送效率，优化对机柜单元的制冷效果。

附图说明

图1为数据中心三维示意图；

图2为数据中心俯视图；

图3为冷通道剖视图；

图4为带变截面隔板的冷通道剖视图；

图5为变截面隔板结构示意图；

图6为引流槽的设置示意图；

图7为隔板滑轨结构示意图；

图8为实施例一中方法一、二设置示意图；

图9为图8的转动装置示意图；

图10为实施例一中方法三设置示意图；

图中标注符号的含义如下：

1-空调机组 11-空调送风口 12-系统回风口

2-封闭冷通道 3-热通道 4-机柜单元

5-可调节隔板 51-第一封闭隔板 52-第二封闭隔板 53-支撑隔板

54-连接件 61-上隔板 62-下隔板

71-隔板滑轨 72-转动装置 73-通道滑轨

8-带孔隔板 9-引流槽

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做出更为具体的说明：

实施例一

如图1-7所示，一种数据中心诱导通风系统，包括调温单元、一列以上的用于承载服务器的机柜单元4和设置在相邻机柜单元4间的冷热通道，所述冷热通道包括封闭冷通道2和与调温单元相连通的热通道3，每列所述机柜单元4的内部设置有温度传感器，所述温度传感器电连接中央温度处理器，所述封闭冷通道2内部设置有可调节隔板5，所述可调节隔板5将所述封闭冷通道2分隔为两个大小可调的独立调温空间，所述中央温度处理器控制所述可调节隔板5调节，从而调节分割的封闭冷通道2空间大小。

每个所述独立调温空间包含一部分封闭冷通道2地板，所述封闭冷通道2地板上开设有出风孔21，所述调温单元为设置于数据中心机房前端的空调机组1，所述空调机组1吹出的冷风由空调送风口11送入地板下静压层，经地板上开设的冷风出风孔21流入所述封闭冷通道2。

封闭冷通道2的两端被端部隔板封闭，封闭冷通道2的顶部设置有顶部隔板进行封闭，所述封闭冷通道2的两侧面设置有带孔隔板8，所述带孔隔板8与机柜单元4间具有间隙，所述带孔隔板8上开设有若干个连通封闭冷通道2和机柜单元4所在空间的通孔，封闭冷通道2中的冷风经带孔隔板8上的开孔分配至机柜单元4所在空间。冷气经机柜单元4后再由系统回风口12返回空调机组1中。

隔板、顶部隔板和带孔隔板8均使用耐高温绝缘材料制成，带孔隔板8上开设的通孔大小相同，且均匀布置在带孔隔板8上以便封闭冷通道2中的冷风可以均匀吹至机柜单元4；所述通孔的大小和所述带孔隔板8的开孔率可以根据需要进行设置。

在一种实施方式中，带孔隔板8上的通孔也可以不均匀开设，在机柜单元4热点高频率出现的位置提高设置密度，或增加通孔的直径。

所述可调节隔板5由第一封闭隔板51、第二封闭隔板52和支撑隔板53组成，所述支撑隔板53垂直设置于所述封闭冷通道2的地板上，且该支撑隔板53平行于所述封闭冷通道2长度方向a并与所述封闭冷通道2等长；

所述第一封闭隔板51和第二封闭隔板52呈“V”型设置，第一封闭隔板51和第二封闭隔板52的顶边连接所述顶部隔板，第一封闭隔板51和第二封闭隔板52底边均连接所述支撑隔板53的顶边，共同形成截面呈“Y”型的可调节隔板5。

所述第一封闭隔板51和第二封闭隔板52底边通过连接件54与所述支撑隔板53形成转动连接，所述第一封闭隔板51和第二封闭隔板52的宽度可调。上述连接件54可以是合页或者铰链或者其他可以实现第一封闭隔板51及第二封闭隔板52与支撑隔板53间分别形成相对转动运动的部件。

所述第一封闭隔板51和第二封闭隔板52均由上隔板61和下隔板62组成，下隔板62中间具间隙，上隔板61通过隔板滑轨71滑动插设在下隔板62的间隙中；或上隔板61中间具间隙，下隔板62通过隔板滑轨71插设在下隔板62的间隙中；该第一封闭隔板51和第二封闭隔板52内的隔板滑轨独立运动，可实现第一封闭隔板51和第二封闭隔板52的宽度独立调节。

上述独立调节为有限制的独立调节，由于第一封闭隔板51和第二封闭隔板52的顶边均与封闭冷通道2的顶部隔板固定连接，底边同时连接在支撑隔板53上，因此第一封闭隔板51的收缩或伸长会受到第二封闭隔板52和支撑隔板53的制约，第二封闭隔板52同理。

可调节隔板5上设置有引流槽9，引流槽9为设置在可调节隔板5表面上具有一定深度的凹槽，所述引流槽9为直线型或波浪形或人字纹型，其延伸方向平行于所述封闭冷通道2的长度方向a。

作为一种优选方式，引流槽9设置为人字纹形，仅开设在可调节隔板5接触到冷气的一面，包括支撑隔板53的两侧，第一封闭隔板51和第二封闭隔板52靠近地板的一侧。

本发明中，根据封闭冷通道2的实际情况和设置需要，提供以下三种调节所述可调节隔板5的实施方式，供使用者安装时进行选择：

方法一、

如图8、9所示，所述支撑隔板53的底边与封闭冷通道2地板间转动连接，第一封闭隔板51和第二封闭隔板52通过隔板滑轨71调节宽度，该隔板滑轨71连接有动力机构并与中央温度处理器电连接，中央温度处理器根据收到的温度信息经处理后向隔板滑轨71发出调节信号，通过调节第一封闭隔板51及第二封闭隔板52的相对长度，带动所述支撑隔板53与所述封闭冷通道地板所在面之间的夹角在45°-135°范围内变化，所述封闭冷通道地板所在面为0°，从而改变可调节隔板5两侧分隔的封闭冷通道2空间大小，优化冷气的输送范围，减小热损，从而提高数据中心内的温度均匀性。

此方法中，支撑隔板53与封闭冷通道2地板间的转动连接处不需要设置动力装置。

方法二、

如图8、9所示，支撑隔板53的底边与封闭冷通道2地板间通过转动装置72形成转动连接，该转动装置可以设置为与支撑隔板53底边等长或者以点连接的方式连接支撑隔板53和封闭冷通道2的地板。

支撑隔板53连接有动力机构并与中央温度处理器电连接，中央温度处理器根据接收到的温度信息经处理后向转动装置72发出调节信号，转动装置72转动使支撑隔板53与所述封闭冷通道地板所在面之间的夹角在45°-135°范围内变化，所述封闭冷通道地板所在面为0°。第一封闭隔板51和第二封闭隔板52受到来自支撑隔板53的拉力或推力从而调节各自的宽度，进而改变可调节隔板5两侧分隔的封闭冷通道2空间大小，优化冷气的输送范围，减小热损，从而提高数据中心内的温度均匀性。

此方法中，隔板滑轨71处于被动运动状态，不连接任何动力装置。

方法三、

如图10所示，在所述封闭冷通道2的地板上设置平行于所述封闭冷通道2宽度方向b的通道滑轨73，所述支撑隔板53的底边连接通道滑轨73，通道滑轨73连接有动力机构并与中央温度处理器电连接，中央温度处理器根据接收到的温度信息经处理后向通道滑轨73发出调节信号，控制支撑隔板53沿所述通道滑轨73前后移动，并带动第一封闭隔板51和第二封闭隔板52调节至适合的宽度，通过调节可调节隔板5分隔的两个空间大小及冷风风量，提高数据中心内的温度均匀性。

此方法中，支撑隔板53不发生转动，始终保持其初始的设置角度，作为一种优选方式，所述支撑隔板53垂直于封闭冷通道2的地板，即角度为90°。

在此调节方式下，也可以不设置所述支撑隔板53，以所述第一封闭隔板51和第二封闭隔板52的底边共同连接所述通道滑轨73，构成调节。

需强调，上述对于可调节隔板5的移动方式说明，并不用于局限本发明的其他的实施方法。可以预见的，比如，将上述方法一、二、三中任意两种或全部组合起来在一套可调节隔板中进行使用，达到调节的目的，同样应包含在本申请的权利要求范围内。或者，对支撑隔板53进行改造，使其具有和第一封闭隔板51、第二封闭隔板52相同的宽度可调功能，配合上述方法一、二、三中的任意一种或其组合使用，也应该包含在本申请的权利要求范围内。

实施例二

以实施例一中方法二为例，介绍本发明的可调节隔板的具体实施情况。

如图1-9所示，数据中心设置有四列机柜单元4，形成一个热通道3和二个封闭冷通道2，数据中心的前端设置有空调机组1，空调机组1包含两台连接中央温度处理器的空调，用于数据中心制冷。该数据中心为封闭冷通道2地板下送风，数据中心天花板上回风系统。

封闭冷通道长6.6m，宽1.2m，高2.0m，封闭冷通道2的两端被隔板封闭，顶部设置有顶部隔板进行封闭，两侧面设置有带孔隔板8以便冷气均匀分配至机柜单元4中。

可调节隔板5中支撑隔板53高0.5m，初始位置为平行于封闭冷通道2的长度方向a，且初始角度为垂直设置于所述封闭冷通道2的地板上，即90°。支撑隔板53的底边与封闭冷通道2地板间通过转动装置72形成转动连接，支撑隔板53与第一封闭隔板51及封闭冷通道2的顶部隔板、端部隔板和地板共同形成了封闭空间A，支撑隔板53与第二封闭隔板52及封闭冷通道2的顶部隔板、端部隔板和地板共同形成了封闭空间B，空间A和空间B的地板上均匀开设有数量相同的出风孔21。

每列机柜单元4的内部均设置有温度传感器，所述温度传感器电连接中央温度处理器并将机柜单元的温度信息实时反馈到中央温度处理器中。

当检测到机柜单元4温度升高时，中央温度处理器控制加大空调机组1的制冷量，当若机柜单元温度过低，空调机组1会降低制冷量。

在此基础上，当封闭冷通道2两侧的机柜单元4温度相同或相差不超过5℃时，保持其初始位置，则空间A大小＝空间B大小，经由出风孔21流入空间A和空间B的冷风风量相同，分配至两侧机柜单元4的冷风风量也相同。

当检测到靠近空间A侧的机柜单元4温度高于另一侧超过5℃时，中央温度处理器向转动装置72发出调节信号，转动装置72控制支撑隔板53向温度较高的机柜单元4侧倾斜，同时第一封闭隔板51减小其宽度，第二封闭隔板52增加其宽度，使空间A的大小减小。减小后的空间A，既使得进入空间A的冷气可以快速流入该侧的机柜单元4中，也减小了冷气在空间中扩散带来的热损失，直接对机柜单元4进行降温；另一方面，由于支撑隔板53的倾斜，自地板出风孔21流入的冷气最大程度的被引流槽9引导向上，使该侧的机柜单元4在垂直方向上，温度均匀性更高，降温效果更好。

待检测到封闭冷通道2两侧的机柜单元4温度差值在5℃以内时，支撑隔板53再次转动，回到初始角度位置，保持两侧机柜单元4的温度稳定。

通过对温度的实时监测和可调节隔板5的调节，达到数据中心对温度的最佳需求。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而并非对本发明的限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，包括调温单元、两列以上的用于承载服务器的机柜单元（4）和设置在相邻机柜单元（4）间的冷热通道，所述冷热通道包括封闭冷通道（2）和与调温单元相连通的热通道（3），所述封闭冷通道（2）内部设置有可调节隔板（5），所述可调节隔板（5）将所述封闭冷通道（2）分隔为两个大小可调的独立调温空间，每个所述独立调温空间包含一部分封闭冷通道地板，所述封闭冷通道地板上开设有冷风出风孔（21）；

所述可调节隔板（5）由第一封闭隔板（51）、第二封闭隔板（52）和支撑隔板（53）组成，所述支撑隔板（53）垂直设置于所述封闭冷通道（2）的地板上，且该支撑隔板（53）平行于所述封闭冷通道（2）长度方向并与所述封闭冷通道（2）等长；

所述第一封闭隔板（51）和第二封闭隔板（52）呈“V”型设置，第一封闭隔板（51）和第二封闭隔板（52）的顶边连接顶部隔板，第一封闭隔板（51）和第二封闭隔板（52）底边均连接所述支撑隔板（53）的顶边，共同形成截面呈“Y”型的可调节隔板（5）。

2.如权利要求1所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，所述封闭冷通道（2）的两端被端部隔板封闭，顶部设置有顶部隔板，所述封闭冷通道（2）的两侧面设置有带孔隔板（8），所述带孔隔板（8）与机柜单元（4）间具有间隙，所述带孔隔板（8）上开设有若干个连通封闭冷通道（2）和机柜单元（4）所在空间的通孔，封闭冷通道（2）中的冷风经带孔隔板（8）分配至机柜单元（4）所在空间。

3.如权利要求1所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，所述第一封闭隔板（51）和第二封闭隔板（52）底边通过连接件（54）与所述支撑隔板（53）形成转动连接，所述第一封闭隔板（51）和第二封闭隔板（52）的宽度可调。

4.如权利要求3所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，所述第一封闭隔板（51）和第二封闭隔板（52）均由上隔板（61）和下隔板（62）组成，所述上隔板（61）和下隔板（62）通过隔板滑轨（71）构成滑动配合，且滑动调节后上隔板（61）与下隔板（62）间相对位置可以固定。

5.如权利要求4所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，所述支撑隔板（53）的底边与封闭冷通道（2）地板间转动连接，所述第一封闭隔板（51）和第二封闭隔板（52）通过隔板滑轨（71）调节宽度，带动所述支撑隔板（53）与所述封闭冷通道（2）地板所在面之间的夹角在45°-135°范围内变化，所述封闭冷通道（2）地板所在面为0°。

6.如权利要求3所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，所述支撑隔板（53）的底边与封闭冷通道（2）地板间通过转动装置（72）形成转动连接，支撑隔板（53）通过转动装置（72）转动调节，使支撑隔板（53）与所述封闭冷通道（2）地板所在面之间的夹角在45°-135°范围内变化，所述封闭冷通道（2）地板所在面为0°。

7.如权利要求3所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，所述封闭冷通道（2）内设置有平行于所述封闭冷通道（2）宽度方向的通道滑轨（73），所述支撑隔板（53）的底边连接通道滑轨（73）并沿所述通道滑轨（73）移动。

8.如权利要求5或6或7所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，每列所述机柜单元（4）的内部均设置有温度传感器，所述温度传感器电连接中央温度处理器，隔板滑轨（71）或转动装置（72）或通道滑轨（73）电连接所述中央温度处理器，用于接受中央温度处理器发出的调节信号。

9.如权利要求1-7任一项所述的一种带有变截面冷通道的数据中心，其特征在于，所述可调节隔板（5）上设置有引流槽（9），所述引流槽（9）为直线型或波浪形或人字纹型，所述引流槽（9）的延伸方向平行于所述封闭冷通道（2）的长度方向。

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