CN113891624A - 数据中心制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据中心制冷系统，该数据中心制冷系统的控制平台分别与机柜、机房空调、风扇连接；机柜两两相对形成封闭通道，机房空调的冷空气通过封闭通道传输到机柜；数据中心的机房顶部设置有回风通道，回风通道收集机柜散发的热空气，并将热空气通过回风通道传输给机房空调的回风口以对机房散热；风扇设置在机柜的不同区域中，控制平台采集每个机柜不同区域的工作参数，获取工作参数对应区域的发热量，根据发热量控制区域中风扇的转速。本发明提高了散热效率，并且能够根据机柜的发热量进行精确散热，消除了机房内的冷热不均现象，保证了数据中心的安全、稳定运行，无需加大制冷功率，降低了能源消耗和制冷成本。

Description

数据中心制冷系统

技术领域

本发明涉及物联网设备控制领域，尤其涉及一种数据中心制冷系统。

背景技术

计算能力已经成为衡量国家未来竞争力的标准，诸多领域的科技创新，都需要以计算能力作为基础。而数据中心作为计算能力的基础，数据中心行业的快速发展成为大势所趋。随着云计算、大数据的飞速发展，IT设备的计算速度不断升高，设备散热也不断增大，数据中心机房制冷的重要性不言而喻。

现有技术中，数据中心的制冷采取在机房内设置空调，利用空调向机柜吹风的方式进行散热，机柜散发的热空气与空调发出的冷空气混杂在一起，散热效率低。而且，不同的机柜工作量不同产生的热量也不同，这种散热方式不能准确针对机构产生的热量进行散热，导致机房内冷热不均，影响了数据中心的安全、稳定运行。为了使所有区域的温度均小于特定值，需要加大制冷量和制冷功率，增加了能源消耗和成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种数据中心制冷系统，在两两相对的机柜之间设置封闭通道，通过封闭通道将冷空气传输至机柜，通过机柜顶部的回风通道收集携带机柜热量的热空气，并根据机柜不同区域的热量控制对应的风扇的转速以提供足够多的冷空气，能够减少热空气与冷空气的混杂，提高了散热效率，并且能够根据机柜的发热量进行精确散热，消除了机房内的冷热不均现象，保证了数据中心的安全、稳定运行，无需加大制冷功率，降低了能源消耗和制冷成本。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：所述数据中心制冷系统包括：并排设置的机柜、机房空调、风扇以及控制平台，所述控制平台分别与所述机柜、机房空调、风扇连接；所述机柜两两相对，且彼此相对的机柜之间形成封闭通道，所述机房空调的冷空气通过所述封闭通道传输到机柜；所述数据中心的机房顶部设置有回风通道，所述回风通道收集所述机柜散发的热空气，并将所述热空气通过所述回风通道传输给所述机房空调的回风口以对所述机房散热；所述风扇设置在所述机柜的不同区域中，控制平台采集每个机柜不同区域的工作参数，获取所述工作参数对应区域的发热量，根据所述发热量控制所述区域中风扇的转速。

进一步地，所述机柜底部设置有送风通道，所述送风通道与所述封闭通道连通，且一端与所述机房空调的送风口连接，通过所述送风通道将冷空气送往所述封闭通道。

进一步地，所述送风通道与所述封闭通道的连通处还设置有排气扇，所述控制平台通过所述发热量获取送风量，并根据所述送风量控制所述排气扇的转速。

进一步地，所述排气扇远离所述封闭通道一侧还设置有过滤模块，所述过滤模块与所述排气扇连接，将过滤后的冷空气传输给所述排气扇。

进一步地，所述控制平台通过所述发热量获取送风量的步骤具体包括：控制平台根据不同区域的发热量获取所述封闭通道对应的机柜的发热量，并根据所述发热量、机房内的温度以及所述机房空调的制冷温度计算送风量。

进一步地，所述根据所述送风量控制所述排气扇的转速的步骤具体包括：获取所述送风通道与所述封闭通道连接处的风速，计算所述风速对应的自然送风量，根据所述自然送风量与所述送风量的差值获取所述转速。

进一步地，所述数据中心制冷系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述机柜的发热器件以及所述封闭通道的进风端，所述控制平台根据所述温度传感器的温度检测数据查找故障器件。

进一步地，所述根据所述发热量控制所述区域中风扇的转速的步骤具体包括：所述控制平台通过温度传感器获取所述进风端的温度，根据所述进风端的温度、发热量与所述风扇相对于所述进风端的距离获取所述风扇的转速。

进一步地，所述机房空调包括室内机、散热单元，所述室内机与所述回风通道连接，所述散热单元与所述室内机连接，包括第一冷却模块、第二冷却模块，所述第一冷却模块、第二冷却模块连接，且分别与所述室内机连接，所述控制平台根据所述机房内的温度以及外界温度控制室内机将热空气传输给所述第一冷却模块或第二冷却模块，其中，所述第一冷却模块将热空气与外界空气热交换制冷，所述第二冷却模块通过所述散热单元中的制冷剂进行制冷。

进一步地，所述回风通道与所述机柜顶部相对的位置均设置有回风口，且所述回风口处设置有温度检测模块，所述温度检测模块与所述控制平台连接，所述控制平台通过温度检测模块检测温度异常的区域。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：在两两相对的机柜之间设置封闭通道，通过封闭通道将冷空气传输至机柜，通过机柜顶部的回风通道收集携带机柜热量的热空气，并根据机柜不同区域的热量控制对应的风扇的转速以提供足够多的冷空气，能够减少热空气与冷空气的混杂，提高了散热效率，并且能够根据机柜的发热量进行精确散热，消除了机房内的冷热不均现象，保证了数据中心的安全、稳定运行，无需加大制冷功率，降低了能源消耗和制冷成本。

附图说明

图1为本发明数据中心制冷系统一实施例的结构图；

图2为本发明数据中心制冷系统中机房一实施例的布局示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本领域技术人员应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述是本发明的示例性和说明性的具体实施例，不意图限制本发明。

本文中术语“包括”、“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括步骤列表的过程或方法不仅包括那些步骤，而且可以包括未明确列出或此类过程或方法固有的其他步骤。同样，在没有更多限制的情况下，以“包含...一个”开头的一个或多个设备或子系统，元素或结构或组件也不会没有更多限制，排除存在其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件或其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件。在整个说明书中，短语“在一个实施例中”，“在另一个实施例中”的出现和类似的语言可以但不一定都指相同的实施例。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。

请参阅图1-2，图1为本发明数据中心制冷系统一实施例的结构图；图2为本发明数据中心制冷系统中机房一实施例的布局示意图，结合图1-2对本发明数据中心制冷系统进行详细说明。

在本实施例中，数据中心制冷系统包括：并排设置的机柜、机房空调、风扇以及控制平台，控制平台分别与机柜、机房空调、风扇连接；机柜两两相对，且彼此相对的机柜之间形成封闭通道，机房空调的冷空气通过封闭通道传输到机柜；数据中心的机房顶部设置有回风通道，回风通道收集机柜散发的热空气，并将热空气通过回风通道传输给机房空调的回风口以对机房散热；风扇设置在机柜不同区域中，控制平台采集每个机柜不同区域的工作参数，获取工作参数对应区域的发热量，根据发热量控制区域中风扇的转速。

在本实施例中，控制平台可以为手机、平板电脑、服务器、云平台以及其他能够采集机房内的数据以及根据该数据进行制冷的实体或虚拟智能终端。

其中，控制平台可以通过蓝牙、WiFi、NB-IOT等无线通信方式与机柜、机房空调、风扇连接，也可以通过网线、CAN总线以及其他有线通信方式与机柜、机房空调、风扇连接。

在本实施例中，形成封闭通道的两个机柜彼此远离的一侧设置有散热口，携带机柜产生的热量的热空气通过散热孔离开机柜，其中，该散热口可以为圆形、条形以及其他形状。在其他实施例中，也可以在将机柜彼此远离的一侧设置为敞口结构，还可以在机柜的顶部设置散热口。

在本实施例中，风扇可以设置在机柜的外壳上，也可以设置在机柜内部的处理器一侧。其中，机柜的不同区域可以独立为不同的空间，也可以设置在同一个空间中。

在本实施例中，机柜底部设置有送风通道，送风通道与封闭通道连通，且一端与机房空调的送风口连接，通过送风通道将冷空气送往封闭通道。

在本实施例中，机房空调设置在室内的送风口数量可以为一个，也可以为多个，只需机房内的不同机柜均能接收到足够体积的冷空气即可。其中，用于传输冷空气的送风通道的数量也可以为多个，其长度根据冷空气在送风通道内的温度下降数据以及送风通道的送风量、连通的封闭通道的数量进行设置。

在本实施例中，为了减少冷空气的升温速度，还可以在送风通道内包裹隔热材料，减少冷空气与外界的热交换。其中，隔热材料可以为石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板等材料。

在本实施例中，送风通道与封闭通道的连通处还设置有排气扇，控制平台通过发热量获取送风量，并根据送风量控制排气扇的转速。

控制平台通过发热量获取送风量的步骤具体包括：控制平台根据不同区域的发热量获取封闭通道对应的机柜的发热量，并根据发热量、机房内的温度以及机房空调的制冷温度计算送风量。

在一个具体的实施例中，控制平台获取封闭通道两侧机柜所有区域的发热量，将该发热量之和作为封闭通道对应的机柜单位时间的发热量。基于该发热量计算将机柜降低至预设温度所需的冷空气体积，进而根据冷空气体积计算送风量。

在本实施例中，根据送风量控制排气扇的转速的步骤具体包括：获取送风通道与封闭通道连接处的风速，计算风速对应的自然送风量，根据自然送风量与送风量的差值获取转速。其中，控制平台通过设置在连接处的风速传感器获取风速。

在本实施例中，连接处的风速为控制平台根据发热量控制机柜上的风扇转动后风速传感器检测的风速。在其他实施例中，也可以为控制平台获取风扇的转速前风速传感器检测的风速。

其中，在计算得到送风量之后还需要排气扇的大小、封闭通道与送风通道连接处的面积计算排气扇的转速，以便控制排气扇能够在单位时间内将该送风量对应体积的冷空气送入封闭通道。

在上述实施例中，控制平台根据机柜不同区域的工作参数、用电量获取不同区域的发热量，工作参数包括器件型号、功率、工作电压、电流等与用电量相关的参数。因散热与发热量具有一定的滞后性，控制平台可以根据机柜前一段时间的实际发热量预测下一段时间的发热量，用于预测的时间段可以为10分钟、一小时以及其他时间，也可以记录机柜中器件的型号、用电曲线，将历史发热信息中型号、用电曲线一致的发热信息作为机柜当前的发热信息。

在本实施例中，排气扇远离封闭通道一侧还设置有过滤模块，过滤模块与排气扇连接，将过滤后的冷空气传输给排气扇。通过过滤模块过滤冷空气中的灰尘。

在本实施例中，数据中心制冷系统还可以包括湿度检测传感器以及湿度调整单元，控制平台分别与湿度检测传感器、湿度调整单元连接。并通过湿度检测传感器检测机房中的湿度，判断该湿度是否满足预设条件，若否，则通过湿度调整单元进行加湿或祛湿操作。

在本实施例中，数据中心制冷系统还包括温度传感器，温度传感器设置在机柜的发热器件以及封闭通道的进风端，控制平台根据温度传感器的温度检测数据查找故障器件。

其中，控制平台根据发热器件处的温度传感器的检测数据判断风扇或发热器件间是否存在发热异常，并根据进风端的温度检测数据判断机房空调以及送风通道是否存在故障。

在本实施例中，根据发热量控制区域中风扇的转速的步骤具体包括：控制平台通过温度传感器获取进风端的温度，根据进风端的温度、发热量与风扇相对于进风端的距离获取风扇的转速。

在一个具体的实施例中，控制平台存储进风端温度、机柜不同区域发热量以及风扇相对于进风端距离与风扇转速的对照表，通过对照表查找风扇的转速。

机房空调包括室内机、散热单元，室内机与回风通道连接，散热单元与室内机连接，包括第一冷却模块、第二冷却模块，第一冷却模块、第二冷却模块连接，且分别与室内机连接，控制平台根据机房内的温度以及外界温度控制室内机将热空气传输给第一冷却模块或第二冷却模块，其中，第一冷却模块将热空气与外界空气热交换制冷，第二冷却模块通过散热单元中的制冷剂进行制冷。

其中，控制平台检测外界的温度，判断该温度是否小于第一设定值，若小于第一设定值，则将热空气传输给第一冷却模块，并关闭第二冷却模块。若外界的温度大于等于第一设定值小于第二设定值，则将热空气传输给第一冷却模块，通过第一冷却模块冷却后传输给第二冷却模块，由第二冷却模块将冷却产生的冷空气传输给室内机。在温度大于等于第二设定温度时，将热空气传输给第二冷却模块，通过第二冷却模块进行热交换，将热空气转换为冷空气。

在上述实施例中，第二设定温度为机房内热空气的温度。

在一个具体的实施例中，第一冷却模块包括热交换器形成的冷却结构，热空气穿过冷却结构，并在冷却结构中热交换散失热量，从而降低温度。第二冷却模块包括依次连接的冷却水泵、蒸发器、冷凝器、冷却塔，通过蒸发器吸收热空气中的热量。

回风通道与机柜顶部相对的位置均设置有回风口，且回风口处设置有温度检测模块，温度检测模块与控制平台连接，控制平台通过温度检测模块检测温度异常的区域。控制平台通过获取温度检测模块的温度检测数据，判断该温度检测数据中温度数据是否大于预设温度值，若是，则获取该温度数据对应的回风口以及该回风口对应的机柜，进而确定该机柜所在位置的温度异常，向管理人员发送温度异常预警信息，以提醒相关人员进行处理。

其中，回风口可以设置在机柜顶部，也可以设置在机柜排出热空气的一侧。

在上述实施例中，为了提高热空气的排出速度，还可以在回风口设置排风风扇，控制平台通过温度检测模块或机柜中的温度传感器获取机房中的温度数据，在温度数据满足预设条件(温度检测模块的温度数据大于设定温度或出现异常温度的机柜数量大于预设数据)时，启动排风扇以提高热空气的排出速度，从而加快散热。

有益效果：本发明数据中心制冷系统在两两相对的机柜之间设置封闭通道，通过封闭通道将冷空气传输至机柜，通过机柜顶部的回风通道收集携带机柜热量的热空气，并根据机柜不同区域的热量控制对应的风扇的转速以提供足够多的冷空气，能够减少热空气与冷空气的混杂，提高了散热效率，并且能够根据机柜的发热量进行精确散热，消除了机房内的冷热不均现象，保证了数据中心的安全、稳定运行，无需加大制冷功率，降低了能源消耗和制冷成本。

在本说明书的描述中，术语“本实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种数据中心制冷系统，其特征在于，所述数据中心制冷系统包括：并排设置的机柜、机房空调、风扇以及控制平台，所述控制平台分别与所述机柜、机房空调、风扇连接；

所述机柜两两相对，且彼此相对的机柜之间形成封闭通道，所述机房空调的冷空气通过所述封闭通道传输到机柜；

所述数据中心的机房顶部设置有回风通道，所述回风通道收集所述机柜散发的热空气，并将所述热空气通过所述回风通道传输给所述机房空调的回风口以对所述机房散热；

所述风扇设置在所述机柜的不同区域中，控制平台采集每个机柜不同区域的工作参数，获取所述工作参数对应区域的发热量，根据所述发热量控制所述区域中风扇的转速。

2.如权利要求1所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述机柜底部设置有送风通道，所述送风通道与所述封闭通道连通，且一端与所述机房空调的送风口连接，通过所述送风通道将冷空气送往所述封闭通道。

3.如权利要求2所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述送风通道与所述封闭通道的连通处还设置有排气扇，所述控制平台通过所述发热量获取送风量，并根据所述送风量控制所述排气扇的转速。

4.如权利要求3所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述排气扇远离所述封闭通道一侧还设置有过滤模块，所述过滤模块与所述排气扇连接，将过滤后的冷空气传输给所述排气扇。

5.如权利要求3所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述控制平台通过所述发热量获取送风量的步骤具体包括：

控制平台根据不同区域的发热量获取所述封闭通道对应的机柜的发热量，并根据所述发热量、机房内的温度以及所述机房空调的制冷温度计算送风量。

6.如权利要求3所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述根据所述送风量控制所述排气扇的转速的步骤具体包括：

获取所述送风通道与所述封闭通道连接处的风速，计算所述风速对应的自然送风量，根据所述自然送风量与所述送风量的差值获取所述转速。

7.如权利要求1所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述数据中心制冷系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述机柜的发热器件以及所述封闭通道的进风端，所述控制平台根据所述温度传感器的温度检测数据查找故障器件。

8.如权利要求7所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述根据所述发热量控制所述区域中风扇的转速的步骤具体包括：

所述控制平台通过温度传感器获取所述进风端的温度，根据所述进风端的温度、发热量与所述风扇相对于所述进风端的距离获取所述风扇的转速。

9.如权利要求1所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述机房空调包括室内机、散热单元，所述室内机与所述回风通道连接，所述散热单元与所述室内机连接，包括第一冷却模块、第二冷却模块，所述第一冷却模块、第二冷却模块连接，且分别与所述室内机连接，所述控制平台根据所述机房内的温度以及外界温度控制室内机将热空气传输给所述第一冷却模块或第二冷却模块，其中，所述第一冷却模块将热空气与外界空气热交换制冷，所述第二冷却模块通过所述散热单元中的制冷剂进行制冷。

10.如权利要求1所述的数据中心制冷系统，其特征在于，所述回风通道与所述机柜顶部相对的位置均设置有回风口，且所述回风口处设置有温度检测模块，所述温度检测模块与所述控制平台连接，所述控制平台通过温度检测模块检测温度异常的区域。

Images