CN114096131A - 一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜。包括：柜体单元、空调器、停电冷却模块、电池单元、UPS主机、配电单元、服务器、智能监控主机。柜体底部放置空调器，平时由空调器提供冷量，维持机柜内设备的运行温度。机柜内部密封，使空调器输出的冷气仅在机柜内部循环。空调器不配置不间断电源，当空调器出现故障或断电停机后，高温报警并开启电磁阀，停电冷却模块释放低温气体，保证机柜内温度在一定时间内处于正常的工作温度范围，为数据备份或设备抢修提供时间。

Description

一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜

技术领域

本发明涉及一种数据中心一体化机柜技术领域，尤其涉及一种一体化机柜用的无源应急供冷技术。

背景技术

随着边缘计算数据中心的发展，一体化机柜内设备逐步升级，柜内服务器功率密度越来越高，储存数据的重要性进一步提高。目前，市场上主流的一体化机柜大多采用通风换热或内置空调的供冷方式。室外一体化机柜所处场景的条件恶劣，且无人值守，一旦出现空调故障或断电的情况，机柜内温度会迅速升高，从而导致高温报警。严重时会造成电气设备短路损坏，服务器无法正常运转，数据丢失。

现有的技术中，采用强制通风装置进行空调故障或断电时的应急供冷。授权公告号为CN208986407U、CN206879306U的专利文献，公开了一种空调故障或断电时的应急通风装置；采用在机柜内安装送、排风机，并加装空气过滤装置的方法，送风机从柜外抽取冷空气，排风机排除柜内热空气，使机柜内温度在一定时间内维持稳定。申请公布号为CN105491836A的专利文献，公布了一种紧急通风自动弹开门式的一体化机柜，解决了一体化机柜的柜内电气设备满配或设备布局紧邻时，应急风机吸排风口面积狭小无法有效通风的问题。

现有一体化机柜采用强制通风装置进行空调故障或断电时的应急供冷。存在以下几个问题：(1)应急通风时，室外空气直接进入机柜，一方面空气湿度难以控制，另一方面简单的过滤装置无法有效处理空气质量；直接影响机柜内电器元件的使用寿命，严重时造成机柜内电器元件的损坏。(2)夏季高温时，应急通风所引入的高温空气无法对机柜内设备进行有效降温，柜内温度仍然无法维持。(3)送、排风机及其不间断电源会占据柜内一定空间，从而减少服务器有效安装位置。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜。

本发明可现实空调故障或断电停机时的无源应急供冷，包括：空调器、停电冷却模块、电池单元、UPS主机、配电单元、服务器和智能监控主机，从下到上依次放置在柜体单元中；在柜体单元内部上部、中部、下部，设置6个温度传感器；电池单元和UPS主机为服务器和智能监控主机提供不间断电源；其中停电冷却模块能够释放低温气体用于应急冷却。

其中停电冷却模块包括高强度空气压缩包、涡旋管气流冷却喷嘴、电磁阀和过滤网；所述电磁阀与空气高强度空气压缩包相连接，所述空气压缩包与涡旋管喷嘴相连接，所述过滤网放置于涡旋管气流冷却喷嘴外；当突发断电情况发生时，电磁阀启动，激活高强度空气压缩包并释放低温气体；高压气体升温后迅速进入涡旋管气流冷却喷嘴的内腔管道内；流进的气体在涡旋管气流冷却喷嘴管内高速运转进行冷热分离，并从前端口和末端排出冷气和热气。

本发明所述停电冷却模块采用高压气体释放和涡流冷却喷嘴的冷热分离技术如下：当空调器出现故障或断电停机时，设置的温度传感器监测柜内温度，当温度超过设定的温度上限时，高温报警；停电冷却模块从前端释放储存的低温气体对UPS主机、配电单元、服务器和智能监控主机进行供冷；停电冷却模块后端出来的热空气从柜体单元后部的排气孔排出，排气孔上安装单向排气阀，排气结束后可隔绝外界空气。

本发明中空调器放置在柜体单元底部，空调器配置常规220V电源，断电停止运行。本发明柜体单元包括柜体、所述柜体前门，柜体后门，柜体防护等级为IP55，空调器输出的冷气仅在机柜内部循环维持机柜内设备的运行温度；本发明停电冷却模块内冷却气体的容量由应急供冷时间决定，应能满足数据远程备份所需的最短时间。本发明中停电冷却模块可拆卸，是一个插拔式的插箱。本发明结合了高压气体释放和涡流冷却喷嘴的冷热分离技术，释放分离出的低温气体进入服务器前端，用于持续循环散热。剩余热气将通过机柜尾端口排出，避免影响机柜内整体散热效果。本发明实现了在空调故障或停电情况下的无源应急供冷，为数据备份或设备抢修提供时间。

有益效果：

(1)该具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其停电冷却模块可采用机架插箱、悬挂或贴合等多种方式进行安装，对安装空间要求低，进一步增加服务器的有效安装位置。

(2)该停电冷却模块无需电力驱动，耗能低。仅通过电磁阀激活，使用气体为冷却源，绿色环保。满足突发情况下，维持一定时间段的冷却工作。

(3)该停电冷却模块应急供冷时不引入外界空气，一方面可保证机柜内循环空气的洁净度和湿度；另一方面可解决外界高温时引入空气无法有效降温或外界低温时引入空气造成结露的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明实施例部分提供的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜正面结构示意图。

图2是本发明实施例部分提供的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜背面结构示意图。

图3是本发明实施例部分提供的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜内部示意图。

图4是本发明实施例部分提供的停电冷却模块结构示意图。

其中，1、柜体单元，2、监控触摸显示屏，3、机械门锁，4、柜体前门，5、柜体后门，6、排气口，7、空调器，8、停电冷却模块，9、电池单元，10、UPS主机，11、配电单元，12、盲板(服务器可用区域)，13、智能监控主机，14、温度传感器，15、高强度空气压缩包、16、涡旋管气流冷却喷嘴，17、电磁阀，18、过滤网，19、第一单向气体排气阀，20第二单向气体排气阀，21、冷气管道，22、热气管道。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜。无源应急停电冷却模块8结合了高压气体释放和涡流冷却喷嘴的冷热分离技术，提供了在断电时有效冷却的保障。该停电冷却模块采用机架插箱、悬挂或贴合的方式进行安置，由气体压缩装置18，涡旋管气流冷却喷嘴16、电磁阀17、过滤网18等器件组成。应急冷却时通过冷却喷嘴释放压缩装置内储存的低温气体，无需配置电源。

如图1～3所示，柜体单元1内由下至上依次设置空调器7、停电冷却模块8、电池单元9、UPS主机10、配电单元11、服务器12和智能监控主机13。平时由空调器7提供冷量，维持机柜内UPS主机10、配电单元11、服务器12等设备的运行温度。机柜内部密封，使空调器7输出的冷气仅在机柜内部循环。空调器7不配置不间断电源，当空调器7出现故障或断电停机后，设置的温度传感器会监测柜内温度，当温度超过设定的温度上限时，高温报警并开启电磁阀，停电冷却模块8从前端喷嘴16释放压缩装置内储存的低温气体，保证机柜内温度在一定时间内处于正常的工作温度范围。冷气管道21排出的低温气体对柜内设备进行有效供冷，而热气管道22出来的热空气会从柜体单元后部的排气孔排出，从而避免回流，干扰整个循环散热。排气孔6上安装第一单向气体排气阀19，高强度空气压缩包15出口安装单向第二单向气体排放阀20，排气结束后可隔绝外界空气，保证内部循环气体相对洁净。涡旋管气流冷却喷嘴16外设置过滤网18，防止有杂质堵塞喷嘴。

当突发断电情况发生时，停电冷却模块8内的电磁阀17启动，高强度空气压缩包15释放低温气体；高压气体升温后迅速进入涡旋管气流冷却喷嘴16的内腔管道内，流进的气体在涡旋管气流冷却喷嘴16管内高速运转进行冷热分离，并从冷气管道21和热气管道22排出冷气和热气。机柜内高温报警的同时，启动数据远程备份，并告警通知远端管理人员前往检查。压缩装置内冷却气体的容量由应急供冷时间决定，应能满足数据远程备份所需的最短时间。在每次使用后，气体压缩装置可以拆卸并更换，冷却喷嘴可以定期清洗维护，简单方便。

本发明提供了一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，包括柜体单元(1)，柜体单元(1)内由下至上依次设置空调器(7)、停电冷却模块(8)、电池单元(9)、UPS主机(10)、配电单元(11)、服务器(12)和智能监控主机(13)，其特征在于，柜体单元(1)设置有停电冷却模块(8)和连接到智能监控主机(13)的温度传感器(14)；

当空调器(7)出现故障或断电停机时，UPS主机(10)设置的温度传感器(14)监测柜内温度，并将温度数据通过电信号传递至智能监控主机(13)；

当所述柜内温度超过设定的温度上限时，智能监控主机(13)将电信号传递到停电冷却模块(8)；

所述停电冷却模块(8)接收电信号后开启，释放储存的低温气体对UPS主机(10)、配电单元(11)、服务器(12)和智能监控主机(13)进行供冷。

2.根据权利要求1所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，所述停电冷却模块(8)包括：高强度空气压缩包(15)、涡旋管气流冷却喷嘴(16)、电磁阀(17)和过滤网(18)；

所述电磁阀(17)与空气高强度空气压缩包(15)相连接，所述空气压缩包(15)与涡旋管喷嘴(16)相连接，所述过滤网(18)放置于涡旋管气流冷却喷嘴(16)外；电磁阀(17)启动后，高强度空气压缩包(15)释放出高压低温气体，所述高压低温气体升温后迅速进入涡旋管气流冷却喷嘴(16)的内腔管道内，通过高速运转冷热分离，并从两端的冷气管道(21)和热气管道(22)分别排出冷气和热气。

3.根据权利要求1所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，所述空调器(7)放置在柜体单元(1)底部，空调器(7)配置220V电源，断电停止运行。

4.根据权利要求1所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，所述柜体单元(1)包括柜体、所述柜体前门(4)，柜体后门(5)，柜体防护等级为IP55，空调器(7)输出的冷气仅在机柜内部循环维持机柜内设备的运行温度。

5.根据权利要求1所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，所述停电冷却模块(8)可拆卸，是一个插拔式的插箱。

6.根据权利要求1所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，在服务器(12)的前后各设置三个温度传感器(14)。

7.据权利要求1所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，所述柜体单元(1)后部设置排气孔(6)。

8.据权利要求7所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，所述热气管道(22)末端出口安装第一单向气体排放阀(19)，热气管道(22)出口连接柜体单元(1)后部设置的排气孔(6)。

9.据权利要求1所述的一种具备无源应急停电冷却模块的一体化机柜，其特征在于，所述高强度空气压缩包(15)出口设置单向第二单向气体排放阀(20)。

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