CN114828597A - 基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统 - Google Patents
基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114828597A CN114828597A CN202210640196.5A CN202210640196A CN114828597A CN 114828597 A CN114828597 A CN 114828597A CN 202210640196 A CN202210640196 A CN 202210640196A CN 114828597 A CN114828597 A CN 114828597A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooling
- water
- valve
- module
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 248
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 214
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 62
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 59
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 20
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000008400 supply water Substances 0.000 claims description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/208—Liquid cooling with phase change
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/20754—Air circulating in closed loop within cabinets
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，应用于地下环境，包括空冷模块、数据中心机房室内循环模块、双级回路服务器冷却模块、机械制冷模块和地下水源制冷模块；一方面，通过机械制冷模块和地下水源制冷模块最大限度地利用自然冷源，延长自然冷却时间，降低能耗；另一方面，当出现灾害时，地下水源制冷模块作为灾备系统独立制备冷水，为服务器正常工作提供所需制冷量。本发明采用间接蒸发冷却技术实现了数据中心全年自然冷却，满足夏季等高温工况下制备冷水的需求；采用地下水源制冷系统作为备用冷却系统；利用双级回路服务器级别冷却技术实现超高发热密度机柜的高效换热，大幅降低数据中心能耗，同时提高了元件换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，属于数据中心冷却技术领域。
背景技术
全球云计算、大数据、物联网、人工智能、5G通信等信息技术快速发展，传统产业的数字化转型，推动数据中心快速发展。数据中心的能耗问题是全球数据中心发展和建设面临的重大挑战，数据中心冷却系统作为数据中心的一部分，其能耗也是数据中心能耗的主要组成部分。
电子设备运行效率低下的主要原因源自于其自身温度，当发热元件温度过高时，不仅会增加能耗，还会引起不必要的宕机，因此，数据中心冷却系统的运行好坏直接影响着电子设备运行的效率和可靠性。而随着超高发热密度机柜的普及，服务器发热元件的散热问题对数据中心冷却系统带来了更大的挑战，如何全面利用节能减排技术，实现绿色计算是当下数据中心建设面临的问题。
灾备数据中心作为数据中心的一种，其在节能、防灾等方面具有独特优势，目前，灾备数据中心的冷却系统在发展中主要面临以下难题：一方面，如何能够更加充分发挥灾备数据中心冷却系统地下空间的独特优势，利用环境冷源，进一步降低数据中心能耗；另一方面，当灾害或战争发生时，在地面基础设施失效时，如何提供额外的冷却系统以确保服务器的高效运行。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，该冷却系统能够充分利用地下空间的独特优势，实现数据中心全年自然冷却，并能够满足在夏季高温工况下制备冷水的需求；能够应对灾备情况下数据中心的制冷需求，以保证服务器安全高效运行；能够解决超高发热密度机柜的散热问题，实现高效换热，大幅度降低灾备数据中心的能耗。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，包括空冷模块、数据中心机房室内循环模块、双级回路服务器冷却模块、机械制冷模块和地下水源制冷模块；
所述空冷模块包括填料塔、表冷器、排风机、循环水泵、板式换热器一、冷却水循环阀组一、回水水泵一、冷却水循环阀；所述数据中心机房室内循环模块包括机柜、服务器、回水分流器、储冷罐一、充冷阀一、放冷阀一、保冷阀一、储冷罐二、充冷阀二、放冷阀二、保冷阀二；所述双级回路服务器冷却模块包括双级回路水泵、可移动支架、冷媒汇集管、冷媒回流管、中间换热冷板、快接插头配件、蒸发端平接换热器、冷凝端平接换热器、热管环路、流体输配管路；所述机械制冷模块包括空冷单元和水冷单元，所述空冷单元包括冷凝器一、蒸发器一、压缩机一、膨胀阀一，所述水冷单元包括冷凝器二、压缩机二、膨胀阀二、蒸发器二；所述地下水源制冷模块包括地下水源、过滤器、供水水泵、原水循环阀组、板式换热器二、回水水泵二、冷却水循环阀组二；
所述供水水泵的吸水口通过主供水管路与地下水源连接，其排水口依次通过原水循环阀组中的原水循环阀A、板式换热器二的一次侧与冷凝器二的进水口连接，冷凝器二的出水口通过原水循环阀组中的原水循环阀B与主回水管路的一端连接，主回水管路的另一端与地下水源连接；所述压缩机二的吸气口、排气口分别与蒸发器二的冷媒出口、冷凝器二的冷媒进口连接，蒸发器二的冷媒进口通过膨胀阀二与冷凝器二的冷媒出口连接；
所述回水水泵二的排水口与蒸发器二的进水口连接，蒸发器二的出水口依次通过板式换热器二的二次侧、冷却水循环阀组二中的冷却水循环阀二A与充冷阀二的入口端连接，充冷阀二的出口端与储冷罐二的进水口连接，储冷罐二的出水口与放冷阀二的入口端连接，充冷阀二的入口端还通过保冷阀二与放冷阀二的出口端连接，回水水泵二的吸水口通过冷却水循环阀组二中的冷却水循环阀二B与回水分流器的一个出水口连接；
所述可移动支架底部设置有滚轮，其上部并排的安装有冷媒汇集管和冷媒回流管，且冷媒汇集管和冷媒回流管上由上到下相对应的连接有多对快接插头配件；所述双级回路水泵的吸水口通过流体输配管路与放冷阀一和放冷阀二的出口端连接，其排水口与冷媒汇集管的上端连接，冷媒回流管的上端与回水分流器的进水口连接；
所述蒸发端平接换热器安装在机柜中的服务器上，其通过热管环路与冷凝端平接换热器连接；冷凝端平接换热器紧贴于中间换热冷板上，中间换热冷板的换热通道两端分别与冷媒汇集管和冷媒回流管上的一对快接插头配件连接；
所述回水水泵一的吸水口与回水分流器的另一个出水口连接，其排水口依次通过冷却水循环阀组一中的冷却水循环阀一A、板式换热器一的二次侧、冷却水循环阀组一中的冷却水循环阀一B与蒸发器一的进口水连接，蒸发器一的出水口通过充冷阀一与储冷罐一的进水口连接，储冷罐一的出水口与放冷阀一的入口端连接，放冷阀一的出口端与放冷阀二的出口端连接，放冷阀一的出口端还通过保冷阀一与蒸发器一的出水口连接；回水水泵一的排水口还通过冷却水循环阀与蒸发器一的进口水连接；
所述表冷器安装在填料塔的外表面，所述排风机安装在填料塔的顶部排气口中；所述循环水泵的吸水口与填料塔底部的排水口连接，其排水口通过板式换热器一的一次侧与冷凝器一的进水口连接，冷凝器一的出水口与表冷器的一端连接，表冷器的另一端与填料塔内部的液体喷淋器连接；
所述压缩机一的吸气口、排气口分别与蒸发器一的冷媒出口、冷凝器一的冷媒进口连接，蒸发器一的冷媒进口通过膨胀阀一与冷凝器一的冷媒出口连接。
进一步地，所述地下水源制冷模块还包括过滤器，所述过滤器串接在主供水管路和主回水管路的中部。
进一步地，所述表冷器的数量至少为两个。
进一步地，所述的双级回路水泵、可移动支架、冷媒汇集管、冷媒回流管、中间换热冷板、快接插头配件和流体输配管路构成可移动流体分配单元。
进一步地，所述的蒸发端平接换热器、冷凝端平接换热器和热管环路构成微通道热管换热器，微通道热管换热器采用超薄环路热管或闭式环路脉动热管，其结构为毛细结构，通过管内工质的循环相变实现热量由蒸发端平接换热器向冷凝端平接换热器的传递。
进一步地，所述的空冷单元位于地上区域，为常备冷却系统；数据中心机房室内循环模块、机械制冷模块和地下水源制冷模块均位于地下区域，其中，数据中心机房室内循环模块包含双级回路服务器冷却模块，为常备冷却系统，机械制冷模块和地下水源制冷模块为冗余/灾备系统。
本发明通过设置空冷模块、数据中心机房室内循环模块、双级回路服务器冷却模块、机械制冷模块和地下水源制冷模块，一方面，通过机械制冷模块和地下水源制冷模块最大限度地利用自然冷源，延长自然冷却时间，降低能耗；另一方面，当出现自然灾害时，地下水源制冷模块作为灾备系统可独立制备冷水，为服务器正常工作提供所需的制冷量，地下区域可采用废弃矿井或退役军事设施如防空洞以降低建造成本，地下水源制冷模块根据政策及成本需求可采用地下矿井水源或者地下水作为冷源。本发明采用间接蒸发冷却技术实现了数据中心全年自然冷却；采用机械冷却与间接蒸发冷却技术相结合，满足夏季等高温工况下制备冷水的需求；采用地下水源制冷模块作为备用冷却系统；利用双级回路服务器级别冷却技术解决超高发热密度机柜的散热问题，实现了高效换热，最终实现了数据中心全年自然冷却，大幅降低了灾备数据中心能耗，同时提高了元件换热效率。
附图说明
图1是本发明的工作原理框图；
图2是本发明的结构示意图。
图中：1、空冷模块，101、填料塔，102、表冷器，103、排风机，104、循环水泵，105、板式换热器一，106、冷却水循环阀组一，107、回水水泵一，108、冷却水循环阀，109、冷却水循环阀一A，110、冷却水循环阀一B；
2、数据中心机房室内循环模块，201、机柜，202、服务器，203、回水分流器，204、储冷罐一，205、充冷阀一，206、放冷阀一，207、保冷阀一，208、储冷罐二，209、充冷阀二，210、放冷阀二，211、保冷阀二；
3、双级回路服务器冷却模块，31、可移动流体分配单元，32、微通道热管换热器，301、双级回路水泵，302、可移动支架，303、冷媒汇集管，304、冷媒回流管，305、中间换热冷板，306、快接插头配件，307、蒸发端平接换热器，308、冷凝端平接换热器，309、热管环路，310、流体输配管路；
4、机械制冷模块，401、冷凝器一，402、蒸发器一，403、压缩机一，404、膨胀阀一，405、冷凝器二，406、压缩机二，407、膨胀阀二，408、蒸发器二；
5、地下水源制冷模块，501、地下水源，502、过滤器，503、供水水泵，504、原水循环阀组，505、板式换热器二，506、回水水泵二，507、冷却水循环阀组二，508、原水循环阀A，509、原水循环阀B，510、冷却水循环阀二A，511、冷却水循环阀二B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，包括空冷模块1、数据中心机房室内循环模块2、双级回路服务器冷却模块3、机械制冷模块4和地下水源制冷模块5；
所述空冷模块1包括填料塔101、表冷器102、排风机103、循环水泵104、板式换热器一105、冷却水循环阀组一106、回水水泵一107、冷却水循环阀108；所述数据中心机房室内循环模块2包括机柜201、服务器202、回水分流器203、储冷罐一204、充冷阀一205、放冷阀一206、保冷阀一207、储冷罐二208、充冷阀二209、放冷阀二210、保冷阀二211；所述双级回路服务器冷却模块3包括双级回路水泵301、可移动支架302、冷媒汇集管303、冷媒回流管304、中间换热冷板305、快接插头配件306、蒸发端平接换热器307、冷凝端平接换热器308、热管环路309、流体输配管路310；所述机械制冷模块4包括空冷单元和水冷单元，所述空冷单元包括冷凝器一401、蒸发器一402、压缩机一403、膨胀阀一404，所述水冷单元包括冷凝器二405、压缩机二406、膨胀阀二407、蒸发器二408；所述地下水源制冷模块5包括地下水源501、供水水泵503、原水循环阀组504、板式换热器二505、回水水泵二506、冷却水循环阀组二507；
所述供水水泵503的吸水口通过主供水管路与地下水源501连接，其排水口依次通过原水循环阀组504中的原水循环阀A508、板式换热器二505的一次侧与冷凝器二405的进水口连接，冷凝器二405的出水口通过原水循环阀组504中的原水循环阀B509与主回水管路的一端连接，主回水管路的另一端与地下水源501连接；所述压缩机二406的吸气口、排气口分别与蒸发器二408的冷媒出口、冷凝器二405的冷媒进口连接，蒸发器二408的冷媒进口通过膨胀阀二407与冷凝器二405的冷媒出口连接；
所述回水水泵二506的排水口与蒸发器二408的进水口连接，蒸发器二408的出水口依次通过板式换热器二505的二次侧、冷却水循环阀组二507中的冷却水循环阀二A510与充冷阀二209的入口端连接，充冷阀二209的出口端与储冷罐二208的进水口连接，储冷罐二208的出水口与放冷阀二210的入口端连接，充冷阀二209的入口端还通过保冷阀二211与放冷阀二210的出口端连接，回水水泵二506的吸水口通过冷却水循环阀组二507中的冷却水循环阀二B511与回水分流器203的一个出水口连接；
所述可移动支架302底部设置有滚轮，其上部并排的安装有冷媒汇集管303和冷媒回流管304，且冷媒汇集管303和冷媒回流管304上由上到下相对应的连接有多对快接插头配件306；所述双级回路水泵301的吸水口通过流体输配管路310与放冷阀一206和放冷阀二210的出口端连接，其排水口与冷媒汇集管303的上端连接，冷媒回流管304的上端与回水分流器203的进水口连接；
所述蒸发端平接换热器307安装在机柜201中的服务器202上，其通过热管环路309与冷凝端平接换热器308连接；冷凝端平接换热器308紧贴于中间换热冷板305上，中间换热冷板305的换热通道两端分别与冷媒汇集管303和冷媒回流管304上的一对快接插头配件306连接；
所述回水水泵一107的吸水口与回水分流器203的另一个出水口连接，其排水口依次通过冷却水循环阀组一106中的冷却水循环阀一A109、板式换热器一105的二次侧、冷却水循环阀组一106中的冷却水循环阀一B110与蒸发器一402的进口水连接，蒸发器一402的出水口通过充冷阀一205与储冷罐一204的进水口连接，储冷罐一204的出水口与放冷阀一206的入口端连接，放冷阀一206的出口端与放冷阀二210的出口端连接，放冷阀一206的出口端还通过保冷阀一207与蒸发器一402的出水口连接；回水水泵一107的排水口还通过冷却水循环阀108与蒸发器一402的进口水连接；
所述表冷器102安装在填料塔101的外表面，所述排风机103安装在填料塔101的顶部排气口中；所述循环水泵104的吸水口与填料塔101底部的排水口连接，其排水口通过板式换热器一105的一次侧与冷凝器一401的进水口连接，冷凝器一401的出水口与表冷器102的一端连接，表冷器102的另一端与填料塔101内部的液体喷淋器连接；
所述压缩机一403的吸气口、排气口分别与蒸发器一402的冷媒出口、冷凝器一401的冷媒进口连接，蒸发器一402的冷媒进口通过膨胀阀一404与冷凝器一401的冷媒出口连接。
为实现对地下水源的过滤，所述地下水源制冷模块5还包括过滤器502，所述过滤器502串接在主供水管路和主回水管路的中部。
作为一种优选的实施方式，所述表冷器102的数量至少为两个，且相对的设置于填料塔101的两侧。
如图1和图2所示，作为本发明的一种实施方式，所述的双级回路水泵301、可移动支架302、冷媒汇集管303、冷媒回流管304、中间换热冷板305、快接插头配件306和流体输配管路310构成可移动流体分配单元31。
作为本发明的一种实施方式，所述的蒸发端平接换热器307、冷凝端平接换热器308和热管环路309构成微通道热管换热器32，微通道热管换热器32采用超薄环路热管或闭式环路脉动热管，其结构为毛细结构，通过管内工质的循环相变实现热量由蒸发端平接换热器307向冷凝端平接换热器308的传递。
作为本发明的一种实施方式，所述的空冷单元位于地上区域，为常备冷却系统；数据中心机房室内循环模块2、机械制冷模块4和地下水源制冷模块5均位于地下区域，其中，数据中心机房室内循环模块2包含双级回路服务器冷却模块3，为常备冷却系统，机械制冷模块4和地下水源制冷模块5为冗余/灾备系统。
工作过程：
机械制冷模块4的空冷单元独立运行模式：当室外空气处于高温高湿环境，关闭冷却水循环阀组一106的冷却水循环阀一A109和冷却水循环阀一B110，开启冷却水循环阀108，此时，空冷模块1不与数据中心机房室内循环模块2内回水进行换热；
空冷模块1独立运行模式：当空冷模块1制备的冷水温度低于数据中心机房室内冷水的设定温度时，开启冷却水循环阀组一106，关闭冷却水循环阀108和机械制冷模块4的空冷单元，空冷模块1进入独立工作模式，室外空气经表冷器102等湿冷却之后进入填料塔101，经填料塔101内部的液体分配器喷淋水接触，进行传热传质，水蒸气吸收汽化潜热进入空气中，空气被加湿加热后由排风机103排出填料塔101，冷却水经冷却后经填料塔101底部排水口进入循环水泵104，再由循环水泵104进入板式换热器一105，吸收热量后进入表冷器102冷却进风，从表冷器102的出水口回到填料塔101进行喷淋，与空气接触进行蒸发冷却后再次进行冷水制备。经由回水水泵一107进行循环的的数据中心机房室内冷水通过冷却水循环阀组一106进入板式换热器一105与空冷模块1制备的冷水进行换热，被冷却后通过充冷阀一205进入储冷罐一204中储存，或通过保冷阀一207直接输送到可移动流体分配单元31。
空冷模块1与机械制冷模块4的空冷单元联合运行模式：常规工况下，开启冷却水循环阀组一106和和机械制冷模块4的空冷单元，关闭冷却水循环阀108，室外空气经表冷器102等湿冷却之后进入填料塔101，经填料塔101内部的液体分配器喷淋水接触，进行传热传质，水蒸气吸收汽化潜热进入空气中，空气被加湿加热后由排风机103排出填料塔101，冷却水经冷却后经填料塔101底部排水口进入循环水泵104，再由循环水泵104进入板式换热器一105，吸收热量后进入机械制冷模块4的冷凝器一401吸收热量后，然后进入表冷器102冷却进风，并从表冷器102的出水口回到填料塔101进行喷淋，与空气接触进行蒸发冷却后再次进行冷水制备；经由回水水泵一107进行循环的的数据中心机房室内冷水通过冷却水循环阀组一106进入板式换热器一105与空冷模块1制备的冷水进行换热，被冷却后进入机械制冷模块4的蒸发器一402再次被冷却，最后通过充冷阀一205进入储冷罐一204中储存，或通过保冷阀一207直接输送到可移动流体分配单元31。
灾备运行模式：当处于灾备状态时，关闭冷却水循环阀组一106、回水水泵一107和冷却水循环阀108，关闭空冷模块1以及机械制冷模块4中的空冷单元，开启供水水泵503、原水循环阀组504、回水水泵二506、冷却水循环阀组二507，开启机械制冷模块4中的水冷单元和地下水源制冷模块5，在过滤器502中进行沉降、过滤后的地下水源501经由供水水泵503、原水循环阀组504送至板式换热器二505，进行吸热后的地下水或矿井水经冷凝器二405再次吸收热量后排至地下水源501。流经冷却水循环阀组二507并由回水水泵二506进行循环的数据中心机房室内冷水经蒸发器二408进行换热，放出热量后在板式换热器二505中与地下水源制冷模块5制备的冷水进行换热再次被冷却，最后通过充冷阀二209进入储冷罐二208中储存，或通过保冷阀二211直接输送到可移动流体分配单元31，实现灾备状态下为数据中心服务器提供高效冷源。
储冷模式：开启充冷阀一205、充冷阀二209，关闭保冷阀一207、保冷阀二211，空冷模块1、机械制冷模块4、地下水源制冷模块5制备的冷水储存于储冷罐一204和储冷罐二208中。该模式旨在储备灾备情况下与不间断电源匹配的冷量。
保冷模式：关闭充冷阀一205、充冷阀二209，开启保冷阀一207、保冷阀二211，空冷模块1、机械制冷模块4、地下水源制冷模块5制备的冷水直接输送到可移动流体分配单元31。该模式旨在提供常规状态下的冷量。
放冷模式：开启充冷阀一205、放冷阀一206、充冷阀二209、放冷阀二210，关闭保冷阀一207、保冷阀二211，储冷罐一204和储冷罐二208中储存的冷水经由放冷阀一206、放冷阀二210输送到可移动流体分配单元31。该模式旨在提供灾备情况下与不间断电源匹配的冷量。
服务器级别冷却模块：输送至可移动流体分配单元31的冷水通过冷媒汇集管303分配给中间换热冷板305，从冷凝端平接换热器308吸热后经由冷媒回流管304回到回水分流器203进行分流送至空冷系统1和地下水源制冷模块5进行冷却。蒸发端平接换热器307吸收超高发热密度元件的热量，通过热管环路309送至冷凝端平接换热器308进行放热，实现服务器级别的冷却，具有高热导率和低输配能耗等优势。
Claims (6)
1.一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，其特征在于，包括空冷模块(1)、数据中心机房室内循环模块(2)、双级回路服务器冷却模块(3)、机械制冷模块(4)和地下水源制冷模块(5)；
所述空冷模块(1)包括填料塔(101)、表冷器(102)、排风机(103)、循环水泵(104)、板式换热器一(105)、冷却水循环阀组一(106)、回水水泵一(107)、冷却水循环阀(108)；所述数据中心机房室内循环模块(2)包括机柜(201)、服务器(202)、回水分流器(203)、储冷罐一(204)、充冷阀一(205)、放冷阀一(206)、保冷阀一(207)、储冷罐二(208)、充冷阀二(209)、放冷阀二(210)、保冷阀二(211)；所述双级回路服务器冷却模块(3)包括双级回路水泵(301)、可移动支架(302)、冷媒汇集管(303)、冷媒回流管(304)、中间换热冷板(305)、快接插头配件(306)、蒸发端平接换热器(307)、冷凝端平接换热器(308)、热管环路(309)、流体输配管路(310)；所述机械制冷模块(4)包括空冷单元和水冷单元，所述空冷单元包括冷凝器一(401)、蒸发器一(402)、压缩机一(403)、膨胀阀一(404)，所述水冷单元包括冷凝器二(405)、压缩机二(406)、膨胀阀二(407)、蒸发器二(408)；所述地下水源制冷模块(5)包括地下水源(501)、供水水泵(503)、原水循环阀组(504)、板式换热器二(505)、回水水泵二(506)、冷却水循环阀组二(507)；
所述供水水泵(503)的吸水口通过主供水管路与地下水源(501)连接，其排水口依次通过原水循环阀组(504)中的原水循环阀A(508)、板式换热器二(505)的一次侧与冷凝器二(405)的进水口连接，冷凝器二(405)的出水口通过原水循环阀组(504)中的原水循环阀B(509)与主回水管路的一端连接，主回水管路的另一端与地下水源(501)连接；所述压缩机二(406)的吸气口、排气口分别与蒸发器二(408)的冷媒出口、冷凝器二(405)的冷媒进口连接，蒸发器二(408)的冷媒进口通过膨胀阀二(407)与冷凝器二(405)的冷媒出口连接；
所述回水水泵二(506)的排水口与蒸发器二(408)的进水口连接，蒸发器二(408)的出水口依次通过板式换热器二(505)的二次侧、冷却水循环阀组二(507)中的冷却水循环阀二A(510)与充冷阀二(209)的入口端连接，充冷阀二(209)的出口端与储冷罐二(208)的进水口连接，储冷罐二(208)的出水口与放冷阀二(210)的入口端连接，充冷阀二(209)的入口端还通过保冷阀二(211)与放冷阀二(210)的出口端连接，回水水泵二(506)的吸水口通过冷却水循环阀组二(507)中的冷却水循环阀二B(511)与回水分流器(203)的一个出水口连接；
所述可移动支架(302)底部设置有滚轮，其上部并排的安装有冷媒汇集管(303)和冷媒回流管(304)，且冷媒汇集管(303)和冷媒回流管(304)上由上到下相对应的连接有多对快接插头配件(306)；所述双级回路水泵(301)的吸水口通过流体输配管路(310)与放冷阀一(206)和放冷阀二(210)的出口端连接，其排水口与冷媒汇集管(303)的上端连接，冷媒回流管(304)的上端与回水分流器(203)的进水口连接；
所述蒸发端平接换热器(307)安装在机柜(201)中的服务器(202)上，其通过热管环路(309)与冷凝端平接换热器(308)连接；冷凝端平接换热器(308)紧贴于中间换热冷板(305)上，中间换热冷板(305)的换热通道两端分别与冷媒汇集管(303)和冷媒回流管(304)上的一对快接插头配件(306)连接；
所述回水水泵一(107)的吸水口与回水分流器(203)的另一个出水口连接，其排水口依次通过冷却水循环阀组一(106)中的冷却水循环阀一A(109)、板式换热器一(105)的二次侧、冷却水循环阀组一(106)中的冷却水循环阀一B(110)与蒸发器一(402)的进口水连接，蒸发器一(402)的出水口通过充冷阀一(205)与储冷罐一(204)的进水口连接，储冷罐一(204)的出水口与放冷阀一(206)的入口端连接，放冷阀一(206)的出口端与放冷阀二(210)的出口端连接，放冷阀一(206)的出口端还通过保冷阀一(207)与蒸发器一(402)的出水口连接；回水水泵一(107)的排水口还通过冷却水循环阀(108)与蒸发器一(402)的进口水连接；
所述表冷器(102)安装在填料塔(101)的外表面，所述排风机(103)安装在填料塔(101)的顶部排气口中；所述循环水泵(104)的吸水口与填料塔(101)底部的排水口连接，其排水口通过板式换热器一(105)的一次侧与冷凝器一(401)的进水口连接，冷凝器一(401)的出水口通过表冷器(102)的一端连接，表冷器(102)的另一端与填料塔(101)内部的液体喷淋器连接；
所述压缩机一(403)的吸气口、排气口分别与蒸发器一(402)的冷媒出口、冷凝器一(401)的冷媒进口连接，蒸发器一(402)的冷媒进口通过膨胀阀一(404)与冷凝器一(401)的冷媒出口连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，其特征在于，所述地下水源制冷模块(5)还包括过滤器(502)，所述过滤器(502)串接在主供水管路和主回水管路的中部。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，其特征在于，所述表冷器(102)的数量至少为两个。
4.根据权利要求3所述的一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，其特征在于，所述的双级回路水泵(301)、可移动支架(302)、冷媒汇集管(303)、冷媒回流管(304)、中间换热冷板(305)、快接插头配件(306)和流体输配管路(310)构成可移动流体分配单元(31)。
5.根据权利要求4所述的一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，其特征在于，所述的蒸发端平接换热器(307)、冷凝端平接换热器(308)和热管环路(309)构成微通道热管换热器(32)，微通道热管换热器(32)采用超薄环路热管或闭式环路脉动热管，其结构为毛细结构，通过管内工质的循环相变实现热量由蒸发端平接换热器(307)向冷凝端平接换热器(308)的传递。
6.根据权利要求5所述的一种基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统，其特征在于，所述的空冷单元位于地上区域，为常备冷却系统；数据中心机房室内循环模块(2)、机械制冷模块(4)和地下水源制冷模块(5)均位于地下区域，其中，数据中心机房室内循环模块(2)包含双级回路服务器冷却模块(3)，为常备冷却系统，机械制冷模块(4)和地下水源制冷模块(5)为冗余/灾备系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210640196.5A CN114828597B (zh) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210640196.5A CN114828597B (zh) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114828597A true CN114828597A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114828597B CN114828597B (zh) | 2022-11-08 |
Family
ID=82521224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210640196.5A Active CN114828597B (zh) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114828597B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116221865A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-06-06 | 中国建筑西南设计研究院有限公司 | 平疫战结合的空气源热泵通风空调系统及其控制方法 |
| CN116634743A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-08-22 | 深圳海兰云数据中心科技有限公司 | 一种水下冷却系统及其运行方法、水下数据中心 |
| CN118946091A (zh) * | 2024-07-22 | 2024-11-12 | 杭州京工电科技有限公司 | 一种多级液池缓冲的热管理系统 |
Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249285A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hakuto Co Ltd | 開放循環式冷却水系の水処理方法及び開放循環式冷却水系用水処理剤 |
| US20090262495A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-10-22 | Julius Neudorfer | High efficiency heat removal system for rack mounted computer equipment |
| CN101988722A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-03-23 | 郭海新 | 一种自然冷源冷水机组 |
| US20120111038A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | International Business Machines Corporation | Vapor-compression refrigeration apparatus with backup air-cooled heat sink and auxiliary refrigerant heater |
| WO2013017358A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh | Mobile data centre unit with efficient cooling means |
| CN103499137A (zh) * | 2013-09-02 | 2014-01-08 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种机房的制冷控制方法、装置及系统 |
| CN204153902U (zh) * | 2014-09-15 | 2015-02-11 | 中国移动通信集团广东有限公司 | 一种机柜服务器用一次水环路热管散热系统 |
| CN104837323A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-08-12 | 四川斯普信信息技术有限公司 | 一种数据中心列间散热系统 |
| CN105299807A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-03 | 西安工程大学 | 数据中心用间接蒸发冷却塔与机械制冷联合的供冷系统 |
| JP2016042350A (ja) * | 2015-05-25 | 2016-03-31 | 株式会社Ｍｕｒａｋｕｍｏ | システムおよびラック |
| CN105698314A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-22 | 西安工程大学 | 数据机房用蒸发冷却-机械制冷复合式节能型空调系统 |
| CN105813444A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-07-27 | 龚卫兵 | 利用自然能的节能恒温电气柜 |
| CN107072113A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-18 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 双级并联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统 |
| CN206542693U (zh) * | 2017-03-24 | 2017-10-03 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 双级并联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统 |
| CN206670103U (zh) * | 2017-04-07 | 2017-11-24 | 北京丰联奥睿科技有限公司 | 一种带辅助冷源的冷却机组 |
| CN110762896A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-07 | 西安工程大学 | 一种间接蒸发冷却与溴化锂吸收式制冷联合的空调机组 |
| CN111006414A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-14 | 瀚润联合高科技发展（北京）有限公司 | 一体化水冷却风冷热泵模块机组 |
| CN113108389A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-13 | 航天建筑设计研究院有限公司 | 一种使用自然冷源的冷却系统及其机房 |
-
2022
- 2022-06-08 CN CN202210640196.5A patent/CN114828597B/zh active Active
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249285A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hakuto Co Ltd | 開放循環式冷却水系の水処理方法及び開放循環式冷却水系用水処理剤 |
| US20090262495A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-10-22 | Julius Neudorfer | High efficiency heat removal system for rack mounted computer equipment |
| CN101988722A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-03-23 | 郭海新 | 一种自然冷源冷水机组 |
| US20120111038A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | International Business Machines Corporation | Vapor-compression refrigeration apparatus with backup air-cooled heat sink and auxiliary refrigerant heater |
| WO2013017358A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh | Mobile data centre unit with efficient cooling means |
| CN103499137A (zh) * | 2013-09-02 | 2014-01-08 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种机房的制冷控制方法、装置及系统 |
| CN204153902U (zh) * | 2014-09-15 | 2015-02-11 | 中国移动通信集团广东有限公司 | 一种机柜服务器用一次水环路热管散热系统 |
| JP2016042350A (ja) * | 2015-05-25 | 2016-03-31 | 株式会社Ｍｕｒａｋｕｍｏ | システムおよびラック |
| CN104837323A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-08-12 | 四川斯普信信息技术有限公司 | 一种数据中心列间散热系统 |
| CN105299807A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-03 | 西安工程大学 | 数据中心用间接蒸发冷却塔与机械制冷联合的供冷系统 |
| CN105698314A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-22 | 西安工程大学 | 数据机房用蒸发冷却-机械制冷复合式节能型空调系统 |
| CN105813444A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-07-27 | 龚卫兵 | 利用自然能的节能恒温电气柜 |
| CN107072113A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-18 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 双级并联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统 |
| CN206542693U (zh) * | 2017-03-24 | 2017-10-03 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 双级并联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统 |
| CN206670103U (zh) * | 2017-04-07 | 2017-11-24 | 北京丰联奥睿科技有限公司 | 一种带辅助冷源的冷却机组 |
| CN110762896A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-07 | 西安工程大学 | 一种间接蒸发冷却与溴化锂吸收式制冷联合的空调机组 |
| CN111006414A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-14 | 瀚润联合高科技发展（北京）有限公司 | 一体化水冷却风冷热泵模块机组 |
| CN113108389A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-07-13 | 航天建筑设计研究院有限公司 | 一种使用自然冷源的冷却系统及其机房 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MAXIME VUCKOVIC,NICOLAS DEPRET: "《Test Data Analysis of Heatsink, Direct Liquid Cooling and Passive 2-Phase Enhanced Air Cooling Based on Loop Heat Pipe》", 《IEEE》 * |
| 刘凯磊: "《蒸发冷却+机械制冷联合空调系统在数据中心的应用研究》", 《CNKI优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
| 田哲宁,黄翔屈,名勋: "《蒸发冷却技术在数据中心液冷系统中的应用探讨》", 《制冷与空调》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116221865A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-06-06 | 中国建筑西南设计研究院有限公司 | 平疫战结合的空气源热泵通风空调系统及其控制方法 |
| CN116221865B (zh) * | 2023-01-03 | 2024-01-19 | 中国建筑西南设计研究院有限公司 | 平疫战结合的空气源热泵通风空调系统及其控制方法 |
| CN116634743A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-08-22 | 深圳海兰云数据中心科技有限公司 | 一种水下冷却系统及其运行方法、水下数据中心 |
| CN118946091A (zh) * | 2024-07-22 | 2024-11-12 | 杭州京工电科技有限公司 | 一种多级液池缓冲的热管理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114828597B (zh) | 2022-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11528829B2 (en) | Overall efficient heat dissipation system for high power density cabinet | |
| CN114828597B (zh) | 基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统 | |
| CN102538100B (zh) | 机房用热管复合型空调机组及其控制方法 | |
| US10356949B2 (en) | Server rack heat sink system with combination of liquid cooling device and auxiliary heat sink device | |
| WO2019015407A1 (zh) | 一种能够同时实现对cpu芯片和服务器进行散热的系统 | |
| CN110769646B (zh) | 一种适用于数据中心节能高效的蒸发冷却空调系统 | |
| CN108444040A (zh) | 一种双冷源数据中心及温度控制方法 | |
| CN102359738A (zh) | 一种热管与制冷系统复合式能量输运方法 | |
| CN211345639U (zh) | 结合蒸发冷却和溴化锂吸收式制冷的数据中心用空调系统 | |
| CN110351986B (zh) | 具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统 | |
| CN107182190A (zh) | 一种专用于对服务器进行散热的系统 | |
| CN112236022A (zh) | 一种数据中心用节能散热系统及实现方法 | |
| CN110454897B (zh) | 一种蒸发冷却-太阳能吸收式制冷空调系统 | |
| CN204518299U (zh) | 智能控制柜温度调节装置 | |
| CN204887860U (zh) | 一种双系统互备机柜热管背板排热系统 | |
| CN104932571B (zh) | 智能温度调节系统及其应用 | |
| CN106839198A (zh) | 一种机房制冷用双回路水冷热管风冷空调一体机 | |
| CN105916361B (zh) | 一种适用于通信机柜的低耗淋水式热管散热成套设备 | |
| CN113692207A (zh) | 冷却装置和具有其的数据中心 | |
| WO2025055919A1 (zh) | 用于数据中心的冷却系统 | |
| CN212253004U (zh) | 一种双级间接蒸发冷却空调机组 | |
| CN114938611B (zh) | 一种多能互补灾备数据中心热管理系统 | |
| CN218888917U (zh) | 一种数据中心冷却系统 | |
| CN209622999U (zh) | 一种双冷源热管背板空调多联机组 | |
| CN215529758U (zh) | 冷却装置和具有其的数据中心 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |