CN203421865U - 一种冷热分区数据机房制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷热分区数据机房制冷系统，它通过地板将机房分隔成上部的机柜空间和下部的制冷设备空间，机柜按列排布在地板上；制冷设备设在制冷设备空间，制冷设备包括压缩机单元、冷凝换热单元和蒸发器换热单元，压缩机单元采用无油变频磁悬浮离心式压缩机，所述压缩机单元的吸气口与蒸发器换热单元的出口连通，压缩机单元的排气口与冷凝换热单元连接后与蒸发器换热单元的进口连接；所述冷凝换热单元的出口设有与压缩机单元中电机相连的电机冷却供液管。本实用新型中的制冷设备不占用机房的占地面积，节省的空间用于放置更多的机柜；引入定点制冷理念，使得冷源更加贴近热源，同时采用了磁悬浮压缩机并能保证了磁悬浮压缩机的稳定工作。

Description

一种冷热分区数据机房制冷系统

技术领域

本实用新型属于通信数据中心技术领域，尤其涉及数据中心空调制冷装置的布局技术。

背景技术

随着互联网业务的不断发展，数据中心的需求越来越大，为了节省空间，数据中心的发展是朝着高密度、大规模的方向发展的；传统的数据中心方案，制冷设备和IT设备，一般都是放置于同一平面层，制冷设备占据了30%以上的机房面积，加上一些设备的维护空间，使得机房内可用于布置IT设备的空间大大缩小。

国内数据中心有很大一部分是建在大中城市，由于城市化的进展，大中城市的土地资源相当宝贵；因此，数据中心如何能够节省空间从而降低成本也是一项很有意义的工作。

此外，在机房的布局方面，传统的方案，有不少是冷热空气进行混合后再进入机柜设备，或者回到制冷设备中，为控制机柜的温度，制冷设备的出风温度设计都比较低，从而保证和热风混合之后还能满足机柜的进风温度要求；同时由于部分出风短路直接进入制冷设备，造成了回风温度偏低，因此出风温度设计得比较低以及回风温度偏低这两项都会增加机房的能耗，机房的节能性不好。

因此，从降低数据中心运营成本考虑，我们不仅需要降低数据中心的电费成本，还需要降低数据中心的占地成本。

另外，使用涡旋压缩机的系统，由于单压缩机容量比较小，需要多个压缩机进行供冷，制冷管路比较复杂；并且由于单位容积制冷量比较小，地板下的空间并不足够用于放置数量过多的涡旋压缩机，因此采用涡旋压缩机的系统并不适合将整个制冷系统设计于地板底下；此外，由于涡旋式的系统带有润滑油，如果做成并联式的多联式末端，可靠性并不高，如果不做成多联式末端，则和传统方案并没有太大的差异。

而使用螺杆压缩机的系统，一般体积比较大，噪音也比较高，不适合放置于机房内部；同样由于回油的问题，做成多联式的末端目前仍有较大的技术难度，并且可靠性比较差。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种冷热分区的数据中心，本实用新型的制冷设备不占用机房地面空间，且换热效率高，运行可靠，实现节能减排的目的。

该数据中心不占用机房的占地面积，充分利用机房的空间，且将机房分为冷热区域，使得冷空气和热空气不做混合，提高了制冷设备的换热效率，达到节能效果。

技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为一种冷热分区数据机房制冷系统，该数据机房通过地板将机房分隔成上部的机柜空间和下部的制冷设备空间，机柜按列排布在地板上；制冷设备空间设有制冷设备，该制冷设备包括热风吸气口和冷风出气口，该热风吸气口与机柜空间连通，冷风出气口与机柜连通；其中，

所述制冷设备包括压缩机单元、冷凝换热单元和蒸发器换热单元，其中压缩机单元采用无油变频磁悬浮离心式压缩机，所述压缩机单元的吸气口与蒸发器换热单元的出口连通，压缩机单元的排气口与冷凝换热单元连接后，与节流结构连接，接着再与蒸发器换热单元的进口连接；所述冷凝换热单元的出口设有与压缩机单元中电机相连的电机冷却供液管。

进一步改进，所述冷凝换热单元的出口设有储液罐，从而能确保进入磁悬浮压缩机中电机的冷却液为液态，从而保证磁悬浮压缩机稳定可靠运行。

进一步的，所述储液罐后管路设有增压泵，从而可以解决液管过长问题，保证了压缩机电机的供液问题。

进一步的，所述压缩机单元的吸气口和排气口并联有一支路，该支路上设有控制阀。通过该方案并配合增压泵，可以实现利用室外自然冷源的功能，即：当室外温度较高时，系统工作在压缩机运行的模式，此时支路的控制阀将支路断开；当在冬季时，环境温度较低，利用室外自然冷源，压缩机关闭，此时支路的控制阀将支路连通，通过增压泵的方式实现制冷剂循环，在室内吸收热量，在室外排放热量，从而达到节能降耗的目的。

作为优选，所述压缩机单元由多台无油变频磁悬浮离心式压缩机并联而成；所述蒸发器换热单元由多台蒸发器并联而成，每台蒸发器的管路上设有节流阀。多压缩机并联的方式，不仅能够使得系统的冷量更大，而且对数据机房来说，还能够实现更好的备份性能，可以实现N+M的备份，正常情况下N台压缩机运行，M台压缩机备份，当1台或多台压缩机故障时，其他压缩机可以从备机状态切换到运行状态，保证整个系统的制冷能力。

进一步的，所述每列机柜底部对应的地板下设有封闭冷通道，该封闭冷通道与制冷设备的冷风出气口连通，同时与对应列的每台机柜底部连通。

进一步的，所述机柜空间设有新风入口和热风排出口，利用环境新风补充降低机房内温度。

进一步的，所述机柜空间的新风入口处设有自然冷源利用装置，该自然冷源利用装置采用板式热回收机、转轮式热回收机或热管式热回收机。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：不占用机房的占地面积，而是将机房在高度空间上分为两部分，并用地板作为间隔，地板上放置IT设备以及作为设备维护空间，地板下用于放置制冷设备，这样充分利用机房空间，在不改变IT设备原有布局基础上腾出更多空间放置IT；另外，本实用新型将机房分为冷热区域，使得冷空气和热空气不做混合，这样提高制冷设备的进风温度，提高换热效率，从而降低制冷设备的功耗达到节能效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型所述制冷设备的结构示意图；

图3为本实用新型所述多压缩机并联的制冷设备的结构示意图。

其中，机柜空间1、制冷设备空间2、机柜3、地板4、制冷设备5、压缩机单元51、冷凝换热单元52、蒸发器换热单元53、供液管54、储液罐55、增压泵56、支路57、新风入口6、热风排出口7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1～2所示，一种冷热分区的数据中心，通过地板将机房空间分隔成上部的机柜空间和下部的制冷设备空间，其中机柜空间的地板上并排的布置机柜；而制冷设备空间作为冷区域布置有制冷设备，该制冷设备包括换热器和风机，其中风机抽吸机柜空间的热空气进入到制冷设备中，在换热器的热交换降温后变成冷空气，并从机柜的底部送入机柜内，对机柜内的IT设备进行降温后，再将热风排到机房空间中。所述制冷设备有一套或多套，这些制冷设备的回风的混合的，出风也是混合的，出风到制冷设备空间后在分配到各个机柜中。

通过上述的冷热分区，使得整个机房都是热区域，热区域的温度可以高达35℃，这样制冷设备的回风温度可以从原来常见的24℃提高至35℃，使得换热效率大大提高。另外，由于热区域的温度高达35℃，高于常年大部分时间的环境温度，因此可以在机房设置新风入口和热风排出口，可以适当排出部分热空气，补充环境空气。环境新风需先进行湿度和洁净度处理。

在制冷设备中，虽然磁悬浮离心式压缩机具有体积小、噪音低、无油且能无级调节等优点，但由于该类压缩机容易出现喘振、堵塞等故障，尤其是在高温极端天气下，因此压缩机电机需单独冷却。

其中蒸发器单元可以是2个或者多个，还可以根据需要，将蒸发器单元置于机柜间的通道的地板下方，或布置于机柜的地板下方，亦或布置于机房空间内，或者机柜之间。而冷凝器换热单元可以是一个或者多个换热单元，可以水冷，风冷或者蒸发式冷凝等方式，冷凝器换热单元可以根据需要放置于地板底下、设备房间或者室外空间等。

该数据中心的制冷设备包括压缩机单元、冷凝换热单元和蒸发器换热单元，其中压缩机单元采用无油变频磁悬浮离心式压缩机，所述压缩机单元的吸气口与蒸发器换热单元的出口连通，压缩机单元的排气口与冷凝换热单元连接后与蒸发器换热单元的进口连接；所述冷凝换热单元的出口依次设有储液罐和增压泵，然后与压缩机单元中电机相连的电机冷却供液管。

作为优选方案，可以在压缩机的吸气口和排气口并联一带控制阀的支路，可以实现自然冷源的功能。当室外温度较高时，系统工作在压缩机运行模式，此时支路断通；当室外温度较低时，压缩机关闭，开启支路并通过增压泵实现制冷剂循环，从而达到节能降耗的目的。

如图3，这是一个多压缩机的并联方案，多压缩机并联的方式，不仅能够使得系统的冷量更大，而且对数据机房来说，还能够实现更好的备份性能，可以实现N+M的备份，正常情况下N台压缩机运行，M台压缩机备份，当1台或多台压缩机故障时，其他压缩机可以从备机状态切换到运行状态，保证整个系统的制冷能力。其中压缩机的数量可以是2个或者多个，图4为示意需要，显示了4个压缩机。

本实用新型的发明点有以下：

由于蒸发器等末端采用定点制冷的理念，使得冷源更加贴近热源，实现冷热的有效分离，避免了热风和冷风混合的情况的发生。

由于采用了定点制冷的理念，将传统的大蒸发器拆分成更多的小蒸发器，使得单个蒸发器的体积更小，从而可以将蒸发器放置于地板底下，或者机柜列间等位置，节省了机房空间；

在机房领域引用新的多联理念：由于众多小蒸发器的存在，采用多联式的制冷系统，可以简化制冷系统的布局，节省机房空间和初投资；

采用无油压缩机，使得系统可靠性更高；

采用变频压缩机，使得制冷系统更能适应蒸发器末端负荷的变化；

对于大的机房系统，采用并联压缩机，既提升系统的制冷量，又解决了系统备份的问题；

针对数据机房全年制冷的特点，本系统还可以在冬季或过度季节使用自然冷源。

Claims (8)

1.一种冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：该数据机房通过地板将机房分隔成上部的机柜空间和下部的制冷设备空间，机柜按列排布在地板上；制冷设备空间设有制冷设备，该制冷设备包括热风吸气口和冷风出气口，该热风吸气口与机柜空间连通，冷风出气口与机柜连通；其中，

所述制冷设备包括压缩机单元、冷凝换热单元和蒸发器换热单元，其中压缩机单元采用无油变频磁悬浮离心式压缩机，所述压缩机单元的吸气口与蒸发器换热单元的出口连通，压缩机单元的排气口与冷凝换热单元连接后，与节流结构连接，接着再与蒸发器换热单元的进口连接；所述冷凝换热单元的出口设有与压缩机单元中电机相连的电机冷却供液管。

2.根据权利要求1所述冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：所述冷凝换热单元的出口设有储液罐。

3.根据权利要求2所述冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：所述储液罐后管路设有增压泵。

4.根据权利要求3所述冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：所述压缩机单元的吸气口和排气口并联有一支路，该支路上设有控制阀。

5.根据权利要求4所述冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：所述压缩机单元由多台无油变频磁悬浮离心式压缩机并联而成；所述蒸发器换热单元由多台蒸发器并联而成，每台蒸发器的管路上设有节流阀。

6.根据权利要求5所述冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：所述每列机柜底部对应的地板下设有封闭冷通道，该封闭冷通道与制冷设备的冷风出气口连通，同时与对应列的每台机柜底部连通。

7.根据权利要求6所述冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：所述机柜空间设有新风入口和热风排出口。

8.根据权利要求7所述冷热分区数据机房制冷系统，其特征在于：所述机柜空间的新风入口处设有自然冷源利用装置，该自然冷源利用装置采用板式热回收机、转轮式热回收机或热管式热回收机。

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