CN204498532U - 一种适用于高热流密度应用的it机柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于机柜设计领域，提供了一种适用于高热流密度应用的IT机柜，包括机柜本体和散热装置，机柜本体包括若干服务器安装支架，服务器安装支架提供供电和通讯接口，IT机柜的柜壁上安装有散热风机；散热装置包括散热器、冷媒进管、冷媒出管及冷媒输送器，冷媒进管和冷媒出管连接于散热器与冷媒输送器之间，散热器安装在服务器安装支架上。本实用新型提供的IT机柜集成制冷、配电、通讯一体，体积并没有很大的增加，在数据中心内部部署本实用新型提供的IT机柜将有利于减小数据中心整体空间需求；散热器组成机柜的吸热模块，吸热过程是一个等近温过程，在保证了刀片服务器散热的效果的同时，也保证了空气冷却过程中不产生冷凝水。

Description

一种适用于高热流密度应用的IT机柜

技术领域

本实用新型属于IT(Information Technology，信息技术)机柜领域，尤其涉及一种适用于高热流密度应用的IT机柜。

背景技术

随着现代社会的发展，高密度的数据处理的出现，需要数据中心提供高效率的运行速度，而运行速度越高，智能能耗越高，不可避免地在局部地区出现局部热点难题；受限于数据中心热流密度提高的限制，数据中心的面积越来越大，导致数据中心的建设、运行、维护成本快速攀升。

在数据中心中的IT设备按照功能一般分为计算单元、存储单元、网络传输单元。不同类型的设备其散热水平差异巨大，往往计算单元的散热量是最大的。传统数据中心针对整个房间的冷却方式在降低制冷能效与应付高散热服务器的冷却之间很难兼顾。最终的结果是数据中心的制冷基础设施的建设成本和运行成本不断攀升，却仍然不能满足部分高热设备的散热需求，出现局部热点现象。传统数据中心一般应对的单机架热负载上限一般不超过5KW。当下模块化数据中心的应用和推广一定程度上将整体数据中心由大变小，将数据中心模块化、颗粒化，可以应对的热流密度提高到单机架热负荷约10KW的水平。

刀片服务器的出现很大程度上为数据中心提升运行效率、降低运行成本提供了一种解决路径。但是刀片服务器在大数据运行过程中依旧会出现高热流密度。目前市面上推出了针对刀片服务器的机柜，一定程度上解决了数据中心占用空间大的问题，但是不能解决刀片服务器在运行过程中如此高热流密度的问题，同时存在制冷效率低下的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种适用于高热流密度应用的IT机柜，旨在解决当前机柜不能解决超高热流密度、存在制冷效率低下的问题。

本实用新型是这样实现的，一种适用于高热流密度应用的IT机柜，包括机柜本体和散热装置，所述机柜本体包括若干服务器安装支架，所述服务器安装支架提供供电和通讯接口，所述IT机柜的柜壁上安装有散热风机；所述散热装置包括散热器、冷媒进管、冷媒出管及冷媒输送器，所述冷媒进管和冷媒出管连接于所述散热器与冷媒输送器之间，所述散热器安装在所述服务器安装支架上。

进一步地，所述散热器贴设于所述服务器安装支架下方。

进一步地，所述服务器安装支架平行设置，所述IT机柜具有若干相并联的散热器，所述散热器对应安装于所述服务器安装支架上。

进一步地，所述散热风机设置于所述IT机柜的顶部或底部。

进一步地，所述IT机柜具有若干个所述的散热风机，所述散热风机在所述IT机柜上形成风扇墙。

进一步地，所述IT机柜上具有两个冷媒经过孔，所述冷媒进管和冷媒出管分别穿设于所述的两个经过孔，所述经过孔中具有毛刷。

进一步地，所述IT机柜上具有走线孔，所述走线孔中具有毛刷。

进一步地，所述冷媒进管和所述冷媒出管分别通过连接器与所述散热装置相连通，所述连接器包括中空的螺纹活接头、外螺纹接头和中空的衬套接头，所述外螺纹接头通过所述螺纹活接头与所述衬套接头相连接，所述外螺纹接头与所述衬套接头相连通。

再进一步地，所述外螺纹接头和所述衬套接头之间夹置有密封圈。

再进一步地，所述密封圈为迷宫式密封。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：

本实用新型提供的IT机柜集成制冷、配电、通讯一体，其体积并没有很大的增加，在数据中心内部部署本实用新型提供的IT机柜将有利于减小数据中心整体空间需求，相比当前数据中心冷却方案，本实用新型所述方案大大缩短了冷却设备和发热设备之间的送风距离，节约了能耗，同时提升IT机柜的热负载能力，本实用新型采用散热器组成了机柜的吸热模块，吸热过程是一个等近温过程，在保证了刀片服务器散热的效果的同时，也保证了空气冷却过程中不产生冷凝水，从而保证了刀片服务器的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种适用于高热流密度应用的IT机柜的内部结构示意图。

图2是图1所示IT机柜的俯视示意图。

图3是本实用新型实施例提供的连接器的立体结构示意图。

图4是图3所示连接器的轴向剖面示意图。

图5是图4中B处的局部放大示意图。

图6是密封垫圈的使用安装示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种适用于高热流密度应用的IT机柜，专用于刀片服务器或者类似刀片服务器的竖直方式放置的IT设备，包括机柜本体和散热装置，所述机柜本体包括若干服务器安装支架5，服务器安装支架5提供供电和通讯接口，所述IT机柜的柜壁上安装有散热风机1。所述散热装置包括散热器3、冷媒进管2、冷媒出管4及冷媒输送器(图中未示出)，冷媒进管2和冷媒出管4连接于散热器3与冷媒输送器之间，散热器3安装在服务器安装支架5上。

在本实施例中提供的IT机柜根据机架的高度以及服务器的负荷水平设计有若干个散热器3，服务器安装支架5平行设置，若干个散热器3相并联，且对应安装于服务器安装5支架上。具体地，散热器3贴设于服务器安装支架5的下方，服务器安装支架5是一个可以上下通风的部件，同时提供供电和通讯接口，具备给刀片服务器提供供电、通讯的功能。

在散热器3的两端分别设有一个冷媒进管2和冷媒出管4。散热器3内部的换热过程为等温吸热的过程，实现散热器3正常工作需要给其提供低温冷却介质。大部分时间里冷却介质在散热器3内部的物理状态处于气液两相态，在其处于气液两相态的时候其温度和压力均保持不变，但是由于冷却介质在散热器3内部的流动会产生一些压力降，所以散热器3散热过程是一个等温吸热过程。

在实际应用中，散热器3为一种微通道散热器，冷却介质为氟利昂制冷剂，比如R123A、R410A、R22、R407C等。散热器3的使用在保证了刀片服务器散热的效果的同时，也保证了空气冷却过程中不产生冷凝水，从而保证了刀片服务器的使用寿命。

提供给散热器3的冷却介质由冷媒输送器提供，所述冷媒输送器在提供冷却介质在整个系统中循环的动力的同时，还需要控制冷却介质的供给温度和压力处于一定范围之内，确保冷却介质在散热器3内部进行潜热换热，且换热过程中的低温空气温度不低于当前露点温度。

图2是图1所示IT机柜的俯视示意图；

本实施例中具有若干个散热风机1，散热风机1设置于IT机柜的顶部，并且在IT机柜上形成风扇墙，用于提供一个自下而上的吸风设计方案。在实际应用中，也可以根据实际情况改为自上而下的吹风散热方式，或者将散热风机1放置于IT机柜的底部。

组成顶部风扇墙的散热风机1为轴流风机，这样的设计是为了最大程度地减小机柜高度，实际应用中也可以选用其他类型的风机，使用散热风机1的目的为提供空气用以克服刀片服务器以及散热器3之间流动的阻力。在本实用新型实施例中的风扇墙由有8个散热风机1组成，但是在实际应用中其数量是可以根据散热风机1的选型和具体应用需求灵活调整的。

顶部的风扇墙的控制方案可以选择调速和不调速两种选择，一般情况下为了简化设计、降低整机柜控制复杂程度，风扇墙只需要提供供电就可以运行，此时散热风机1在运行过程中一直是恒定转速运行。如果需要根据热负荷调节散热风机1转速，则风扇墙内部还需要增加一个调速控制器。本实施例中将散热风机1设置于IT机柜顶部，优先采用没有额外控制器的定转速方案，可将系统复杂程度降到最低，有利于提高整机柜的稳定性和可靠性。

在机柜的顶部除了中间的风扇墙之外，还具有两个冷媒经过孔101，冷媒进管2和冷媒出管4分别穿过两个经过孔101，于经过孔101中具有阻挡空气流过的毛刷(图中未示出)。此外，机柜上还具有四个方形走线孔102，在走线孔102中设有阻挡空气流过的毛刷(图中未示出)。

本实施例中的IT机柜的前后门不同于传统IT机柜的网孔门设计，采用了防止气流穿过的实体门设计，即气流不能穿过前后门。同时，本实施例中所提供的IT机柜和传统机柜在深度方向一样拥有侧板，在IT机柜的底部拥有提供气流进出的过气网孔。

本实施例中，冷媒进管2和冷媒出管4分别通过一种连接器与散热装置相连通。

具体地，如图3至图6所示，连接器包括中空的螺纹活接头6、外螺纹接头7、衬套接头8和密封垫圈10。外螺纹接头7上设计有紧固螺纹9，其通过螺纹活接头6和紧固螺纹9与所述衬套接头8相连接，外螺纹接头7与衬套接头8相连通。密封圈10夹置于外螺纹接头7和衬套接头8之间。

本实施例中，密封圈10为迷宫式密封，在连接器的密封面上一共设计有三道由密封圈10组成的密封，密封圈10一般采用聚四氟乙烯材质制成，采用方形密封形状。在密封圈10的间隔中间是空隙。渗漏的形成需要两个条件，一是渗漏压力，其次是渗漏通道。在实际应用中，密封面的间隙内部的压力从内到外依次减下，在最外层垫圈10内外的压差已经下降到不足以推动冷媒穿过密封层，从而可以保证冷媒管路的可靠密封。

上述连接器可以保证散热器3在机柜内部的全部链接，不需要使用传统的焊接作业方式，简化了安装和维护的作业难度，且规避了数据中心在施工过程中的焊接引入的火灾隐患。在维护的时候也只需要简单的工具就可实现拆卸和重连接。

综上所述，使用本实用新型所提供的IT机柜，具有以下优点：

1、本实用新型所提供的IT机柜是一种将制冷和供电、通讯系统集成为一体的设计，适用于高热流密度的刀片服务器的冷却应用；

2、本实用新型所提供的IT机柜将散热器安装于服务器安装支架上，将冷却空气的流动路径进一步缩短，减小送风能耗，且对高热热源的散热和冷却更具针对性，有的放矢而不浪费冷源。

3、本实用新型所提供的IT机柜集成制冷系统和供配电、通讯模块之后，其体积并没有很大的增加，在数据中心内部部署本实用新型所述的IT机柜将有利于减小数据中心整体空间需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于高热流密度应用的IT机柜，包括机柜本体和散热装置，所述机柜本体包括若干服务器安装支架，其特征在于，所述服务器安装支架提供供电和通讯接口，所述IT机柜的柜壁上安装有散热风机；所述散热装置包括散热器、冷媒进管、冷媒出管及冷媒输送器，所述冷媒进管和冷媒出管连接于所述散热器与冷媒输送器之间，所述散热器安装在所述服务器安装支架上。

2.如权利要求1所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述散热器贴设于所述服务器安装支架下方。

3.如权利要求1或2所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述服务器安装支架平行设置，所述IT机柜具有若干相并联的散热器，所述散热器对应安装于所述服务器安装支架上。

4.如权利要求1所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述散热风机设置于所述IT机柜的顶部或底部。

5.如权利要求1或4所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述IT机柜具有若干个所述的散热风机，所述散热风机在所述IT机柜上形成风扇墙。

6.如权利要求1所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述IT机柜上具有两个冷媒经过孔，所述冷媒进管和冷媒出管分别穿设于所述的两个经过孔，所述经过孔中具有毛刷。

7.如权利要求1所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述IT机柜上具有走线孔，所述走线孔中具有毛刷。

8.如权利要求1所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述冷媒进管和所述冷媒出管分别通过连接器与所述散热装置相连通，所述连接器包括中空的螺纹活接头、外螺纹接头和中空的衬套接头，所述外螺纹接头通过所述螺纹活接头与所述衬套接头相连接，所述外螺纹接头与所述衬套接头相连通。

9.如权利要求8所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述外螺纹接头和所述衬套接头之间夹置有密封圈。

10.如权利要求9所述的适用于高热流密度应用的IT机柜，其特征在于，所述密封圈为迷宫式密封。