CN205878451U - 数据中心的制冷系统及机房 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据中心的制冷系统及机房。其中，该数据中心的制冷系统，该制冷系统包括：多个换热设备，其中，所述多个换热设备中至少两个制冷设备的换热方式不同；冷却设备，与所述多个换热设备连接，用于为所述多个换热设备提供冷源。本申请解决了冷却系统设备数量多、成本高的问题。

Description

数据中心的制冷系统及机房

技术领域

本申请涉及制冷领域，具体而言，涉及一种数据中心的制冷系统及机房。

背景技术

现有技术中，冷板式液冷服务器是由液冷散热和空气冷散热两部分组成整个服务器的散热系统，如图1示出的冷板式液冷服务器结构和散热原理图,在服务器内，发热量最大的处理器CPU11’由冷却液进行冷却，如图1中示出的通过冷却液体水管17’中的冷却液为处理器冷却，剩余的发热部件，如内存12’、存储器13’和其他散热设备14’等，则通过空气冷却来解决散热，如图1中示出的进气口15’和排气口16’设置在服务器壳体上相对的两侧，环境冷空气从进气口进入对剩余的发热部件冷却后，从出气口排出热空气。

如图2所示,对于冷板式服务器21’，液冷设备有CPU接触金属片22’，图中的箭头1指示的是冷却液体的流入方向，箭头2指的是冷却液体对CPU进行冷却后流出的方向，具体地，冷却液体吸收CPU的热量后，通过水泵把热水带走，送到外部冷却散热设备23’，散热后再把冷却水送回CPU，完成整个散热循环。

图2中还示出了，通过空气对其他设备进行散热的方式，图2中的箭头3表示环境冷空气流入的方向，通过风扇25’的驱动，冷空气流入服务器的壳体对其他散热设备24’进行散热后变成冷空气流出，箭头4表示的是该冷空气流出的方向。

现有技术中的制冷架构系统设计，为了确保尽可能发挥液冷系统高水温使用自然冷却的效果，使用两套完全独立的冷却系统,如图3所示,空气冷设备和液冷设备分别使用一套冷却设备为服务器41’制冷，也即，两套系统在冷却回路上采用不同的冷却塔,以获取不同的冷却水温度,具体地，液冷制冷系统中包括一个冷却设备31’，在冷却水泵32’的驱动下，冷却设备中的冷却水通过第一冷却水供水通道33’进入液冷换热器34’，并在利用冷却水换热后通过第一冷却水回水通道35’回水到冷却设备中；空气冷这一侧也是一样的，通过第二个冷却设备36’，在第二个冷却水泵37’的驱动下，冷却设备中的冷却水通过第二冷却水供水通道38’进入空气冷换热器39’，并通过水冷冷机42’进行换热，在利用冷却水进行换热后通过第二冷却水回水通道40’回水到冷却设备中。

如图3所示，现有技术中的制冷系统有几套换热设备则需要几套制冷设备，这样的制冷结构复杂、使用的设备数量多，导致制冷成本高。

针对上述冷却系统设备数量多、成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种数据中心的制冷系统及机房，以至少解决冷却系统设备数量多、成本高的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种数据中心的制冷系统，该制冷系统包括：多个换热设备，其中，所述多个换热设备中至少两个制冷设备的换热方式不同；冷却设备，与所述多个换热设备连接，用于为所述多个换热设备提供冷源。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种机房，包括：上述的数据中心的制冷系统。

在本申请实施例中，数据中心的制冷系统中包括多种使用不同换热方式的换热设备，该不同的换热设备使用同一个冷却设备，这样，在数据中心包括多种换热设备的情况下，也使用一个冷却设备，通过本申请减少了冷却设备的数量，降低了冷却成本，解决了现有技术中冷却系统成本高的问题，实现了降低冷却系统的成本的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种服务器的散热方式的示意图一；

图2是根据现有技术的一种服务器的散热方式的示意图二；

图3是根据现有技术的一种服务器的散热方式的示意图三；

图4根据本申请实施例的一种可选的数据中心的制冷系统的示意图一；

图5根据本申请实施例的一种可选的数据中心的制冷系统的示意图二；

图6根据本申请实施例的一种可选的数据中心的制冷系统的示意图三；

图7根据本申请实施例的一种可选的数据中心的制冷系统的示意图四；

图8根据本申请实施例的一种可选的数据中心的制冷系统的示意图五；

图9根据本申请实施例的一种可选的数据中心的制冷系统的示意图六；

图10根据本申请实施例的一种可选的数据中心的制冷系统的示意图七。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它单元。

根据本申请实施例，提供了一种数据中心的制冷系统的实施例，如图4所示,该实施例包括：多个换热设备41，其中，多个换热设备中至少两个制冷设备的换热方式不同，该多个换热设备可以为数据中心的电子设备45进行散热；冷却设备43，多个换热设备与冷却设备连接，冷却设备用于为多个换热设备提供冷源。

在本申请的实施例中，数据中心的制冷系统中包括多种使用不同换热方式的换热设备，该不同的换热设备使用同一个冷却设备，这样，在数据中心包括多种换热设备的情况下，也使用一个冷却设备，通过本申请减少了冷却设备的数量，降低了冷却成本，解决了现有技术中冷却系统成本高的问题，实现了降低冷却系统的成本的效果。

上述的换热方式不同可以指使用不同的换热媒介，如空气和液体。上述实施例中的多个换热设备可以包括液冷换热设备和空气冷换热设备。多个换热设备包括：液冷换热设备，液冷换热设备使用液体换热；多个换热设备还可以包括：空气冷换热设备，空气冷换热设备使用空气换热。

根据本申请的上述实施例，制冷系统还可以包括：冷却水供水通道和冷却水回水通道，其中，多个换热设备通过冷却水供水通道接入冷却设备的出口，多个换热设备通过冷却水回水通道接入冷却设备的入口。

在该实施例中，空气冷换热设备和液冷换热设备共用冷却水供水通道和冷却水回水通道，从而可以使用一套冷却设备(如冷却塔)，减少了设备数量。通过上述实施例，可以针对液冷设备设计双切换，使得液冷设备可以使用相对高温冷冻水也可以使用低温冷冻水，系统更加简单和可靠。

具体地，液冷换热设备的液冷换热器的冷却水入口通过冷却水供水通道与冷却设备的出口连接；液冷换热器的冷却水出口通过冷却水回水通道与冷却设备的入口连接。

空气冷换热设备的空气冷换热器的冷却水入口通过冷却水供水通道与冷却设备的出口连接；空气冷换热设备的水冷冷机与空气冷换热器形成空气冷冷却水回路，进入空气冷换热器的冷却水通过空气冷冷却水回路进入水冷冷机；水冷冷机的冷却水出口通过冷却水回水通道与冷却设备的入口连接。

可选地，本申请实施例中的空气冷换热器可以为板式换热器，液冷换热器也可以为板式换热器。

下面结合图5详述该实施例,如图5所示,经过同一套冷却设备43(如冷却塔)散热后，在第一冷却水水泵51和第二冷却水水泵52的驱动下，冷却设备中的冷却水通过冷却水供水通道53分别进入液冷换热设备和空气冷换热设备，利用液冷换热设备和空气冷换热设备对数据中心的电子设备58进行散热。其中，空气冷换热设备可包含水侧自然冷却的板式换热器。

冷却水进入液冷换热设备后，进入液冷换热器54，在通过液冷换热器进行热交换之后，通过冷却水回水通道55回水到冷却设备。冷却水进入空气冷换热设备的空气冷换热器56之后，并通过水冷冷机57进行换热，在利用冷却水进行换热后通过该冷却水回水通道55回水到冷却设备中。

该空气冷换热设备通过空气冷换热器和自然冷旁通阀59切换制冷模式。具体地，表1示出了在通过该实施例中示出的信息进行热交换时，在不同的环境温度下，制冷系统的制冷模式和各个器件的开关状态，如表1所示，在环境温度低于第一阈值(如15℃)时，制冷模式为：空气冷部分水侧自然冷，液冷部分水侧自然冷，水冷冷机状态为关机，自然冷旁通阀的状态为关。在环境温度大于等于第一阈值且小于第二阈值(如22℃)的情况下，制冷模式为：空气冷部分机械和水侧自然冷却共同作用，液冷部分水侧自然冷；水冷冷机状态为开机，自然冷旁通阀的状态为关。在环境温度大于等于第二阈值(如22℃)的情况下，制冷模式为：空气冷部分机械冷却，液冷部分水侧自然冷；水冷冷机状态为开机，自然冷旁通阀的状态为开。

表1

通过上述实施例，利用水冷冷机的冷却水水温作为液冷回路的冷源，因为在最恶劣需要开启水冷冷机的过程中，水冷冷机冷却水供水水温基本在35～40℃，而这个温度，对于液冷服务器而言，仍属于合适冷却水温(服务器可以接受超过50℃的水温)。

在一个可选的实施例中，如图6所示，利用两个换热设备为电子设备58进行散热，具体地，在第一冷却水水泵51和第二冷却水水泵52的驱动下，冷却设备中的冷却水通过冷却水供水通道分别进入液冷换热器54和水冷冷机57，冷却水进入液冷换热器54和水冷冷机57之后进行换热，在利用冷却水进行换热后，通过冷却水回水通道55回水到冷却设备中。也即，液冷换热设备的液冷换热器54的冷却水入口通过冷却水供水通道与冷却设备的出口连接，液冷换热器的冷却水出口通过冷却水回水通道与冷却设备的入口连接；而空气冷换热设备的水冷冷机的冷却水入口通过冷却水供水通道与冷却设备的出口连接；水冷冷机的冷却水出口通过冷却水回水通道与冷却设备的入口连接。

在又一个可选的实施例中，如图7所示，在第二冷却水水泵52的驱动下，冷却设备中的冷却水通过冷却水供水通道53进入空气冷换热器56，水冷冷机57与空气冷换热器形成空气冷冷却水回路，进入空气冷换热器的冷却水通过空气冷冷却水回路进入水冷冷机57，该冷却水在水冷冷机和空气冷换热器中进行换热，进入水冷冷机57的冷却水通过该水冷冷机的冷却水出口进入液冷换热器54进行换热，在利用冷却水进行换热后，通过冷却水回水通道55回水到冷却设备中。也即，空气冷换热设备的空气冷换热器的冷却水入口通过冷却水供水通道与冷却设备的出口连接；空气冷换热设备的水冷冷机与空气冷换热器形成空气冷冷却水回路，进入空气冷换热器的冷却水通过空气冷冷却水回路进入水冷冷机；水冷冷机的冷却水出口与液冷换热设备的液冷换热器的冷却水入口连接；液冷换热器的冷却水出口通过冷却水回水通道与冷却设备的入口连接。

通过上述实施例可以把水冷冷机的冷却水回水直接作为液冷的冷却水供水，这样可以使用一套冷却设备，并且可以使用一个冷却水水泵，进一步减少了设备数量。

根据本申请的上述实施例，数据中心的电子设备的入水口分别与液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道和空气冷换热设备的空气冷冷冻水供水通道连接；电子设备的出水口分别与液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道和空气冷换热设备的空气冷冷冻水回水通道连接。

如图8所示，系统还可以包括：液冷供水阀V1，设置在液冷换热设备的液冷冷冻水供水通道81上；液冷回水阀V2，设置在液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道82上；空气冷供水阀V3，设置在空气冷换热设备的空气冷冷冻水供水通道83上，空气冷供水阀与液冷供水阀互锁；空气冷回水阀V4，设置在空气冷换热设备的空气冷冷冻水回水通道84上，空气冷回水阀与液冷回水阀互锁。

具体地,在第一冷却水水泵51和第二冷却水水泵52的驱动下，冷却设备中的冷却水通过冷却水供水通道53分别进入液冷换热设备和空气冷换热设备，利用液冷换热设备和空气冷换热设备对数据中心的电子设备58进行散热。

其中，冷却水进入液冷换热设备后，进入液冷换热器54，在通过液冷换热器进行热交换之后，通过冷却水回水通道55回水到冷却设备。冷却水进入空气冷换热设备的空气冷换热器56之后，并通过水冷冷机57进行换热，在利用冷却水进行换热后通过该冷却水回水通道55回水到冷却设备中。

需要说明的是，数据中心的电子设备的入水口分别与液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道和空气冷换热设备的空气冷冷冻水回水通道连接，通过液冷冷冻水回水通道和/或空气冷冷冻水供水通道中的冷冻水进行热交换；电子设备的出水口分别与液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道和空气冷换热设备的空气冷冷冻水回水通道连接，以将热交换后的水返回到对应的换热器中。

进一步地，在该实施例中，可以对数据中心的电子设备(如液冷服务器)配置双路互锁切换的管路。表2中示出了不同工作模式下，上述的四个阀的状态，其中，NO表示打开，NC表示关闭。上述实施例中的液冷供水阀V1、液冷回水阀V2、空气冷供水阀V3、和空气冷回水阀V4均可以为电动阀。

如表2所示，在正常状态的工作模式下，液冷冷冻水供回水回路上的液冷供水阀和液冷回水阀打开，空气冷冷冻水供回水回路的空气冷供水阀和空气冷回水阀关闭，液冷冷冻水供回水回路上的电动阀和空气冷冷冻水供回水回路的电动阀形成互锁。在液冷回路故障或需要维修的工作模式下，液冷冷冻水供回水回路上的液冷供水阀和液冷回水阀关闭，空气冷冷冻水供回水回路的空气冷供水阀和空气冷回水阀打开。液冷冷冻水供回水回路上的电动阀和空气冷冷冻水供回水回路的电动阀形成互锁，使得液冷服务器设备，在正常工作时候，液冷设备只能用液冷回路，当液冷回路出现故障时候，通过切换阀门状态到空气冷回路，实现高可靠使用。

表2

根据本申请的实施例，多个换热设备还可以包括：新风换热设备。如图9和图10所示，在多个换热设备包括新风换热设备和液冷换热设备的情况下，多个换热设备也是使用一个冷却设备，可选地，新风换热设备可以不使用冷却设备。如图9所示，在第一冷却水水泵51的驱动下，冷却设备中的冷却水通过冷却水供水通道53进入液冷换热设备，利用液冷换热设备对数据中心的电子设备58进行散热。

其中，冷却水进入液冷换热设备后，进入液冷换热器54，在通过液冷换热器进行热交换之后，通过冷却水回水通道55回水到冷却设备。

在新风换热设备这一侧，使用送风风机92将环境冷空气送入电子设备58，以对其进行散热，并通过排风风机93将散热处理后的热空气排出，其中的91对应的箭头表示送风方向，94对应的箭头方向表示排风方向。其中，数据中心的电子设备的入水口与液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道81连接；电子设备的出水口与液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道82连接，以利用该两个通道回路中的冷却水进行散热。

通过上述实施例，除了使用冷冻水系统进行空气冷却外，还可以使用新风自然冷方案和液冷回路组成混合制冷，液冷部分依然使用水冷系统，而空气冷部分使用外部环境新风进行冷却，新风可经过一定方法处理，例如蒸发散热，过滤，回风混风等确保服务器(即上述实施例中的电子设备)吸入环境冷空气温度在合适的范围内。

本申请还提供了一种机房，该机房包括上述任意一种实施例中的数据中心的制冷系统。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据中心的制冷系统，其特征在于，包括：

多个换热设备，其中，所述多个换热设备中至少两个制冷设备的换热方式不同；

冷却设备，与所述多个换热设备连接，用于为所述多个换热设备提供冷源。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷系统还包括：冷却水供水通道和冷却水回水通道，其中，所述多个换热设备通过所述冷却水供水通道接入所述冷却设备的出口，所述多个换热设备通过所述冷却水回水通道接入所述冷却设备的入口。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述多个换热设备包括：液冷换热设备，所述液冷换热设备使用液体换热，其中，

所述液冷换热设备的液冷换热器的冷却水入口通过所述冷却水供水通道与所述冷却设备的出口连接；

所述液冷换热器的冷却水出口通过所述冷却水回水通道与所述冷却设备的入口连接。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述多个换热设备包括：空气冷换热设备，所述空气冷换热设备使用空气换热，其中，

所述空气冷换热设备的空气冷换热器的冷却水入口通过所述冷却水供水通道与所述冷却设备的出口连接；

所述空气冷换热设备的水冷冷机与所述空气冷换热器形成空气冷冷却水回路，进入所述空气冷换热器的冷却水通过所述空气冷冷却水回路进入所述水冷冷机；

所述水冷冷机的冷却水出口通过所述冷却水回水通道与所述冷却设备的入口连接。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多个换热设备包括：空气冷换热设备，所述液冷换热设备使用液体换热，其中，

所述空气冷换热设备的水冷冷机的冷却水入口通过所述冷却水供水通道与所述冷却设备的出口连接；

所述水冷冷机的冷却水出口通过所述冷却水回水通道与所述冷却设备的入口连接。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述多个换热设备包括：液冷换热设备和空气冷换热设备，其中，

所述空气冷换热设备的空气冷换热器的冷却水入口通过所述冷却水供水通道与所述冷却设备的出口连接；

所述空气冷换热设备的水冷冷机与所述空气冷换热器形成空气冷冷却水回路，进入所述空气冷换热器的冷却水通过所述空气冷冷却水回路进入所述水冷冷机；

所述水冷冷机的冷却水出口与所述液冷换热设备的液冷换热器的冷却水入口连接；

所述液冷换热器的冷却水出口通过所述冷却水回水通道与所述冷却设备的入口连接。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述多个换热设备包括：液冷换热设备和空气冷换热设备，其中，

数据中心的电子设备的入水口分别与所述液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道和所述空气冷换热设备的空气冷冷冻水回水通道连接；

所述电子设备的出水口分别与所述液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道和所述空气冷换热设备的空气冷冷冻水回水通道连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

液冷供水阀，设置在所述液冷换热设备的液冷冷冻水供水通道上；

液冷回水阀，设置在所述液冷换热设备的液冷冷冻水回水通道上；

空气冷供水阀，设置在所述空气冷换热设备的空气冷冷冻水供水通道上，所述空气冷供水阀与所述液冷供水阀互锁；

空气冷回水阀，设置在所述空气冷换热设备的空气冷冷冻水回水通道上，所述空气冷回水阀与所述液冷回水阀互锁。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个换热设备包括：新风换热设备。

10.一种机房，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的数据中心的制冷 系统。