CN206094352U - 用于机房的整机柜的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于机房的整机柜的冷却系统，所述机房包括具有相互隔离的空调房间和机柜房间，所述空调房间具有新风进风口，所述机柜房间具有排风口，所述空调房间和机柜房间之间设置回风口，所述冷却系统包括：新风过滤装置，用于过滤从所述新风进风口进入到所述机房内的空气中的杂质；风机，设置在临近新风过滤装置的位置，用于从新风进风口引入新风；所述冷却系统还包括安装在空调房间的机房专用空调、设置在机柜房间上部的送风静压箱以及与送风静压箱相通的送风通道，所述回风口设置于所述机柜房间的侧壁的下部，自新风进风口引入的新风和/或从回风口流出的回风能够自所述送风静压箱进入送风通道，再流向机柜房间内的机柜。

Description

用于机房的整机柜的冷却系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种用于机房的整机柜的冷却系统，尤其是涉及一种数据中心的机房的整机柜的新风自然冷却系统。

【背景技术】

目前，数据中心规模日益增大，能耗比重越来越高。其中，数据中心的制冷系统耗能占数据中心基础设施能耗的70％以上。

一般地，数据中心冷却系统通常采用地板下部送风，上部回风的送风方式，然而，由于机柜整体较重，在承重、运输等方面要求较高，架空地板设计及铺设难度较大，需要花费更多的成本和工期，特别是对于某些建筑改造成数据中心的项目，采用架空地板的设计还会带来坡度及运输上的问题。

对于传统采用新风自然冷却的机房，或者采用独立的新风自然冷却设备，占用了额外的空调设备空间，或者采用吊顶式新风装置与精密空调结合，靠电动调节阀调节新风和回风的比例，由于新风侧和回风侧阻力差异较大，实际运行调节困难，影响使用效果。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种用于机房的整机柜的冷却系统，该冷却系统安装简单，操作方便并且能够有效的节约系统能耗。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种用于机房的整机柜的冷却系统，所述机房包括具有相互隔离的空调房间和机柜房间，所述空调房间具有新风进风口，所述机柜房间具有排风口，所述空调房间和机柜房间之间设置回风口，所述冷却系统包括：新风过滤装置，用于过滤从所述新风进风口进入到所述机房内的空气中的杂质；风机，设置在临近新风过滤装置的位置，用于从新风进风口引入新风；所述冷却系统还包括安装在空调房间的机房专用空调、设置在机柜房间上部的送风静压箱以及与送风静压箱相通的送风通道，所述回风口设置于所述机柜房间的侧壁的下部，自新风进风口引入的新风和/或从回风口流出的回风能够自所述送风静压箱进入送风通道，再流向机柜房间内的机柜。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述冷却系统还包括新风电动阀门、回风电动阀门以及控制装置，所述新风电动阀门设置在所述新风进风口，用于开启或者关闭所述新风进风口，所述回风电动阀门设置在所述回风口，用于开启或者关闭所述回风口，所述控制装置能够控制所述新风电动阀门和/或回风电动阀门的开启和关闭。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述控制装置能够控制所述冷却系统在以下三个模式下进行工作：

第一种工作模式，当室外空气焓值低于第一限定值时，关闭所述回风电动阀门，打开所述新风电动阀门，根据机房内空气温度，控制所述风机的频率，根据新风温度及焓值，控制所述机房专用空调的出力；

第二种工作模式，当室外空气焓值低于第二限定值时，开启所述回风电动阀门，打开所述新风电动阀门，根据室外空气焓值和机房内送回风参数计算所需的室外新风量，控制所述风机的频率，并且控制机房专用空调风机的出力；

第三种，当室外空气焓值大于第一限定值时，关闭所述新风电动阀门及所述风机，开启所述回风电动阀门，进入所述机房专用空调工作的制冷模式。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述冷却系统还包括加湿装置，所述加湿装置设置于新风和回风混合之后的位置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述冷却系统在第一个模式工作和/或第二个模式工作还包括检测室外新风含湿量，并根据预设湿度值控制加湿装置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述过滤装置包括第一过滤装置和第二过滤装置，第一过滤装置用于过滤空气中的粉尘，第二过滤器装置用于过滤空气中的化学污染物。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述风机设置在所述第一过滤装置和第二过滤装置之间。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述进风口和回风口之间设置混风静压箱，所述混风静压箱设置于所述新风过滤装置的下游侧。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述送风静压箱由封闭的天花板内部空间构成。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述送风通道沿着机柜排列的方向设置，并且所述送风通道位于每两排机柜之间或者位于一排机柜和机房的侧壁之间。

与现有技术相比，本实用新型的机柜的冷却系统可以实现机房全年新风自然冷却，减少甚至无需机械制冷，节约了系统能耗，有效降低机房的运营成本，特别是在冬季机房外部温度较低时，可大大的降低能耗。另外，通过新风装置和机房空调相结合，天花板上送风，侧回风，取消了架空地板，降低了地板成本，方便了整机柜部署。从空调房间外墙下部直接引入室外新风，在新风侧设置独立的风机装置，克服新风侧气流阻力，并根据所需新风量控制风机频率，避免仅采用机房空调侧风机，发生实际运行新风回风比例不能由调节风阀随需调节，影响实际使用效果。

【附图说明】

图1为本实用新型一实施方式中的机房的俯视示意图；

图2是图1中的机房的侧视示意图；

【具体实施方式】

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

如图1和图2所示，本实用新型优选的实施例中，机房具有相互隔离的数据中心机柜房间1和空调房间2，机柜的冷却系统6包括新风自然冷却装置和机房专用空调68，数据中心机柜房间用于安装服务器等IT设备，即服务器整机柜3，空调房间用于安装机房专用空调68以及新风自然冷却装置，用于冷却数据中心机柜房间内的服务器整机柜3。机房空调68与IT设备隔离，一方面可以遮挡水管突发故障，同时做到机电设备运维通道和IT运维通道的隔离。

数据中心机柜房间1还设置有送风静压箱4以及与送风静压箱4相通的送风通道5，送风静压箱4位于数据中心机柜房间1内服务器整机柜3的上部，可以是专门的静压箱层，也可以是封闭的天花板内部空间。送风通道5为封闭的冷通道，用于输送一个通道内机柜所需的空调风量。送风通道5沿着服务器整机柜3排列的方向设置，并且送风通道5位于每两排服务器整机柜3之间或者位于一排服务器整机柜3和数据中心机柜房间1的侧壁之间。

空调房间2与外部相邻的侧壁上设置新风进风口8，即新风进风口8设置在机房的外墙上，采用外墙防雨百叶，用于引入室外新风。数据中心机柜房间1还具有排风口9，排风口9构造为正压排风口，用于从新风进风口8引入新风后将数据中心机柜房间1内多余的空气排出，可位于数据中心机柜房间1内任意可排出室内空气的位置。而且新风进风口8和排风口9都可以根据数据中心机柜房间1的大小设置多个。

空调房间2和数据中心机柜房间1之间设置回风口7，数据中心机柜房间1内的空气一部分从排风口9排出，另一部分则通过回风口7再回到数据中心机柜房间1。其中，回风口7设置在数据中心机柜房间的侧壁的下方。

本实施例中的机柜的冷却系统6包括新风自然冷却装置和机房专用空调68，其中新风自然冷却装置为用于引入室外新风自然冷却的装置，包括设置在空调房间2的新风进风组件，其中新风进风组件包括新风电动阀门61、新风过滤装置62、64以及风机63。新风电动阀门61设置在新风进风口8，用于开启或者关闭新风进风口8。新风过滤装置62、64，用于过滤从新风进风口8进入到数据中心机柜房间1内的空气中的杂质，保证进入室内的空气为清洁空气，可以包括初效过滤，中效过滤、亚高效过滤以及化学过滤等等。风机63临近新风过滤装置62、64设置，新风进风口8和回风口7之间设置混风静压箱66，混风静压箱66设置于过滤装置62、64的下游侧，即经过过滤的室外新风进入混合静压箱66，而且室内的回风也可以进入混合静压箱66，新风和回风在混合静压箱66内混合后再一起进入数据中心机柜房间1内。需要说明的是，这里的″下游侧″指的是机房内用于冷却服务器整机柜3的空气的流动方向的下游侧，换言之，混风静压箱66在空气流动方向上设置于过滤装置62、64的下游侧。在下面关于″下游侧″或″上游侧″的描述中，如果没有特殊说明，″下游侧″和″上游侧″分别对应″在空气流动方向上的下游侧″和″在空气流动方向上的上游侧″理解，其中机房内空气流动方向如图2中箭头所示的方向。优选的风机63构造为EC风机，EC风机用于克服新风从室外进入混风静压箱66部分的阻力，风机63可以进行无级变速调节，按需提供新风量。

通过设置混合静压箱66，可以提高高温空气和低温空气的混合效果，防止低温空气直接进入服务器整机柜3，在低温空气与服务器整机柜3换热时发生凝露现象。

新风自然冷却装置还包括设置在回风口7的回风电动阀门65以及加湿装置67。回风电动阀门65用于开启或者关闭回风口7。加湿装置67可以设置在新风和回风前，可以用于新风或者回风的加湿。但是由于某些时段新风进入室内温度较低，饱和湿空气含湿量很低，加湿装置67优选的位于新风和回风混合之后。加湿装置67可以构造为多个喷头，可以通过控制喷头喷出的水雾量和/或喷出水雾的喷头的数量来控制湿度。当然，机房内可以设置湿度传感器，根据湿度传感器检测到的数据对多个喷头进行控制。

本实施例中，过滤装置62、64用于过滤从新风进风口8进入到机房内的空气中的杂质。过滤装置一般设置在新风进风8处，当然也可以设置在机房外部。本实施例中优选的，过滤装置62、64设置在机房内的空调房间2内且位于新风进风口8处。过滤装置用于滤掉空气中的有害杂质例如粉尘、硫化物和氮化物，避免这些杂质污染服务器，影响服务器的寿命。本实施例中优选的，过滤装置包括第一过滤装置62和第二过滤装置64，其中，第一过滤装置62用于过滤空气中的粉尘，避免空气中的粉尘进入服务器，影响服务器的散热或者影响服务器内主要零部件例如主板、硬盘等正常工作。第二过滤器装置64用于过滤空气中的化学污染物，如氮化物和硫化物等有害气体，防止这些有害气体腐蚀服务器内主要部件例如主板或硬盘等，从而提高服务器的使用寿命，降低机房的运行成本。其中，风机63设置在第一过滤装置62和第二过滤装置64之间，既可以有效的引入新风，又可以防止空气中的粉尘对EC风机的损害。

机房专用空调，用于室外空气焓值大于送风温度焓值时，对室外新风或回风进行降温处理，空调冷源可以是冷冻水或者自带压缩机的其它冷源。空调设备具备制冷，过滤功能，配置EC风机进行正常的机房制冷循环。

本实施例中，冷却系统6还包括控制装置，用于控制冷却系统在以下三个模式下进行工作，该三种控制模式基于机房外部的空气焓值，下面对该三种工作模式进行详细的说明。

第一种工作模式，当室外空气焓值低于第一限定值时，关闭室内回风电动阀门65，打开室外新风电动阀门61，根据机房内热通道空气温度，控制自然冷却的风机63的频率，满足送风风量要求，通过检测室外新风含湿量，控制加湿需求，即根据预设湿度值控制加湿装置，并且根据新风温度及焓值，控制机房专用空调68的出力。

具体的说，在该工作模式下，室外空气焓值居中，外部空气进入机房内，在风机63的导流下经过滤装置62、64进入机房专用空调68，然后进入静压箱4、送风通道，再流向服务器整机柜3，在对服务器整机柜3冷却后可直接从排风口9排出到室外。在该工作模式下，机房专用空调68可以不工作，完全通过室外新风对服务器整机柜3进行散热。当然，也可以是根据室外空气焓值控制机房专用空调68较小的出力。

第二种工作模式，当室外空气焓值低于第二限定值时，开启室内回风电动阀门65，打开新风电动阀门61，根据室外空气焓值和机房内送回风参数计算所需的室外新风量，控制自然冷却的风机63的频率，提供所需新风量，并根据需求控制加湿量，即根据预设湿度值控制加湿装置，并且控制机房专用空调风机的出力满足制冷所需风量。

具体的说，在该工作模式下，室外空气焓值较低，因此为了避免外部低温空气与服务器整机柜3接触后发生凝露现象，污染服务器整机柜3甚至造成短路，从而将与服务器整机柜3换热后的至少一部分空气回流至回风口7处，而不是全部直接从排风口7排出，例如可以是一部分空气回流至回风口7并在混风静压箱66内与过滤后的室外低温空气混合，而剩余一部分则可从排风口9直接排出。由于这部分空气与服务器整机柜3换热后温度升高，因此回流后与从新风进风口8进入的低温空气混合后，可提高这部分低温空气的温度，同时降低回流高温空气的温度，使混合后的温度达到一个理想的温度标准，有效的改善服务器整机柜3的凝露现象，从而降低服务器整机柜3的维护成本。在该工作模式下，机房专用空调68可以不工作，完全通过室外新风以及室内回风对服务器整机柜3进行散热。当然，也可以是根据室外空气焓值控制机房专用空调68较小的出力。

第三种，当室外空气焓值大于第一限定值时，关闭新风电动阀门61及自然冷却的风机63，开启回风电动阀门65，进入由室内机房专用空调68进行制冷的模式。

具体的说，在该工作模式下，室外空气焓值较高，因此为了提高对服务器整机柜3的冷却效果，在空气对服务器整机柜3换热前，先对空气降温，即在该工作模式下，机房专用空调68工作，从而对通过其的空气进行制冷，降低这部分空气的温度，降温后的空气再流向服务器整机柜3以对服务器整机柜3进行充分的冷却，带走服务器整机柜3散发的热量，保证服务器整机柜3处于最佳的工作温度区间，提高服务器整机柜3的运行效率。因该模式下完全依靠机房专用空调68对服务器整机柜3进行冷却，因此可以控制机房专用空调68较大的出力。

需要说明的是，上述第一限定值和第二限定值是根据不同服务器的标定工作温度来设定的，也就是说，对于两种不同的服务器，其空气焓值的第一限定值或第二限定值一般是不同的，可以根据实际情况来设定。

根据本实用新型实施例的冷却系统，可以实现机房全年新风自然冷却，减少甚至无需机械制冷，节约了系统能耗，有效降低机房的运营成本，特别是在冬季机房外部温度较低时，可大大的降低能耗。

本实用新型提供了一种数据中心机房新风自然冷却装置及方法，新风装置和机房空调相结合，天花板上送风，侧回风。取消了架空地板，降低了地板成本，方便了整机柜部署。从空调房间外墙下部直接引入室外新风，在新风侧设置独立的EC风机装置，克服新风侧气流阻力，并根据所需新风量控制风机频率，避免仅采用机房空调侧风机，发生实际运行新风回风比例不能由调节风阀随需调节，影响实际使用效果。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于机房的整机柜的冷却系统，所述机房包括具有相互隔离的空调房间和机柜房间，所述空调房间具有新风进风口，所述机柜房间具有排风口，所述空调房间和机柜房间之间设置回风口，所述冷却系统包括：

新风过滤装置，用于过滤从所述新风进风口进入到所述机房内的空气中的杂质；

风机，设置在临近新风过滤装置的位置，用于从新风进风口引入新风；

其特征在于：所述冷却系统还包括安装在空调房间的机房专用空调、设置在机柜房间上部的送风静压箱以及与送风静压箱相通的送风通道，所述回风口设置于所述机柜房间的侧壁的下部，自新风进风口引入的新风和/或从回风口流出的回风能够自所述送风静压箱进入送风通道，再流向机柜房间内的机柜。

2.根据权利要求1所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括新风电动阀门、回风电动阀门以及控制装置，所述新风电动阀门设置在所述新风进风口，用于开启或者关闭所述新风进风口，所述回风电动阀门设置在所述回风口，用于开启或者关闭所述回风口，所述控制装置能够控制所述新风电动阀门和/或回风电动阀门的开启和关闭。

3.根据权利要求2所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述控制装置能够控制所述冷却系统在以下三个模式下进行工作：

第一种工作模式，当室外空气焓值低于第一限定值时，关闭所述回风电动阀门，打开所述新风电动阀门，根据机房内空气温度，控制所述风机的频率，根据新风温度及焓值，控制所述机房专用空调的出力；

第二种工作模式，当室外空气焓值低于第二限定值时，开启所述回风电动阀门，打开所述新风电动阀门，根据室外空气焓值和机房内送回风参数计算所需的室外新风量，控制所述风机的频率，并且控制机房专用空调风机的出力；

第三种，当室外空气焓值大于第一限定值时，关闭所述新风电动阀门及所述风机，开启所述回风电动阀门，进入所述机房专用空调工作的制冷模式。

4.根据权利要求3所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括加湿装置，所述加湿装置设置于新风和回风混合之后的位置。

5.根据权利要求4所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统在第一个模式工作和/或第二个模式工作还包括检测室外新风含湿量，并根据预设湿度值控制加湿装置。

6.根据权利要求1所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述过滤装置包括第一过滤装置和第二过滤装置，第一过滤装置用于过滤空气中的粉尘，第二过滤器装置用于过滤空气中的化学污染物。

7.根据权利要求6所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述风机设置在所述第一过滤装置和第二过滤装置之间。

8.根据权利要求1所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述进风口和回风口之间设置混风静压箱，所述混风静压箱设置于所述新风过滤装置的下游侧。

9.根据权利要求1所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述送风静压箱由封闭的天花板内部空间构成。

10.根据权利要求1所述的用于机房的整机柜的冷却系统，其特征在于，所述送风通道沿着机柜排列的方向设置，并且所述送风通道位于每两排机柜之间或者位于一排机柜和机房的侧壁之间。