CN207584974U - 机房点制冷系统 - Google Patents

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张梅华
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Abstract

本实用新型机房点制冷系统涉及制冷设备领域。其目的是为了提供一种单点制冷、效率高、能耗低、结构简单、操作简便的机房点制冷系统。本实用新型机房点制冷系统,包括设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜,所述设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜组成封闭空间,封闭空间内的所述空调机柜和所述设备机柜形成内循环,所述空调机柜向相邻的设备机柜提供冷源,所述配电柜向设备供电,所述除湿柜为封闭空间除湿。

Description

机房点制冷系统
技术领域
本实用新型涉及制冷设备领域,特别是涉及一种机房点制冷系统。
背景技术
为了保障数据中心机房中设备的工作环境,传统机房一般采取空间制冷技术,对整体机房进行制冷,空间大、能耗高。在送风方式上,一般采用固定位置送风或与设备近距离的地面送风,因而存在热气扩散、冷气利用率低的问题,造成资源浪费。在空调管道和线缆布置建设上,传统机房通常采用把地面架高20-60cm铺设防静电地板,这不但增加建设成本,而且在加高后的密闭空间内铺设线缆及空调管道,还存在空调管道水渗漏不易发现、微小零器件损坏不易查找、蛇虫鼠咬的安全隐患问题。
现有的机房设备,存在冷气利用率低,机房制冷空间大、能耗高、资源浪费、成本高及存在的安全隐患等问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种单点制冷、效率高、能耗低、结构简单、操作简便的机房点制冷系统。
本实用新型机房点制冷系统,包括设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜,所述设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜组成封闭空间,封闭空间内的所述空调机柜和所述设备机柜形成内循环,所述空调机柜向相邻的设备机柜提供冷源,所述配电柜向设备供电,所述除湿柜为封闭空间除湿。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述配电柜、若干个所述空调机柜、若干个所述设备机柜和所述除湿柜并列排列形成冷通道,所述空调机柜两侧均设有所述设备机柜。
本实用新型机房点制冷系统,其中相邻两个冷通道之间留有热通道。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述空调机柜上连接有循环管路,所述循环管路包括制冷管路、传输管路和回流管路,所述制冷管路上设有冷却泵。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述空调机柜上还连接有补水罐和稳压罐。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述制冷管路上并联连接有辅助制冷管路。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述循环管路上连接有若干个调节阀。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述回流管路上连接有循环泵。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述空调机柜内设有散热风扇和换热器。
本实用新型机房点制冷系统,其中所述设备机柜和所述空调机柜之间设有隔板。
本实用新型机房点制冷系统与现有技术不同之处在于:本实用新型机房点制冷系统,包括设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜,设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜组成封闭空间,封闭空间内的空调机柜和设备机柜形成内循环,空调机柜向相邻的设备机柜提供冷源以便对设备机柜进行制冷,在封闭空间内设计内循环送风模式、设备点冷却模式、封闭空间上供电模式,配置水冷空调机柜,完成对工作中的设备点制冷系统,减小了制冷空间,节省总的制冷量,减少资源浪费,提高节能效果,冷气利用率高。
下面结合附图对本实用新型的机房点制冷系统作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型机房点制冷系统的单列冷通道的俯视结构示意图;
图2为本实用新型机房点制冷系统的双列冷通道的俯视结构示意图;
图3为本实用新型机房点制冷系统的空调机柜的外接管路的结构示意图;
图4为本实用新型机房点制冷系统的空调机柜与设备机柜的连通状态示意图。
其中,图1、图2和图4中,实心箭头为空调机柜产的的冷流体的流动方向,空心箭头为设备机柜产生的热流体的流动方向;图3中箭头为循环管路内流体流向。
附图标注:1、配电柜;2、设备机柜;3、空调机柜;4、除湿柜;5、热通道;6、补水罐;7、稳压罐;8、制冷管路;9、辅助制冷管路;10、循环泵;11、控制阀;12、调节阀;13、冷却泵;14、冷凝水排水泵;15、调控阀;16、换热器;17、散热风扇;18、防尘过滤网;19、隔板;20、第一温度传感器;21、流量计;22、第二温度传感器;23、第三温度传感器;24、传输管路;25、回流管路。
具体实施方式
为了合理解决机房设备冷却和提高冷气利用率的问题,解决机房制冷空间大、能耗高、资源浪费、成本高及存在的安全隐患等问题,设计出本实用新型机房点制冷系统,用于数据中心机房设备制冷。
机房设备是指:大型数据处理分析服务器(CPU或GPU)、阵列存储磁盘、交换机等对工作温度及湿度环境要求较高的一类设备。
结合图1-图3所示,本实用新型机房点制冷系统,包括设备机柜2、空调机柜3、配电柜1和除湿柜4,设备机柜2、空调机柜3、配电柜1和除湿柜4均设置在机房中,设备机柜2、空调机柜3、配电柜1和除湿柜4组成封闭空间,封闭空间内的空调机柜3和设备机柜2形成内循环,空调机柜3向相邻的设备机柜2提供冷源,空调机柜3的冷源携带的低温能量直接与设备机柜2内的热源接触换热,实现精准零距离点对点制冷,减小热能损耗,提高制冷降温效率。配电柜1向设备供电,在封闭空间内,一端配置配电柜1,另一端配置除湿柜4,保障封闭空间内的设备正常工作环境。配电柜1向空调机柜3、设备机柜2和除湿柜4等设备供电,保证设备运行;除湿柜4对空调机柜3和设备机柜2中的水分进行吸收和去除,降低湿度,保证设备机柜2内的设备组件稳定运行。在封闭空间内设计内循环送风模式、设备点冷却模式、封闭空间上供电模式,配置水冷的空调机柜3,完成对工作中的设备点制冷系统,减小了制冷空间,节省总的制冷量,减少资源浪费,提高节能效果,冷气利用率高。
在设备机柜2和空调机柜3供电模式上,设计上方供电方式,设备机柜2和空调机柜3的线缆均配置在封闭空间的上方。封闭空间对机房整体空间的温度没有要求,不用对机房整体空间制冷而保持低温,无需另外配置复杂的空调制冷系统和新风系统,只配置低速的换气风扇,保持机房的自然室温环境即可,节省资源。机房内的地面铺设防静电地板革膜,防止产生静电;机房内配置低速换气风扇,防止机房内产生静电,保证机房内通风。封闭空间内的冷、热气流在内部加速连续循环,提高冷却效率,同时,又解决了传统机房地面送风方式带来的灰尘进入设备问题。
在内循环送风模式中,空调机柜3和设备机柜2内分别设置有空调风扇和设备风扇,空调风扇可选用大功率风扇,空调风扇和设备风扇加速封闭空间内气流流动,形成封闭空间的气流循环系统。空调机柜3内大功率的空调风扇排出冷气流到设备机柜2内,直接对设备机柜2进行零距离精准的点对点的冷却;通过设备机柜2内的设备风扇加速冷气流的吸入和设备产生的热能气流加速排出,再由空调机柜3的大功率的空调风扇对热气流的吸收,使热气流在空调机柜3内换热器16进行热交换,形成冷气流,完成封闭空间的连续加速循环送风过程。在空调机柜3内的换热器吸入热气流一侧,设置与空调机柜3宽和高同样大小的防尘过滤网18,对热气流进行防尘过滤。
如图1和图2所示,配电柜1、若干个空调机柜3、若干个设备机柜2和除湿柜4并列排列形成冷通道,称为单列冷通道,空调机柜3两侧均设有设备机柜2。单列冷通道对设备机柜2进行一对一的单点制冷,保证每台设备机柜2的冷却降温。空调机柜3内的冷空气经由大功率的空调风扇加速形成强劲冷气流,排入设备机柜2,对设备机柜2制冷。设备机柜2内设备风扇排出热气流,经由大功率的空调风扇加速吸收形成强劲热气流,进入空调机柜3内的防尘过滤网18进行过滤,再经过空调机柜3内的换热器16进行热交换,形成冷气流。
具体的,结合图1、图3和图4所示,空调机柜3内设有换热器16,冷水由冷水管道进入,经过换热器16后,吸收热气流的热量后的转化为温水,温水由回水管道进行回流循环。空调机柜3内设有大功率的散热风扇17,散热风扇17至少分布有四个,四个散热风扇17在空调机柜3的上、中、中、下位置分布,四个风扇一起使热气流经过换热器后形成冷气流直接对设备机柜2内的设备进行零距离的精准制冷,经过对设备制冷后形成的热气流进入热通道,热气流首先通过空调机柜3中的防尘过滤网18防尘过滤,再由换热器16进行热交换,形成冷气流,反复循环。综上所述,由设备机柜2和空调机柜3达到封闭性空间内部精准点对点制冷的要求,该制冷方式是区别于传统制冷的最大特点。散热风扇17选用大功率风扇,散热风扇17可以选用轴流风扇,轴流风扇同时具有排气和吸气功能,轴流风扇能从空调机柜3内排出冷气流、从设备机柜2吸入热气流,加速冷、热气流流动,提高设备机柜2的制冷降温效率。
结合图2所示,相邻两个冷通道之间留有热通道5。两个并排设置的冷通道背靠背排放,形成双列冷通道,双列冷通道之间留有热通道5,设备机柜2排出的热气流就近排入空调机柜3进行冷却降温,即设备机柜2排出的热气流可以穿过热通道5流向另一侧的空调机柜3进行降温,双列冷通道的设置,扩大了热空气的流动范围,保证热气流就近冷却降温。
各机柜之间的侧面采用半封闭性柜门,在各机柜的前、后设置冷、热通道,以供冷热气流内部循环。空调机柜3和设备机柜2之间设有隔板19,半封闭性柜门是通过隔板19实现的半封闭,隔板19前后无阻挡,由此形成冷气通道和热气通道,再由机柜外部的柜门及侧挡隔板形成封闭性空间。最终由空调机柜3和设备机柜2的隔板、侧挡隔板和侧门形成一个封闭空间和用于流动的冷气、热气通道。
隔板19上开设有消音孔,隔板19上的消音孔形成多孔隔音板,既能满足隔断要求,还能吸收空调机柜3和设备机柜2产生的噪音,起到降噪作用,优化机房环境。优选的,隔板19在厚度方向并列设置有若干个,相邻两个隔板19之间留有一定间隙,相邻两个隔板19之间的空气起到进一步降噪的作用。
结合上述,设备机柜2摆放至少包括下述两种方式,一种为单列设备机柜2组成封闭空间,空调机柜3对设备机柜2进行一对一的单点制冷;另一种为两列设备机柜2背靠背摆放,组成一个封闭空间,空调机柜3对设备机柜2单点制冷,设备机柜2排出的热气流就近排入空调机柜3进行冷却。
由空调机柜3和设备机柜2组成的冷通道和热通道5形成点制冷内部循环系统,大功率的空调风扇和设备风扇一排一吸加速形成强劲冷气流,实现点对点制冷系统,达到设备制冷的目的。
设备机柜2和空调机柜3均设有温控器与控制面板显示屏,自动控制风机转速及封闭空间内温度,实现设备机柜2和空调机柜3协调地安全、平稳运行。
如图3所示,空调机柜3上连接有循环管路,循环管路包括制冷管路8、传输管路24和回流管路25,制冷管路8上设有控制阀11和冷却泵13。空调机柜3内设有换热器16,热空气流入换热器16进行换热,换热器16内的冷流体吸收热空气的热量,将热空气转换为冷空气,冷空气再次循环回流到设备机柜2对设备进行降温。在设备机柜2点冷却模式中,空调机柜3和设备机柜2的风机均加速对冷、热气流的一吸一排,加速了冷、热气流的循环,直接对设备零距离、精准点制冷。
循环管路连接到空调机柜3内的换热器16上,制冷管路8与室外冷却塔连通,室外冷却塔内的冷流体通过冷却泵13流入循环管路,并向换热器16提供冷流体,冷流体在换热器16内经过热交换后回流到循环管路内,形成连续降温循环。制冷管路8上还连接有控制阀11,控制阀11控制管路通断和流体流量。冷却塔由控制器调控自动向空调机柜3内的换热器16供给冷水。
空调机柜3上还配设有压缩机,当室外气温较高时,空调机柜3内用来降温的冷流体的制冷自动切换为压缩机做功制冷;当室外气温较低时,由冷却塔提供用来降温的冷流体。压缩机设置在冷却泵13上,循环管路上设有若干个温度传感器,温度传感器包括第一温度传感器20、第二温度传感器22和第三温度传感器23,其中第一温度传感器20设置在空调机柜3的热流体出口位置,第二温度传感器22设置在冷却泵13的上游管路上,第三温度传感器23设置在冷却泵13的下游管路上。热流体流出空调机柜3时,第一温度传感器20对热流体的温度进行监测,以调节冷却泵13的制冷量,保证设备运行过程高效、节能。制冷管路内的冷流体在进入冷却泵13前,当第二温度传感器22检测到冷流体的温度达到设定值时,冷流体直接通过冷却泵13,当第二温度传感器22检测到的冷流体的温度高于设定值时,连接在冷却泵13上压缩机启动,压缩机对冷流体进行做功制冷。冷却泵13和第二温度传感器22配合,保证冷流体的温度,还能起到节能减耗的作用,使本实用新型机房点制冷系统既能适用于低温环境,又能适用于高温环境。第三温度传感器23检测冷却泵13制冷得到的冷流体的温度,既能监测冷却泵13的运行状态,又能及时监控冷流体的温度,保证制冷量需求。
循环管路上设有若干个压力传感器,压力传感器对循环管路上不同部位的压力进行检测,压力传感器对循环管路的压力进行显示和警报,实时对循环管路内的压力进行测量,防止循环管路内压力不稳定而影响设备运行。传输管路24上设有流量计21,流量计21测量循环管路内的流体流量,以便及时对管路内的流体进行排放或补给;流量计21上还并列连接有保护阀,当流量计21发生故障或循环管路内的流体流量超过流量计21管路的承载能力时,连接保护阀的管路起到分流作用,保证管路的安全和稳定运行。
其中,控制阀、调节阀、调控阀、保护阀等循环管路上的阀门,均可选用闸阀,闸阀结构简单、控制简便、生产和维护成本低。
空调机柜3上还连接有补水罐6和稳压罐7,补水罐6和稳压罐7对循环管路内的流体流量和管路内压力进行调节,补水罐6用于向循环管路内补充流体,稳压罐7用来维持和稳定循环管路内的压力。当循环管路内流体压力不足时,稳压罐7向循环管路内补充流体,以提升循环管路内的流体的流动动力;当循环管路内流体压力超过设定压力时,循环管路内的流体向稳压罐7流动,以稳定循环管路内的流体压力。
制冷管路8上并联连接有辅助制冷管路9,辅助制冷管路9的布置可以与制冷管路8相同,当制冷管路8的部件发生故障时,辅助制冷管路9开启,起到提供冷流体的作用,保证空调机柜3稳定运行,防止空调机柜3故障而影响机房内设备的运行。回流管路25上并联连接有辅助回流管路,辅助回流管路的布置可以与回流管路25相同,当回流管路25的部件故障时,辅助回流管路开启,起到辅助回流的作用。
循环管路上连接有若干个调节阀12,调节阀12能够用来调节循环管路内流体的流动状态和流量,保证空调机柜3内冷流体的供给。调节阀12设有多个,在不同路段均能设置流体的流量,操作方便,使用便捷。回流管路上连接有循环泵10,循环泵10促进循环管路内流体流动。优选的,循环泵10并联设有两个,当循环管路内压力不足时,两台循环泵10同时作用,以保证流体的流动动力,还能在其中一个发生故障时,起到备用作用。
如图4所示,空调机柜3内设有冷凝水排水泵14和换热器16,换热器16与空调机柜3等宽等高,充分利用空调机柜3的内部空间,保证了对热气流的充分换热,换热器16的设置方式增大了冷空气的制冷面积和散热面积,促进冷空气流动,加速设备机柜2的冷却降温,提高降温效率。热空气经过换热器16换热后会有部分水气形成冷凝水,换热器16上连接有冷凝水排水泵14,冷凝水排水泵14加速冷凝水排出换热器16,保证换热器16的换热效率。换热器16可以选用翅片式换热器,翅片式换热器的换热效率高,提高制冷效果。
进一步的,散热风扇17上连接有调控阀15,调控阀15调节散热风扇17的风扇转速、调节流体流量,以适应不同制冷量需求的设备机柜2,既能满足不同型号设备的需求,还能达到节能的作用。
进一步的,空调机柜3内设有防尘过滤网18,在热气通道的热空气进入空调机柜的换热器16前设置,其大小与换热器16内的换热结构的面积一样大,即与空调机柜3的宽和高同等大小,减少空调机柜3与设备机柜2之间的粉尘传递,保证充分换热。防尘过滤网18起到防尘隔离的作用,对空调机柜3内的部件起到保护作用,防止空调机柜3内的部件受粉尘干扰而降低效率,也减小外界环境对空调机柜3内的部件的干扰。
本实用新型机房点制冷系统,优点在于:
1)封闭空间内部设备机柜2点制冷,风扇与设备机柜2内的散热部件精准零距离制冷,减小了制冷空间,节省总的制冷量,冷气利用率高,提高节能效果,减少资源浪费;
2)对机房整体空间的温度没有要求,不用对机房整体空间制冷而保持低温,节省资源;
3)内循环送风模式,封闭空间内空调风扇排出的冷气流由设备机柜2的设备风扇加速吸入,直接对设备零距离的精准冷却,带走设备机柜2中的热气流再由空调机柜3的大功率的空调风扇加速吸入到空调机柜3内的冷凝器14进行热交换,冷、热气流的一吸一排,连续加速循环,封闭空间内的冷、热气流在内部加速连续循环,提高冷却效率,同时,又解决了传统机房地面送风方式带来的灰尘进入设备问题;
4)取消了传统机房地面架高铺设静电地板的地面送风方式,不但节省建设成本,而且消除了封闭空间内的安全隐患,安全可靠,维护更方便;
5)设备机柜2和空调机柜3均采用上供电模式,封闭空间的上方供电和线缆配置,摒弃地面或墙面供电的传统模式,设计为更安全可靠的上供电模式,减少建造成本;
6)减少传统机房对人体的伤害,包括设备运行产生的有害气体、传统机房低温的侵害;
7)降低了对机房新风系统的要求,只需普通的换风扇即可满足需求,更加节能环保;
8)运行中的空调机组制冷控制灵活,可根据运行设备数量、散热量对单个空调机柜3进行开、关及送风量大小的微调整,节能效果好;空调机组采用水冷模式,空调机柜3内的冷凝器14通过管道与室外冷却塔连接,循环降温制冷;
9)适用于机房整体建造及整体改造,节约成本、更加节能环保;
10)设备机柜2摆放分为两种方式,一种为单列设备机柜2组成封闭空间,空调机柜3对设备机柜2进行一对一的单点制冷;另一种为两列设备机柜2背靠背摆放组成一个封闭空间,空调机柜3对设备机柜2单点制冷,热气流就近排入空调换热器16冷却。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的范围进行限定,在不脱离本实用新型设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机房点制冷系统,其特征在于:包括设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜,所述设备机柜、空调机柜、配电柜和除湿柜组成封闭空间,封闭空间内的所述空调机柜和所述设备机柜形成内循环,所述空调机柜向相邻的设备机柜提供冷源,所述配电柜向设备供电,所述除湿柜为封闭空间除湿。
2.根据权利要求1所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述配电柜、若干个所述空调机柜、若干个所述设备机柜和所述除湿柜并列排列形成冷通道,所述空调机柜两侧均设有所述设备机柜。
3.根据权利要求2所述的机房点制冷系统,其特征在于:相邻两个冷通道之间留有热通道。
4.根据权利要求1所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述空调机柜上连接有循环管路,所述循环管路包括制冷管路、传输管路和回流管路,所述制冷管路上设有冷却泵。
5.根据权利要求4所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述空调机柜上还连接有补水罐和稳压罐。
6.根据权利要求4所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述制冷管路上并联连接有辅助制冷管路。
7.根据权利要求4所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述循环管路上连接有若干个调节阀。
8.根据权利要求4所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述回流管路上连接有循环泵。
9.根据权利要求1所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述空调机柜内设有散热风扇和换热器。
10.根据权利要求1所述的机房点制冷系统,其特征在于:所述设备机柜和所述空调机柜之间设有隔板。
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