CN207939936U - 一种电子设备的自冷机柜 - Google Patents

Abstract

一种电子设备的自冷机柜，包括电子设备机柜、冷却设备柜和控制系统；所述电子设备机柜包括机柜本体、设置在机柜本体内的电子设备、电子设备托盘和理线架；所述冷却设备柜包括冷却设备柜体、以及安装在冷却设备柜体的换热器和风扇组；所述冷却设备柜靠近所述换热器的一端固定在电子设备机柜的背面，这样电子设备机柜内电子设备吹出的高温空气直接被冷却设备柜的换热器吸入进行冷却，然后经风扇组排到环境中。

Description

一种电子设备的自冷机柜

技术领域

本实用新型涉及及电器、通讯或计算机等技术领域，尤其是涉及一种电子设备的自冷机柜。

背景技术

随着我国数据中心更多地涌现出来，机柜及服务器的节能降耗或改造增容的挑战对机房功率密度及安装密度提出新的要求。众多的IDC机房及数据中心单个机架或机架局部单位面积发热量的急剧上升，从而导致了机房及机柜局部“发热”的高热密度现象的产生。而当前，数据中心内及服务器机柜以及都需要机房布置制冷系统进行散热。对于一些小型的的数据中心，当需要布置少量服务器机柜，传统的制冷模式需要很长的周期，效率较低。

全球数据中心总量超过300万个，耗电量占到全球总电量的1.1%-1.5%，我国数据中心发展迅猛，总量已超过40万个，年耗电量超过全社会用电量的1.5%，其中大多数数据中心的PUE仍普遍大于2.2，与国际先进水平相比有较大差距。数据中心IT设备需要全天候进行散热，通常数据中心内采用精密空调或者冷水机组进行制冷，而随着数据机房的快速发展，每年机房的耗电量以20%的速度快速增长，而其中在数据机房中空调的能耗占到35%-45%，某些机房空调占比更高。数据中心现有的冷却方式通常为先冷却环境再冷却设备，如GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》中所述A、B类机房要求环境温度23℃±1℃，而实际数据中心服务器机柜内温度可达45℃以上，如采用直接冷却设备的理念，可有效减少冷负荷浪费，尤其根据不同地域及季节周期性变化，结合自然冷源与风冷冷水机组冷却技术相结合，采用背板式热管或者热管与热泵的组合对服务器机柜进行冷却，对精密空调可以完全替代，一方面可有效降低PUE，提高能效利用率，另一方面可有效解决由于精密空调机组气流组织不合理造成局部热点等问题；同时，通过空调机组的完全替代，有效提高机房空间利用率，可布置更多服务器机柜，从而可有效提高经济效益及节地的效果。

发明内容

因此，本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种自动散热的整机柜，该方案将散热器和整机柜设计成一体，有效实现了整机柜的主动散热冷却，解决了传统机柜的散热难题，使数据中心更加节能，运行更加稳定，增加了产品的市场竞争力，降低了能耗。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电子设备的自冷机柜，其特征在于，包括电子设备机柜、冷却设备柜和控制系统；所述电子设备机柜包括机柜本体、设置在机柜本体内的电子设备、电子设备托盘和理线架；所述电子设备托盘平行的安装在机柜本体的内部；所述电子设备安装在机柜本体的电子设备托盘上，所述理线架安装在靠近电子设备前部的机柜本体的侧面，其靠近电子设备的一面开有能够走线缆的多个U型槽；所述冷却设备柜包括冷却设备柜体、以及安装在冷却设备柜体的换热器和风扇组；所述换热器竖直安装在冷却设备柜体内，换热器与冷却设备柜体的柜体背板平行；冷却设备柜体的柜体背板上开有若干用于通风散热的散热窗口，所述风扇组的风扇分别安装在冷却设备柜体的柜体背板上的散热窗口上；所述冷却设备柜靠近所述换热器的一端固定在电子设备机柜的背面，这样电子设备机柜内电子设备吹出的高温空气直接被冷却设备柜的换热器吸入进行冷却，然后经风扇组排到环境中。

进一步地，还包括阀件箱；所述阀件箱安装在所述冷却设备柜的顶部或底部；冷却设备柜内的换热器相关的阀件放置在所述阀件箱内；阀件箱的外部设有与所述换热器连通的进出阀门。

进一步地，还包括制冷设备，制冷设备与所述换热器连接，用于为所述换热器提供冷源。

进一步地，所述控制系统包括冷却设备柜进风侧温度传感器、冷却设备柜出风侧温度传感器和控制器， 冷却设备柜进风侧温度传感器和冷却设备柜出风侧温度传感器的信号输出端均与控制器的信号输入端相连；控制器的信号输出端与风机组件的控制端相连。

进一步地，所述风扇组在冷却设备柜体的柜体背板上可采用矩阵式均匀布设或者多排设置。

进一步地，所述换热器为两个，其分别为第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器平行放置，第一换热器与第二换热器独立工作相互不影响。

进一步地，所述第一换热器与对应的冷却设备连接组成热管系统；第二换热器与其对应的冷却设备连接组成热泵系统或者热管系统。

进一步地，所述电子设备为服务器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：1、电子设备吹出的高温空气直接被冷却设备柜的换热器吸入，效率最高，利用自然冷源的窗口期扩大，节能效率高；2、不需要制作冷通道或热通道隔离；3、空调系统的换热器从电子设备尾端抽风，电子设备整个风系统更流畅，电子设备温升更低，节能效率高；4、多风扇设计，通过在冷却设备柜的背面设置多个风扇，各个风扇可以独立工作，对不同区域或者不同设备进行风冷降温，避免了现有技术中机柜存在散热死角的问题，防止了局部设备过热的问题，并且风扇组的单噪音低，效率高，风扇之间互为备份。

附图说明

图1为本实用新型自冷机柜结构示意图。

图2本实用新型自冷机柜中电子设备机柜的内部结构示意图。

图3为图2中A处放大图。

图4为本实用新型自冷机柜背面示意图。

图5为本实用新型自冷机柜冷却设备柜结构俯视结构示意图。

图6为本实用新型自冷机柜内部的风循环示意图。

图中：100、电子设备机柜；101、服务器托板；102、电子设备；103、理线架；200、冷却设备柜；201、换热器；202、风扇组；203、冷却设备柜体；300、阀件箱。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本实用新型，以下所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

请参考图1所示，本实用新型自冷机柜包括电子设备机柜100、冷却设备柜200和控制系统；所述冷却设备柜200安装固定在所述电子设备机柜100的背面；所述控制系统包括冷却设备柜进风侧温度传感器、冷却设备柜出风侧温度传感器和控制器， 冷却设备柜进风侧温度传感器和冷却设备柜出风侧温度传感器的信号输出端均与控制器的信号输入端相连；控制器的信号输出端与风机组件的控制端相连。

请参考图2所示，本实用新型电子设备机柜100包括机柜本体（图中未标记）、设置在机柜本体内的电子设备102和理线架103；所述机柜本体由机柜底板、机柜顶板、机柜前门、机柜左侧板、以及机柜右侧板围合而成；机柜本体的前门设有整面的进风口；所述电子设备102安装在机柜本体的电子设备托盘101上，所述电子设备托盘101平行的安装在机柜本体的内部；请参考图3所示，所述理线架103是一根立柱，靠近电子设备102的一面开有多个U型槽，所述理线架103安装在靠近电子设备102前部的机柜本体的侧面；这样电子设备102后面所需要插拔线缆的一端插在电子设备102后面对应的插孔上，所需要插拔线缆顺着电子设备102的侧面自然平铺在电子设备托盘101上，穿过理线架103的U型槽，最后所需要插拔线缆的另一端设置到电子设备的前面（即机柜本体的前面），实现电子设备后端接线的前置。

请参考图5所示，所述冷却设备柜200包括冷却设备柜体203、以及安装在冷却设备柜体203的换热器201和风扇组202；所述冷却设备柜体203由柜体底板、柜体顶板、柜体背板、柜体左侧板以及柜体右侧板围合而成；

所述换热器201竖直安装在冷却设备柜体203内，换热器201与冷却设备柜体203的柜体背板平行，换热器201的个数至少为一个，在本实施例中换热器为两个，其分别为第一换热器2011和第二换热器2012，第一换热器2011和第二换热器2012平行放置（参考图5）；冷却设备柜体203的柜体背板上开有若干用于通风散热的散热窗口，所述风扇组202的风扇分别安装在冷却设备柜体203的柜体背板上的散热窗口上，风扇组202在冷却设备柜体203的柜体背板上可采用矩阵式均匀布设或者多排设置（请参考图4所示）；所述冷却设备柜200的前端（靠近换热器2011的一面）通过螺栓密封固定在电子设备机柜100的背面，这样电子设备机柜100内电子设备102吹出的高温空气直接被冷却设备柜200的换热器201吸入进行冷却，然后经风扇组202排到环境中。

本实用新型自冷机柜还包括阀件箱300和与换热器201个数一一对应的制冷设备（图中未标记）；所述阀件箱300安装在所述冷却设备柜200的顶部或底部；冷却设备柜200内的换热器201相关的阀件放置在所述阀件箱300内；阀件箱300的外部设有与所述换热器连通的阀门；所述制冷设备通过阀件箱300的截止阀与所述换热器201连接，制冷设备用于为所述换热器201提供冷源。

在本实施例中，第一换热器2011与对应的冷却设备连接组成热管系统；第二换热器2012与其对应的冷却设备连接组成热泵系统或者热管系统；第一换热器2011与第二换热器2012独立工作相互不影响。

其中，第一换热器2011与冷却设备组成热管系统的冷源选自冷水机组、冷却塔、自然冷源。

请参考图6所示，本实用新型自冷机柜工作原理为，电子设备102从电子设备机柜100的机柜前门吸入流动的冷空气，冷空气与电子设备102进行换热，被加热成高温空气，被电子设备102加热的高温空气经风扇组202的抽压力直接进入冷却设备柜200，高温空气与冷却设备柜200的换热器201进行热交换，高温空气被换热器201内部的冷媒冷却，然后经风扇组202被排到环境中；同时，换热器201内部的冷媒被高温空气加热之后，流入到制冷设备进行被冷却，然后流回换热器201进行再次热交换。

上述实施例中的电子设备5可以为服务器，自冷机柜可以为集成数据中心的自冷机柜。

其中，电子设备机柜100的机柜底板和机柜顶板和底板在靠近机柜前门处也开有进风口，用于补充电子设备机柜100内的风量，电子设备机柜100的机柜前门可以打开，用来放入取出电子设备102。

其中，所述换热器201与制冷设备组成空调系统是热管系统、热泵系统或者冷却水系统。

本实用新型自冷机柜的优势在于：

1)电子设备102吹出的高温空气直接被冷却设备柜200的换热器201吸入，效率最高，利用自然冷源的窗口期扩大，节能效率高；

2)不需要制作冷通道或热通道隔离；

3)空调系统的换热器201从电子设备102尾端抽风，电子设备102整个风系统更流畅，电子设备102温升更低，节能效率高；

4)每台自冷机柜都带有空调系统，空调系统互为备份；

5)不需要专门布置空调区，空间布局规划更合理；

6)没有水进入机房，更安全；

7)多风扇设计，通过在冷却设备柜200的背面设置多个风扇，各个风扇可以独立工作，对不同区域或者不同设备进行风冷降温，避免了现有技术中机柜存在散热死角的问题，防止了局部设备过热的问题，并且风扇组202的单噪音低，效率高，风扇之间互为备份；

8)空调和自然冷源同时工作，节能效率高；

9)服务器机柜经过重新设计，全部正面维护；

10)空调系统经过专业设计，全部背面维护。

需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为的部件或部件组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的部件名称的限制，因为依据本申请，某些部件可以实现上述对应部件的功能的也在本申请的保护范围之内。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的部件并不一定是本申请所必须的。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种系统中的全部或部分部件可以通过硬件来完成。

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。

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 (8)

1.一种电子设备的自冷机柜，其特征在于，包括电子设备机柜、冷却设备柜和控制系统；所述电子设备机柜包括机柜本体、设置在机柜本体内的电子设备、电子设备托盘和理线架；所述电子设备托盘平行的安装在机柜本体的内部；所述电子设备安装在机柜本体的电子设备托盘上，所述理线架安装在靠近电子设备前部的机柜本体的侧面，其靠近电子设备的一面开有能够走线缆的多个U型槽；所述冷却设备柜包括冷却设备柜体、以及安装在冷却设备柜体的换热器和风扇组；所述换热器竖直安装在冷却设备柜体内，换热器与冷却设备柜体的柜体背板平行；冷却设备柜体的柜体背板上开有若干用于通风散热的散热窗口，所述风扇组的风扇分别安装在冷却设备柜体的柜体背板上的散热窗口上；所述冷却设备柜靠近所述换热器的一端固定在电子设备机柜的背面，这样电子设备机柜内电子设备吹出的高温空气直接被冷却设备柜的换热器吸入进行冷却，然后经风扇组排到环境中。

2.根据权利要求1所述的电子设备的自冷机柜，其特征在于，还包括阀件箱；所述阀件箱安装在所述冷却设备柜的顶部或底部；冷却设备柜内的换热器相关的阀件放置在所述阀件箱内；阀件箱的外部设有与所述换热器连通的进出阀门。

3.根据权利要求1所述的电子设备的自冷机柜，其特征在于，还包括制冷设备，制冷设备与所述换热器连接，用于为所述换热器提供冷源。

4.根据权利要求1所述的电子设备的自冷机柜，其特征在于，所述控制系统包括冷却设备柜进风侧温度传感器、冷却设备柜出风侧温度传感器和控制器，冷却设备柜进风侧温度传感器和冷却设备柜出风侧温度传感器的信号输出端均与控制器的信号输入端相连；控制器的信号输出端与风机组件的控制端相连。

5.根据权利要求1所述的电子设备的自冷机柜，其特征在于，所述风扇组在冷却设备柜体的柜体背板上可采用矩阵式均匀布设或者多排设置。

6.根据权利要求1所述的电子设备的自冷机柜，其特征在于，所述换热器为两个，其分别为第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器平行放置，第一换热器与第二换热器独立工作相互不影响。

7.根据权利要求6所述的电子设备的自冷机柜，其特征在于，所述第一换热器与对应的冷却设备连接组成热管系统；第二换热器与其对应的冷却设备连接组成热泵系统或者热管系统。

8.根据权利要求1所述的电子设备的自冷机柜，其特征在于，所述电子设备为服务器。